3 индекса цветопередачи — чему верить CRI, CQS, TM-30 и как оценить качество света.
Еще в 70-е годы прошлого века, ученые и исследователи в области света, начали измерять и оценивать качество цветопередачи от различных источников, при этом описывая полученный результат всего одной цифрой.
Этот параметр или коэффициент назвали CRI. У него есть еще и другое обозначение — Ra. По сути это одно и тоже.
Именно он отвечает за то, что один и тот же апельсин, в одном случае будет выглядеть вполне натурально, а в другом совсем не будет похож сам на себя. Это и называется естественность передачи цветов.
Кстати, многие наверное помнят загадку, разделившую интернет на два лагеря — «какого цвета на фото платье»? Этот индекс здесь сыграл существенную роль.
То есть, коэфф. отвечает насколько натурально и естественно выглядит объект под той или иной лампой или освещением. Для вас это может быть и без разницы, вы все равно съедите апельсин или наденете платье, а вот художнику или фотографу этот параметр ой как важен.
Кстати, этот момент относится не только к процессу написания картины, но и к ее демонстрации в галереях.
А еще это может увеличить или наоборот снизить продажи в продуктовых магазинах. Не каждый захочет купить подозрительно выглядящий лимон или другой фрукт.
Хотя на самом деле продукты будут абсолютно спелыми и здоровыми, но всю картинку испортит неправильно подобранное освещение.
Точно таким же образом супермаркеты могут и обманывать. Покупаешь вроде бы с витрины красивые и спелые яблоки, привозишь их домой, разворачиваешь, а они уже не выглядят так аппетитно как в магазине.
Испортится за такой короткий промежуток времени они безусловно не могли, однако нужно отдать должное местному персоналу, который в отличие от вас, оказался знаком с понятием цветопередачи и подбором нужного CRI.
Спектр света и его влияние
Максимальное значение CRI=100. Именно такой коэффициент у солнечного света. У искусственных светильников чем он выше, тем лучше.
Конечно здорово иметь светодиодную экономную лампочку на 100% имитирующую солнце. Но во-первых, это технически трудно реализуемо, во-вторых неоправданно дорого.
При этом не стоит путать такие понятия, как «цветовая температура» и «индекс цветопередачи». Это разные вещи.
Например два светильника могут одновременно иметь одну и ту же температуру, но передавать цвета при этом будут совершенно по-разному.
Перед тем, как непосредственно перейти к индексу и его методам расчета, стоит напомнить что такое спектральный состав излучения. Ведь это как раз таки напрямую влияет на CRI.
Так вот, любой свет имеет в своем составе сразу несколько цветов. А все что нас окружает, поглощает или отражает эти цвета.
При этом предметы или растения которые кажутся зелеными, потому и обладают данной расцветкой, так как именно зеленый они и отражают. Все остальные цвета на их поверхности в этом случае поглощаются.
Хотя по большей части, цвет формируется именно в нашей голове. Это некое ощущение. Каждый кто «получал в глаз», это может подтвердить 🙂
Предметы имеющие черный цвет, поглощают практически все падающее на них излучение. Вот и получается, что если в источнике света или лампочке изначально не будет какого-то цвета, то соответственно и отражаться будет нечему.
Поэтому ярко-красное платье при солнечном излучении, в котором вы были неотразимы, под искусственным светом софитов в клубе или ресторане, таковым может уже и не являться.
Как рассчитать CRI
Чтобы знать насколько хорошо искусственный источник света близок к солнечному, и придумали коэффициент цветопередачи.
Как он определяется и рассчитывается? Для его измерения берутся специальные образцы или шаблоны цвета и сравнивается цветовой сдвиг с подопытным светильником.
Первоначально было всего 8 шаблонов, но позже решили добавить к ним еще 6, более насыщенных по оттенку. Первые восемь образцов это основа. Именно они и учитываются в расчетах.
Сравнение сдвигов идет относительно солнечного света или так называемого идеального источника, аналогичного солнечному излучению. Весь процесс выглядит следующим образом.
Берется испытуемая лампочка или светильник, и свет от них поочередно направляется на каждый шаблон.
Далее специальными приборами замеряется цвет, который приобрел шаблон.
После этого, эти же самые образцы освещают солнечным эталонным светом и опять проводят измерения.
Все что осталось — сравнить разницу в цветах между первым и вторым облучением.
Когда сделаны все замеры, высчитывают среднеарифметическое значение между восемью основными шаблонами. Обязательно сравнивают именно 8, а не все 14.
Особенности красного цвета
Полная проверка происходит в отдельных случаях, однако при этом, очень часто в измерения добавляют шаблон №9 — насыщенный красный.
Для чего это делается? Сравнение с ним отвечает за естественность передачи оттенка кожи человека.
Наши глаза очень чутко реагируют на не естественное изменение именно этого оттенка. При некачественном освещении, мы моментально замечаем бледность кожи и все ее дефекты (прыщи, воспаления и т.п.).
Есть теория, что это было заложено в нас изначально с первобытных времен. Когда мать могла по незначительному изменению цвета кожи, моментально определить, болен ее ребенок или нет. Других то способов не существовало.
При этом по цвету лица, легко читались эмоции сородичей.
Хорошими значениями считаются коэффициенты цветопередачи от 90% и выше. При таком свете, глаза не будут напрягаться и уставать, даже если вы делаете какую-то сложную и мелкую работу.
Если у лампочки низкая цветопередача (менее 80Ra), то все предметы выглядят тускло. В результате теряется контрастность.
Отсутствие контрастности воспринимается нашим мозгом как потеря резкости. Он рефлекторно начинает напрягать мышцы глаз, чтобы вернуть резкость в норму.
Отсюда появляется напряжение, быстрая утомляемость и даже головокружение.
Рекомендуемые значения коэфф. CRI
- от 90 до 100 — музеи, выставки, магазины, витрины
- от 70 до 90 — общественные здания, офисы, больницы, школы, жилые помещения
- от 50 до 60 — базы, складские помещения
Кстати, ни лампочки накаливания, ни солнечный свет в небе северного полушария нашей планеты, хоть условно и имеют CRI=100, однако по факту не являются идеалом.
Лампочка с вольфрамовой нитью, довольно слабо передает синие оттенки предметов, а северное небо — красные.
Человеческий глаз начинает хорошо различать разницу в цветопередаче при коэффициентах отличающихся более чем на 5 единиц. А вот отличить светильник с CRI=80 или CRI=84 для нас будет проблематично.
Почему CRI не подходит для светодиодов
Однако в процессе проверок и измерений исследователи выяснили, что у белых светодиодов, есть большие проблемы с точной передачей цвета по девятому шаблону (красному).
С чем это связано? Объясняется это тем, что в его спектре интенсивность в красной области несколько ниже, чем в остальных.
В итоге, данные индекса CRI для большинства светодиодов, получаются не совсем корректными.
Для светильников с результатами CRI>90, нет особого несоответствия. Однако если более пристально подходить к изучению лампочек с CRI<90, то появляются большие вопросы.
Например разные светодиодные светильники, имея вроде бы одинаковый коэффициент цветопередачи, по факту будут освещать предметы совершенно по-разному.
И чем меньше будет этот коэффициент, тем нагляднее вы будете это замечать невооруженным взглядом. Для источников с так называемым непрерывным спектром (солнце, галогенки, вольфрамовые лампы), это не является проблемой.
А вот для белых светодиодов, да.
А ведь именно светодиодные лампочки прочно вымещают в наших квартирах все остальные.
И дело здесь не только в экономии, но и
- в снижении нагрузки на электропроводку
- большей долговечности
- меньшей температуре нагрева
К примеру 1квт галогенок, могут запросто поднять температуру в доме на 2-3 градуса.
- большим выбором светильников
В особенности для натяжных потолков. У светодиодных нет такого большого ограничения по мощности и температуре.
Поэтому в 2007 году специальная международная комиссия постановила, что все светильники с белыми светодиодами не стоит оценивать при помощи коэффициента CRI.
Внезапно данный индекс оказался уже не «торт». Появилась необходимость придумать новый расчет и новый параметр.
Кстати «погрешность» CRI, в равной степени может сказаться и на других лампах, не только белых светодиодах.
Хотя на самом деле, при свечении первой вы будете видеть белый свет, а у второй — фиолетовый.
Новый индекс CQS — и его расчет
Истинные «ценители» света расценили переход на новый индекс как некий заговор. «Раз уже белые светодиоды хреново воспроизводят красную составляющую, давайте просто изменим методику и подгоним ее под нужные нам результаты» — так многие восприняли нововведение.
Таким образом, как бы «пряталась» реальная проблема и просто выпускались новые рекомендации.
Тем не менее, эту методику разработали в 2010 году и назвали ее CQS (Color Quality Scale) — шкала качества света.
Принцип измерения здесь немного похож, но только сравнение производится уже на основе 15 цветов насыщенных шаблонов.
Общий индекс CQS здесь складывается не как среднеарифметическое значение, а берется корень из суммы квадратов всех замеров.
Благодаря этому, сдвиг даже по одному цвету, уже существенным образом отразится на итоговом значении индекса качества цветопередачи, и не будет той визуальной погрешности как с CRI.
Еще в новой методике «красный» не является слишком насыщенным. Поэтому конечная цифра CQS на светодиодах, вполне соответствует визуальным ощущениям человеческого глаза.
Общая же разница между CQS и CRI заключается в малой зависимости нового коэффициента от трех параметров:
Замеры по стандарту ТМ-30
Но изыскатели на этом коэффициенте не остановились и разработали еще один стандарт TM-30-15 (не обязательный на сегодняшний день).
Он уже учитывает:
- точность — Rf (fidelity)
- насыщенность — Rg (gammut)
Здесь помимо старых искусственных разноцветных пластинок, для сравнения используются и «живые» объекты, встречающиеся в природе.
А всего шаблонов для сравнения, ни много ни мало — 99шт.
Хотя это и не обязательный стандарт, но он наиболее современный и лучше всего говорит о качестве источника света. Ведущие мировые производители и компании, которые отличаются качественной продукцией, без проблем предоставляют данные по всем светильникам на основе всех трех коэффициентов.
Это вам как потребителю значительно облегчит сделать обдуманный и правильный выбор.
Сравнение индексов и фактического цвета
У хороших ламп все 3 коэффициента почти всегда совпадают. А вот отдельные китайские экземпляры вполне могут иметь вот такие чудные показатели.
Объясняется это тем, что хитрые производители, научились изготавливать люминофор так, дабы весь акцент уходил именно в 8 главных оттенков, применяемых для сравнения. А на остальные, что называется «забивают».
Но если CRI при этом можно обмануть, то человеческий глаз точно подметит подделку. Вот пример такой лампочки с CRI>80.
Как можно наблюдать, здесь явный перебор зеленого.
Особенно важно проверять коэффициенты при покупке лампочек в детскую комнату.
Ребенок при изучении новых предметов, воспринимает их первое появление перед своими глазами как норму.
И именно это изображение и откладывается у него в голове до конца жизни. Ваша задача обеспечить для него правильное восприятие всех цветов и оттенков уже на начальной стадии развития. Поэтому всегда подходите к этому делу более осознанно.
svetosmotr.ru
Индекс цветопередачи CRI, его неактуальность и новые стандарты
Прежде чем разобраться, что такое индекс цветопередачи, стоит упомянуть о спектральном составе света и способности его отражения и поглощения окружающими нас предметами.
Спектральный состав – это набор частот, которые характеризуют то или иное излучение.
Говоря простыми словами, данная характеристика отражает наличие или отсутствие определенных цветовых оттенков в свете. Все окружающие человека предметы обладают свойством поглощения и отражения этих световых оттенков. Например, предмет зеленого цвета отражает зеленую часть спектра падающего света, остальная часть спектра им поглощается. Чем качественнее свет освещает предметы, тем лучше человеческий глаз различает их цвета.
Colour rendering index (CRI)
На сегодняшний момент самой используемой методикой оценки качества источников света является индекс цветопередачи (англ. colour rendering index). Данный коэффициент имеет безразмерную величину и в международной системе измерения (СИ) обозначается как CRI или Ra. Диапазон значений CRI лежит в интервале от 0 до 100. Индекс цветопередачи показывает, насколько естественный цвет имеют предметы при освещении. Эталоном принято считать солнечный свет, CRI которого равен 100. До 1974 года Международной Комиссией по Освещению (МКО) данная методика подразумевала сравнение 8 эталонных цветов с цветами, полученными от тестируемого источника света. В 1974 году к 8 эталонным ненасыщенным цветам добавилось еще 6 дополнительных, но уже насыщенных цветов. Методика измерения CRI заключается в расчете цветовых сдвигов 14 образцов относительно освещения солнечного света или излучения раскаленного абсолютно черного тела.
Процесс измерения происходит следующим способом:
- исследуемый источник света направляется на шаблонный образец;
- при помощи специальных приборов измеряется цвет образца;
- образец освещается эталонным светом;
- замеряется цвет образца под эталонным светом;
- рассчитывается разница под различными источниками света.
Вышеописанный алгоритм повторяется со всеми шаблонными образцами, после чего вычисляется среднее арифметическое значение CRI.
Недостатки индекса цветопередачи и пути их решения
Определение индекса цветопередачи является полноценным только в случае с лампами непрерывного спектра, коэффициент CRI которых выше 90. При значениях ниже 90 единиц можно получить несколько источников, которые будут иметь одинаковый коэффициент, но по-разному освещать предметы и отличаться цветовой температурой. Пока международным организациям по стандартизации не удаётся избавиться от данного недостатка, производители ламп продолжают указывать на своей продукции значение в CRI.
Сегодня вектор развития искусственного освещения опирается на белые светодиоды, у которых цветопередача шаблона R9 не очень высока. Причина этого заключается в небольшом количестве красного цвета в спектре. Однако визуально цветопередача белых светодиодов находится на более высоком уровне, нежели указывает расчетное значение CRI. 
В 2007 году МКО официально констатировала недостаточность использования индекса CRI для определения качества передачи цвета светильников на основе белых светодиодов. Также учёные заявили о необходимости введения новой методики, которая позволит более точно оценить светодиодное излучение.
В 2010 году появилась новая методика — CQS (аббр. от англ. color quality scale), основанная на 15 только насыщенных цветовых шаблонах. В первую очередь стоит отметить, что расчет цветовых сдвигов по методике CQS производится совершенно иным способом, нежели в методики CRI. Поэтому высокий цветовой сдвиг по одному из шаблонов не позволяет цветовому индексу оставаться высоким.
Красный цвет в шкале CQS не такой насыщенный, как в шкале CRI. Это позволяет параметру цветопередачи, при тестировании продукции на основе светодиодов, численно примерно соответствовать световым ощущениям человека.
Методика CQS, так же как и CRI, имеет один существенный недостаток – отсутствие корректировки параметра в зависимости от тона и насыщенности, что позволяло бы учитывать особенности человеческого зрения видеть белый цвет из смеси свечения от цветных светодиодов.
Недостаток методики CQS привело к появлению в середине 2015 года стандарта ТМ-30-15, который учитывает понятия точности и насыщенности. Для более высокой точности измерения в новом стандарте оценка качества света ведется не по 15, а по 99 шаблонам, включающим в себя не только цветовые образцы, но и различные объекты из жизни.
Индекс цветопередачи в светодиодных лампах
Сегодня стандарт ТМ-30-15 не является обязательным, поэтому производители осветительной продукции на основе светодиодов продолжают оперировать понятием CRI. Стоит подчеркнуть, что методика измерения CRI не способно дать качественную оценку свету. Однако в подавляющем большинстве случаев потребителю приходится опираться лишь на этот коэффициент. Индекс цветопередачи светодиодных ламп может находиться в достаточно широком диапазоне значений CRI, поэтому уделять внимание этому параметру однозначно нужно. Специалисты, работающие в области освещения, рекомендуют выбирать для жилых помещений светодиодные лампочки с коэффициентом CRI близким к 90. В этом случае предметы интерьера будут выглядеть наиболее естественно.
Светодиодные лампы с CRI меньше 70 пригодны только для производственного и уличного освещения, где точность передачи оттенков не является первостепенной.
Из всего вышеописанного следует вывод, что коэффициент цветопередачи в светодиодных лампах, несмотря на присущие методике недостатки, имеет такое же значение, как и другие технические характеристики (мощность, цветовая температура и пр.). Особенно важно это понимать при выборе освещения детской комнаты. Перед детьми постоянно появляются новые яркие предметы, окрас которых принимается за норму и на всю жизнь откладывается в памяти. Низкокачественные светодиодные лампы способствуют формированию неправильного восприятия цветов, окружающих их предметов. Поэтому для освещения детских комнат рекомендуется использовать лампы и светильники прошедшие проверку по стандарту ТМ-30-15.
Читайте так жеledjournal.info
Индекс цветопередачи — Википедия
Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Спектр излучаемого света обуславливает CRI лампы. Лампа накаливания (среднее изображение) имеет непрерывный спектр и более высокий CRI, чем люминесцентная лампа (нижнее изображение). Верхнее изображение представляет вид сверху на установку для демонстрацииИндекс цветопередачи, коэффициент цветопередачи (англ. colour rendering index, CRI или Ra ) — количественная мера способности источника света верно отображать цвета освещаемых объектов в сравнении с идеальным или естественным источником света. Ra принимает значения от 1 до 100 (1 — наихудшая цветопередача, 100 — наилучшая).
Необходимость во введении индекса цветопередачи (CRI, Ra ) была вызвана тем, что два различных типа ламп могут иметь одну и ту же цветовую температуру, но передавать цвета освещаемых объектов по-разному. Индекс цветопередачи определяется как мера степени приближения цвета объекта, освещаемого источником света, к его цвету при освещении эталонным источником света сопоставимой цветовой температуры.
Термин появился в 1960—1970-х годах. Изначально CRI был разработан для сравнения источников света непрерывного спектра, индекс цветопередачи которых был выше 90, поскольку ниже 90 можно иметь два источника света с одинаковым значением индекса цветопередачи, но с сильно различающейся видимой передачей цвета. В 2007 году Международная комиссия по освещению (CIE) отметила, что «…индекс цветопередачи, разработанный комиссией[1], обычно неприменим для прогнозирования параметров цветопередачи набора источников света, если в этот набор входят светодиоды белого цвета». В 2010 году, для более точной оценки качества передачи цвета, была разработана методика Color Quality Scale (CQS). Однако методика CQS не стала полноценной заменой CRI, так как также не учитывала тон и насыщенность цветов освещаемых предметов. Поэтому в августе 2015 года был разработан стандарт ТМ-30-15, который оценивает качество цвета не только по цветным шаблонам, но и по встречающимся в повседневности предметам[2].
Для получения коэффициента цветопередачи какого-либо источника света (лампы) фиксируется сдвиг цвета с помощью 8 или 14 указанных в DIN 6169 стандартных эталонных цветов (шесть дополнительных цветов иногда используются для специальных нужд, но они не применяются для расчета индекса цветопередачи), наблюдаемый при направлении тестируемого источника света на эталонные цвета. Расчёт ведется по методике СIE, по которой получают численное значение отклонения цвета эталонов, освещенных исследуемым источником света. Чем меньше отклонение видимого цвета от естественного (больше индекс цветопередачи), тем лучше характеристика цветопередачи тестируемой лампы.
Источник света с показателем цветопередачи Ra = 100 излучает свет, оптимально отображающий все цвета, индекс цветопередачи у солнечного света также принимается за 100. Чем ниже значения Ra, тем хуже передаются цвета освещаемого объекта:
| Характеристика цветопередачи | Степень цветопередачи | Коэффициент цветопередачи | Примеры ламп |
| Очень хорошая | 1А | Более 90 | Серная лампа, Лампы накаливания, Галогенные лампы, Люминесцентные лампы с пятикомпонентным люминофором, Лампы МГЛ (Металогалогенные), светодиодные лампы |
| Очень хорошая | 1В | 80—89 | Люминесцентные лампы с трехкомпонентным люминофором, светодиодные лампы |
| Хорошая | 2А | 70—79 | Люминесцентные лампы ЛБЦ, ЛДЦ, светодиодные лампы |
| Хорошая | 2В | 60—69 | Люминесцентные лампы ЛД, ЛБ, светодиодные лампы |
| Посредственная | 3 | 40—59 | Лампы ДРЛ (ртутные), НЛВД с улучшенной цветопередачей |
| Плохая | 4 | Менее 39 | Лампы ДНат (натриевые) |
Тестируемые цвета (основные):
| R1 увядшая роза | R2 горчичный | R3 салатовый | R4 светло-зеленый | R5 бирюзовый | R6 небесно-голубой | R7 фиолетовая астра | R8 сиреневый |
Примечательно, что индекс цветопередачи и у ламп накаливания, и у неба (дневной свет) считается равным 100, при том что ни один из этих источников света не является действительно безупречным — лампа накаливания слаба в освещении синих тонов, а небо при 7500 К слабо в освещении красных тонов[1].
Различия в величинах CRI меньшие, чем пять единиц, незначительны. Это означает, что источники света с индексами цветопередачи, например, в 80 и 84 практически одинаковы[1].
Корякин-Черняк С. Л. Краткий справочник домашнего электрика. — СПб.: Наука и техника, 2006. — 272 с. — ISBN 5-94378-176-4.
Паламаренко С. И. Люминесцентные лампы и их характеристики // Радиоаматор-Электрик. — 2001. №1..8.
ru.wikipedia.org