V kolorimetrii , An osvětlovací je světlo , které osvětluje objekt. Toto světlo musí být dobře definováno, abychom mohli porovnávat barvy , takže se obvykle jedná o bílé světlo: osvětlovači se někdy říká referenční bílá. Osvětlovací prostředek představuje fiktivní zdroj definovanou tabulku , uvádějící v pásmech vlnových délek , o relativní svítivosti , že zdroj poskytuje ve viditelném spektru . Realizace skutečných zdrojů reprodukujících osvětlovací prostředky není vždy nutná; je však nutné, pokud si přejeme porovnat výpočty a vizuální pozorování.
Ve fotografii jsou charakteristiky citlivého povrchu definovány ve vztahu k osvětlovači.
Mezinárodní komise pro osvětlení (nebo CIE) definuje a vydává spektrální charakteristiky standardizovaných osvětlovacích. Každý z nich má jméno skládající se z písmene nebo kombinace písmene s čísly.
Osvětlení A, B a C byly představeny v roce 1931 s cílem představovat průměrné světlo žárovky, přímé sluneční světlo a denní světlo. Osvětlovače D pro svou část představují fáze denního světla (například D65 pro zamračenou oblohu). Osvětlovač E je osvětlovač stejné energie, zatímco osvětlovač F představuje různé zářivky různých složení.
Pokyny určují, jak vyrobit světelné zdroje odpovídající nejstarším osvětlovačům (A, B, C). U sérií D a F experimentátoři vyrábějí své zdroje podle svého přání a kontrolují, zda jejich spektrální distribuce odpovídá distribuci standardu ( Schanda ).
CIE poskytuje měřítko zvané index metamerismu používaný k zohlednění kvality simulátoru denního světla.
CIE definuje osvětlovač A takto:
"CIE Illuminant A se používá k reprezentaci typického světla wolframového vlákna z domácí žárovky." Jeho relativní spektrální distribuce je u Planckova zářiče při přibližné teplotě 2856 K. CIE Illuminant A lze použít ve všech kolorimetrických aplikacích zahrnujících použití žárovkového světla, pokud neexistují konkrétní důvody pro použití jiného osvětlovače. "
- CIE: normální světelné zdroje pro kolorimetrii.
Spektrální záření černého tělesa se řídí Planckovým zákonem :
V době normalizace světla A a byly různé, která nemá vliv na relativní spektrální rozložení energie (PRSP), ale hodnota C 2 byla odhadnuta na 0,014 35 m K . To byl opraven od a je od roku 1968 na 0,014 388 m K . Tento rozdíl změnil křivky teploty barev , z teploty na zdroj A 2848 K jmenovité hodnoty na 2856 K .
Aby se zabránilo další změny teploty barev, CIE nyní určuje PRSP přímo, na základě původní 1931 hodnotu c 2 .
Koeficienty byly vybrány tak, aby se získal vrchol PRSP 100 až 560 nm . Hodnoty tristimulu jsou ( X, Y, Z ) = (109,85,100,00,35,58) a barevné souřadnice standardního pozorovatele jsou (x, y) = (0,44758, 0,40745).
Osvětlovače B a C jsou simulátory denního světla. Jsou odvozeny z osvětlení A pomocí kapalinových filtrů. Illuminant B se používá k reprezentaci sluneční světlo na vrcholu, s náhradní teploty (Tec) ze 4874 K , zatímco Illuminant C představuje průměrné denní světlo, s TCC 6774 K . Jedná se o špatnou aproximaci jakéhokoli běžného zdroje světla a jsou zastaralé ve srovnání se sérií D ( Schanda ).
"Illuminant C nemá status standardu CIE, ale jeho relativní rozložení spektrálního výkonu, jeho hodnoty tristimulu a jeho chromatické souřadnice jsou uvedeny v tabulce T.1 a tabulce T.3, protože tento nástroj stále používá několik přístrojů a výpočtů." "
- CIE ( publikace 15: 2004 ).
Tyto kapalné filtry , které Raymond Davis Jr. a Kasson S. Gibson vyvinuté v roce 1931, mají relativně vysokou absorbanci v červené části spektra, efektivně zvyšuje TCC osvětlování plynů na úroveň, která světla. Dne ..
Každý filtr se skládá ze dvou roztoků, z nichž každý obsahuje specifické dávky destilované vody, síranu měďnatého, mannitu, pyridinu, kyseliny sírové, kobaltu a síranu amonného. Roztoky jsou odděleny skleněnou tabulí. Množství každé složky je pečlivě zvoleno tak, aby jejich kombinace poskytla barevný teplotní filtr; filtrované světlo tak zůstane bílé.
Studie Judd, MacAdam a Wyszecki, řada D světelných zdrojů je konstruována tak, aby představovala přirozené denní světlo. Tyto osvětlovače je obtížné uměle vyrobit, ale lze je snadno matematicky charakterizovat.
HW Budde z Kanadské národní rady pro výzkum v Ottawě , HR Condit a F. Grum ze společnosti Eastman Kodak Company v Rochesteru v New Yorku a ST Henderson a D. Hodgkiss z Thorn Electrical Industries v Enfieldu nezávisle měřili PRSP slunečního světla. mezi 330 a 700 nm , počítající dohromady 622 vzorků. Judd a jeho kolegové analyzovali tyto vzorky a zjistili, že barevné souřadnice (x, y) tvoří jednoduchý kvadratický vztah:
.Simonds dohlížel na analýzu hlavních komponent PRSP. aplikace jeho metody odhalila, že PRSP lze uspokojivě aproximovat pomocí střední hodnoty (S 0 ) a prvních dvou vektorových charakteristik (S 1 a S 2 ):
Pro jednoduchost lze PRSP světelných vzorků vyjádřit jako lineární kombinaci tří konkrétních PRSP. První směr (S 0 ), je průměr všech PRSP vzorků, což je nejlépe zrekonstruovaný PRSP vytvořen z jednoho konkrétního vektoru. Druhý vektor (S 1 ) je žluto-modrá variace, představující změny korelované teploty barev v důsledku přítomnosti nebo nepřítomnosti mraků nebo přímého slunečního světla. Třetí vektor (S 2 ) odpovídá růžovo-zelené variaci způsobené přítomností vody ve formě páry.
Za účelem stanovení denního světla simulátor určité náhradní teploty, je nutné alespoň znát koeficienty M 1 a M 2 z charakteristických vektorů S 1 a S 2 .
Vyjádření chromatických souřadnic xay, například:
a za použití trichromatické pro střední vektorů, byli schopni vyjádřit M 1 a M 2 následovně:
Jediným problémem je, že neřeší výpočet souřadnic pro konkrétní fázi denního světla. Judd a jeho kolegové jednoduše uvedli hodnoty určitých barevných souřadnic, které odpovídají běžně používané korelované teplotě barev, například 5500K, 6500K a 7500K. Další teploty barev najdete na obrázcích Kellyho. Tento problém byl nastolen ve zprávě CIE formalizující D osvětlovače s aproximací souřadnic x, pokud jde o reciproční teplotu barev, platnou mezi 4000 a 25000K. Souřadnice y byla poté odvozena z Juddova kvadratického vztahu.
Poté rozšířili rekonstruovaný PRSP na rozsah 300 - 330 nm a 700 - 830 nm pomocí údajů spektrální absorbance zemské atmosféry z Měsíce.
PRSP prezentované dnes CIE jsou odvozeny lineární interpolací z datové sady s krokem 10 nm redukovaným na krok 5 nm. Omezení vlnové délky fotometrických dat není překážkou pro výpočet hodnot tristimulu CIE XYZ , protože u standardního pozorovatele jsou tato data obsažena pouze mezi 380 a 780 nm v krocích po 5 nm.
Podobné studie byly provedeny v jiných částech světa nebo opakovaly analýzu Judda a jeho kolegů s modernějšími metodami výpočtu. V mnoha z těchto studií je křivka denního světla mnohem blíže k Planckianovu lokusu než v práci Judda a jeho kolegů.
VýpočtyRozložení relativní spektrální výkonové (PRSP) Řada D osvětlovacích lze odvodit z jeho souřadnicemi barvy v systému CIE XYZ , :
kde T je TCC osvětlovače. Barevné souřadnice osvětlovačů D tvoří křivku denního světla CIE. PRSP je dán:
kde jsou průměr a první dva vlastní vektory PRSP. Dva charakteristické vektory jsou oba nulové při 560 nm, protože všechny PRSP byly normalizovány kolem tohoto bodu.
TCC světelných zdrojů D 50 , D 55 , D 65 a D 75 se mírně liší od toho, co naznačuje jejich název. Například D50 má TCC 5003K (toto je „horizontální“ světlo), zatímco světelné zdroje D65 mají TCC 6504K (polední světlo). Jak již bylo vysvětleno dříve, je to způsobeno skutečností, že konstanty Planckova zákona se od první definice těchto osvětlovačů, jejichž PRSP jsou založeny na uvedeném zákoně, mírně změnily.
Illuminant E je zářič se stejnou energií; má ve viditelném spektru konstantní PRSP. Používá se jako teoretická reference, osvětlovač, který dává stejnou váhu každé vlnové délce a vykazuje plnou barvu. Má také stejné hodnoty XYZ tristimulus a jeho barevné souřadnice jsou (x, y) = (1 / 3,1 / 3). Odpovídající chromatické funkce jsou normalizovány tak, že jejich integrály jsou stejné v celém viditelném spektru ( Schanda ).
Osvětlovací E není černé těleso, takže nemá teplotu barev, ale může být aproximován osvětlovací prostředek D s CBT 5455 K . (Ze všech kanonických osvětlovačů je D 55 nejblíže.) Výrobci někdy pro výpočet čistoty buzení porovnávají světelné zdroje s osvětlovačem E.
Série osvětlovačů F představují různé typy fluorescenčního světla.
„Standardy“ zářivky F1 - F6 se skládají ze dvou polovičních pásem emisí antimonu a manganu v halofosforečnanu vápenatém. F4 je obzvláště zajímavý, protože byl použit ke kalibraci indexu barevného vykreslení CIE, takže F4 má CRI 51. F7 - F9 jsou „proužkové zářivky“. Emise “(celé spektrum a ne řádky), prováděné s více fosfory a vysoké CRI. F10 - F12 jsou tenké třípásmové světelné zdroje skládající se ze tří tenkých pásem vyzařování (způsobených ternárními složkami fosforů vzácných zemin) v oblastech RGB viditelného spektra. Hmotnost fosforu lze upravit tak, aby se dosáhlo požadované TCC.
Spektra těchto osvětlovačů jsou zveřejněna v publikaci 15: 2004 .
FL 1–6 : Standardní
FL 7–9 : Vysílací pásma
FL 10–12 : Tenké pásky
Bílý bod je charakteristika barev v obraze „bílý“. Je to zpravidla kolorimetrie osvětlovače scény; lze jej také určit z neutrální šedé oblasti na obrázku.
Znalost bílého bodu je dostatečná k provedení základních barevných korekcí v obrazu, ale nedostatečně definuje osvětlovací látku: dvě velmi různá spektra mohou dát stejný bílý bod. To platí zejména u světelných zdrojů, jejichž spektrum se skládá z více či méně širokých čar. Tyto rozdíly ve spektru vedou k problémům s metamerismem .
Výrobci osvětlovacích zařízení běžně definují své výrobky barevnou teplotou , která odpovídá bílému bodu, doplněnou indexem barevného vykreslení (CRI), který hodnotí velikost odchylky spektra od žárovky k žárovce. .
Většina digitálních obrázků je kalibrována na Illuminant D65, jak to vyžadují sRGB , Adobe RGB a Rec. 709 ; jejich bílý bod je na souřadnicích CIExy {x: 0,31271, y: 0,32902}. Je to barva tohoto osvětlovače, kterou by obrazovky měly reprodukovat. Někteří profesionálové v oblasti předtiskové přípravy však dávají přednost modelu D55, který je blíže přirozenému dennímu světlu, aby získali displej, který odpovídá tištěnému vykreslení.
Denní světlo ve stříbrné barvě je vyvážené pro světelný zdroj D50 ( 5 000 K ). Je to také barevná teplota blesku elektronického blesku .
- JOSA = Journal of the Optical Society of America