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北美照明学会(IES)发布新版 积分球TM-30-18颜色质量评价方法,

2019-05-07 10:51:53 创惠仪器 阅读

最新发布的 IES TM-30-18 颜色质量评价方法测试界面如下,此报告由积分球光谱分析仪系统测量而来。

IES TM-30-18标准报告.JPG

2015年5月18日北美照明学会(Illuminating Engineering Society of North America,IES)正式对外发布了光源显色能力的新评价方法-IES TM-30-15 Method for Evaluating Light Source Color Rendition,此标准使用三年。2018年10月9日,北美照明工程学会(IES)又发布了新版的光源颜色质量评价标准—IES TM-30-18 Method for Evaluating Light Source Color Rendition(光源颜色再现的评价方法) ,对IES TM-30-15 标准进行了更新。

相较于IES TM-30-15 ,TM-30-18版修改了如下三点:

  • 调整了色板在小于400 nm和大于700 nm范围的光谱反射率计算函数

  • pk拾计划调整了参考光源的过渡区,适用色温范围由原来的4500 K-5500 K变为4000 K-5000 K

  • 修改了颜色保真度Rf的评价公式,计算的比例因子从7.54改为6.73

在2017年4月,国际照明委员会(CIE)发布了一份技术报告《CIE 224:2017 Colour Fidelity Index for accurate scientific use》,对颜色保真度指数Rf进行了定义。该指数基于IES TM-30-15中的保真度指数计算,但对用于颜色评估样本的外推法、参考光源的过渡区以及保真度计算的比例因子等部分有细微差异。随着TM-30-18的发布,这两个文件得到了协调,这是颜色保真度测量迈向全球化的重要一步。

长期以来,CIE用来评价颜色质量的一般显色指数Ra被广泛用来描述各种光源技术的视觉体验。但IES认为Ra只考虑了颜色质量的一个方面,无法完全表达人眼对颜色的感知,不能建立视觉体验的整体性,在精确再现光源颜色方面是有缺陷的。为此,IES在2013年3月成立一个颜色度量工作组(IES Color Metrics Task Group),负责研究表征光源显色性的改进措施,以便开发一种替代CRI的系统,更好的服务于照明行业及其利益相关者。2015年5月18日,IES正式发布了评价光源显色性的规范性文件IES TM-30-15,采用色彩保真度指数Rf(Fidelity Index)和色彩饱和度指数Rg(Gamut Index)两个指标来共同评价颜色质量,这与CIE的CRI体系有有重大区别。

与CIE原有的的显色指数评价系统相比,IES TM-30的评价方法有以下5 个重大变革:

1、双指标评价系统

IES TM-30-18标准.png

IES TM-30的色彩保真度Rf和色彩饱和度Rg

TM-30采用保真度Rf和饱和度Rg两个指标来共同评价颜色质量。保真度Rf用来表征光源的显色指数CRI(Color Rendering Index),即各标准色在测试光源照射下与在参考光源照射下相比的相似程度,数字从0~100,数值越高色彩真实度越佳。这项指标类似于CIE13.3-1995评估CRI时的一般显色指数Ra,都是为了表征平均颜色保真度,但TM-30采用了99个全新的颜色样本和新开发的计算方法。IES认为Rf可以提供更具统计代表性和可靠性的数据,在颜色再现上会更加准确。

  • Rf =100为最大值,代表与自然光源下的颜色无色差,色彩效果逼真

  • Rf = 0为最小值,代表与自然光源下的颜色色差最大,色彩效果失真

色彩饱和度Rg用来表征光源的色域指数GAI(Gamut Area Index),即各标准色在测试光源照射下与参考光源相比的饱和程度,指数100代表饱和度最佳。

  • Rg =100,代表光源的饱和度和自然光相同,色彩饱和度适中

  • Rg>100,代表光源可以提高颜色的饱和度,物体看起来更加鲜艳和具有活力

  • Rg<100,代表颜色的饱和度在测试光源下会降低,色彩饱和度不足,物体变得灰暗和呆滞

pk拾计划2、更多和更真实的标准色

IES TM-30采用的99个标准色.png

IES TM-30采用的99个标准色

CIE的Ra选择了8个孟塞尔(Munsell)色板作为标准颜色,这几个颜色具有中等明度和色饱和度,能充分代表室内照明的常用颜色,但对室外照明存在的饱和度较高的颜色没有代表性。由于所使用的颜色不足以代表所有的可见光波长,灯具制造商可以优化他们的光源的光谱功率分布(Spectral power distribution,SPD),以获得更高的测量数值。

IES TM-30中99个标准色的光谱反射分布曲线.png

pk拾计划IES TM-30中99个标准色的光谱反射分布曲线

与Ra仅有8个标准色板相比, TM-30体系采用的标准色板则多达99个,这些色板也不再是孟塞尔色卡,而是从105000个真实物体的颜色中挑选出的,包括了自然物、肤色、纺织品、涂料、塑料、印刷材料、色彩系统等7大类别,代表了我们生活中常见的各种从饱和到不饱和、从亮到暗的颜色。最重要的是这99个标准色对于各波长的敏感度相同,因此制造商很难通过调整光谱分布来提高测量数值。

TM-30给出了不同色板样品的光谱反射率计算函数以及Rf和Rg值的计算公式和指导,通过一个辅助软件即可计算出测量结果。

3、选择更合理的参考光源

IES TM-30的参考光源.png

IES TM-30的参考光源

由于CRI所使用的参考光源在低于5000K时使用黑体辐射,高于5000K时使用自然光模型,存在5000K的突变问题。TM-30体系在 4000K-5000K的范围内使用了黑体辐射与自然光模型混合的光谱作为参考光源。另外,Rf和Rg都采用了与待测光源色温相同的参考光源,由此克服了 GAI的一个重要弊端。

4、采用更均匀的色度空间

TM-30采用了现代色彩空间CAM02-UCS(CIE Color Appearance Model 02),具有改进的均匀性和更精确的色彩自适应方程,以及代表真实物体的一组优化后的颜色样本。

5、新增颜色矢量图形

由于保真度和饱和度指数是基于平均值计算的,只能综合评价光源对于各种颜色的平均显色能力,不能据此判断某一颜色的饱和程度。对于某些特定颜色的显色能力有需求时,TM-30体系还提供了一个色彩矢量图(Color Vector Graphic),直接以图形来显示特定颜色在被测光源下的色偏移以及饱和度的改变是暗淡还是更加生动,这是对保真度和饱和度指数的重要补充。

IES TM-30-1.png

IES TM-30提供的可以更加直观的表示各种颜色的色漂和饱和度改变的颜色失真图标

黑色圆圈代表参考光源(太阳光),由参考光源的16个颜色分类所组成,红色圆圈代表被测光源。黑色圆圈内的任何红线都表示被测光源的这些颜色与参考光源相比更暗淡,黑圈外的任何一条红线都表示被测光源的这些颜色与参考光源相比过度饱和了。当红、黑两个圆圈完美重叠时,表示被测光源和参考光源的这些颜色是相同的,两个光源之间的显色性没有区别。

IES认识到颜色规格取决于多种条件,包括但不限于视觉需求、与家具和装饰材料的的交互、年龄和颜色偏好等因素。因此,IES建议照明专业人士使用更准确、更完整的颜色再现评估方法IES TM-30-18,参照标准中的多种测量方法,根据各种光谱和应用特性制定适用规范,实现尽快过渡。


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