Индекс качества цветопередачи CRI, TLCI и другие.

CRI, TLCI и другие.

Если профессионал говорит о качестве света какого-либо осветительного оборудования, то в большинстве случаев, он упоминает индекс CRI (индекс качества цветопередачи).

Но лишь немногие знают, что индекс CRI давно уже устарел да и, вообще - индекс цветопередачи – это штука хитрая и история его формирования весьма проблематична.

Вообще-то, термин «индекс качества цветопередачи» появился в 1970-х годах, когда Международная Комиссия по Освещению (CIE) осознала необходимость сравнения и коррекции различных источников света в кинематографии, на телевидении и в других профессиональных областях. Для этого был разработан коэффициент качества цветопередачи CRI (Сolour Rendering Index)

☼ CRI

Для определения индекса CRI берутся специальные цветовые образцы и освещаются каким-либо осветительным прибором. Затем определяется цветовой сдвиг относительно результатов подсветки тех же образцов «дневным солнечным светом 5600°К» ( или эталонной лампой накаливания 3200°К).

Первоначально в линейке CRI было всего 8 цветовых шаблонов. А коэффициент CRI зачастую называли Ra. Однако, эти 8 образцов были довольно блеклыми и к ним решили добавить к ним еще 6, более насыщенных по оттенку.

А потом добавили ещё один шаблон - R15.

Таким образом, CRI стал измеряется по шкале, в которую входят 15 цветов: 8 основных и 7 дополнительных.

Сдвиг цвета относительно эталонного источника света определяется измерительным прибором (спектрометром) и на основании полученных данных вычисляется среднеарифметическое отклонение от характеристик эталона, а после этого вычисляется коэффициент CRI.

При этом значение находится в пределах от 0 до 100. А чем ближе к 100 – тем лучше.

У бытовых светильников индекс CRI гуляет в широких пределах – от 50 до 80.

Хорошие бытовые светодиодные светильники имеют 80 ≤CRI≤90

Профессиональное же осветительное оборудование работает в пределах 91≤CRI≤99.

Для ламп накаливания, галогенных ламп, а также для естественного дневного света CRI условно принимается равным 100.

Но, строго говоря, ни лампочки накаливания, ни солнечный свет в небе, тоже не являются идеалом. Лампочка с вольфрамовой нитью, довольно слабо передает синие оттенки предметов, а северное небо – плохо передаёт красные.

Человеческий глаз начинает хорошо различать разницу в цветопередаче при коэффициентах, отличающихся более чем на 5 единиц. Поэтому визуально отличить светильник с CRI=93 или CRI=95 для обычного человека будет проблематично.

Однако, оценка качества света с помощью CRI имеет свои недостатки, включающие плохую оценку красного, фиолетового и некоторых других цветов. Особенно это оказалось заметным в зоне красного цвета R9, который обычно бывает «в провале». А красный цвет очень важен для точной передачи оттенков кожи лица человека. Здесь зрение человека предельно чувствительно.

Недостаток методики CRI заключается также в том, что она даёт некое усредненное значение и не учитывает насыщенность цвета. В результате, у весьма посредственных источников света с разным спектром и разной яркостью, индекс CRI может неожиданно оказаться достаточно высоким. Дело в том, что в глобальном масштабе, методика вычисления CRI узаконена не была.

Поэтому кто-то вычисляет этот индекс по 8, кто-то по 14, а кто-то по 15 эталонам цвета.

Пользуясь этим, некоторые производители осветительного оборудования просто ставят целью добиться максимального CRI для 8-ми цветов, что, используя современные светодиоды, сделать не особо сложно. А на остальные, 7 шаблонов из 15-ти они просто не обращают внимания. Т. е. они работают по старой методике вычисления Ra для 8-ми образцов цвета, но пишут не Ra, а CRI.

По сей причине, даже высокое значение CRI, как оказалось, вовсе не гарантирует реального качества цветопередачи. По мере развития светодиодной техники несовершенство индекса CRI становилось всё более очевидным.

Поэтому в 2007 году Международная Комиссия по Освещению (CIE) сделала вывод о том, что CRI нужно заменить на что-то более совершенное.

☼ CQS

В 2010 году, Национальным институтом стандартов и технологий США (NIST), была разработана очередная методика - Color Quality Scale (CQS). Однако методика CQS не стала полноценной заменой CRI, так как она не учитывала тон и насыщенность цветов освещаемых предметов.

Принцип измерения у CQS немного похож на замеры методом CRI, но здесь сравнение производится на основе 15 хорошо насыщенных цветов.

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 влияет на конечное значении индекса цветопередачи, и здесь уже не возникает той погрешности, как у CRI.

Также в новой методике красный шаблон не является слишком насыщенным. Поэтому конечная цветопередача оцениваемая в CQS вполне соответствует визуальным ощущениям человеческого зрения.

В то время как американцы разрабатывали и продвигали свои методики CRI и CQS, Европейский Вещательный Союз (EBU) разрабатывал свой собственный стандарт. И в 2012 году появился, а в 2014 был рекомендован к распространению в Европе новый стандарт TLCI.

☼TLCI 2012

TLCI (Television Lighting Consistency Index) — «индекс совместимости света» телевизионного освещения. В основе этого стандарта лежит специфический параметр, отвечающий за способность распознавания цвета сенсором камеры. Существующие в то время CRI и GQS не были предназначены для цифровых кинокамер; CRI был основан на цветовой чувствительности человеческого зрения, а CQS плохо учитывал тон и насыщенность цветов освещаемых предметов.

TLCI измеряет цветность идеальной трехчиповой камерой (камера с тремя матрицами типа 3CCD), которая, однако, не учитывает иную спектральную чувствительность одночиповых матриц для цифровых камер или для фотоаппаратов. А одноматричных видеокамер и фотоаппаратов в мире очень много. Поэтому TLCI тоже не стал доминирующим стандартом.

☼ ТМ-30-15

Американцы же, не остановились и разработали еще один стандарт TM-30-15.

В 2015 году Североамериканское светотехническое общество (Illuminating Engineering Society of North America — IES) разработало новую методику под названием IES ТМ-30-15.

Этот стандарт оперирует двумя основными показателями:

- Rf (fidelity — точность) и отвечает за соответствие цвета эталону (измеряется от 0 до 100), и

- Rg (gamut —насыщенность), который отвечает за насыщенность цветов (от 60 до 140).

Наилучшим и для первого Rf, и для второго Rg показателей является значение100.

При этом Rf может изменяться в пределах от 0 до 100, а 60 ≤Rg≤140

Доверяя этим показателям, вы можете быть уверены, что, например, изображение помидора будет действительно красным, а не малиновым, бордовым или оранжевым. И не просто красным, а насыщенным и контрастным.

Для максимально высокой точности измерения стандарт TM-30 пользуется 99 цветовыми шаблонами куда входят не только эталонные цвета, но и оттенки, встречающиеся в повседневной жизни (коралловый, бирюзовый, телесный).

Для определения TM-30 тестируемый источник освещения проверяется на соответствие 99 цветам по отношению к эталонному источнику. Полученные 99 точек распределяются на векторной диаграмме цветов и далее разделяются на 16 цветовых областей, где для каждой области выводят среднее значение. Полученные средние значения Rf и Rg изображают одной точкой на графике координат, где по оси Х отображается шкала Rf, а по оси Y — шкала Rg. Эталонный источник имеет показатели Rf = 100 и Rg = 100.

При этом очень важной является векторная диаграмма, которая даёт простое и понятное визуальное представление о результатах измерений.

Соответственно, мы можем повышать или уменьшать насыщенность, не боясь сместить цветовой тон. Например, мы можем сделать зеленый ярким и контрастным, и не получить при этом на выходе салатовый.

Хотя ТМ-30 и не стал обязательным для большинства стран, но похоже на то, что он наиболее современный и лучше всего говорит о качестве источника света. И, кажется, ведущие мировые производители и компании, понемногу разворачиваются в сторону именно этого стандарта.

☼ SSI (SPECTRAL SIMILARITY INDEX)

В 2016 американская Академия Кинематографических Искусств и Наук (AMPAS), работая с кинематографистами, экспертами в области освещения, а также с учеными и инженерами в области обработки изображений и, разработала новый индекс для спектральной оценки светильников. Индекс спектрального совпадения, или SSI (SPECTRAL SIMILARITY INDEX).

По уверениям разработчиков SSI успешно решает проблемы на которых тормозят CRI и TLCI и которые делают их неподходящими для реальной оценки светодиодных светильников.

Как было уже сказано – CRI основан на цветовой чувствительности человеческого глаза, а не на чувствительности камеры. А TLCI опирается на чувствительность к цвету идеальной трехчиповой камеры (камера с тремя матрицами типа 3CCD) и не учитывает чувствительность одночиповых камер и цифровых фотоаппаратов.

Стандарт SSI не основан ни на человеческом зрении, ни на какой-либо конкретной реальной или идеализированной камере, и не требует особой спектральной чувствительности. Скорее, он измеряет, насколько данный спектр близок к указанному эталонному спектру, такому как лампа накаливания или дневной свет. Он характеризует степень совпадения измерений с эталонным спектром, и указывает на предсказуемость цветопередачи для конкретного источника. В чем-то SSI похож на ТМ-30. Индекс близкий к 100 указывает на спектральное совпадение. А это указывает на предсказуемый рендеринг с большинством камер. Низкие же значения SSI могут давать хорошие цвета только с какой-то определенной камерой, но не с другими. По всей вероятности, также SSI будет полезен для кинематографии, телевидения и фотографии.

Многие из ведущих производителей осветительных приборов не сильно доверяет какому-либо из упомянутых выше стандартов и индексов. Например, компания KInoFlo cделала программную коррекцию цветности своих светильников в расчете на конкретные цифровые камеры. Дело в том, что камеры разных производителей имеют разную спектральную чувствительность к свету. Компания ARRI тоже думает о том, чтобы сделать программную коррекцию под конкретные камеры. А компания ETC просто расширила спектр, добавив темные красные светодиоды в свои новые осветительные приборы. И это намного улучшило цветопередачу.

У других производителей осветительного оборудования – свои хитрости.

Трудно прогнозировать - какая методика оценки цветности и какой стандарт останутся в будущем.

Поживём - увидим.

Ну, а пока, большинство профессионалов, по-старинке, пользуется индексом CRI и не стремится к чему-либо другому. Но, наверное, это обусловлено тем, что большинство спектрометров, которыми они пользуются, умеют измерять только CRI. В то же время, в более новых моделях спектрометров уже закладывается возможность измерений качества цветопередачи и в других стандартах.

Подготовлена компанией "Сила Света". Автор - Александр Маркелов.