31.03.25
CRI і його стосунки з ССТ
Визначення
CRI (color rendering index), або коефіцієнт передачі кольору – це фотометрична величина, яка показує наскільки штучне світло наближене до природного, сонячного. CRI вимірюється за лінійною шкалою у відносних одиницях від 0 до 100. Чим вище значення, тим краща якість передачі кольору, і тим штучне світло ближче до сонячного, CRI якого дорівнює 100.
Чому це важливо?
Освітлення з високим CRI робить предмети яскравими і красивими. Це важливо у магазинах, зокрема продуктових, тому що тьмяно-бліді та сіруваті овочі і фрукти не зацікавлять покупців. Не кажучи вже про коричневий відтінок м’яса чи хліба. Щоб надати продуктам, одягу, тканинам, подарункам, прикрасам привабливого, натурального вигляду слід вибирати освітлення з високим CRI. Життєво необхідним таке освітлення є у лікарнях, зокрема в операційних, щоб правильно диференціювати анатомію тканин, у реставраційних майстернях для детального відновлення предметів мистецтва, у портретних студіях, вітринах, магазинах високої моди і т. п. І навіть у квартирах та офісах яскраві натуральні кольори покращують настрій та сприяють підвищенню працездатності.
➜ Світильники з CRI=90 і більше чудово передають кольори. Музеї, художні галереї, дорогі магазини потребують саме такого освітлення.
➜ Світло з CRI не менше, ніж 80 теж є високоякісним і яскраво передає природний колір. Воно цілком підходить для загального освітлення офісів, великих торгівельних залів та більшості житлових приміщень.
➜ Освітлення з CRI нижче, ніж 70 помітно спотворює передачу кольорів. Однак воно підходить для загального освітлення територій, автостоянок, складів, тощо.
Як виміряти?
Для вимірювання CRI будь-якого джерела світла була розроблена спеціальна методика, що базується на двох поняттях.
1. Опорне (його ще називають еталонним) джерело світла, якість якого в сенсі передачі кольору, настільки близька до сонячного, що його CRI можна прийняти за 100.
2. Стандартні еталонні кольори, які задаються зразками.
Ця методика спочатку була використана для швейної промисловості та архітектури, де важливим є сприйняття м’яких пастельних кольорів. Тому в якості еталонних були вибрані наступні вісім кольорів.
R1 – зів’яла троянда;
R2 – гірчичний;
R3 – салатовий;
R4 – світло-зелений;
R5 – бірюзовий;
R6 – небесно-блакитний;
R7 – фіолетова айстра;
R8 – бузковий.
Відібрані вісім зразків порівнюються під еталонним та досліджуваним джерелами світла. Схожість кожного зразка кольору під досліджуваним джерелом світла та під еталонним оцінюють за шкалою від 0 до 100. Значення CRI знаходять як середнє арифметичне з восьми оцінок і позначають Ra. Тобто Ra – це різновид CRI, який показує усереднене значення для восьми зразків середньої насиченості.
Що не так з Ra, і до чого тут ССТ?
Зразки R1…R8 дозволяють адекватно оцінювати передачу м’яких, пастельних відтінків, однак вони погано оцінюють передачу насичених кольорів. Тому навіть джерело світла з Ra=100 може погано передавати певні кольори. Справа в тому, що високі значення Ra свідчать лише про неперервність спектру світла у всьому частотному діапазоні, але аж ніяк не про рівномірність його інтенсивності (яскравості). Тому певні кольори (на максимумі інтенсивності) відображаються яскравіше і насиченіше, а інші (на мінімумі) – м’якше і блідніше.
Як відомо, максимуми спектральної інтенсивності світла визначають його колірну температуру (ССТ). Тому, хоча ССТ і не впливає безпосередньо на CRI, але має вплив на яскравість та насиченість кольору. Для прикладу, лампи розжарювання та галогенові лампи мають CRI близькі до 100. Їхня колірна температура Тк=2700К, отже максимум інтенсивності розташований у червоній частині спектру. У їхньому світлі чудово виглядають відтінки червоного, помаранчевого, жовтого кольорів, а з синім та фіолетовим – справи кепські. Світло полуденного неба (денне світло) має такий же Ra=100, при колірній температурі Тк=7500К (максимум інтенсивності у синій частині спектру). Тому синій та фіолетовий кольори у цьому світлі виглядають яскравими та насиченими, а от червоний – не дуже.
Що ж робити?
Очевидно, що справа тут не тільки у залежності CRI від ССТ, яку, до речі, методика вимірювання Ra не зауважує, але й у самій цій методиці. Саме тому її стали вдосконалювати.
По-перше, оцінку кольоропередачі проводять за допомогою еталонних джерел світла, колірність яких (ССТ) така ж, як у досліджуваних, або близька до них. Для джерел світла з Тк ≤5000К як еталон використовується так званий повний випромінювач, що має значну інтенсивність по всьому спектру, а для джерел світла з Тк>5000К – денне світло.
По-друге, до контрольних зразків кольору додали іще шість, що мають фіксовані значення спектральних коефіцієнтів яскравості та характеризують передачу насичених кольорів:
R9 – червоного;
R10 – жовтого;
R11 – зеленого;
R12 – синього;
R13 – людської шкіри;
R14 – зеленого листя.
Кольоропередачу джерел світла оцінюють не тільки за усередненим значенням для 8-ми (Ra), чи усіх 14-ти (R96а) зразків, але й за спеціальними індексами Ri для окремих зразків. Так наприклад, індекс R9 характеризує передавання насиченого червоного кольору, що є важливим зокрема в косметичній промисловості, де колір шкіри має бути переданий якомога точніше.
Однак вдосконалення методів оцінки кольоропередачі на цьому не зупинилося, бо CRI, визначений навіть за 14-ма зразками кольору менш-більш задовільняє лише «стандартного спостерігача», тобто homo sapiens (як люди бачать колір), і не підходить для фото- кіно- телекамер. Тому були розроблені інші індекси кольоропередачі.
Американське Товариство інженерів з освітлення (IES), зокрема запропонувало індекс ТМ-30-15, який по аналогії з CRI використовує набір з 99-ти кольорів і оцінює кожен з них від 0 до 100. Для оцінки джерел світла у кіно- та телеіндустрії користуються такими індексами як SSI (Spectral Similarity Index), TLSI (Television Lighting Consistency Index) та іншими.
Висновок
CRI є важливим критерієм при виборі освітлення, оскільки суттєво впливає на наше сприйняття простору, в якому це освітлення встановлено. Для правдивішого відображення кольорів і зменшення відмінностей між природним і штучним освітленням CRI має бути якомога вищим.
CRI низький
CRI високий
Зеновій Монастирський, доктор технічних наук
Інші статті
-
03.04.25
α
Світло і маркетинг
Відомо, що більше 90 % інформації людина сприймає за допомогою зору, а більше, ніж 70 % свого часу ми проводимо у штучному світлі. Тому не дивно, що освітлення впливає на поведінку людей, їх настрій та емоції. Це означає, зокрема, що за допомогою світла можна у певному сенсі спрямовувати людину на прийняття нею «потрібного» рішення, створюючи світлові акценти та інші світлотехнічні ефекти. Фокус на яскравому Людина завжди звертає увагу на те, що яскравіше. Використовуючи цю фізіологічну особливість нашого зору можна стимулювати покупця бачити тільки товари і концентруватися на покупках. І навпаки – «ховати» від очей відвідувача магазину деякі непотрібні йому і не дуже привабливі речі, як от інженерні комунікації, брудну підлогу, складські запаси у торговій залі, тощо. Це легко досягається за рахунок світлового контрасту між «корисною» площею (та, що приносить прибуток – стелажі, холодильні вітрини та інше) і супутніми технологічними поверхнями. Різниця в освітленості має бути не менше ніж 500...800 люкс – чим більше, тим краще! Колірність світла і емоції Емоційний стан людини, її фізична активність залежать, зокрема від колірної температури освітлення. Це пов’язано з виділенням певних гормонів – гормону розслаблення мелатоніну у темряві та при теплих тонах освітлення і гормону активності серотоніну – при яскравому освітленні та холодних тонах. Пригадаємо, що теплі тони – це від 2200К до 3500К, нейтральні – 3500...4500К, а холодні – 4500...6500К. Нейтральні відтінки білого світла не мають очевидного впливу на емоційний стан людини. Різні товари навіть в одному супермаркеті, а то й в одному і тому ж відділі супермаркету потребують різної колірності світла. Зокрема, у м’ясних та рибних відділах використовують світильники з колірною температурою 5000...6000К, у відділі овочів і фруктів 5700...6500К, сирні продукти виглядають привабливішими при теплій та нейтральній колірності, а випічка і кулінарія – при максимально теплій (2200...3000К). Колір – це важливо Щоб привернути увагу покупців до товару на полиці магазину, виробники роблять яскравими та красивими обгортки (упаковки) для цього товару, використовуючи різні кольори та відтінки. Ці кольори і відтінки чудово «працюють» на сонячному світлі (природне освітлення), а ось під штучним світлом у торговому залі можуть виглядати не так привабливо. Справа в тому, що джерела штучного світла, на відміну від сонця, мають нерівномірний спектр випромінювання і можуть спотворювати передавання кольору предметів, що їх освітлюють. Цю властивість джерел штучного світла характеризує індекс передавання кольору CRI (Color rendering index). Цей індекс приймає значення від 0 до 100 (100 – CRI сонячного світла). Чим вищий CRI світильника, тим ближче за якістю його світло до сонячного, і тим природнішими будуть кольори освітлюваних предметів. Насиченість окремих кольорів показують спеціальні складові CRI, що позначаються як Rі (їх усього 14, і = 1...14). Загальний CRI розраховують, як середнє арифметичне значення усіх 14-ти кольорів. Знаючи таку особливість передавання кольору, ми можемо «підфарбовувати» товари та робити їх привабливішими. «Підмішуючи» наприклад у світлодіодне світло потрібні нам фарби і пігменти, показуємо ці товари з вигідного для покупця боку: у м’ясній вітрині використовуємо джерело світла з насиченим червоним кольором (високий показник R9), що робить вигляд м’яса привабливішим. У сирній вітрині застосуємо світлодіод з насиченим жовтим відтінком (високий R10 чи R13), що відразу ж зробить їх на вигляд значно смачнішими. Світити, та не в очі Бажання показати товари у глибині стелажної полиці приводить інколи до засліплення покупця. Що перебуває на протилежному боці. Такий ефект засліплення, або зорового дискомфорту характеризує спеціальний показник UGR (Unified Glare Rating) – (посилання на статтю про UGR), який теж варто враховувати при виборі освітлення. Цей показник може приймати значення від 10 до 30 і чим він менший, тим краще для нашого зору. В торговій залі допускаються значення UGR не більше, ніж 22, а в зоні кас – 19. Досягаються такі значення відповідним вибором світильників та їхнім розташуванням і націлюванням. Реакція на зміну Будь-які різкі зміни освітленості, чи колірної температури привертають увагу людини. Цей фізіологічний ефект дістався нам імовірно ще з часів, коли людина добувала собі їжу полюванням. І найуспішнішим був той мисливець, котрий найшвидше реагував на рухому здобич, чи небезпеку. В наш час ми «полюємо» в магазині, але перехопити увагу сучасного мисливця все-таки можна, наприклад різко змінивши колірну температуру з теплої на холодну, чи збільшивши, або зменшивши освітленість. Застосовуються такі прийоми не часто і є інструментом агресивного маркетингу, наприклад миготлива вивіска, чи полиця з акційними товарами, що динамічно змінює колір. А де ж тут прибуток? Завданням будь-якого бізнесу є підвищення його прибутковості за рахунок доданої вартості та зниження витрат на його утримання. Використовуючи особливості фізіології людини та сучасні можливості освітлення, можна збільшити додану вартість продуктів (або щонайменше не втратити її через погане освітлення). Якщо товари на вигляд кращі, ніж у конкурента, то відповідно і покупець буде готовий платити за них більше. При грамотно спроєктованій та інстальованій системі освітлення магазину, будь-то міні-, супер-, чи гіпермаркет, він стає привабливішим для покупців, а значить росте кількість чеків на касі, та вартість кожного з них. Щодо витрат на утримання бізнесу, то не варто забувати про економію електроенергії за допомогою LED світильників та систем керування ними. Сучасні системи керування дозволяють не тільки у декілька разів економити на освітленні (навіть порівняно з економними світлодіодними світильниками), але й виконують багато інших корисних завдань. Серед них можливість інтегрування у систему додаткових пристроїв, як датчики руху, освітленості, СО2, температури та інших, збір аналітичної та маркетингової інформації, віддалене керування у разі екстремальних ситуацій, можливість використання інтелектуальних хмарних технологій, отримання миттєвої інформації для охорони, або адміністратора та інші. Павло Кормильцев, керівник світлотехнічних проєктів ГК "Світлотек"
-
31.03.25
β
CRI і його стосунки з ССТ
Визначення CRI (color rendering index), або коефіцієнт передачі кольору – це фотометрична величина, яка показує наскільки штучне світло наближене до природного, сонячного. CRI вимірюється за лінійною шкалою у відносних одиницях від 0 до 100. Чим вище значення, тим краща якість передачі кольору, і тим штучне світло ближче до сонячного, CRI якого дорівнює 100. Чому це важливо? Освітлення з високим CRI робить предмети яскравими і красивими. Це важливо у магазинах, зокрема продуктових, тому що тьмяно-бліді та сіруваті овочі і фрукти не зацікавлять покупців. Не кажучи вже про коричневий відтінок м’яса чи хліба. Щоб надати продуктам, одягу, тканинам, подарункам, прикрасам привабливого, натурального вигляду слід вибирати освітлення з високим CRI. Життєво необхідним таке освітлення є у лікарнях, зокрема в операційних, щоб правильно диференціювати анатомію тканин, у реставраційних майстернях для детального відновлення предметів мистецтва, у портретних студіях, вітринах, магазинах високої моди і т. п. І навіть у квартирах та офісах яскраві натуральні кольори покращують настрій та сприяють підвищенню працездатності. ➜ Світильники з CRI=90 і більше чудово передають кольори. Музеї, художні галереї, дорогі магазини потребують саме такого освітлення. ➜ Світло з CRI не менше, ніж 80 теж є високоякісним і яскраво передає природний колір. Воно цілком підходить для загального освітлення офісів, великих торгівельних залів та більшості житлових приміщень. ➜ Освітлення з CRI нижче, ніж 70 помітно спотворює передачу кольорів. Однак воно підходить для загального освітлення територій, автостоянок, складів, тощо. Як виміряти? Для вимірювання CRI будь-якого джерела світла була розроблена спеціальна методика, що базується на двох поняттях. 1. Опорне (його ще називають еталонним) джерело світла, якість якого в сенсі передачі кольору, настільки близька до сонячного, що його CRI можна прийняти за 100. 2. Стандартні еталонні кольори, які задаються зразками. Ця методика спочатку була використана для швейної промисловості та архітектури, де важливим є сприйняття м’яких пастельних кольорів. Тому в якості еталонних були вибрані наступні вісім кольорів. R1 – зів’яла троянда; R2 – гірчичний; R3 – салатовий; R4 – світло-зелений; R5 – бірюзовий; R6 – небесно-блакитний; R7 – фіолетова айстра; R8 – бузковий. Відібрані вісім зразків порівнюються під еталонним та досліджуваним джерелами світла. Схожість кожного зразка кольору під досліджуваним джерелом світла та під еталонним оцінюють за шкалою від 0 до 100. Значення CRI знаходять як середнє арифметичне з восьми оцінок і позначають Ra. Тобто Ra – це різновид CRI, який показує усереднене значення для восьми зразків середньої насиченості. Що не так з Ra, і до чого тут ССТ? Зразки R1...R8 дозволяють адекватно оцінювати передачу м’яких, пастельних відтінків, однак вони погано оцінюють передачу насичених кольорів. Тому навіть джерело світла з Ra=100 може погано передавати певні кольори. Справа в тому, що високі значення Ra свідчать лише про неперервність спектру світла у всьому частотному діапазоні, але аж ніяк не про рівномірність його інтенсивності (яскравості). Тому певні кольори (на максимумі інтенсивності) відображаються яскравіше і насиченіше, а інші (на мінімумі) – м’якше і блідніше. Як відомо, максимуми спектральної інтенсивності світла визначають його колірну температуру (ССТ). Тому, хоча ССТ і не впливає безпосередньо на CRI, але має вплив на яскравість та насиченість кольору. Для прикладу, лампи розжарювання та галогенові лампи мають CRI близькі до 100. Їхня колірна температура Тк=2700К, отже максимум інтенсивності розташований у червоній частині спектру. У їхньому світлі чудово виглядають відтінки червоного, помаранчевого, жовтого кольорів, а з синім та фіолетовим - справи кепські. Світло полуденного неба (денне світло) має такий же Ra=100, при колірній температурі Тк=7500К (максимум інтенсивності у синій частині спектру). Тому синій та фіолетовий кольори у цьому світлі виглядають яскравими та насиченими, а от червоний – не дуже. Що ж робити? Очевидно, що справа тут не тільки у залежності CRI від ССТ, яку, до речі, методика вимірювання Ra не зауважує, але й у самій цій методиці. Саме тому її стали вдосконалювати. По-перше, оцінку кольоропередачі проводять за допомогою еталонних джерел світла, колірність яких (ССТ) така ж, як у досліджуваних, або близька до них. Для джерел світла з Тк ≤5000К як еталон використовується так званий повний випромінювач, що має значну інтенсивність по всьому спектру, а для джерел світла з Тк>5000К – денне світло. По-друге, до контрольних зразків кольору додали іще шість, що мають фіксовані значення спектральних коефіцієнтів яскравості та характеризують передачу насичених кольорів: R9 – червоного; R10 – жовтого; R11 – зеленого; R12 – синього; R13 – людської шкіри; R14 – зеленого листя. Кольоропередачу джерел світла оцінюють не тільки за усередненим значенням для 8-ми (Ra), чи усіх 14-ти (R96а) зразків, але й за спеціальними індексами Ri для окремих зразків. Так наприклад, індекс R9 характеризує передавання насиченого червоного кольору, що є важливим зокрема в косметичній промисловості, де колір шкіри має бути переданий якомога точніше. Однак вдосконалення методів оцінки кольоропередачі на цьому не зупинилося, бо CRI, визначений навіть за 14-ма зразками кольору менш-більш задовільняє лише «стандартного спостерігача», тобто homo sapiens (як люди бачать колір), і не підходить для фото- кіно- телекамер. Тому були розроблені інші індекси кольоропередачі. Американське Товариство інженерів з освітлення (IES), зокрема запропонувало індекс ТМ-30-15, який по аналогії з CRI використовує набір з 99-ти кольорів і оцінює кожен з них від 0 до 100. Для оцінки джерел світла у кіно- та телеіндустрії користуються такими індексами як SSI (Spectral Similarity Index), TLSI (Television Lighting Consistency Index) та іншими. Висновок CRI є важливим критерієм при виборі освітлення, оскільки суттєво впливає на наше сприйняття простору, в якому це освітлення встановлено. Для правдивішого відображення кольорів і зменшення відмінностей між природним і штучним освітленням CRI має бути якомога вищим. CRI низький CRI високий Зеновій Монастирський, доктор технічних наук
-
14.02.25
γ
Що таке UGR та як він впливає на наш зір?
Наш зір влаштований таким чином, що у першу чергу ми бачимо яскравіші предмети. При нерівномірному розподілі яскравості в полі зору, а також при наявності дуже яскравих предметів виникає відчуття незручності, або напруженості, порушується комфорт зору, який з часом проявляється у відволіканні уваги, зниженні зосередженості, і навіть до зорової та загальної втоми. Для контролю та мінімізації таких небажаних ефектів Міжнародна комісія з освітлення (МКО) рекомендувала уніфікований показник відблисків, або англійською Unified Glare Rating (UGR). Визначення UGR характеризує ефект відблиску систем внутрішнього освітлення та оцінює «психологічний», тобто тривожний відблиск, який особливий тим, що не є занадто яскравим і не призводить до засліплення та зниження зорової продуктивності. Цей показник за визначенням не стосується окремого світильника, а враховує відблиски усіх світильників у приміщенні, особливості зору людини, положення спостерігача та інші фактори. Як розраховують UGR? Звичайно, що для обчислення UGR, як і для будь-якого поважного показника, існує солідна формула. Але правда і те, що в епоху тотальної комп’ютерної грамотності нею мало хто користується. Однак для розуміння суті показника корисним буде розглянути основні складові цієї формули. 1. Формула враховує ефект відблиску усіх наявних у приміщенні джерел світла, підсумовуючи їхні яскравості. 2. Враховується логарифмічна залежність чутливості ока від яскравості - формула містить логарифм відношення суми квадратів яскравостей світильників до фонової яскравості. 3. Показник розраховується для певного положення кожного світильника відносно напрямку зору спостерігача. 4. Формула містить сталі коефіцієнти, що приводять значення UGR до діапазону від 10 (найнижча ймовірність відблисків) до 30 (дуже висока ймовірність відблисків). Стандартні програми, такі як DIAlux, чи Relux разом з розрахунком освітленості в приміщенні дають можливість оцінити значення UGR в усіх необхідних точках. А як же бути з UGR світильника? Як видно з наведеного опису формули, значення UGR не є технічною характеристикою світильника, а описує вплив відблисків для конкретного спостерігача, що знаходиться у конкретному приміщенні з певним числом та розташуванням світильників. Тим не менше відомо, що серйозні виробники світильників приписують їм (і відмічають у технічних даних) конкретні значення UGR. Звідки вони беруться? Один з методів оцінки UGR окремого світильника полягає у наступному. Використовуючи стандартні програми розрахунку освітлення, створюють таблицю значень UGR (аналогічну таблиці значень освітленості) для стандартизованого розміщення одного типу світильників у прямокутній кімнаті зі стандартизованими пропорціями. З таблиці вибирають найбільше значення UGR, що відповідає найгіршому (з якого видно якомога більшу кількість світильників) положенню спостерігача. Вибране значення округляють і приписують даному типу світильника. Цей метод описаний у DIN EN 12464-1 (освітлення внутрішніх приміщень) як стандартний для визначення UGR світильника. Стандарт UGR 19 Ці ж Європейські норми EN 12464-1 рекомендують використовувати UGR для оцінки якості системи освітлення. Ефект відблиску оцінюється за допомогою граничних значень з кроком 3 (≤10; ≤13; ≤16; ≤19; ≤22; ≤25; ≤28; >28). Такий крок відповідає найменшій помітній різниці у відблиску. Значення UGR≤19 задовольняє більшість потреб внутрішнього освітлення, тому його інколи називають стандартом UGR19, маючи на увазі, що світильники для внутрішнього освітлення повинні відповідати цьому значенню. Вищі вимоги (UGR≤16) застосовуються до складних візуальних завдань, тоді як нижчі вимоги (UGR≤22) застосовуються до областей з простішими візуальними завданнями. Нижче наведено перелік візуальних завдань та приміщень з рекомендованими для них значеннями UGR. Виконання технічних креслень - ≤16. Робота на ПК, наради, навчання, офіси, аудиторії - ≤19. Робота на підприємствах, легка промисловість, рукоділля, торговельні зали (окрім зони кас) - ≤22. Робота на підприємствах важкої промисловості - ≤25. Просторі холи, зали очікування, коридори, склади - ≤28. Будь-яка робота у приміщеннях з UGR >28 вважається поганою практикою. Як зменшити UGR? 1. Найпростіший і найдієвіший спосіб досягнення бажаного значення UGR у приміщенні – це вибрати та інсталювати відповідні світильники. Цей спосіб, правда, не найдешевший, але зоровий комфорт та продуктивна праця без напруженості і відволікання уваги того варті. 2. Регулювання у певних межах яскравості джерел світла теж має право на існування. Звичайно, що надмірне зменшення яскравості світильника призведе до зорового дискомфорту тепер уже через занижену освітленість. І тут без здорового глузду і компромісу не обійтись. 3. Непряме світло, та потайні джерела світла, як от захована за карнизи, чи у багаторівневій стелі світлодіодна стрічка. Треба мати на увазі, що у цьому випадку розраховувати на добре співвідношення між освітленістю і витратою електроенергії (світловіддача) не приходиться.
Запропонуйте свою тему для наступної лекції
залишити коментар