Стандартный источник света - Standard illuminant
А стандартный источник света теоретический источник видимый свет с профилем (его спектральное распределение мощности ), который опубликован. Стандартные источники света служат основой для сравнения изображений или цветов, записанных при разном освещении.
Осветительные приборы CIE
В Международная комиссия по освещению (обычно сокращенно CIE из-за своего французского названия) является органом, ответственным за публикацию всех известных стандартных источников света. Каждый из них обозначается буквой или комбинацией букв и цифр.
Источники света A, B и C были введены в 1931 году с целью представления, соответственно, среднего света лампы накаливания, прямого солнечного света и среднего дневного света. Источники света D представляют фазы дневного света, Источники света E - это источники равной энергии, а Источники света F представляют собой люминесцентные лампы различного состава.
Есть инструкции о том, как экспериментально создать источники света («стандартные источники»), соответствующие более старым осветительным приборам. Для относительно новых источников (таких как серия D) экспериментаторам предоставляется возможность измерить профили своих источников и сравнить их с опубликованными спектрами:[1]
В настоящее время не рекомендуется использовать искусственный источник для реализации стандартного источника света D65 CIE или любого другого источника света D с другой CCT. Есть надежда, что новые разработки в источниках света и фильтрах в конечном итоге дадут достаточную основу для рекомендации CIE.
— CIE, Технический отчет (2004) Колориметрия, 3-е изд., Публикация 15: 2004, Центральное бюро CIE, Вена
Тем не менее, они предоставляют меру, называемую Индекс метамерии, чтобы оценить качество тренажеров дневного света.[2][3] В Метамерия Индекс проверяет, насколько хорошо пять наборов метамерных образцов соответствуют тестируемому и эталонному источнику света. Подобно тому, как индекс цветопередачи, рассчитывается средняя разница между метамерами.[4]
Осветитель A
CIE определяет источник света A в следующих терминах:
Стандартный источник света CIE A предназначен для освещения типового домашнего освещения с вольфрамовой нитью. Его относительное спектральное распределение мощности такое же, как у планковского излучателя при температуре приблизительно 2856 К. Стандартный источник света A CIE следует использовать во всех приложениях колориметрии, включающих использование лампы накаливания, если нет особых причин для использования другого источника света.
В спектральное излучение из черное тело следует Закон планка:
Во время стандартизации источника света A оба (что не влияет на относительное SPD) и были разные. В 1968 г. оценка c2 был изменен с 0,01438 м · К до 0,014388 м · К (а до этого было 0,01435 м · К при стандартизации источника света А). Эта разница сместила Планковский локус, изменяя цветовую температуру источника света от номинальной 2848 K до 2856 K:
Чтобы избежать дальнейших возможных изменений цветовой температуры, CIE теперь определяет SPD напрямую на основе исходного (1931 г.) значения c2:[1]
Коэффициенты были выбраны для достижения нормализованного SPD 100 в 560 нм. Цветовые значения: (Икс, Y, Z) = (109.85, 100.00, 35.58), а координаты цветности с использованием стандартного наблюдателя равны (Икс, у) = (0.44758, 0.40745).
Источники света B и C
Источники света B и C легко моделируются при дневном свете. Они модифицируют источник света A, используя жидкостные фильтры. B служил представителем полуденного солнечного света с коррелированная цветовая температура (CCT) 4874 K, тогда как C представляет средний дневной свет с CCT 6774 K. К сожалению, они плохо аппроксимируют любую фазу естественного дневного света, особенно в коротковолновом видимом и ультрафиолетовом спектральных диапазонах. После того, как стало возможным более реалистичное моделирование, источники света B и C были объявлены устаревшими в пользу серии D.[1]. Осветительные шкафы, такие как Spectralight III, в которых используются лампы накаливания с фильтром, лучше подходят для осветительных приборов D в 400 нм к 700 нм диапазона, чем люминесцентные имитаторы дневного света.[5]
Источник света C не имеет статуса стандартных источников света CIE, но его относительное спектральное распределение мощности, значения цветности и координаты цветности приведены в Таблице Т.1 и Таблице Т.3, так как многие практические измерительные приборы и вычисления все еще используют этот источник света.
— CIE, Публикация 15: 2004[6]
В 2004 году Illuminant B не удостоился такой чести.
Жидкостные фильтры, разработанные Раймонд Дэвис младший и Кассон С. Гибсон в 1931 г.,[7] имеют относительно высокое поглощение в красном конце спектра, эффективно увеличивая CCT лампа накаливания до дневного света. По функциям это похоже на CTO. цветной гель которые сегодня используют фотографы и кинематографисты, хотя и гораздо менее удобны.
В каждом фильтре используется пара растворов, содержащих определенное количество дистиллированной воды, сульфат меди, маннит, пиридин, серная кислота, кобальт, и сульфат аммония. Растворы разделены листом неокрашенного стекла. Количество ингредиентов тщательно подбирается так, чтобы их комбинация давала фильтр преобразования цветовой температуры; то есть отфильтрованный свет остается белым.
Осветитель серии D
Получено Джаддом, Макадамом и Вышецким,[8] то D Серия осветительных приборов сконструирована для представления естественного дневного света. Их сложно создать искусственно, но их легко описать математически.
Х. В. Бадде из Национальный исследовательский совет Канады в Оттава, Х. Р. Кондит и Ф. Грум из Компания Eastman Kodak в Рочестер, Нью-Йорк,[9] и С. Т. Хендерсон и Д. Ходжкисс из Thorn Electrical Industries в Enfield[10] независимо измерили спектральное распределение мощности (SPD) дневного света от 330 нм к 700 нмВсего из них 622 образца. Джадд и другие. проанализировали эти образцы и обнаружили, что (Икс, у) координаты цветности имели простой, квадратичный связь:
Саймондс руководил характеристический векторный анализ СПД.[11][12] Применение его метода показало, что SPD могут быть удовлетворительно аппроксимированы с помощью среднего (S0) и первых двух характеристических векторов (S1 и S2):
Проще говоря, СПД исследуемых образцов дневного света можно выразить как линейная комбинация из трех фиксированных SPD. Первый вектор (S0) - это среднее значение всех выборок SPD, которое является наилучшим восстановленным SPD, которое может быть сформировано только с фиксированным вектором. Второй вектор (S1) соответствует желто-синему варианту, учитывая изменения коррелированной цветовой температуры из-за наличия или отсутствия облаков или прямого солнечного света.[8] Третий вектор (S2) соответствует розово-зеленому изменению, вызванному присутствием воды в виде пара и дымки.[8]
Чтобы построить имитатор дневного света с определенной коррелированной цветовой температурой, нужно просто знать коэффициенты M1 И м2 характеристических векторов S1 и S2.
Выражая цветности x и y как:
и используя известные значения тристимула для средних векторов, они смогли выразить M1 И м2 следующее:
Единственная проблема в том, что это оставило нерешенным вычисление координаты для определенной фазы дневного света. Джадд и другие. просто табулировали значения определенных координат цветности, соответствующих обычно используемым коррелированным цветовым температурам, таким как 5500 K, 6500 K и 7500 K. Для других цветовых температур можно было обратиться к цифрам, сделанным Келли.[13] Эта проблема была рассмотрена в отчете CIE, который формализовал источник света D с аппроксимацией координаты x в терминах обратной цветовой температуры, действительный от 4000 K до 25000 K.[14] Координата y тривиально следует из квадратичного соотношения Джадда.
Джадд и другие. затем расширили восстановленные SPD до 300 нм–330 нм и 700 нм–830 нм используя данные спектрального поглощения Луны атмосферой Земли.[15]
Табличные СПД, представленные сегодня CIE, получены линейная интерполяция из 10 нм данные установлены на 5 нм. [16]
Подобные исследования были предприняты в других частях мира, или повторение Джадда и другие.'s анализ современными вычислительными методами. В некоторых из этих исследований локус дневного света заметно ближе к планковскому локусу, чем у Джадда. и другие.[17][18]
- Вычисление
Относительная спектральное распределение мощности (СПД) осветительного прибора серии D можно получить из его координаты цветности в Цветовое пространство CIE 1931, :[19]