Индекс цветопередачи

Что отвечает за качество света?

Представьте, что две лампы имеют одинаковую мощность и цветовую температуру — 3000К. Каждая из ламп светит мягким белым светом. По логике, нам кажется, что предметы в их свете должны выглядеть одинаково. Но это далеко не так. В чем же подвох? Все дело в параметре, который называется цветопередача. Или как его называют в каталогах светильников «общий индекс CRI». Единица размерности — Ra. Чем выше индекс цветопередачи лампы, тем лучше человек различает в ее свете цвета и оттенки окружающих его предметов. Этот параметр отвечает за качество света и лежит в пределах от 0 до 100 Ra. Международная комиссия по освещению (МКО) разработала тест: 8 стандартных цветных образцов освещают испытуемым источником света, а затем сравнивают полученные результаты с теми, которые получили при освещенности эталонным источником света (100 Ra). Данная методика получила название CIE.

Требования к CRI оговариваются в СНиП 23-05-95. Так, индекс цветопередачи должен составлять:

• Ra 90…100 — магазины тканей, лаборатории, художественные студии.
• Ra 70…90 — большинство офисов и жилых помещений.
• Ra 50 — складские и производственные помещения.

Каждый тип ламп способен выдавать лишь определенный CRI. Для сравнения:

• Индекс цветопередачи: лампа накаливания 60…90 Ra
• Индекс цветопередачи: галогенная лампа 80…100 Ra
• Индекс цветопередачи: люминесцентные лампы 70…80 Ra
• Индекс цветопередачи: светодиодные лампы 0…100 Ra.

CRI светодиодных ламп

До недавнего времени не было светодиодов, которые давали бы белый свет. Этот факт существенно ограничивал их область применения. Но сейчас все изменилось. Теперь получать белый цвет от светодиодов можно двумя способами.

1. В одном корпусе объединяют три светодиода: красный, зеленый, синий. Смешиваясь, эти три цвета дают белый. Такие светильники получили название RGB. Увы, но световой поток RGB оказался неравномерным —пастельные оттенки передаются неестественно. Этот фактор стал причиной низкого индекса цветопередачи — около 20-30 Ra.
2. Синий (ультрафиолетовый) свет проходит через желтый люминофор. Комбинация фотонов синего и желтого цвета дает белый цвет. Чем качественней люминофор, тем дороже лампа и тем выше CRI, который достигает 95 Ra. Это утверждение можно отнести и к цветопередаче

Для LED-светильников принято упрощенное обозначение:

• 1А – отличная цветопередача (CRI выше 90 Ra).
• 1В — очень хорошая (CRI выше 80-89 Ra).
• 2А — хорошая (CRI выше 70-79 Ra).
• 2В — средняя (CRI выше 60-69 Ra).
• 3 — достаточная (CRI выше 40-59 Ra).
• 4 — плохая (CRI ниже 39 Ra).

Эту маркировку вы сможете найти на упаковке светодиодного светильника.

Перспективы развития белых светодиодов

Индекс цветопередачи долгое время использовался для сравнения различных типов ламп, но лет 8 назад МКО пришло к выводу, что качество освещения нельзя оценивать только исходя из RCI. Исследования показали, что свет некоторых RGB и люминофорных светодиодов при 20 Ra казался испытуемым более привлекательным, чем источники света с RCI=50…60 Ra.

Ученые разработали новую шкалу — CQS. В этой шкале 8 цветовых образцов меняется на 15, учитываются предпочтения наблюдателя, его цветоощущение.

По какому пути пойдут производители, чтобы усовершенствовать современные LED-технологии и улучшить качество освещения? Не вызывает сомнений, что это будет поиск новых составов люминофоров. Известно, что дешевый широкополосный люминофор (галофосфат кальция и магния) дает свет с параметром CRI не выше 70 Ra. Применение же светодиодов с дорогим трех – и пятиполосным люминофором сразу увеличивает его до 85…95 Ra. Главный недостаток люминофорных светодиодов — низкая, по сравнению с RGB, светоотдача.

Нанотехнологии тоже внесли свою лепту в создание высокоэффективных белых светодиодов. Использование квантовых коллоидных точек в качестве люминофорного покрытия позволило увеличить CRI до 90 Ra.

Все исследования в этой области направлены на то, чтобы одновременно с увеличением светоотдачи и качества света, снизить стоимость светодиодного светильника. Только их относительно высокая цена мешает полностью занять рынок, ведь преимущества люминесцентных ламп с каждым годом становятся все сомнительней.

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.

CRI расшифровывается как Color Rendering Index — индекс отображения цвета.

Что такое CRI

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.

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.

Допустим у вас есть две лампочки. У одной наблюдается цветовой провал в диапазоне 450нм, а у другой в области 534нм. Если их сравнивать насколько они отклонены от «идеального» луча солнца, то результаты для обоих будут почти одинаковы.

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:

• светлости

• тональности

• насыщенности

Небольшое вступление

Как можно догадаться из названия этой характеристики, цветопередача – способность передавать цвет без искажений, то есть, например, отображать сфотографированный объект точно так, как он выглядит в реальности (если не брать во внимание различные фильтра на объективе и эффекты графического редактора).

Если цветопередача дисплея хромает, то распечатанное на принтере или в типографии изображение будет выглядеть уже иначе – совсем не так, как это задумал дизайнер.

Монитор с хорошей цветопередачей для дизайнера – непременное условие эффективной работы. Заказал, например, ВИП‐клиент пачку визиток, да не простых, стандартно‐скучных, а золотых, захотел что‐то прям аж «эдакое».Дизайнер в течение нескольких рабочих дней скрупулезно прорабатывает макет, не досыпает по ночам, терзаемый музами, недоедает, ибо некогда – проект горит. В итоге клиент говорит, что просил фамильный герб золотистого цвета, а не цвета ослиной мочи. Это фиаско.

То же самое касается фотографов, особенно свадебных (одна из самых нервных профессий, между прочим). Пьяные гости и счастливые жених с невестой не всегда имеют презентабельный вид: раскрасневшиеся лица и налитые кровью глаза – не самые приятные воспоминания о событии, которое часто случается единственный раз в жизни.

Естественно, отснятый материал нужно «доработать напильником», то есть в Фотошопе. Фотограф креативит умилительные фотки, убирая все лишнее, а в итоге новоиспеченная ячейка общества заявляет, что они, дескать, молодые и красивые, а на фото какая‐то алкашня стремная. Переделать!

Думаю, вы уже догадались, что аналогичная ситуация наблюдается и при работе с видео. Не важно, кто вы и чем занимаетесь: бьюти‐блогер, который рассказывает о модных трендах этой весны, или энтузиаст, в одиночку рисующий добрые мультики для детей.

От чего зависит цветопередача

Что такое цветопередача, думаю, вы разобрались. У современных фото‐ и видеокамер, особенно оборудованных дорогущим объективом, проблем с искажением цвета нет: оно сохраняется в памяти устройства точно таким, как выглядит в реальности.

Одним из параметров, отвечающих за цветопередачу, является цветовой охват, который характеризирует, насколько яркими и сочными цветами может похвастаться картинка на экране. Сегодня битности с передачей миллиона цветов вполне достаточно для домашнего использования, однако профессионалам все же требуется больше.Если дисплей отображает относительно небольшое количество цветов, изображение кажется блеклым и «неживым». Ошибочно полагают, что цветовой охват зависит от матрицы (какую именно стоит выбрать в каждом конкретном случае, почитайте ), что не совсем верно.

Например, даже у матриц одного типа цветопередача может отличаться в зависимости от качества изделия.

На передачу цвета существенно влияет, как ни странно, подсветка, а также электроника, преобразующая входящий с видеокарты сигнал в покадровую развертку. За то, насколько сигнал будет корректно обработан, отвечает гамма‐кривая – функция, связывающая исходное значение сигнала и его яркость на матрице монитора.

Человеческий глаз устроен таким хитрым образом, что темные оттенки воспринимает лучше, чем светлые. Для калибровки производители измеряют гамма‐кривую по градациям серого цвета. По трем основным цветам rgb замеры становятся более трудоемкими, так как требуется использование колориметра.

Калибровка в домашних условиях

Как понятно из вышесказанного, некорректная цветопередача способна доставить массу хлопот – сложно работать с графикой, если у вас на мониторе, например, розовый вместо белого, да и в целом нарушена цветовая схема.

Как определить, насколько точно может отличаться передача цвета на вашем мониторе и насколько она некорректная, если такое явление имеет место?

Для оценки этого параметра существует ряд разных таблиц, которые позволяют правильно вычислить это с точной долей вероятности, а также некоторые другие характеристики картинки: градиенты цветов, битые пиксели на матрице, ее мерцание, если оно присутствует, резкость и четкость изображения, контрастность и яркость, а также возможные отклонения в геометрии прямых линий.Здесь не стоит вопрос, какая из них самая лучшая – каждая создана методом многочисленных проб и ошибок под конкретную задачу. Кстати, универсальных таблиц тоже, к сожалению, не существует.

Вычислив таким образом возможность искажений, вы можете выполнить улучшение картинки на мониторе, подстроив его в соответствующих разделах меню. Да, современные мониторы, несмотря на встроенную «защиту от дурака», позволяют пользователю вносить необходимые коррективы в зависимости от его потребностей.

Если о варианте по данной теме

Экземпляров на рынке естественно очень много. Но по приемлемой цене и параметрам выделяется – Dell U2412M. Подойдет для тех, кто ценит достоверные краски и отличную цветопередачу, а также высокое пространственное разрешение для работы(1920×1200). Подходит для профессионального использования в графическом дизайне на 100%, и для домашнего компа – вполне можно использовать (желательно не для игр). Так что рекомендую.

Также рекомендую более детально ознакомиться с публикациями о стандартных разрешениях мониторов и о типах их матриц – 5 минут на полезный контент, и высокий Level вам обеспечен.

Спасибо за внимание. Буду признателен всем, кто поделится этим постом в социальных сетях. И не забывайте подписаться на новостную рассылку моего блога, чтобы своевременно получать уведомления о новых интересных и полезных статьях. Увидимся завтра? Пока друзья.

С уважением, автор блога Андрей Андреев