Стандартные источники света

Относительные распределения спектральной мощности [1] (SPDs) CIE осветительных приборов A, B и C от 380нм до 780нм.

SRGB цветовой треугольник c исползованием эталона МКО D65 (иногда пишется D65, где показано как подмножество x, y пространства цветности, основанное на колориметрии CIE 1931. Цветной треугольник является плоскостью расположения цветов в треугольнике на основе сочетанием трех основных цветов RGB (красный, зелёный, синий) по углам. Организации цветов, например, вокруг системы из основных цветов: красного, жёлтого и синего были до теории аддитивного синтеза цвета. В современной x, y диаграмме большой треугольник, ограниченный воображаемым предварительным выбором (праймериз) X, Y и Z имеет углы (1,0), (0,1) и (0,0) (см. Цветовые координаты), соответственно; при этом SRGB определяет цветность красного, зеленого и синего первого предварительного подбора основных цветов. Треугольник представляет набор первичных цветов; цвета в пределах этого треугольника могут быть воспроизведены путем смешивания основных цветов. Цвета вне цветового треугольника поэтому показаны здесь как серый цвет. Предварительный выбор цветов и D65 и чёрно-белая точка SRGB показаны. (Эталон МКО D65 (иногда пишется D65, что является широко используемым стандартным источника света и определяется Международной комиссии по освещению (CIE) (МКО). Это часть D серии осветительных устройств, которые пытаются изобразить стандартное освещение в условиях на открытом воздухе в различных частях мира).

Cтандартный источник света является теоретическим источником видимого света с профилем (его спектрального распределения энергии [2]) (SPD) или (Спектральное распределение мощности), который публикуется. Стандартные источники света обеспечивают основу для сравнения изображений или цветов, записанные в разном освещении.

CIE осветительных приборов

В международной комиссии по освещению [3] (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:

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. В метамерии цвета индекс 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.

Осветительный прибор A

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 [4]

Спектральное сияние [5] из черного тела[6] на базе закона планка [7]:

$M_{e,\lambda}(\lambda,T)=\frac{c_1 \lambda^{-5}}{\exp\left(\frac{c_2}{\lambda T}\right)-1}$

На момент стандартизации осветительного прибора A, оба $c_1=2\pi \cdot h \cdot c^2$ (что не влияет на относительный SPD [8] и $c_2=h \cdot c/k$ 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 [9] в сторону изменения цветовой температуры света от его номинального значения от 2848 K до 2856 K:

$T_{new}=T_{old} \times \frac{1.4388}{1.435} = 2848\ \text{K} \times 1.002648 = 2855.54\ \text{K}$

Для того, чтобы избежать дальнейшего возможного изменения цветовой температуры, CIE теперь указывает SPD непосредственно, на основе оригинальных (1931) значений c₂:

$S_{A}(\lambda)=100 \left(\frac{560}{\lambda}\right)^5 \frac{\exp \frac{1.435 \times 10^7}{2848 \times 560}-1}{\exp\frac{1.435 \times 10^7}{2848 \lambda}-1}$

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

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 [10](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:

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

Жидкости, фильтры, разработанные Реймонд Дэвис-младший и Kasson S. Gibson в 1931 году,имеют относительно высокий показатель поглощения в красной части спектра, эффективно увеличивая CCT из газовой лампы [11] дневного 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

([12])

Относительно спектрального распределения силы света D и черного тела цветовая температура (красного цвета) коррелирована в нормированой зоне 560nm.

Получаемые Джадд, щебень, и Wyszecki, 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, and S. T. Henderson and D. Hodgkiss of Thorn Electrical Industries in Enfield 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, квадратичные[13] соотношения:

$y=2.870x - 3.000x^2 - 0.275$.

Саймондс руководил характеристикой векторного анализа [14] в SPDs. Применения своего метода SPD показало, что могут быть удовлетворительно аппроксимированы (заменены) с помощью средних (S₀) и первых двух характеристических векторов (S₁ и S₂):

$S(\lambda) = S_0(\lambda) + M_1 S_1(\lambda) + M_2 S_2(\lambda)$

Проще говоря, SPD изученных daylight образцов могут быть выражены как линейные комбинации из трех, основных SPDs. Первый вектор (S₀) среднее SPD [15] 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.Третий вектор (S₂) соответствует розово-зеленым вариациям, вызванные наличием воды в виде пара и haze.

Строительство летнего тренажера частности коррелированной цветовой температуры лишь должна знать коэффициенты M₁ и M₂ из характеристических векторов S₁ и S₂.

Характеристические вектора источником света D; компонент SPDs S0 (синий), S1 (зеленый), S2 (красный).

Выражая chromaticities x и y:

$x=\frac{X_0+M_1 X_1+M_2 X_2}{S_0+M_1 S_1 + M_2 S_2}$

$y=\frac{Y_0+M_1 Y_1+M_2 Y_2}{S_0+M_1 S_1 + M_2 S_2}$

и используя известные tristimulus ценности для средней векторов, они были в состоянии выразить M₁ и M₂ следующим образом:

Келли рисунках изображены линии постоянной коррелированной цветовой температуры на CIE 1960 UCS, как показано здесь, а также знакомые xy-диаграмме.

$M_1=\frac{-1.3515-1.7703x+5.9114y}{0.0241+0.2562x-0.7341y}$

$M_2=\frac{0.0300-31.4424x+30.0717y}{0.0241+0.2562x-0.7341y}$

Единственная проблема заключается в том, что это остается нерешенным вычисление координат $(x,y)$ 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. 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. 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.Невозможно разобрать выражение (синтаксическая ошибка): {\displaystyle Формула}

Табулированные SPD , представленный CIE сегодня определяются путем линейной интерполяции [16] 10 нм набор данных до 5 нм. Ограниченность фотометрических данных не является препятствием для расчета CIEXYZ [17] tristimulus [18] ценности, поскольку CIE standard colorimetric observer's [19] color matching functions [20] только табулированные от 380 до 780 нм с шагом 5 нм.

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.

Расчет

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):

$x_D = \begin{cases} 0.244063 + 0.09911 \frac{10^3}{T} + 2.9678 \frac{10^6}{T^2} - 4.6070 \frac{10^9}{T^3} & 4000K \leq T \leq 7000K \\ 0.237040 + 0.24748 \frac{10^3}{T} + 1.9018 \frac{10^6}{T^2} - 2.0064 \frac{10^9}{T^3} & 7000K < T \leq 25000K \end{cases}$

$y_D = -3.000 x_D^2 + 2.870 x_D - 0.275$

Переход на летнее и локус (множество равноудалённых точек от центра, например, окружность) в CIE 1960 UCS. Построены изотермы располагаются перпендикулярно Planckian (чёрным типом) локус. Две секции дневного света локус, от 4000-7000 K и 7000-25000 K, имеют цветовую маркировку. Обратите внимание, что два локуса разделяются даже расстояниями, примерно $\Delta_{uv}=0.003$.

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 $\Delta_{uv}=0.003$.

где T-Осветительный прибор, CCT (хроматические координаты). Цветность координаты осветительных приборов D, как говорят, образуют CIE дневного света Локус. Относительная SPD, определяется по формуле:

$S_D(\lambda)=S_0(\lambda)+M_1 S_1(\lambda)+M_2 S_2(\lambda)$

$M_1=(-1.3515-1.7703x_D+5.9114y_D)/M$

$M_2=(0.03000-31.4424x_D+30.0717y_D)/M$

$M=0.0241+0.2562x_D-0.7341y_D$

где $S_0(\lambda), S_1(\lambda), S_2(\lambda)$ находятся согласно среднего и первых двух собственных векторов [21] CCT, изображенных выше. 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 S_D..

Осветительный прибор E

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.

Illuminant E под Planckian (чёрный тип) локус, и примерно с изотермической D₅₅.

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.

Осветительный прибор серии F

Серия F осветительных приборов представляют собой различные виды флуоресцентного освещения [22].

F1-F6 "стандарт" люминесцентных ламп, которые состоят из двух полу-широкополосных выбросов сурьмы и марганца активированых кальцием halophosphate люминофора. F4 представляет особый интерес, поскольку он использовался для калибровки CIE индекс цветопередачи [23] (CRI формула была выбрана такой, что F4 будет иметь CRI 51). F7-F9 "широкополосный" (полный спектр света [24]) 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.[20]

FL 1–6: Стандартный

FL 7–9: Широкополосное изображение

FL 10–12: Узкополосный

Белая точка

Спектр стандартного источника света, как и любой другой профиль света, может быть преобразован в tristimulus values [25]. Набор из трех tristimulus координат источника света называется белой точкой. Если профиль нормализовался [26], после чего белая точка может эквивалентно быть выражена в виде пары координат цветности [27].

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. 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

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.

Белые точки

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

• Цветное зрение
• Цветовое пространство
• Цветовые координаты
• Цветовая модель
• Колбочки (сетчатка)
• Центральная ямка сетчатки глаза
• Фоторецепторные клетки сетчатки глаза