Індекс кольоропередачі: Ra, CRI та CQS

Будь-який продукт має ряд характеристик, які асоціюються у нас з поняттям його якості. І колір серед них – одна з найважливіших. Адже саме за кольором можна судити про свіжість багатьох продуктів, об’єктів інтер’єру. Це особливо важливо, якщо в цій кімнаті ви малюєте, вишиваєте, займаєтеся фарбуванням чого-небудь або виконуєте іншу зорову роботу, в якій значне місце займає відмінність кольорів у предметів. Тому головною умовою правильного освітлення є використання джерел світла (ДС) з гарною передачею кольору.

Характеристикою джерел білого світла, що визначає якість передачі кольору, є індекс кольоропередачі (CRI – color rendering index з англ. «індекс відображення кольорів» або Ra). Він описує здатність джерела світла передавати реальні кольори об’єктів, що освітлюються ними і повинен бути не менше Ra = 80 (рис.1). Якщо індекс низький, то кольори і відтінки предметів в приміщенні будуть виглядати неприродньо. Це може мати значення не тільки для галерей, виставкових приміщень, торгових залів і бутиків, а й для житлової квартири. Наприклад, предмети декору та дорогі оздоблювальні матеріали втратять свою презентабельність, якщо заощадити на якісних джерелах світла з високим CRI.

Для світлодіодної освітлювальної продукції ключовим моментом є досягнення ідеального балансу між світловим потоком, ефективністю, колірною температурою, спектром випромінення. Поєднання цих параметрів визначає вартість світлодіодного приладу. Вартість світлодіодного світильника фігурує в якості параметра при розробці світлодіодного освітлювального приладу і виражається в одиницях вартості на люмен. Ефективність і вартість одного люмена є одними з ключових показників для розповсюдження світлодіодного виробу на ринках. Ці два параметри враховують всі перераховані вище особливості світлодіодного світильника. Оскільки, наприклад, організація теплового режиму, вартість якого в зібраному світильнику грає важливу роль, може збільшити світлову ефективність і подовжити термін експлуатації пристрою. У свою чергу, за допомогою оптичної системи світильника можна підвищити світловий потік і при цьому створити незначну добавку до вартості. Залежно від сфери застосування світильника інженери розробники знаходять баланс між вартістю одиниці світлового потоку і ефективністю пристрою.

Рисунок 1 – Позначка індексу на упаковці

На що впливає передача кольору?

Якщо вивчати колір з позиції класичної фізики, то можна дізнатися, що колір – це не тільки властивість поверхні, але й електромагнітне випромінювання з яким-небудь спектральним складом. Колірне відчуття може викликатися не тільки яким-небудь електромагнітним випромінюванням від якого б то не було джерела і поверхнею, але також сном, галюцинаціями і спогадами. Колір – це відчуття, що виникає в головному мозку після того як він обробив сигнал, посланий сітківкою ока, збудженої так званим стимулом. Взагалі, колір – ефемерне поняття, так як пов’язано виключно з «споживачем» (людиною, іншою живою істотою), подібно до того, як світло може існувати тільки при його русі.

Сприйняття кольору – одна з найважливіших властивостей органу зору людини, що дозволяє краще орієнтуватися в навколишньому світі і пізнавати його закономірності. При спробі узагальнити всі значення слова «колір» виявляється, що воно є майже синонімом слова «світло». Ускладнення в розумінні слова «колір» частково пов’язані з тим, що один і той же об’єкт може візуально сприйматися по-різному. Процес зорового сприйняття – це комбінація двох основних факторів, які можна виразити наступними словами: «що ми бачимо в дійсності» і «що нам здається, що ми бачимо».

Поняття світло і колір дуже тісно пов’язані один з одним. Тільки світло (частина випромінювання в діапазоні 370-770 нм (рис.2), яку ефективно сприймає око людини) може дозволити нам взагалі що-небудь побачити. В даному випадку важливу роль в колірному сприйнятті грає джерело світла.

 

Рисунок 2 – Неперервний спектр сонячного випромінення

 

Варто відзначити, і це на перший погляд здається звичайній людині дивним, що всі оточуючі нас предмети безбарвні. Це стає ясним при розгляді механізму виникнення колірного відчуття (рис. 3).

Рисунок 3 – Схема виникнення колірного відчуття

В органі зору існує 3 детектори, які відчувають кольори: червоний, зелений, синій. Так само можна сказати, що око сприймає не кольори, а довжину хвилі, з якої ці кольори складаються. А все різноманіття кольорів, сприймане оком, відбувається завдяки умовному змішуванню трьох основних перерахованих вище кольорів. Як людина сприймає кольори? Візьмемо наприклад яблуко. У повній темряві яблуко не має кольору. Для того, щоб отримати сприйняття кольору нам потрібно джерело світла. Говорячи простіше, відбите від поверхні об’єкта світло потрапляє в око, інформація про нього передається в мозок, який сприймає колір. Яблуко має червоний колір, тому що його поверхня відбиває червону складову і поглинає іншу частину світлового спектру. Потім відбите світло потрапляє в око, а звідти передається в мозок людини.

Всі ці фактори, в комплексі з умовами спостереження, повинні враховуватися для коректного відображення і, відповідно, сприйняття кольору. Основним приймачем видимого випромінювання, як відомо, є око. Розглянемо механізм його роботи. Основою сприйняття видимого випромінювання є світлочутливі клітини (фоторецептори). Одні з них роблять можливим колірний зір (колбочки), інші – нейтрально-сіре (палички). В основі сприйняття лежать біохімічні реакції світлочутливих пігментів колбочок і паличок, які під дією випромінювання піддаються оборотним хімічним змінам. У колбочках є 3 рецептора, що реагують відповідно на червону, синю і зелену області спектра. А палички відповідають ще й за так званий сутінковий зір (сприйняття зображення в неповній темряві). У цей час колірний зір частково відключається.

Способи вимірювання якості світла

Індекс передачі кольору показує, наскільки природний колір мають предмети при освітленні. Еталоном прийнято вважати сонячне світло, CRI якого дорівнює 100. До 1974 року Міжнародною комісією по освітленню (МКО) дана методика мала на увазі порівняння 8 еталонних кольорів з кольорами, отриманими від ДС, що тестується. У 1974 році до 8 еталонних ненасичених кольорів додалося ще 6, але вже насичених кольорів.

Більш сучасна методика CQS, розроблена Національним інститутом стандартів і технологій США (NIST) в 2010р, використовує 15 насичених кольорів, схильних до колірних змін (рис. 4).

Рисунок 4 – Шкала кольорів методики CRI і CQS

 

У серпні 2015р. в Америці представили новий метод вимірювання якості світла IES ТМ-30-15, де за еталон приймається ідеальне джерело (галогенна лампа близька до нього). Метод включає в себе 2 індекса:

  1. Rf (fidelity – точність) показує відповідність 99 кольорів від ДС, що тестується. Вимірюється від 0 до 100;
  2. Rg (gamut – насиченість) показує насиченість цих кольорів. Вимірюється від 60 до 140.

Рисунок 5 – Колірні відтінки, що використовуються при вимірюванні за стандартом IES ТМ-30-15

 

Висновки

Згідно з діючими міжнародними стандартами, всі виробники світлодіодної техніки зобов’язані проводити тестування своєї продукції перед розповсюдженням на світлотехнічних ринках. Коефіцієнт передачі кольору в світлодіодних лампах, незважаючи на властиві методиці недоліки, має таке ж важливе значення, як і інші технічні характеристики (світловий потік, колірна температура та ін.). Низькоякісні світлодіодні лампи сприяють формуванню неправильного сприйняття кольорів оточуючих предметів. Тому при виборі світлодіодної продукції, для створення комфортного для людини освітлення слід надавати перевагу лампам і світильникам, які мають Ra>80. Для освітлення місць, що вимагають чіткої видимості Ra = 90-100. Світлодіодні лампи з Ra<80 краще застосовувати в технічних і складських приміщеннях.

Індекс передачі кольору

При різному освітленні одна річ може виглядати по-різному. На цей процес впливає передача кольорів. Саме вона визначає параметр і подачу світла. Це питання особливо важливе в питанні відтінків і правильній подачі зорової інформації.

Основні поняття

Коефіцієнт передачі кольору – це величина, при якій розглядається відношення між світлом і видимої забарвленням. Або це можна охарактеризувати тим, наскільки колорит буде відповідати дійсності. Найпоширеніший момент – ювелірні прикраси. Коштовне каміння дуже яскраві під лампами магазину. У звичайному житті вони не сяють і не блищать так, як на полиці. Так відповідність фарби може змінитися зі зміною джерела освітлення.

Колірна температура і індекс передачі кольору різні терміни. Світильники можуть мати однакову температуру, але абсолютно по-різному передавати колір.

Червоний колір окремо додають в шаблони. Індекс передачі червоного кольору r9 відповідальний за природний гарний зовнішній вигляд людської шкіри. Кращими вважаються від 90% і вище.

Калібрування екранів техніки і їх вплив на зір

Виробник не завжди дбає про якісне світловому відображенні картинки. Хороша навантаження на очі споживача є запорукою довгої роботи людського організму. Занадто тьмяне або занадто яскраве випромінювання призводить до пошкодження рогівки, спотворення кришталика і зайвої напруги. Налаштування кольору на екрані монітора допоможе позбутися від більшості негативних наслідків.

Алгоритм проведення налагодження подачі зображення:

  • Першим кроком буде пошук в системі Window додатки утиліти. Допоміжне додаток знаходиться в загальному складі програмного забезпечення і не потребують подальшої установки;
  • Для подальшої роботи знадобиться картинка-еталон. На зображенні знаходиться набір цифр / літер. Кожен символ буде світліше на кілька тонів, ніж попередній;
  • Користувачеві потрібно зайти в налаштування пристрою. Конкретно – в екранні. Необхідно рухати повзунок по лінії до тих пір, поки зображення для тюнінгу не стане видимим без великих зусиль;

Характеристики джерел освітлення

Індекс передачі кольору світильника приймається за 100. Тіло розжарення пропускає через себе електричний заряд, випускаючи світлові хвилі. Робиться основний зрушення в бік Ік-діапазону і використовуються переважно теплі кольори. Цей вид вважається найбільш комфортним і приємним для людського ока.

Недоліки:

  • При роботі серйозно нагріваються, через що заборонені в ряді країн;
  • Не рекомендується ставити поруч з легкозаймистими поверхнями;
  • Низький термін експлуатації;

У разі люмінесцентних ламп струм нагріває ртутні пари всередині пристрою. Завдяки цьому виникає світіння. Його потужність починається від 80 Ra, найкращим вважається відмітка в 90. Більшість характеристик приладу залежать від однойменного люмінесцентного розчину. Через це не можна підвести однозначний вердикт індексу передачі кольору лампи. Але, орієнтуючись на кількість компонентів можна скласти приблизну потужність. Від трьох потужність сягатиме 80, від п’яти і більше 90. Основні кольори холодні, різкі. Зустрічаються марки з ухилом в більш «теплу» сторону.

Передача кольору світлодіодних ламп дуже схожа на люмінесцентну. Пояснюється це схожим складом і внутрішньою будовою. Тому характеристики світильника світлодіодного і люмінесцентного практично збігаються.

Читайте в блозі – чому LED лампи погано продаються?