Metodika pro získání CRI

Základní idea metodiky CRI a postup měření

 

1. Osvětlení kontrolního barevného vzorku referenčním zdrojem a následné osvětlení téhož vzorku zkoumaným světelným zdrojem

 

2. Pro oba světelné zdroje jsou provedena měření odraženého světla od sady kontrolních barevných vzorků TCS - viz obr. 2.

Tato měření jsou kolorimetrického typu, což v konečném důsledku znamená, že je v nich již započítáno jakou výslednou barvu by vnímal člověk (CIE Standard observer 1931).

 

3. Naměřené kolorimetrické hodnoty jsou vyjádřeny v souřadnicích "u, v" chromatického diagramu CIE uv (1960) a pro každý vzorek TCS je vyjádřena vzdálenost mezi barvami naměřenými pod oběma zdroji - viz obr. 1.

Tyto vzdálenosti představují tzv. “barevné odchylky”, které se označují výrazem “delta E” (dE) / pozn: nejedná se o dE počítáné z modelu CIE Lab (1976)

 

4. Barevné odchylky pro všechny měřené vzorky se zprůměrují a tato průměrná odchylka se odečte od hodnoty 100. Výsledná hodnota pak představuje CRI referenčního světelného zdroje.

 

 

 

Obr. 2 - Orientační simulace vizuální podoby kontrolních vzorků TCS používaných ve standardních postupech pro stanovení CRI

 

 

 

Podmínky a omezení pro metodiku CRI

 

V rámci toho článku není cílem podrobně rozebírat veškeré detaily z oficiálních dokumentů CIE souvisejících s metodikou pro získání indexu CRI, ale přesto stojí za to uvést některá omezení a podmínky pro realizaci měření a výpočtů pro CRI.

Tyto informace mohou výrazně pomoci k pochopení významu CRI a jeho kladů i záporů.

 

A. Neutralita a bělost světla

U každého zkoumaného zdroje světla je nutné nejprve ověřit, zda jeho světlo vyjádřené v souřadnicích diagramu CIE uv (1960) spadá do povolené tolerance v blízkosti křivky chromatických teplot Absolutně černého tělesa - viz. Obr.1.

Laicky řečeno, je potřeba ověřit zda je zkoumané světlo pro lidský zrak “dostatečně bílé” či “neutrální”.

 

B. Adekvátní chromatická teplota

Pokud je splněn bod A., je nutné u zkoumaného zdroje světla zjistit CCT (Correlated Color Temperature)

- překládá se jako “náhradní teplota chromatičnosti”.

Pro tento účel stanovení CCT se využívá také diagram CIE uv (1960) - viz. Obr.1, kde jsou orientačně

vyznačeny některé hladiny Kelvinové stupnice na křivce teplot Absolutně černého tělesa.

 

C. Referenční zdroj

Podle zjištěné hodnoty CCT je vybrán dle stanovených pravidel příslušný referenční zdroj světla, ke kterému se následně budou vztahovat všechny měřené a počítané hodnoty, stejně jako celé výsledné CRI.

Referenčním zdrojem mohou být pouze světla odpovídající svým charakterem buď přirozenému

dennímu světlu (5.000K a výše) nebo Absolutně černému tělesu (pod 5.000K), což jsou v technické

praxi téměř výhradně žárovky.

Již z tohoto bodu tedy jasně vyplývá, že CRI rozhodně nelze považovat za “absolutní”

hodnotu, ale naopak je to údaj dosti relativní (metodika porovnávání s referencí, která se mění pro

různé zdroje).

 

D. Sada kontrolních vzorků

Pro opakovatelnost a přenositelnost hodnot CRI je potřeba provádět všechna měření na jednoznačně

specifikované sadě kontrolních barevných vzorků TCS, které mají vzájemně rozdílnou a jasně popsanou spektrální odrazivost.

U výběru konkrétní sady TCS pro vyhodnocení CRI poskytuje metodika určitou volnost volby, ale historicky se ustálilo několik málo nejčastěji používaných sad TCS - viz. Obr. 2.

Podle zvolené sady vzorků TCS se pak rozlišuje i označení hodnoty výsledného indexu CRI takto:

 

CRI Ra   ... sada 8 vzorků (CIE 1965); pokud neni CRI blíže určen, předpokládá se právě Ra

 

CRI R9a ... sada 9 vzorků; rozšíření původní sady o 1 vzorek syté červené

 

CRI R96a ...sada 14 vzorků (CIE 1996); rozšíření původní sady o 4 vzorky sytých bareva 2 vzorky přírodních barev (pleťový odstín a listová zeleň)

 

E. Nezávislost na výkonu a typu zdroje

Standardní metodika pro stanovení indexu podání barev je jednotná v uvedených zásadách nezávisle

na tom, o jaký technický typ či konstrukci světelného zdroje se jedná či jaký je jeho světelný výkon atd., protože úkolem metodiky CRI neni zkoumat technické parametry zdroje, nýbrž pouze zhodnit vyzařované světlo z hlediska vhodnosti pro vnímání barev člověkem.

Přesto je dobré poznamenat, že intezita osvětlení může mít velmi výrazný vliv na vnímání barev pozorovatelem v konkrétních podmínkách a proto se při návrhu osvětlení konkrétních prostor otázka intenzity řeší přednostně a je také předmětem různých oborových norem.

 

 

Kritika a slabiny v metodice CRI

 

Ačkoli je hodnota CRI zejména laickou veřejností často vnímána jako naprosto univerzální a rozhodující ukazatel pro "kvalitu" světla, je nutno uvést že standardní metodika pro určení CRI je závislá jednak na několika technických faktorech a také na několika teoretických předpokladech použitých pro získání dílčích číselných hodnot, což v konečném důsledku v praxi znamená, že tato metodika neposkytuje pro různé typy světelných zdrojů stejně vypovídající výsledky.

Podobně nedokonalá je i výpovědní hodnota ohledně konkrétních reprodukovaných barev, protože kontrolní sada pro stanovení CRI obsahuje jen velmi malý počet měřených vzorků a pro ucelenější hodnocení celého spektra viditelných barev by zřejmě bylo nutné výrazné, až několikanásobné, navýšení jejich počtu.

 

Původní metodika pro určení indexu CRI vznikla v 60. letech 20. století - oficiálně publikovala CIE v roce 1965 - a v souvislosti s dynamikou technického rozvoje v následujících letech byla průběžně kritizována za metodické nedostatky. Návazně na tuto kritiku docházelo k návrhům na revizi původních postupů CRI a nejvýznamnější změnu přinesla metodika připravená odborníky v 90. letech, označená zkratkou "R96a" (narozdíl od značení původní metody Ra).

 

Nedokonalosti a nejednoznačnost v dosavadní metodice pro CRI (do roku 2012) se potenciálně mohou projevit výrazněji s klesající hodnotou indexu a proto se tímto problémem nemusíme příliš zabývat pokud pracujeme se zdroji dosahujících CRI nad 90.

 

 

CRI nestačí na LED

Po roce 2005 je možné zaznamenat zvyšující se výskyt

kritických debat na adresu používání klasických metod pro

CRI u moderních světelných zdrojů na bázi LED (Lightemitting

diode).

Za zásadní pro vývoj v těchto otázkách lze považovat

oficiální zprávu CIE z roku 2007, která reaguje na praktické

výzkumy uznávaných subjektů ohledně nekorespondujících

vztahů mezi korektně získanými hodnotami CRI u LED

zdrojů a vizuálním hodnocením reálnými pozorovateli.

V návaznosti na tento dokument CIE se objevují i další

oficiální vyjádření respektovaných institucí, které ve svých

dokumentech varují na značně pochybné výsledky u hodnot

CRI pro moderní zdroje světla na bázi diod LED

a proto případně vyzývají dočasně omezit využívání dosavadní

metodiky CRI pro hodnocení těchto LED-zdrojů

dokud nebude připravena nějaká revize či zcela nová metodika

pro jejich hodnocení ohledně kvality bílého světla.

 

Jedním z důvodů proč se situace v souvislosti s LED

zdroji dostala až do stádia, kdy se nedoporučuje používat

běžné indexy Ra pro hodnocení jejich světla je skutečnost,

že jsou tyto zdroje hodnotami CRI v praxi často “poškozovány”

na své pověsti a obchodních výsledcích, protože

podrobné výzkumy s reálnými lidmi jasně prokazují znatelně

vyšší kvalitu světla pro vnímání barev než vyjadřuje

CRI dle stávající metodiky.

 

/ pozn: problém s nevhodností CRI pro LED se týká téměř výhradně zdrojů s nižším výsledným CRI <90 /

 

 

pro FawooTech CZ s.r.o zpracoval Ing.Radim Václavíček,

Praha 7.2012

© 2012 FAWOO TECH CZ s.r.o.