Стандартные источники света
Cтандартный источник света является теоретическим источником видимого света с профилем (его спектрального распределения энергии en:Spectral_power_distribution) (SPD) или (Спектральное распределение мощности), который публикуется. Стандартные источники света обеспечивают основу для сравнения изображений или цветов, записанные в разном освещении.
CIE осветительных приборов[править | править код]
В международной комиссии по освещению en:International_Commission_on_Illumination (обычно сокращенно CIE для ее французское название) является органом, ответственным за публикацию всех известных стандартных осветительных приборов. Каждый из них известен в письме или буквенно-цифровые комбинации.
Осветительные A, B и C были введены в 1931 г., с намерением сослаться на использование: средних ламп накаливания, прямого солнечного света, и среднего дневного света. Осветительные D представляют фазы дневного света, света E равного энергии света, осветительные приборы, в то время как F представляет собой люминесцентные лампы различного состава.
Есть инструкция о том, как экспериментальные производства источников света ("источников") соответствуют старым осветительным приборам. Для относительно новых (например, серии D), экспериментаторы оставили способ, как измерить профили их источников и сравнить их с опубликованными спектрами:[2]
- В настоящее время нет искусственного источника рекомендованного, чтобы реализовать CIE standard illuminant (стандарт осветительного прибора) D65 или любой другой источник света D различных CCT (Коррелированная цветовая температура) . Остается надеяться, что новые изменения в источниках света и фильтрах, в конечном счете будут предложены с достаточным основанием для рекомендации CIE.
- -CIE, Технический отчет (2004) Колориметрии, 3rd ed., Публикация 15:2004, CIE центральное бюро в Вене
Тем не менее, они служат мерой, называемой индексом Метамерии, чтобы оценить качество дневного света тренажеров.[3][4] В метамерии цвета (Metamerism en:Metamerism_(color)Index) проверяется, насколько хорошо пять комплектов метамерных образцов являются под контрольными и эталонными источниками света. Так же в индексе цветопередачи рассчитывается, проверяется какая в среднем существует разница между практическими метамерами.[5]
Осветительный прибор A[править | править код]
CIE определяет осветительный прибор A в этих условиях:
- CIE standard осветительного прибора A предназначен для представления типичных, отечественных ламп на основе вольфрамой нити освещения. Его относительное спектральное распределение мощности является тем, что Planckian радиатор при температуре около 2856 K. CIE standard illuminant A, должен использоваться во всех приложениях, колориметрии, предполагающей использование ламп освещения, если нет особых причин для использования другого источника света.
- -CIE, CIE Standard осветительных приборов для Колориметрии [1]
Спектральное сияние en:Radiance из черного телаen:Black_body на базе закона планка en:Planck's_law:
На момент стандартизации осветительного прибора A, оба (что не влияет на относительный SPD en:Spectral_power_distribution и были разные. В 1968 году оценкой c2 было пересмотрено с 0.01438 м·K 0.014388 m·K (а до этого он был 0.01435 м·K при illuminant A, что было стандартизировано). Эта разница сместила Planckian локус en:Planckian_locus в сторону изменения цветовой температуры света от его номинального значения от 2848 K до 2856 K:
Для того, чтобы избежать дальнейшего возможного изменения цветовой температуры, CIE теперь указывает SPD непосредственно, на основе оригинальных (1931) значений c2:[2]
Коэффициенты были выбраны, чтобы достичь пика SPD-100 в 560 нм. Трёхстимульное значение (The tristimulusЪ ценности (X,Y,Z) = (109.85,100.00,35.58), и координат цветности было достигнуто с помощью стандартного наблюдателя (x,y)=(0.44758, 0.40745).
Осветительные приборы B и C[править | править код]
Осветительные приборы B и C являются приборами при переходе на летнее время и тренажеры. Они являются производными от источника света с помощью жидкости, фильтров. Прибор Б служил в качестве представителя при освещении в полдень солнечным светом с коррелированной цветовой температурой en:Color_temperature#Correlated_color_temperature(CCT) 4874 K, а C — представители среднего дневного света с CCT 6774 К. Эти приборы бедны аппроксимаций (заменене) любого распространенного источника света и устаревших в пользовании серии приборов D:[2]
- Источник света C не имеет статуса CIE standard, но его относительное спектральное распределение мощности, tristimulus ценности и координат цветности приведены в таблице т.1 и Таблица Т.3, где показано много практических измерений и вычислений при прежних использований этого источника света.
- -CIE, Публикация 15:2004[6]
Жидкости, фильтры, разработанные Реймонд Дэвис-младший и Kasson S. Gibson в 1931 году,[7]имеют относительно высокий показатель поглощения в красной части спектра, эффективно увеличивая CCT из газовой лампы en:Gas_lightingдневного света уровней. Это как функция CTO цветной гель, который фотографы и кинематографисты сегодня используют, хотя она и гораздо менее удобна.
Каждый фильтр использует пару решений, включая определенное количество дистиллированной воды, сульфат меди, mannite, пиридин, серная кислота, кобальта и сульфата аммония. Решения разделены листами бесцветнго стекла. Суммы ингредиенты тщательно подобраны так, что их комбинация дает фильтра преобразования цветовой температуры; то есть, отфильтрованный свет по-прежнему белый.
Осветительный прибор серии D[править | править код]
Получаемые Джадд, щебень, и Wyszecki,[8] разрешение на D серии осветительных приборов, которые сконструированы таким образом, чтобы представлять естественное освещение. Их трудно производить искусственно, но легко охарактеризовать математически.
H. W. Budde) из Национального исследовательского Совета Канады в Оттаве, H. Р. Ф. Кондит и Грум из Eastman Kodak Company в Рочестере, Нью-Йорк,[9] and S. T. Henderson and D. Hodgkiss of Thorn Electrical Industries in Enfield[10] и. с. т. Хендерсон, и. д. человек, которые из Thorn Electrical Industries в Энфилде, использовали самостоятельно измеренные спектральные распределения мощности (SPD) дневного света от 330 до 700 нм, на общую сумму среди них 622 образцов. Judd et al. проанализировали эти образцы и обнаружили, что (x,y) координаты цветности имели простые, квадратичныеen:Quadratic_function соотношения:
Саймондс руководил характеристикой векторного анализа en:Principal_component_analysis в SPDs.[11][12] Применения своего метода SPD показало, что могут быть удовлетворительно аппроксимированы (заменены) с помощью средних (S0) и первых двух характеристических векторов (S1 и S2):
Проще говоря, SPD изученных daylight образцов могут быть выражены как линейные комбинации из трех, основных SPDs. Первый вектор (S0) среднее SPD en:Spectral_power_distribution образцов, что является лучшим из древесных материалов SPD, который может быть сформирован только фиксированным вектором. Второй вектор (S1) соответствует жёлто-голубым вариациям с учётом изменений в коррелированной цветовой температуры из-за наличия или отсутствия облаков или прямых солнечных лучей.[8]Третий вектор (S2) соответствует розово-зеленым вариациям, вызванные наличием воды в виде пара и haze.[8]
Строительство летнего тренажера частности коррелированной цветовой температуры лишь должна знать коэффициенты M1 и M2 из характеристических векторов S1 и S2.
Выражая chromaticities x и y:
и используя известные tristimulus ценности для средней векторов, они были в состоянии выразить M1 и M2 следующим образом:
Единственная проблема заключается в том, что это остается нерешенным вычисление координат для конкретной фазы дневного света. Judd et al. просто табулированные значения определенных координат цветности, соответствующие часто используемым коррелированных цветовых температур, например, 5500 K, 6500 K, 7500 K. для других цветовых температур, можно проконсультироваться фигурки, сделанные Келли.[13] Эта проблема была решена в CIE отчет, что формализованные источником света D, с приближением x координата точки зрения взаимных Цветовая температура, допустимое от 4000 K до 25 000 к.[14] Координата y тривиально следует из Джадда квадратичной связи.
Judd et al. затем продлил древесных материалов Сппб до 300-330 нм и 700-830 нм с помощью Луны спектрального поглощения данных земной атмосферы.[15]
Табулированные SPD , представленный CIE сегодня определяются путем линейной интерполяции en:Linear_interpolation 10 нм набор данных до 5 нм. Ограниченность фотометрических данных не является препятствием для расчета CIEXYZ en:CIE_1931_color_space tristimulus en:CIE_1931_color_space#Tristimulus_values ценности, поскольку CIE standard colorimetric observer's en:CIE_1931_color_space#CIE_standard_observer color matching functions en:CIE_1931_color_space#Color_matching_functions только табулированные от 380 до 780 нм с шагом 5 нм.[16]
Аналогичные исследования были проведены и в других частях мира, или, повторяя Judd et al.'s анализ и современные вычислительные методы. В некоторых из этих исследований, дневной свет локус заметно ближе к Planckian локус, чем в Judd et al.[17]
Расчет[править | править код]
Относительное спектральное распределение мощности (SPD) S_D (\lambda) D серия источником света могут быть выведены из его координат цветности в цветовом пространстве CIE 1931, (x_D,y_D):[18]
Переход на летнее и локус в CIE 1960 UCS. Построены изотермы располагаются перпендикулярно Planckian локус. Две секции дневного света локус, от 4000-7000 K и 7000-25000 K, имеют цветовую маркировку. Обратите внимание, что два локуса разделяются довольно даже расстояние, примерно .
где T-Осветительный прибор, CCT (хроматические координаты). Цветность координаты осветительных приборов D, как говорят, образуют CIE дневного света Локус. Относительная SPD, определяется по формуле:
где находятся согласно среднего и первых двух собственных векторов en:Eigenvalues_and_eigenvectors CCT, изображенных выше.[18] Характеристика векторов есть нуль при 560 нм, так как все векторы относительно SPDs были нормализованы относительно точки 560нм.
CCTs канонических источников света, D50, D55, D65, and D75 немного отличаются от того, что соответствует их названиям. Например, D50 имеет CCT из 5003 K ("горизонт" свет), при D65 имеет CCT из 6504 K (полдень свет). Как объяснялось в предыдущем разделе, это происходит потому, что значение константы в законе планка были слегка изменены с момента определения этих канонических источников света, чьи SPDs основаны на исходных значениях в законе планка. Для того, чтобы соответствовать всем значащим цифрам опубликованных данных канонических осветительных приборов, значения M1 и M2 должны быть округлены до трех знаков после запятой до расчета SD.[2].
Осветительный прибор E[править | править код]
Illuminant E равное энергии излучателя; он имеет постоянный SPD внутри видимого спектра. Он полезен как теоретическая справка; в качестве источника света, что придает равные веса для всех длин волн, представляя собой даже цвет. Она также имеет равных CIE XYZ tristimulus ценности, следовательно, ее координаты цветности (x,y)=(1/3,1/3). Это предусмотрено конструкцией; XYZ) color matching функции нормированы таким образом, что их интегралы по видимой области спектра одинаковы.[2]
Illuminant E не черного тела, поэтому он не имеет цветовую температуру, но это может быть аппроксимировано (заменено) серией D источник света с CCT из 5455 K. (канонических источников света, D55 ближе всего.) Производители иногда сравнивают источники света с источником света E для расчета возбуждения чистоты.[19]
Осветительный прибор серии F[править | править код]
Серия F осветительных приборов представляют собой различные виды флуоресцентного освещения en:Fluorescent_lamp.
F1-F6 "стандарт" люминесцентных ламп, которые состоят из двух полу-широкополосных выбросов сурьмы и марганца активированых кальцием halophosphate люминофора.[20] F4 представляет особый интерес, поскольку он использовался для калибровки CIE индекс цветопередачи en:Color_rendering_index (CRI формула была выбрана такой, что F4 будет иметь CRI 51). F7-F9 "широкополосный" (полный спектр света en:Full-spectrum_light) люминесцентны[ ламп с нескольких люминофоров, и выше, CRIs. Наконец, F10-F12 узкие triband осветительных приборов, состоящий из трех "узкополосный" выбросов (вызванные тройныыми составами редкоземельных люминофоров) в R,G,B областей видимого спектра. Вес фосфора может быть настроены для достижения желаемого CCT.
Спектры этих осветительных приборов опубликованы в издании 15:2004.[6][20]
Белая точка[править | править код]
Спектр стандартного источника света, как и любой другой профиль света, может быть преобразован в tristimulus values en:CIE_1931_color_space#Tristimulus_values. Набор из трех tristimulus координат источника света называется белой точкой. Если профиль нормализовался en:Normalizing_constant, после чего белая точка может эквивалентно быть выражена в виде пары координат цветности en:CIE_1931_color_space#CIE_xy_chromaticity_diagram_and_the_CIE_xyY_color_space.
Если изображение записано в tristimulus координаты (или в значения, которые могут быть преобразованы и от них), то точка белого света при использовании дает максимальное значение tristimulus, когда координаты будут записаны в любой точке изображения, в отсутствие флуоресценции en:Fluorescence. Она называется точкой белого изображения.
Процесс расчета точки белого цвета отбрасывает много информации о профиле света, и поэтому, хотя это правда, что для каждого источника света точные белые точки могут быть вычислены, это не тот случай, когда знания белой точки изображения в одиночку расскажет вам многое о illuminant (осветительный прибор), который был использован для записи.
Белые точки стандартных осветительных приборов[править | править код]
Список стандартных осветительных приборов, их координат цветности CIE (x,y) идеально отражающие (или передачи) диффузор, и их коррелированных цветовых температур (ССТ) представлены ниже. CIE координаты цветности приведены для 2 градусов поле зрения (1931) и 10 градусов поля зрения (1964). Цветовые палитры представляют оттенок каждой точки белого, рассчитанных по яркости Y=0.54 и стандартного наблюдателя, предполагая, правильное sRGB калибровки дисплея.
Имя | CIE 1931 2° | CIE 1964 10° | CCT (K) | Тон | Примечание | ||
---|---|---|---|---|---|---|---|
x2 | y2 | x10 | y10 | ||||
A | 0.44757 | 0.40745 | 0.45117 | 0.40594 | 2856 | Накаливание / Вольфрам | |
B | 0.34842 | 0.35161 | 0.34980 | 0.35270 | 4874 | {устаревших} прямые солнечные лучи в полдень | |
C | 0.31006 | 0.31616 | 0.31039 | 0.31905 | 6774 | {устаревших} средняя / Северное летнее небо | |
D50 | 0.34567 | 0.35850 | 0.34773 | 0.35952 | 5003 | Горизонт Света. ICC-профиль шт. | |
D55 | 0.33242 | 0.34743 | 0.33411 | 0.34877 | 5503 | Середина утра / полдень дневного света | |
D65 | 0.31271 | 0.32902 | 0.31382 | 0.33100 | 6504 | Полдень дневной свет: телевидение, цветовое пространство sRGB | |
D75 | 0.29902 | 0.31485 | 0.29968 | 0.31740 | 7504 | Северо летнее небо | |
E | 1/3 | 1/3 | 1/3 | 1/3 | 5454 | Равная энергия | |
F1 | 0.31310 | 0.33727 | 0.31811 | 0.33559 | 6430 | Дневной Свет Флуоресцентный | |
F2 | 0.37208 | 0.37529 | 0.37925 | 0.36733 | 4230 | Холодный Белый Флуоресцентный | |
F3 | 0.40910 | 0.39430 | 0.41761 | 0.38324 | 3450 | Белый Флуоресцентный | |
F4 | 0.44018 | 0.40329 | 0.44920 | 0.39074 | 2940 | Теплый Белый Флуоресцентный | |
F5 | 0.31379 | 0.34531 | 0.31975 | 0.34246 | 6350 | Дневной Свет Флуоресцентный | |
F6 | 0.37790 | 0.38835 | 0.38660 | 0.37847 | 4150 | Lite Белая Флуоресцентная Лампа | |
F7 | 0.31292 | 0.32933 | 0.31569 | 0.32960 | 6500 | D65 симулятор, имитатор дневного света | |
F8 | 0.34588 | 0.35875 | 0.34902 | 0.35939 | 5000 | D50 симулятор, Sylvania F40 дизайн 50 | |
F9 | 0.37417 | 0.37281 | 0.37829 | 0.37045 | 4150 | Холодный Белый Deluxe Люминесцентные | |
F10 | 0.34609 | 0.35986 | 0.35090 | 0.35444 | 5000 | Philips TL85, Ultralume 50 (осветиель) | |
F11 | 0.38052 | 0.37713 | 0.38541 | 0.37123 | 4000 | Philips TL84, Ultralume 40 (осветиель) | |
F12 | 0.43695 | 0.40441 | 0.44256 | 0.39717 | 3000 | Philips TL83, Ultralume 30 (осветиель) |
См. также[править | править код]
- Цветное зрение
- Цветное зрение — дифференцированное восприятие и выделение базовых лучей сфокусированных предметных точек
- Цветовое пространство (версия Миг)
- Цветовые координаты (версия Миг)
- Цветовая модель (версия Миг)
- Колбочки сетчатки глаза (версия Миг)
- Центральная ямка сетчатки глаза (версия Миг)
- Фоторецепторные клетки сетчатки глаза
Примечания[править | править код]
- ↑ http://en.wikipedia.org/wiki/Color_triangle
- ↑ а б в г д János Schanda 3: CIE Colorimetry // Colorimetry: Understanding the CIE System. — Wiley Interscience, 2007. — С. 37–46. — ISBN 978-0-470-04904-4о книге
- ↑ A Method for Assessing the Quality of Daylight Simulators for Colorimetry. — Paris: Bureau central de la CIE, 1999. — ISBN 92-9034-051-7о книге
- ↑ Standard Method of Assessing the Spectral Quality of Daylight Simulators for Visual Appraisal and Measurement of Colour. — 2004.о книге Prepared by TC 1-53 "A Standard Method for Assessing the Quality of Daylight Simulators". ISO Standard 23603:2005(E).
- ↑ Lam, Yuk-Ming (August 2002). "Evaluation of the quality of different D65 simulators for visual assessment". Color Research & Application 27 (4): 243–251. DOI:10.1002/col.10061.
- ↑ а б Colorimetry. — 3rd. — CIE Central Bureau, Vienna, 2004. — ISBN 3-901906-33-9о книге
- ↑ Davis, Raymond (January 21, 1931). "Filters for the reproduction of sunlight and daylight and the determination of color temperature". Precision Measurement and Calibration 10: 641–805.
- ↑ а б в Judd, Deane B. (August 1964). "Spectral Distribution of Typical Daylight as a Function of Correlated Color Temperature". JOSA 54 (8): 1031–1040. DOI:10.1364/JOSA.54.001031.
- ↑ Condit, Harold R. (July 1964). "Spectral energy distribution of daylight". JOSA 54 (7): 937–944. DOI:10.1364/JOSA.54.000937. Проверено 2008-05-13.
- ↑ Henderson, Stanley Thomas (1963). "The spectral energy distribution of daylight". British Journal of Applied Physics 14 (3): 125–131. DOI:10.1088/0508-3443/14/3/307. Проверено 2008-05-13.
Henderson, Stanley Thomas (1964). "The spectral energy distribution of daylight". British Journal of Applied Physics 15 (8): 947–952. DOI:10.1088/0508-3443/15/8/310. Проверено 2008-05-13. - ↑ Simonds, John L. (August 1963). "Application of Characteristic Vector Analysis to Photographic and Optical Response Data". JOSA 53 (8): 968–974. DOI:10.1364/JOSA.53.000968.
- ↑ Tzeng, Di-Yuan (April 2005). "A review of principal component analysis and its applications to color technology". Color Research & Application 30 (2): 84–98. DOI:10.1002/col.20086.
- ↑ Kelly, Kenneth L. (August 1963). "Lines of Constant Correlated Color Temperature Based on MacAdam’s (u,v) Uniform Chromaticity Transformation of the CIE Diagram". JOSA 53 (8): 999–1002. DOI:10.1364/JOSA.53.000999.
- ↑ Commission Internationale de l'Eclairage (1964). "Proceedings of the 15th Session, Vienna"..
- ↑ Moon, Parry (November 1940). "Proposed standard solar-radiation curves for engineering use". Journal of the Franklin Institute 230 (5): 583–617. DOI:10.1016/S0016-0032(40)90364-7.
- ↑ CIE 1931 and 1964 Standard Colorimetric Observers from 380nm to 780nm in increments of 5nm.
- ↑ Studies from the 1960s and 1970s include:
G. T. Winch, M. C. Boshoff, C. J. Kok, and A. G. du Toit (April 1966). "Spectroradiometric and Colorimetric Characteristics of Daylight in the Southern Hemisphere: Pretoria, South Africa". JOSA 56 (4): 456–464. DOI:10.1364/JOSA.56.000456. “The derived chromaticities were found to be much closer to the full radiator locus than those previously published, which had been obtained in the northern hemisphere.”
Das, S.R. (March 1965). "Spectral Distribution and Color of Tropical Daylight". JOSA 55 (3): 319–323. DOI:10.1364/JOSA.55.000319.
Sastri, V.D.P. (March 1968). "Typical Spectral Distributions and Color for Tropical Daylight". JOSA 58 (3): 391–398. DOI:10.1364/JOSA.58.000391.
Sastri, V.D.P. (January 11, 1976). "Locus of daylight chromaticities in relation to atmospheric conditions". Journal of Physics D: Applied Physics 9 (1): L1–L3. DOI:10.1088/0022-3727/9/1/001.
Dixon, E.R. (April 1978). "Spectral distribution of Australian daylight". JOSA 68 (4): 437–450. DOI:10.1364/JOSA.68.000437.
Analyses using the faster computation of the 1990s and 2000s include:
Hernández-Andrés, Javier (February 20, 1998). "Testing Linear Models on Spectral Daylight Measurements". Applied Optics 37 (6): 971–977. DOI:10.1364/AO.37.000971. PMID 18268673.
Hernández-Andrés, Javier; Javier Romero, Juan L. Nieves, and Raymond L. Lee, Jr. (June 2001). "Color and spectral analysis of daylight in southern Europe". JOSA A 18 (6): 1325–1335. DOI:10.1364/JOSAA.18.001325.
Thanh Hai Bui, Reiner Lenz, Tomas Landelius (2004). "Group theoretical investigations of daylight spectra" in CGIV (European Conference on Colour Graphics, Imaging and Vision).: 437–442. Проверено 2008-05-13. - ↑ а б The coefficients differ from those in the original paper due to the change in the constants in Planck's law. See Lindbloom for the current version, and Planckian locus for details.
- ↑ Philips. "Optical Testing for SuperFlux, SnapLED and LUXEON Emitters" (PDF).
CIE has defined the color coordinates of several different white Illuminants, but within Lumileds, CIE Illuminant E is used for all color calculations
- ↑ For commercial examples of calcium halophosphate fluorescents, see for example Шаблон:Patent or Шаблон:Patent
- ↑ Danny Pascale. "A Review of RGB color spaces" (PDF). Babel Color.
- ↑ Equivalent White Light Sources, and CIE Illuminants
- ↑ CIE F-series Spectral Data, CIE 15.2:1986
- ↑ http://en.wikipedia.org/wiki/Standard_illuminant