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China Außenleuchte| Ra=100 wirklich die idealste Farbwiedergabe?|Sunshinelux

2022/07/20

Vorwort

 

Farbe gehört zu den menschlichen Sinnen und ist immer mit der persönlichen subjektiven Erfahrung des Betrachters verbunden. Für andere ist es schwierig zu wissen, wie sich jeder fühlt, wenn er eine Farbe sieht. Das Studium der Farbe ist also immer voller geheimnisvoller Vorstellungskraft. Gleichzeitig macht Farbe die Welt bunt. Bildende Kunst, Bildanzeige und -übertragung, Textildruck und -färbung, Farbdruck usw. sind alle untrennbar mit dem Studium der Farbe verbunden. Daher sind das Studium der Farbe und die objektive und quantitative Beschreibung der Farbe zum Gegenstand der Forschung vieler Wissenschaftler geworden.

 

Newton verwendete 1664 ein Prisma, um weißes Sonnenlicht in ein Spektrum verschiedener Farbtöne zu zerlegen und legte damit die physikalische Grundlage für die Farbe des Lichts. 1860 verwendete Maxwell unterschiedliche Intensitäten von Rot, Gelb und Grün, um Licht von weißem Licht zu verschiedenen Farben zu mischen, und legte damit den Grundstein für die trichromatische Chromatizität. Auf dieser Grundlage hat die International Commission on Illumination 1931 das CIE-Farbartsystem festgelegt, das kontinuierlich verbessert wurde. Heutzutage wird das CIE-Farbartsystem häufig verwendet, um die Farbe des Lichts quantitativ auszudrücken.

 

Farbe ist untrennbar mit Beleuchtung verbunden. Nur unter dem Licht können Objekte Farbe zeigen, und die Farbe des Lichts hat einen großen Einfluss auf die Psychologie der Menschen. Professor Yang Gongxia von der Tongji-Universität hat im fünften Kapitel seiner Monographie „Vision and Visual Environment“ eine sehr wunderbare Beschreibung gegeben.

 

Unter verschiedenen Lichtquellen zeigt dasselbe Objekt unterschiedliche Farben. Beispielsweise sind grüne Blätter unter grünem Licht hellgrün und unter rotem Licht fast schwarz. Es ist ersichtlich, dass die Lichtquelle eine wichtige Rolle bei der Erscheinung der Farbe des beleuchteten Objekts spielt. Ob die Lichtquelle die Farbe des Objekts vollständig wiedergeben kann, wenn sie das Objekt beleuchtet, wird als Farbwiedergabe der Lichtquelle bezeichnet.

 

1965 empfahl die Internationale Beleuchtungskommission, den allgemeinen Farbwiedergabeindex Ra zu verwenden, um die Farbwiedergabe von Lichtquellen im CIE-Farbartsystem zu beschreiben. Der allgemeine Farbwiedergabeindex Ra wurde erfolgreich angewendet und von der Beleuchtungsindustrie weitgehend akzeptiert, aber es gibt noch einige Probleme. Dieser Artikel stellt die Bewertungsmethode der Farbwiedergabe von Lichtquellen und die Fortschritte der letzten Jahre vor.

 

1. Allgemeiner Farbwiedergabeindex Ra

 

Es wird erwartet, dass das Bewertungsverfahren der Farbwiedergabeeigenschaft der Lichtquelle einfach und praktisch ist. Einfachheit und Praktikabilität sind jedoch oft zwei widersprüchliche Anforderungen. Im CIE-Farbsystem ist der allgemeine Farbwiedergabeindex Ra das Produkt eines solchen Kompromisses: Er ist relativ einfach und es wird nur ein Wert innerhalb von 100 benötigt, um die Farbwiedergabeleistung der Lichtquelle auszudrücken. Ra=100 gilt als die idealste Farbwiedergabe. Sex.

 

Manchmal fühlen sich die Leute jedoch nicht so. Zum Beispiel sehen Blätter unter Glühlampenlicht nicht sehr hell aus. Wo ist das Problem? Lassen Sie uns diskutieren, was der allgemeine Farbwiedergabeindex ist.

 

Der Kürze halber diskutieren wir hier nur die Hauptzusammensetzungsmethode des allgemeinen Farbwiedergabeindex Ra, aber nicht seine spezifische Berechnungsmethode.

 

Tatsächlich testen wir in unserem täglichen Leben oft die Farbwiedergabe von Lichtquellen. Viele Menschen haben solche Erfahrungen. Wenn eine sorgfältige Dame im Einkaufszentrum Kleidung kauft, muss sie oft nach draußen gehen, um ihre Farbe im Sonnenlicht zu sehen. Dabei testet sie tatsächlich die Farbwiedergabe der Lichtquelle des Einkaufszentrums: um den Unterschied in der Farbe desselben Kleidungsstücks unter der Beleuchtung der Lichtquelle des Einkaufszentrums und unter der Beleuchtung des Sonnenlichts zu sehen. Um also die Farbwiedergabe einer Lichtquelle zu beschreiben, sind zwei zusätzliche Elemente erforderlich: Sonnenlicht (die Referenzlichtquelle) und Kleidung (das farbige Objekt).

 

Im CIE-Farbsystem muss zur Bestimmung der Farbwiedergabe der zu messenden Lichtquelle zuerst die Referenzlichtquelle ausgewählt werden, und es wird angenommen, dass die Farbe des beleuchteten Objekts am perfektesten unter der Beleuchtung angezeigt werden kann die Referenzlichtquelle. Das CIE-Farbsystem schreibt vor: Wenn die ähnlichste Farbtemperatur der zu messenden Lichtquelle kleiner als 5000 K ist, wird der schwarze Körper mit der nächsten Farbtemperatur als Referenzlichtquelle verwendet; Wenn die ähnlichste Farbtemperatur der zu messenden Lichtquelle größer als 5000 K ist, wird die D-Lichtquelle mit der ähnlichsten Farbtemperatur als Referenzlichtquelle verwendet. Hier ist ein D-Lichtmittel eine Reihe von Sonnenlicht, deren Farbkoordinaten numerisch dargestellt werden können und auf die Farbtemperatur bezogen sind.

 

Nachdem Sie eine Referenzlichtquelle ausgewählt haben, müssen Sie auch ein farbiges Objekt auswählen. Aufgrund der Farbvielfalt muss ein Satz von Standardfarben ausgewählt werden, damit diese häufig verwendete Farben angemessen darstellen können. Das CIE-Farbsystem hat 8 Farben ausgewählt, die sowohl eine Vielzahl von Schattierungen als auch eine mittlere Helligkeit und Farbart aufweisen.

 

Im UV-Farbsystem kann der spezielle Farbwiedergabeindex Ri der Farbplatte erhalten werden, indem die Differenz zwischen den Farbkoordinaten jeder Standardfarbplatte unter der Beleuchtung der zu messenden Lichtquelle und der Beleuchtung der Referenzlichtquelle gemessen wird , also die Farbverschiebung ΔEi. (Ri=100—4,6ΔEi)

 

Der allgemeine Farbwiedergabeindex Ra ergibt sich aus dem arithmetischen Mittel des speziellen Farbwiedergabeindex Ri gemessen an 8 Normfarbtafeln. Der Maximalwert des allgemeinen Farbwiedergabeindex Ra der sichtbaren Lichtquelle beträgt 100, und es wird davon ausgegangen, dass die Farbwiedergabe der Lichtquelle zu diesem Zeitpunkt die beste ist.

 

2. Die Grenzen des allgemeinen Farbwiedergabeindex Ra

 

Obwohl der allgemeine Farbwiedergabeindex Ra einfach und praktisch ist, weist er in vielen Aspekten gravierende Mängel auf.

 

Zunächst einmal ist Farbe ein subjektives Empfinden von Menschen, keine inhärente Eigenschaft von Objekten. Sie hängt ab von Lichtverhältnissen, Beobachtern, Bestrahlungsstärke, Beleuchtungsstärke, umgebenden Objekten und Betrachtungswinkeln etc. Es gibt keine sogenannte „True Color“.

 

Da im CIE-System Ra jedoch mit einem Maximalwert von 100 bei annähernd Schwarzkörperstrahlung definiert ist, haben die Glühlampenhersteller die Glühlampen bewusst so konstruiert, dass die Farbwiedergabe bei der Beleuchtung eines Objekts damit möglichst nahe an der von a liegt Schwarzkörper oder Sonnenlicht. Das heißt, wenn die spektrale Verteilung der Lichtquelle von einem schwarzen Körper oder Sonnenlicht abweicht, nimmt der Farbwiedergabeindex ab. Beispielsweise ist die Farbwiedergabe einer weißen LED, die aus drei monochromatischen LEDs in Rot, Grün und Blau besteht, wenn ihr allgemeiner Farbwiedergabeindex Ra niedrig ist, manchmal nicht unbedingt sehr schlecht.

 

Tatsächlich haben die Forscher Judd, Thortontou und Jerome bestätigt, dass Menschen die von der CIE festgelegte Farbe der Referenzlichtquelle nicht unbedingt mögen. Beispielsweise ist die Beleuchtung grüner Blätter mit Glühlampen mit sehr niedriger Farbtemperatur, wie bereits erwähnt, nicht unbedingt die beste Wahl. Es wird festgelegt, dass der Farbwiedergabeindex der beste Wert Ra = 100 ist, wenn der schwarze Körper oder Sonnenlicht beleuchtet wird, und Zweifel bestehen.

 

Die von der CIE festgelegte Referenzlichtquelle ist der schwarze Körper oder das Sonnenlicht, das der ähnlichsten Farbtemperatur der zu messenden Lichtquelle am nächsten kommt. Sie alle sind Lichtquellen, die ein kontinuierliches Spektrum ausstrahlen und spektrale Komponenten mehrerer Farben haben. Bei einer Farbtemperatur von 6500K ist die spektrale Leistungsverteilung der langen und kurzen Wellenlängen relativ ausgeglichen, was als Referenzlichtquelle sinnvoll sein sollte. Wenn die Farbtemperatur jedoch unter 4000 K liegt, ist die spektrale Leistungsverteilung stark asymmetrisch. Die kurzwellige Spektralleistung von Blau ist viel kleiner als die langwellige Spektralleistung von Rot, und seine Farbe ist in Richtung Rot voreingenommen, was als Referenzlichtquelle problematisch ist.

 

Im CIE-Farbsystem haben die 8 Standardfarbpaletten alle eine mittlere Helligkeit und Sättigung und sind im u~v-System gleichmäßig verteilt. Sie gelten als ausreichend für die Innenbeleuchtung, um eine breite Palette häufig verwendeter Farben darzustellen. In der Außenbeleuchtung gibt es jedoch oft einige Farben mit hoher Farbsättigung, und diese 8 Standardfarbpaletten können die gängigen Farben nicht mehr vollständig darstellen.

 

Viele Gelehrte glauben, dass die Anzahl der Standardfarbfelder zu gering ist, was ein weiterer Mangel des allgemeinen Farbwiedergabeindex ist. Obwohl CIE 6 Farbfelder mit hoher Farbsättigung von Nr. 9-14 hat, sind sie nicht im allgemeinen Farbwiedergabeindex Ra enthalten. In der Beleuchtungspraxis bekannte Farben sind Haut, Blätter, Lebensmittel usw. Ihre Farben sind äußerst wichtig, aber sie sind alle vom allgemeinen Farbwiedergabeindex ausgeschlossen.

 

Seim hatte vorgeschlagen, 20 Standardmuster zu verwenden, wurde jedoch abgelehnt, weil dies die Berechnungen erschweren würde. Gegenwärtig sind Computer weit verbreitet, und es scheint, dass dieser Vorschlag überdacht werden muss.

 

Da diese beiden Probleme bei der Bewertung der Farbwiedergabe von Lichtquellen bestehen und viele andere Bewertungsmethoden auf breites Interesse gestoßen sind, wird dieser Beitrag eine kurze Einführung in das Wissen des Autors geben.

 

3. Fletelli-Index Rf

 

Untersuchungen haben gezeigt, dass Menschen dazu neigen, sich an die Farbe eines vertrauteren Objekts zu erinnern, und dass es sich an seine lebhaftere, gesättigtere Farbe erinnert. Diese Erinnerungsfarbe stimmt oft mit der Lieblingsfarbe überein und verschiebt sich tendenziell in Richtung hoher Sättigung. Beispielsweise tendiert die Erinnerungsfarbe der Hautfarbe von Menschen dazu, sich in die rote Richtung zu verschieben, und die Blattfarbe verschiebt sich in die grüne Richtung. Offensichtlich anders als die Ra-Methode in CIE.

 

Rf ist eigentlich eine Korrektur von Ra, die zwei Aspekte beinhaltet:

Definieren Sie zunächst Rf=90 unter Beleuchtung der Referenzlichtquelle, nur unter Beleuchtung einer imaginären „perfekten Lichtquelle“ ergibt sich Rf=100.

Zweitens wählen Sie 10 Standardfarbmuster, d. h. fügen Sie zusätzlich zu den ursprünglichen 1-8 Standardmustern zwei Muster von 13 und 14 hinzu, die der Hautfarbe und der Blattfarbe entsprechen.

 

Zu diesem Zeitpunkt bezieht sich die "perfekte Lichtquelle" auf die Lichtquelle, die unter ihrer Beleuchtung die Farben der 10 Standardfarbpaletten in die bevorzugte Richtung verschieben kann.

 

Es ist ersichtlich, dass für jede Standardfarbplatte die Farbkoordinaten der entsprechenden "perfekten Lichtquelle" unterschiedlich sind und durch Versuche ermittelt werden können. Dies zeigt auch, dass eine solche „perfekte Lichtquelle“ nur imaginär sein kann.

 

Die Berechnungsmethode von Rf ähnelt der von Ra, es gibt jedoch zwei Unterschiede:

1. Für jede Standardfarbplatte müssen die Farbkoordinaten der Referenzlichtquelle angepasst werden, also die Farbkoordinaten der durch das Experiment ermittelten „perfekten Lichtquelle“. Wenn dann die zu messende Lichtquelle beleuchtet wird, wird der Farbunterschied jeder Farbplatte mit ihrer entsprechenden "perfekten Lichtquelle" verglichen.

2. Nehmen Sie bei der Berechnung von Rf den Durchschnittswert der Farbdifferenz von 10 Mustern, aber jedes Muster hat ein anderes Gewicht. Das 13. Farbfeld ist der Hautton, die Gewichtung beträgt 35 %, das 2. 15 %, das 14. 15 % und der Rest jeweils 5 %. Die Bedeutung des Hauttons wird hier besonders hervorgehoben. Daher kann der Rf der zu testenden Lichtquelle höher sein als der Referenzlichtquellwert Rf=90, aber kleiner als 100.

 

4. Farbpräferenzindex (CPI)

 

Der Farbpräferenzindex CPI (Farbpräferenzindex) verwendet das im vorherigen Abschnitt vorgeschlagene Konzept der Lieblingsfarbe und wird unter der Beleuchtung einer D65-Lichtquelle und dem Farbpräferenzindex CPI = 100 definiert.

 

So lässt sich der CPI der zu testenden Lichtquelle wie folgt ermitteln: Berechnen Sie unter Beleuchtung der zu testenden Lichtquelle die Differenz zwischen den Farbkoordinaten der 8 Standardfarbpaletten und den Farbkoordinaten der Lieblingsfarbe und Finde den Mittelwert der Vektorsumme ( ): CPI=156 -7.18()

 

Die obigen Berechnungen werden alle im CIE-UV-Chromatizitätssystem durchgeführt.

 

Obwohl sowohl CPI als auch Rf das Konzept der Lieblingsfarbe verwenden, gibt es signifikante Unterschiede zwischen den beiden:

1. Verwenden Sie bei der Berechnung von Rf 10 Standardmuster Nr. 1-8, 13 und 14, während CPI nur 1-8 Standardmuster verwendet

2. Wenn der technische Rf verwendet wird, nimmt der Farbunterschied (ΔE) 1/5 des experimentellen Werts an und der CPI nimmt den ursprünglichen experimentellen Wert an

3. Bei der Berechnung von Rf ist das Gewicht jedes Musters unterschiedlich und der CPI nimmt dasselbe Gewicht an

4. Per Definition beträgt der Höchstwert von Rf 100, während der Höchstwert von CPI 156 beträgt

 

Abschließend sei darauf hingewiesen, dass die Forscher, die die beiden Indizes Rf und CPI vorgeschlagen haben, ihre Lieblingsfarben experimentell ermittelten und bei den Experimenten tageslichtfarbene Beleuchtung verwendeten. Es gibt jetzt Hinweise darauf, dass Lieblingsfarben mit der ähnlichsten Farbtemperatur der Lichtquelle zusammenhängen. Daher sind bei Verwendung von Rf und CPI für eine konstante Farbwiedergabe nur Lichtquellen mit hoher Farbtemperatur anwendbar.

 

5. Farbunterscheidungsindex (CDI)

 

Verwenden Sie Ra, Rf oder CPI, um die Farbwiedergabe einer Lichtquelle zu beschreiben. Die Referenzlichtquelle muss die gleiche Farbtemperatur haben wie die zu messende Lichtquelle. Der Farbunterscheidungsindex CDI (Colour Discrimination Index) überwindet diese Einschränkung.

 

Dieser Index basiert auf der Annahme, dass bei Beleuchtung mit einer bestimmten Lichtquelle die Farbwiedergabe dieser Lichtquelle umso besser ist, je stärker die Fähigkeit ist, Farben zu unterscheiden. Wenn eine bestimmte Lichtquelle beleuchtet wird, ist die Fläche, die von 8 Standardfarbtafeln in der CIE-UV-Farbtafel eingeschlossen wird, wie folgt: GA =0,5Σ(UiVj-UjVi) i,j=1,2,…8; i≠j .

 

Unter der Beleuchtung der C-Lichtquelle ist der Bereich GA = 0,005, was zu diesem Zeitpunkt als CDI = 100 definiert ist, so dass unter der Beleuchtung der zu messenden Lichtquelle der Farbauflösungsindex ist: CDI = (GA/0,005) ×100.

 

  Abschließende Bemerkungen

 

Aus der obigen Diskussion ist ersichtlich, dass es viele Bewertungsmethoden für die Farbwiedergabe von Lichtquellen gibt und sie ständig weiterentwickelt und verbessert werden. Auch der heute weit verbreitete allgemeine Farbwiedergabeindex Ra hat viele Nachteile.

 

Sein Hauptnachteil ist die Wahl der Referenzlichtquelle: Die Referenzlichtquelle ist eine spektral kontinuierliche Lichtquelle, und es ist nicht sehr geeignet, sie als Standard zu verwenden, um die spektral diskontinuierliche Lichtquelle zu messen. Die Farbtemperatur der Referenzlichtquelle muss nahe der ähnlichsten Farbtemperatur der zu messenden Lichtquelle liegen. Tatsächlich hat für einen bestimmten Beleuchtungsbetrieb die Farbtemperatur selbst einen großen Einfluss auf die Farbwiedergabe. Diese Methode kann nur verwendet werden, wenn die Farbtemperatur der Lichtquelle bestimmt wurde. Einsatz unter Auflagen.

 

Sein zweiter Nachteil ist die Auswahl an Standardfarbmustern: Für die Innenbeleuchtung kann davon ausgegangen werden, dass 8 Standardmuster verschiedene häufig verwendete Farben angemessen darstellen können. Bei der Außenbeleuchtung können jedoch einige Farben mit hoher Farbsättigung häufig verwendete Farben nicht vollständig darstellen.

 

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