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China Luz al aire libre| Ra=100 ¿realmente la reproducción cromática más ideal?|Sunshinelux

2022/07/20

prefacio

 

El color es uno de los sentidos humanos, y siempre está relacionado con la experiencia subjetiva personal del observador. Es difícil para los demás saber cómo se sienten todos cuando ven un color. Así que el estudio del color siempre está lleno de misteriosa imaginación. Al mismo tiempo, el color hace que el mundo sea colorido. Las artes visuales, la visualización y transmisión de imágenes, la impresión y teñido de textiles, la impresión en color, etc. son inseparables del estudio del color. Por ello, el estudio del color y la descripción objetiva y cuantitativa del color se han convertido en objeto de investigación de muchos científicos.

 

Newton en 1664 usó un prisma para dispersar la luz solar blanca en un espectro de diferentes tonos, sentando las bases físicas para el color de la luz. En 1860, Maxwell usó diferentes intensidades de rojo, amarillo y verde para mezclar la luz blanca con varios colores, sentando las bases para la cromaticidad tricromática. Sobre esta base, en 1931, la Comisión Internacional de Iluminación estableció el sistema de cromaticidad CIE, que se ha mejorado continuamente. Hoy en día, el sistema de cromaticidad CIE se usa ampliamente para expresar cuantitativamente el color de la luz.

 

El color es inseparable de la iluminación. Solo bajo la luz los objetos pueden mostrar color, y el color de la luz tiene un gran impacto en la psicología de las personas. El profesor Yang Gongxia de la Universidad de Tongji ha hecho una descripción maravillosa en el quinto capítulo de su monografía "Visión y entorno visual".

 

Bajo diferentes fuentes de luz, el mismo objeto mostrará diferentes colores. Por ejemplo, las hojas verdes son de color verde brillante bajo la luz verde y casi negras bajo la luz roja. Se puede ver que la fuente de luz juega un papel importante en la apariencia del color del objeto iluminado. Si la fuente de luz puede mostrar completamente el color del objeto cuando ilumina el objeto, se denomina reproducción cromática de la fuente de luz.

 

En 1965, la Comisión Internacional de Iluminación recomendó que se utilizara el índice de reproducción cromática general Ra para describir la reproducción cromática de las fuentes de luz en el sistema de cromaticidad CIE. El índice general de reproducción cromática Ra se ha aplicado con éxito y ha sido ampliamente aceptado por la industria de la iluminación, pero aún existen algunos problemas. Este artículo presentará el método de evaluación de la reproducción cromática de las fuentes de luz y el progreso en los últimos años.

 

1. Índice general de reproducción cromática Ra

 

Se espera que el método de evaluación de la propiedad de reproducción cromática de la fuente de luz sea simple y práctico. Sin embargo, la simplicidad y la practicidad son a menudo dos requisitos en conflicto. En el sistema de color CIE, el índice general de reproducción cromática Ra es el producto de tal compromiso: es relativamente simple y solo se requiere un valor dentro de 100 para expresar el rendimiento de reproducción cromática de la fuente de luz. Ra=100 se considera la reproducción cromática más ideal. sexo.

 

Sin embargo, a veces la gente no se siente así. Por ejemplo, las hojas bajo luz incandescente no se ven muy brillantes. ¿Dónde está el problema? Analicemos qué es el índice general de reproducción cromática.

 

En aras de la brevedad, aquí solo analizamos el método de composición principal del índice general de reproducción cromática Ra, pero no analizamos su método de cálculo específico.

 

De hecho, en nuestra vida diaria, a menudo probamos la reproducción cromática de las fuentes de luz. Mucha gente tiene tal experiencia. Cuando una dama cuidadosa compra ropa en el centro comercial, a menudo tiene que salir a la calle para ver su color a la luz del sol. Al hacerlo, en realidad está probando la reproducción cromática de la fuente de luz del centro comercial: para ver la diferencia en el color de la misma prenda bajo la iluminación de la fuente de luz del centro comercial y bajo la luz del sol. Entonces, para describir la reproducción cromática de una fuente de luz, se requieren dos elementos adicionales: la luz solar (la fuente de luz de referencia) y la ropa (el objeto coloreado).

 

En el sistema de color CIE, para determinar la reproducción del color de la fuente de luz que se va a medir, primero se debe seleccionar la fuente de luz de referencia, y se cree que el color del objeto iluminado se puede mostrar más perfectamente bajo la iluminación de la fuente de luz de referencia. El sistema de color CIE estipula: cuando la temperatura de color correlacionada de la fuente de luz a medir es inferior a 5000K, el cuerpo negro con la temperatura de color más cercana se utiliza como fuente de luz de referencia; cuando la temperatura de color correlacionada de la fuente de luz que se va a medir es superior a 5000 K, la fuente de luz D con la temperatura de color más cercana se utiliza como fuente de luz de referencia. Aquí, un iluminante D es una serie de luz solar cuyas coordenadas de color se pueden representar numéricamente y están relacionadas con la temperatura del color.

 

Después de seleccionar una fuente de luz de referencia, también debe seleccionar un objeto de color. Debido a la variedad de colores, es necesario seleccionar un conjunto de colores estándar para que puedan representar adecuadamente los colores de uso común. El sistema de color CIE ha seleccionado 8 colores, que tienen tanto variedad de tonalidades como luminosidad y cromaticidad medias.

 

En el sistema de color u-v, el índice de reproducción de color especial Ri de la placa de color se puede obtener midiendo la diferencia entre las coordenadas de color de cada placa de color estándar bajo la iluminación de la fuente de luz que se va a medir y la iluminación de la fuente de luz de referencia. , es decir, el cambio de color ΔEi. (Ri=100—4.6ΔEi)

 

El índice de reproducción cromática general Ra se obtiene tomando la media aritmética del índice de reproducción cromática especial Ri medido por 8 placas de color estándar. El valor máximo del índice de reproducción cromática general Ra de la fuente de luz visible es 100, y se considera que la reproducción cromática de la fuente de luz es la mejor en este momento.

 

2. Las limitaciones del índice general de reproducción cromática Ra

 

Aunque el índice general de reproducción cromática Ra es simple y práctico, muestra serias deficiencias en muchos aspectos.

 

En primer lugar, el color es un sentimiento subjetivo de las personas, no una propiedad inherente de los objetos. Está relacionado con las condiciones de iluminación, los observadores, la irradiancia, la iluminancia, los objetos circundantes y los ángulos de visión, etc. No existe el llamado "color verdadero".

 

Sin embargo, dado que en el sistema CIE, se ha definido que Ra tiene un valor máximo de 100 con una radiación de cuerpo negro aproximada, los fabricantes de bombillas han diseñado conscientemente las bombillas para que la reproducción cromática al iluminar un objeto sea lo más parecida posible a la de un cuerpo negro o luz solar. Esto significa que cuando la distribución espectral de la fuente de luz se desvía de un cuerpo negro o de la luz solar, el índice de reproducción cromática disminuye. Por ejemplo, un LED blanco compuesto por tres LED monocromáticos de rojo, verde y azul, cuando su índice general de reproducción cromática Ra es bajo, su reproducción cromática a veces no es necesariamente muy mala.

 

Pero, de hecho, los investigadores Judd, Thortontou y Jerome han confirmado que a las personas no necesariamente les gusta el color de la fuente de luz de referencia especificada por la CIE. Por ejemplo, iluminar hojas verdes con lámparas incandescentes con una temperatura de color muy baja, como ya se mencionó, no es necesariamente la mejor opción. Se estipula que el índice de reproducción cromática es el mejor valor Ra=100 cuando se ilumina el cuerpo negro o la luz del sol, y existen dudas.

 

La fuente de luz de referencia especificada por CIE es el cuerpo negro o la luz solar más cercana a la temperatura de color correlacionada de la fuente de luz que se va a medir. Son todas fuentes de luz que irradian un espectro continuo y tienen componentes espectrales de múltiples colores. Cuando la temperatura de color es de 6500 K, la distribución de potencia espectral de las longitudes de onda largas y cortas está relativamente equilibrada, lo que debería ser razonable como fuente de luz de referencia. Sin embargo, cuando la temperatura de color es inferior a 4000K, la distribución de potencia espectral es seriamente asimétrica. El poder espectral de onda corta del azul es mucho más pequeño que el poder espectral de onda larga del rojo, y su color está sesgado hacia el rojo, lo cual es problemático como fuente de luz de referencia.

 

En el sistema de color CIE, las 8 paletas de colores estándar tienen una saturación y luminosidad media, y están igualmente espaciadas en el sistema u~v. Se consideran suficientes para la iluminación interior para representar una amplia gama de colores de uso común. Sin embargo, en la iluminación exterior, a menudo hay algunos colores con una alta saturación de color, y estas 8 paletas de colores estándar ya no pueden representar completamente los colores de uso común.

 

Muchos estudiosos creen que el número de muestras estándar es demasiado pequeño, lo cual es otra deficiencia del índice general de reproducción cromática. Aunque CIE tiene 6 muestras con alta saturación de color de No. 9-14, no están incluidas en el índice general de reproducción cromática Ra. En la práctica de la iluminación, los colores más conocidos son la piel, las hojas, los alimentos, etc. Sus colores son extremadamente importantes, pero todos están excluidos del índice general de reproducción cromática.

 

Seim había propuesto usar 20 muestras estándar, pero fue rechazado porque complicaría los cálculos. En la actualidad, los ordenadores son muy utilizados, y parece que hay que reconsiderar esta propuesta.

 

Dado que estos dos problemas existen en la evaluación de la reproducción del color de las fuentes de luz, y muchos otros métodos de evaluación han despertado un gran interés, este artículo brindará una breve introducción al conocimiento del autor.

 

3. Índice de Fletelli Rf

 

Las investigaciones han demostrado que las personas tienden a recordar el color de un objeto más familiar y que recuerda su color más vivo y saturado. Este color de memoria a menudo es consistente con el color favorito y tiende a cambiar en la dirección de una alta saturación. Por ejemplo, el color de memoria del color de la piel de las personas tiende a cambiar a la dirección roja, y el color de las hojas cambia a la dirección verde. Obviamente diferente del método Ra en CIE.

 

Rf es en realidad una corrección de Ra, que incluye dos aspectos:

Primero, defina Rf=90 bajo la iluminación de la fuente de luz de referencia, solo bajo la iluminación de una "fuente de luz perfecta" imaginaria, hay Rf=100.

En segundo lugar, elija 10 muestras de color estándar, es decir, además de las 1-8 muestras estándar originales, agregue dos muestras de 13 y 14, correspondientes al color de la piel y el color de la hoja.

 

En este momento, la "fuente de luz perfecta" se refiere a la fuente de luz que puede cambiar los colores de las 10 paletas de colores estándar a la dirección favorita bajo su iluminación.

 

Puede verse que para cada placa de color estándar, las coordenadas de color de la "fuente de luz perfecta" correspondiente son diferentes y pueden determinarse mediante experimentos. Esto también muestra que tal "fuente de luz perfecta" solo puede ser imaginaria.

 

El método de cálculo de Rf es similar al de Ra, pero hay dos diferencias:

1. Para cada placa de color estándar, se deben ajustar las coordenadas de color de la fuente de luz de referencia, es decir, las coordenadas de color de la "fuente de luz perfecta" determinada por el experimento. Luego, cuando se ilumina la fuente de luz a medir, la diferencia de color de cada placa de color se compara con su correspondiente "fuente de luz perfecta".

2. Al calcular Rf, tome el valor promedio de la diferencia de color de 10 muestras, pero cada muestra tiene un peso diferente. La muestra 13 es el tono de la piel, el peso es 35%, la 2 es 15%, la 14 es 15% y el resto es 5% cada una. Aquí se enfatiza particularmente la importancia del tono de la piel. Por lo tanto, el Rf de la fuente de luz a probar puede ser mayor que el de la fuente de luz de referencia Rf=90, pero menor que 100.

 

4. Índice de preferencia de color (CPI)

 

El índice de preferencia de color CPI (índice de preferencia de color) utiliza el concepto de color favorito propuesto en la sección anterior, y se define bajo la iluminación de la fuente de luz D65, y el índice de preferencia de color CPI = 100.

 

Entonces, el CPI de la fuente de luz que se probará se puede obtener de la siguiente manera: bajo la iluminación de la fuente de luz que se probará, calcule la diferencia entre las coordenadas de color de las 8 paletas de colores estándar y las coordenadas de color del color favorito, y encuentra el valor promedio de la suma vectorial ( ): CPI=156 -7.18()

 

Todos los cálculos anteriores se llevan a cabo en el sistema de cromaticidad CIE UV.

 

Aunque tanto CPI como Rf utilizan el concepto de color favorito, existen diferencias significativas entre los dos:

1. Al calcular Rf, use 10 muestras estándar de los números 1-8, 13 y 14, mientras que CPI solo usa 1-8 muestras estándar

2. Cuando se usa el Rf técnico, la diferencia de color (ΔE) toma 1/5 del valor experimental, y el CPI toma el valor experimental original

3. Al calcular Rf, el peso de cada muestra es diferente y el CPI tiene el mismo peso

4. Por definición, el valor máximo de Rf es 100, mientras que el valor máximo de CPI es 156

 

Finalmente, cabe señalar que los investigadores que propusieron los dos índices, Rf y CPI, utilizaron experimentos para determinar sus colores favoritos y utilizaron iluminación de color diurno en los experimentos. Ahora hay evidencia de que los colores favoritos están relacionados con la temperatura de color correlacionada de la fuente de luz. Por lo tanto, al usar Rf y CPI para una reproducción de color constante, solo se aplican fuentes de luz con temperatura de color alta.

 

5. Índice de discriminación de color (CDI)

 

Utilice Ra, Rf o CPI para describir la reproducción cromática de una fuente de luz. La fuente de luz de referencia debe tener la misma temperatura de color que la fuente de luz que se va a medir. El índice de discriminación de color CDI (índice de discriminación de color) supera esta limitación.

 

Este índice se basa en la suposición de que, bajo la iluminación de una determinada fuente de luz, cuanto mayor sea la capacidad de distinguir los colores, mejor será la reproducción cromática de esta fuente de luz. Cuando se ilumina una determinada fuente de luz, el área encerrada por 8 placas de color estándar en el diagrama de cromaticidad CIE UV es: GA =0.5Σ(UiVj-UjVi) i,j=1,2,…8; i≠j.

 

Bajo la iluminación de la fuente de luz C, el área GA=0.005, que se define como CDI=100 en este momento, por lo que bajo la iluminación de la fuente de luz a medir, el índice de resolución de color es: CDI=(GA/0.005) ×100.

 

  Observaciones finales

 

Se puede ver a partir de la discusión anterior que existen muchos métodos de evaluación para la reproducción del color de las fuentes de luz, y están en constante desarrollo y mejora. Incluso el índice general de reproducción cromática Ra, que se usa ampliamente en la actualidad, tiene muchas desventajas.

 

Su principal desventaja es la elección de la fuente de luz de referencia: la fuente de luz de referencia es una fuente de luz espectralmente continua, y no es muy adecuada para usarla como estándar para medir la fuente de luz espectralmente discontinua. La temperatura de color de la fuente de luz de referencia debe estar cerca de la temperatura de color correlacionada de la fuente de luz que se va a medir. De hecho, para una determinada operación de iluminación, la propia temperatura de color tiene una gran influencia en la reproducción cromática. Este método solo se puede utilizar cuando se ha determinado la temperatura de color de la fuente de luz. usar bajo condiciones.

 

Su segunda desventaja es la elección de muestras de color estándar: para iluminación interior, se puede considerar que 8 muestras estándar pueden representar adecuadamente varios colores de uso común. Sin embargo, en la iluminación exterior, algunos colores con alta saturación de color no pueden representar completamente los colores de uso común.

 

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