กลับไปหน้าบทความ

อ่าน 14 นาที

แหล่งกำเนิดแสงมาตรฐาน

แหล่งกำเนิดแสงมาตรฐานคือ แหล่งกำเนิดแสงที่มองเห็นได้ ในทางทฤษฎี ซึ่งมีการกระจายกำลังสเปกตรัมที่ได้รับการเผยแพร่...

แหล่งกำเนิดแสงมาตรฐาน

การกระจายกำลังสเปกตรัมสัมพัทธ์(SPD) ของแหล่งกำเนิดแสง CIE A, B และ C ตั้งแต่380 นาโนเมตรถึง780 นาโนเมตร

แหล่งกำเนิดแสงมาตรฐานคือ แหล่งกำเนิดแสงที่มองเห็นได้ ในทางทฤษฎี ซึ่งมีการกระจายกำลังสเปกตรัมที่ได้รับการเผยแพร่ แหล่งกำเนิดแสงมาตรฐานเป็นพื้นฐานสำหรับการเปรียบเทียบภาพหรือสีที่บันทึกภายใต้สภาพแสงที่แตกต่างกัน

แหล่งกำเนิดแสง CIE

คณะกรรมการระหว่างประเทศว่าด้วยการให้แสงสว่าง (โดยทั่วไปย่อว่าCIEตามชื่อภาษาฝรั่งเศส) เป็นหน่วยงานที่รับผิดชอบในการเผยแพร่มาตรฐานการให้แสงสว่างที่เป็นที่รู้จักกันดีทั้งหมด โดยแต่ละมาตรฐานจะรู้จักกันด้วยตัวอักษรหรือตัวอักษรและตัวเลขผสมกัน

แหล่งกำเนิดแสง A, B และ C ถูกนำมาใช้ในปี 1931 โดยมีจุดประสงค์เพื่อแสดงถึงแสงจากหลอดไฟไส้โดยเฉลี่ย แสงแดดโดยตรง และแสงธรรมชาติโดยเฉลี่ย ตามลำดับ แหล่งกำเนิดแสง D (1967) แสดงถึงความแปรผันของแสงธรรมชาติ แหล่งกำเนิดแสง E เป็นแหล่งกำเนิดแสงที่มีพลังงานเท่ากัน ในขณะที่แหล่งกำเนิดแสง F (2004) แสดงถึงหลอดฟลูออเรสเซนต์ที่มีส่วนประกอบต่างๆ กัน

มีคำแนะนำเกี่ยวกับวิธีการสร้างแหล่งกำเนิดแสง ("แหล่งกำเนิดมาตรฐาน") ในเชิงทดลองที่สอดคล้องกับแหล่งกำเนิดแสงรุ่นเก่า สำหรับแหล่งกำเนิดแสงรุ่นใหม่กว่า (เช่น ซีรีส์ D) ผู้ทำการทดลองจะต้องวัดโปรไฟล์ของแหล่งกำเนิดแสงและเปรียบเทียบกับสเปกตรัมที่เผยแพร่[ 1 ]

ในปัจจุบัน ยังไม่มีแหล่งกำเนิดแสงเทียมใดที่แนะนำให้ใช้เพื่อให้ได้มาตรฐานแสง CIE D65 หรือแสง D อื่นๆ ที่มีอุณหภูมิสีแตกต่างกัน หวังว่าการพัฒนาใหม่ๆ ในด้านแหล่งกำเนิดแสงและตัวกรองจะช่วยให้มีพื้นฐานที่เพียงพอสำหรับการให้คำแนะนำจาก CIE ในอนาคต

CIE, รายงานทางเทคนิค (2004) การวัดสี ฉบับที่ 3 เอกสารเผยแพร่หมายเลข 15:2004 สำนักงานกลาง CIE เวียนนา

อย่างไรก็ตาม พวกเขาได้จัดเตรียมมาตรวัดที่เรียกว่าดัชนีเมตาเมอริซึมเพื่อประเมินคุณภาพของเครื่องจำลองแสงแดด[ 2 ] [ 3 ]ดัชนีเมตาเมอริซึมจะทดสอบว่าตัวอย่างเมตาเมริกห้าชุดตรงกันได้ดีเพียงใดภายใต้แสงทดสอบและแสงอ้างอิง ในลักษณะที่คล้ายกับดัชนีการแสดงสีจะมีการคำนวณความแตกต่างเฉลี่ยระหว่างเมตาเมอร์[ 4 ]

แหล่งกำเนิดแสง A

CIE กำหนดความหมายของแหล่งกำเนิดแสง A ไว้ดังนี้:

มาตรฐานแสง CIE A มีจุดประสงค์เพื่อแสดงถึงแสงสว่างจากหลอดไส้ทังสเตนทั่วไปที่ใช้ในบ้าน การกระจายพลังงานสเปกตรัมสัมพัทธ์ของมันเป็นไปตามการกระจายตัวของรังสีแบบพลังค์ที่อุณหภูมิประมาณ 2856  เคลวิน ควรใช้มาตรฐานแสง CIE A ในการใช้งานด้านการวัดสีทั้งหมดที่เกี่ยวข้องกับการใช้แสงจากหลอดไส้ เว้นแต่จะมีเหตุผลเฉพาะที่ต้องใช้มาตรฐานแสงอื่น

CIE, มาตรฐานแหล่งกำเนิดแสงของ CIE สำหรับการวัดสี

การแผ่รังสีสเปกตรัมของวัตถุดำเป็นไปตามกฎของพลังค์ : เอ็มอี,λ(λ,ที)=1λ5เอ็กซ์(2λที)1.{\displaystyle M_{e,\lambda }(\lambda ,T)={\frac {c_{1}\lambda ^{-5}}{\exp \left({\frac {c_{2}}{\lambda T}}\right)-1}}.}

ในขณะที่ทำการกำหนดมาตรฐานของแหล่งกำเนิดแสง A นั้น ทั้งสองอย่าง1=2πชม.2{\displaystyle c_{1}=2\pi \cdot h\cdot c^{2}}(ซึ่งไม่มีผลต่อ SPD สัมพัทธ์) และ2=ชม./เค{\displaystyle c_{2}=h\cdot c/k}ค่าที่ได้แตกต่างกัน ในปี 1968 ค่าประมาณของc ได้รับการแก้ไขจาก 0.01438  m·K เป็น 0.014388  m·K (และก่อนหน้านั้นคือ 0.01435  m·K เมื่อแหล่งกำเนิดแสง A ได้รับการกำหนดมาตรฐาน) ความแตกต่างนี้ทำให้เส้นโค้งแพลงค์ เปลี่ยนไป ส่งผล ให้อุณหภูมิสีของแหล่งกำเนิดแสงเปลี่ยนจากค่าปกติ 2848  K เป็น 2856  K: ทีใหม่=ทีเก่า×1.43881.435=2848 เค×1.002648=2855.54 เค.{\displaystyle T_{\text{ใหม่}}=T_{\text{เก่า}}\times {\frac {1.4388}{1.435}}=2848\ {\text{K}}\times 1.002648=2855.54\ {\text{K}}.}

เพื่อหลีกเลี่ยงการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิสีที่อาจเกิดขึ้นเพิ่มเติม ปัจจุบัน CIE ระบุ SPD โดยตรงโดยอิงจากค่าc เดิม (พ.ศ. 2474) : [ 1 ]เอสเอ(λ)=100(560λ)5เอ็กซ์1.435×1072848×5601เอ็กซ์1.435×1072848λ1.{\displaystyle S_{\text{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}}.}

สำหรับความยาวคลื่น λ (นาโนเมตร) ค่าสัมประสิทธิ์ได้รับการเลือกเพื่อให้ได้ค่า SPD ที่เป็นมาตรฐานเท่ากับ 100 ที่560 นาโนเมตรค่าไตรสติมูลัสคือ( X , Y , Z ) = (109.85, 100.00, 35.58)และพิกัดสีโดยใช้ผู้สังเกตมาตรฐานคือ( x , y ) = (0.44758, 0.40745 )

แหล่งกำเนิดแสง B และ C

แหล่งกำเนิดแสง B และ C เป็นการจำลองแสงแดดที่ทำได้ง่าย โดยปรับเปลี่ยนแหล่งกำเนิดแสง A โดยใช้ตัวกรองของเหลว B ทำหน้าที่เป็นตัวแทนของแสงแดดตอนเที่ยง โดยมีอุณหภูมิสีสัมพันธ์ (CCT) 4874  K ในขณะที่ C เป็นตัวแทนของแสงแดดโดยเฉลี่ย โดยมี CCT 6774  K น่าเสียดายที่การจำลองเหล่านี้ทำได้ไม่ดีนักในทุกช่วงของแสงแดดธรรมชาติ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในช่วงคลื่นแสงที่มองเห็นได้ในระยะสั้นและช่วงคลื่นอัลตราไวโอเลต เมื่อสามารถจำลองได้อย่างสมจริงมากขึ้น แหล่งกำเนิดแสง B และ C จึงถูกยกเลิกและแทนที่ด้วยชุด D [ 1 ]

แหล่งกำเนิดแสง C ไม่ได้รับการรับรองมาตรฐาน CIE แต่การกระจายกำลังสเปกตรัมสัมพัทธ์ ค่าไตรสติมูลัส และพิกัดสีของแหล่งกำเนิดแสงนี้แสดงอยู่ในตาราง T.1 และตาราง T.3 เนื่องจากเครื่องมือวัดและการคำนวณในทางปฏิบัติจำนวนมากยังคงใช้แหล่งกำเนิดแสงนี้อยู่

CIE, เอกสารเผยแพร่ 15:2004 [ 5 ]

ผู้ส่องสว่าง B ไม่ได้รับการยกย่องเช่นนั้นในปี 2004

ตัวกรองของเหลวที่ออกแบบโดย Raymond Davis และ Kasson S. Gibson ในปี 1931 [ 6 ]มีค่าการดูดซับค่อนข้างสูงที่ปลายสเปกตรัมสีแดง ซึ่งช่วยเพิ่ม CCT ของหลอดไฟไส้ ให้เทียบเท่าระดับแสงแดดได้อย่างมีประสิทธิภาพ การทำงานนี้คล้ายกับ เจลสี CTB ที่ช่างภาพและผู้สร้างภาพยนตร์ใช้ในปัจจุบัน แม้ว่าจะไม่สะดวกเท่าก็ตาม

ตัวกรองแต่ละชนิดใช้สารละลายสองชนิด ซึ่งประกอบด้วยน้ำกลั่นคอปเปอร์ซัลเฟตแมนไนต์ไพริดีนกรดซั ฟิว ริกโคบอลต์และแอมโมเนียมซัลเฟต ในปริมาณที่กำหนด สารละลายทั้งสองชนิดถูกคั่นด้วยแผ่นกระจกใส ปริมาณของส่วนผสมถูกเลือกอย่างระมัดระวังเพื่อให้การผสมผสานกันทำให้ได้ตัวกรองที่แปลงอุณหภูมิสี กล่าวคือ แสงที่ผ่านการกรองยังคงเป็นสีขาว

ชุดอิลลูมิแนนท์ D

การกระจายกำลังสเปกตรัมสัมพัทธ์ของแหล่งกำเนิดแสง D และวัตถุดำที่มีอุณหภูมิสีสัมพันธ์เดียวกัน (สีแดง) โดยปรับค่าให้เป็นมาตรฐานที่560 นาโนเมตร

หลอดไฟ ตระกูลDถูกออกแบบมาเพื่อจำลองแสงแดดธรรมชาติและวางตัวตามแนวเส้นโค้งแสงแดด การสร้างหลอดไฟเหล่านี้ขึ้นมาเองนั้นทำได้ยาก แต่สามารถอธิบายลักษณะทางคณิตศาสตร์ได้ง่าย

ภายในปี พ.ศ. 2507 การกระจายพลังงานสเปกตรัม (SPD) ของแสงแดดหลายรายการได้รับการวัดอย่างอิสระโดย HW Budde จากสภาวิจัยแห่งชาติของแคนาดาในออตตาวา, HR Condit และ F. Grum จากบริษัท Eastman Kodak ในโรเชสเตอร์ รัฐนิวยอร์ก [7] และ ST Henderson และ D. Hodgkiss จาก Thorn Electrical Industries ในเอนฟิลด์ (ทางเหนือของลอนดอน) [ 8 ]รวมทั้งหมด622ตัวอย่างDeane B. Judd , David MacAdam และ Günter Wyszeckiวิเคราะห์ตัวอย่างเหล่านี้และพบว่าพิกัดสี ( x , y )เป็น ไปตามความสัมพันธ์ กำลังสองอย่างง่ายซึ่งต่อมาเรียกว่าตำแหน่งแสงแดด: [ 9 ]

y=2.870x3,000x20.275{\displaystyle y=2.870x-3.000x^{2}-0.275.}

การวิเคราะห์เวกเตอร์ลักษณะเฉพาะเผยให้เห็นว่า SPD สามารถประมาณได้อย่างน่าพอใจโดยใช้ค่าเฉลี่ย (S ) และเวกเตอร์ลักษณะเฉพาะสองตัวแรก (S และ S ): [ 10 ] [ 11 ]

เอสดี(λ)=เอส0(λ)+เอ็ม1เอส1(λ)+เอ็ม2เอส2(λ).{\displaystyle S_{D}(\lambda )=S_{0}(\lambda )+M_{1}S_{1}(\lambda )+M_{2}S_{2}(\lambda ).}
เวกเตอร์ลักษณะเฉพาะของแหล่งกำเนิดแสง D; แผนภาพความหนาแน่นสเปกตรัมของส่วนประกอบ S (สีน้ำเงิน), S (สีเขียว), S (สีแดง)

กล่าวโดยง่าย SPD ของตัวอย่างแสงแดดที่ศึกษาสามารถแสดงได้ในรูปของการรวมเชิงเส้นของ SPD คงที่สามตัว เวกเตอร์แรก (S ) คือค่าเฉลี่ยของตัวอย่าง SPD ทั้งหมด ซึ่งเป็น SPD ที่สร้างขึ้นใหม่ได้ดีที่สุดที่สามารถสร้างได้ด้วยเวกเตอร์คงที่เพียงตัวเดียว เวกเตอร์ที่สอง (S ) สอดคล้องกับการเปลี่ยนแปลงสีเหลือง-น้ำเงิน (ตามแนวเส้น) โดยอธิบายถึงการเปลี่ยนแปลงในอุณหภูมิสีที่สัมพันธ์กันเนื่องจากสัดส่วนของแสงแดดทางอ้อมต่อแสงแดดโดยตรง[ 9 ]เวกเตอร์ที่สาม (S ) สอดคล้องกับการเปลี่ยนแปลงสีชมพู-เขียว (ตามแนวเส้น) ที่เกิดจากการมีน้ำในรูปของไอน้ำและหมอก[ 9 ]

เส้นพิกัดพลังค์แสดงอยู่บน ระบบสี CIE 1960 UCSพร้อมด้วยเส้นไอโซเทอร์ม (เส้นที่มีอุณหภูมิสีสัมพันธ์ คงที่ ) และพิกัดแหล่งกำเนิดแสงที่เป็นตัวแทน

เมื่อถึงเวลาที่ CIE ได้กำหนดรูปแบบ D-series อย่างเป็นทางการ[ 12 ]การคำนวณค่าสี(x,y){\displaystyle (x,y)}สำหรับไอโซเทอร์มเฉพาะนั้นรวมอยู่ด้วย[ 13 ] จากนั้น Judd และคณะได้ขยาย SPD ที่สร้างขึ้นใหม่เป็น300 nm330 nmและ700 nm830 nmโดยใช้ข้อมูลการดูดกลืนสเปกตรัมของบรรยากาศโลกจากดวงจันทร์[ 14 ] SPD ที่แสดงเป็นตารางโดย CIE ในปัจจุบันได้มาจากการประมาณค่าเชิงเส้นของ ชุดข้อมูล 10 nmลงมาถึง5 nm [ 15 ] อย่างไรก็ตามมีข้อเสนอให้ใช้การประมาณค่าแบบสปลายแทน[ 16 ]

มีการศึกษาที่คล้ายกันนี้ในส่วนอื่นๆ ของโลก หรือทำการวิเคราะห์ซ้ำของ Judd et al. ด้วยวิธีการคำนวณที่ทันสมัย ​​ในการศึกษาหลายๆ ครั้งเหล่านี้ ตำแหน่งแสงแดดอยู่ใกล้กับตำแหน่งพลังค์มากกว่าใน Judd et al.อย่างเห็นได้ชัด[ 17 ] [ 18 ]

CIE กำหนดให้ D65 เป็นมาตรฐานของแสงกลางวัน:

[D65] มีจุดประสงค์เพื่อแสดงถึงแสงแดดโดยเฉลี่ย และมีอุณหภูมิสีที่สัมพันธ์กันประมาณ 6500 K ควรใช้แหล่งกำเนิดแสงมาตรฐาน CIE D65 ในการคำนวณทางสีทั้งหมดที่ต้องการแสงแดดที่เป็นตัวแทน เว้นแต่จะมีเหตุผลเฉพาะในการใช้แหล่งกำเนิดแสงอื่น การเปลี่ยนแปลงในการกระจายพลังงานสเปกตรัมสัมพัทธ์ของแสงแดดนั้นเกิดขึ้นได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในย่านสเปกตรัมอัลตราไวโอเลต ซึ่งขึ้นอยู่กับฤดูกาล เวลาของวัน และตำแหน่งทางภูมิศาสตร์

ISO 10526:1999/CIE S005/E-1998, สารให้แสงสว่างมาตรฐาน CIE สำหรับการวัดสี[ 19 ]

เส้นแสดงช่วงอุณหภูมิกลางวันในระบบพิกัด CIE 1960 UCS เส้นไอโซเทอร์มตั้งฉากกับเส้นแสดงอุณหภูมิของพลังค์ ส่วนสองส่วนของเส้นแสดงอุณหภูมิกลางวัน คือช่วง 4000–7000  K และ 7000–25000  K ถูกระบายสีไว้ โปรดสังเกตว่าเส้นแสดงอุณหภูมิทั้งสองส่วนอยู่ห่างกันในระยะที่ค่อนข้างสม่ำเสมอ ประมาณΔคุณวี=0.003{\displaystyle \Delta _{uv}=0.003}.

การคำนวณ

การกระจายกำลังสเปกตรัมสัมพัทธ์(SPD)เอสดี(λ){\displaystyle S_{D}(\lambda )}ค่าความสว่างของแหล่งกำเนิดแสงซีรีส์ D สามารถหาได้จากพิกัดสีในระบบสี CIE 1931(xดี,yดี){\displaystyle (x_{D},y_{D})}[ 20 ] ขั้นแรก ต้องกำหนดพิกัดสี:

xดี={0.244063+0.09911103ที+2.9678106ที24.6070109ที34000 เคที7000  เค0.237040+0.24748103ที+1.9018106ที22.0064109ที37000 เค<ที25000 เค{\displaystyle 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}}}&4000\ \mathrm {K} \leq T\leq 7000\ \ \mathrm {K} \\0.237040+0.24748{\frac {10^{3}}{T}}+1.9018{\frac {10^{6}}{T^{2}}}-2.0064{\frac {10^{9}}{T^{3}}}&7000\ \mathrm {K} <T\leq 25000\ \mathrm {K} \end{cases}}}
yดี=3,000xดี2+2.870xดี0.275{\displaystyle y_{D}=-3.000x_{D}^{2}+2.870x_{D}-0.275}

โดยที่Tคือค่า CCT ของแหล่งกำเนิดแสง โปรดสังเกตว่าค่า CCT ของแหล่งกำเนิดแสงมาตรฐาน D , D , D และ D นั้นแตกต่างกันเล็กน้อยจากที่ชื่อบ่งบอก ตัวอย่างเช่น D50 มีค่า CCT เท่ากับ 5003  K (แสง "ขอบฟ้า") ในขณะที่D65มีค่า CCT เท่ากับ 6504  K (แสงเที่ยงวัน) ทั้งนี้เนื่องจากค่าคงที่ในกฎของพลังค์ที่กำหนดขึ้นจากการทดลองในตอนแรกนั้นมีความแม่นยำมากขึ้น (และปัจจุบันมีค่าคงที่ในระบบหน่วยวัดสากล) นับตั้งแต่มีการกำหนดแหล่งกำเนิดแสงมาตรฐานเหล่านี้ ซึ่งค่า SPD ของแหล่งกำเนิดแสงเหล่านี้อิงตามค่าดั้งเดิมในกฎของพลังค์[ 1 ]ความคลาดเคลื่อนเดียวกันนี้ใช้ได้กับหลอดไฟทุกดวงในซีรี่ส์ D ได้แก่ D , D , D , D และสามารถ "แก้ไข" ได้โดยการคูณอุณหภูมิสีที่กำหนดด้วย21.4380{\displaystyle {\frac {c_{2}}{1.4380}}}; ตัวอย่างเช่น6500 เค×1.4387768771.4380=6503.51 เค{\displaystyle 6500\ {\text{K}}\times {\frac {1.438776877\dots }{1.4380}}=6503.51\ {\text{K}}}สำหรับD

ในการกำหนด SPD ซีรีส์ D (S ) ที่สอดคล้องกับพิกัดเหล่านั้น จะต้องกำหนดค่าสัมประสิทธิ์ M และ M ของเวกเตอร์ลักษณะเฉพาะ S และ S

เอสดี(λ)=เอส0(λ)+เอ็ม1เอส1(λ)+เอ็ม2เอส2(λ),{\displaystyle S_{D}(\lambda )=S_{0}(\lambda )+M_{1}S_{1}(\lambda )+M_{2}S_{2}(\lambda ),}
เอ็ม1=(1.35151.7703xดี+5.9114yดี)/เอ็ม,{\displaystyle M_{1}=(-1.3515-1.7703x_{D}+5.9114y_{D})/M,}
เอ็ม2=(0.030031.4424xดี+30.0717yดี)/เอ็ม,{\displaystyle M_{2}=(0.0300-31.4424x_{D}+30.0717y_{D})/M,}
เอ็ม=0.0241+0.2562xดี0.7341yดี{\displaystyle M=0.0241+0.2562x_{D}-0.7341y_{D}}

ที่ไหนเอส0(λ),เอส1(λ),เอส2(λ){\displaystyle S_{0}(\lambda ),S_{1}(\lambda ),S_{2}(\lambda )}คือค่าเฉลี่ยและ เวกเตอร์ ลักษณะเฉพาะ สองตัวแรก ของ SPD ที่แสดงในรูป[ 20 ]เวกเตอร์ลักษณะเฉพาะทั้งสองมีค่าเป็นศูนย์ที่560 นาโนเมตร เนื่องจาก SPD สัมพัทธ์ทั้งหมดได้รับการทำให้เป็นมาตรฐานรอบจุดนี้ เพื่อให้ตรงกับ ตัวเลขสำคัญทั้งหมดของข้อมูลที่เผยแพร่ของแหล่งกำเนิดแสงมาตรฐาน ค่าของ M และ M จะต้องปัดเศษเป็นทศนิยมสามตำแหน่งก่อนการคำนวณS [ 1 ]

ค่า D65

เมื่อใช้ผู้สังเกตการณ์มาตรฐาน 2° พิกัดสี CIE 1931 ของD65 คือ[ 21 ]

x=0.31272y=0.32903{\displaystyle {\begin{aligned}x&=0.31272\\y&=0.32903\end{aligned}}}

และค่าไตรสติมูลัส XYZ (ปรับให้เป็นมาตรฐานที่Y = 100 ) คือ

X=95.047วาย=100.000=108.883{\displaystyle {\begin{alignedat}{2}X&={}&95.047\\Y&={}&100{\phantom {.000}}\\Z&={}&108.883\end{alignedat}}}

สำหรับผู้สังเกตการณ์เสริม 10 °

x=0.31382y=0.33100{\displaystyle {\begin{aligned}x&=0.31382\\y&=0.33100\end{aligned}}} และค่าไตรสติมูลัส XYZ ที่สอดคล้องกันคือ

X=94.811วาย=100.000=107.304{\displaystyle {\begin{alignedat}{2}X&={}&94.811\\Y&={}&100{\phantom {.000}}\\Z&={}&107.304\end{alignedat}}}

เนื่องจาก D65 แทน แสงสี ขาวพิกัดของมันจึงเป็นจุดสีขาว เช่นกัน ซึ่งสอดคล้องกับอุณหภูมิสีสัมพันธ์ที่ 6504 K มาตรฐาน Rec. 709ที่ใช้ใน ระบบ HDTVจะตัดพิกัด CIE 1931 ให้เหลือ x=0.3127, y=0.329

เครื่องจำลองแสงแดด

ไม่มีแหล่งกำเนิดแสงกลางวันจริง มีเพียงเครื่องจำลองเท่านั้น การสร้างแหล่งกำเนิดแสงที่ใช้งานได้จริงซึ่งเลียนแบบแหล่งกำเนิดแสงแบบ D-series เป็นปัญหาที่ยากลำบาก ความสามารถในการสร้างสีสามารถจำลองได้ง่ายๆ โดยการใช้แหล่งกำเนิดแสงที่รู้จักกันดีและใช้ตัวกรอง เช่น Spectralight III ซึ่งใช้หลอดไฟไส้ที่ผ่านการกรอง[ 22 ]อย่างไรก็ตาม SPD ของแหล่งกำเนิดแสงเหล่านี้เบี่ยงเบนจาก SPD ของ D-series ทำให้ประสิทธิภาพในดัชนีเมตาเมริซึม CIE ไม่ดี [ 23 ] [ 24 ]แหล่งกำเนิดแสงที่ดีกว่าได้รับการพัฒนาในช่วงปี 2010 โดยใช้LED สีขาวเคลือบฟอสฟอร์ที่สามารถเลียนแบบแหล่งกำเนิดแสง A, D และ E ได้อย่างง่ายดายด้วย CRI สูง[ 25 ]

แสงสว่าง E

แหล่ง กำเนิดแสง E อยู่ต่ำกว่าเส้นโค้งพลังค์และอยู่ที่ประมาณค่า CCTของ D

แหล่งกำเนิดแสง E เป็นตัวแผ่รังสีพลังงานเท่ากัน มีค่า SPD คงที่ภายในสเปกตรัมที่มองเห็นได้มีประโยชน์ในฐานะตัวอ้างอิงทางทฤษฎี เป็นแหล่งกำเนิดแสงที่ให้ความสำคัญกับความยาวคลื่นทุกช่วงเท่ากัน นอกจากนี้ยังมี ค่าไตรสติมูลัส CIE XYZ เท่ากัน ดังนั้นพิกัดสีจึงเป็น (x,y)=(1/3,1/3) ซึ่งเป็นไปตามการออกแบบ ฟังก์ชันการจับคู่สี XYZ ได้รับการทำให้เป็นมาตรฐานเพื่อให้ค่าอินทิกรัลของฟังก์ชันเหล่านั้นตลอดสเปกตรัมที่มองเห็นได้มีค่าเท่ากัน[ 1 ]

แหล่งกำเนิดแสง E ไม่ใช่วัตถุสีดำ ดังนั้นจึงไม่มีอุณหภูมิสี แต่สามารถประมาณได้ด้วยแหล่งกำเนิดแสงซีรีส์ D ที่มี CCT เท่ากับ 5455  K (ในบรรดาแหล่งกำเนิดแสงมาตรฐาน D ใกล้เคียงที่สุด) ผู้ผลิตบางครั้งเปรียบเทียบแหล่งกำเนิดแสงกับแหล่งกำเนิดแสง E เพื่อคำนวณความบริสุทธิ์ของการกระตุ้น[ 26 ]

ชุดอิลลูมิแนนท์ FL

เอกสารเผยแพร่ CIE 15.2 ได้แนะนำหลอดไฟใหม่ 12 หลอด ซึ่งเป็นตัวแทนของหลอดฟลูออเรสเซนต์หลายชนิดและประกอบด้วยชุด F [ 27 ] ต่อมาเปลี่ยนชื่อเป็นชุด FLตั้งแต่เอกสารเผยแพร่ CIE 15:2004 เป็นต้นไป[ 5 ]มาตรฐานดั้งเดิม 12 มาตรฐานถูกกระจายไปยัง 3 กลุ่ม:

สมาชิกภายในกลุ่มแสดงถึง CCT ที่แตกต่างกัน โดยสามารถปรับน้ำหนักฟอสฟอร์เพื่อให้ได้ CCT ที่ต้องการ ในแต่ละกลุ่มทั้งสามกลุ่มนี้ CIE ระบุว่า FL2, FL7 และ FL11 "มีความสำคัญ" ในการเป็นตัวแทนของกลุ่มนั้นๆ[ 5 ]

CIE 15:2004 ยังได้แนะนำหลอดไฟฟลูออเรสเซนต์ใหม่ 15 ชนิด ซึ่งเป็นตัวแทนของหลอดฟลูออเรสเซนต์ประเภทต่างๆ และประกอบด้วยชุดย่อย FL3 [ 5 ] มาตรฐานทั้ง 15 รายการนี้แบ่งออกเป็น 5 กลุ่ม:

  • มาตรฐาน FL3.1-FL3.3 แสดงถึงหลอดไฟฮาโลฟอสเฟตมาตรฐาน (คล้ายกับ FL1-6)
  • มาตรฐาน FL3.4-FL3.6 แสดงถึงหลอดไฟประเภท DeLuxe (คล้ายกับ FL7-9)
  • มาตรฐาน FL3.7-FL3.11 แสดงถึงหลอดไฟสามแถบ (คล้ายกับ FL10-12)
  • มาตรฐาน FL3.12-FL3.14 แสดงถึงหลอดไฟหลายย่านความถี่
  • มาตรฐาน FL3.15 แสดงถึงหลอดฟลูออเรสเซนต์จำลอง D65

ซีรี่ส์ Illuminator ของ HP

CIE 15:2004 ได้แนะนำหลอดไฟใหม่ 5 ชนิดที่เป็นตัวแทนของหลอดไฟปล่อยประจุแรงดันสูงประเภทต่างๆ และประกอบด้วยชุด HP .: [ 5 ]

  • มาตรฐาน HP1 สำหรับหลอดไฟโซเดียมความดันสูงมาตรฐาน
  • มาตรฐาน HP2 สำหรับหลอดไฟโซเดียมความดันสูงที่เพิ่มสีสัน
  • มาตรฐาน HP3-HP5 สำหรับหลอดไฟเมทัลฮาไลด์

ชุดไฟ LED

เอกสารเผยแพร่ CIE 15:2018 แนะนำหลอดไฟ LED ใหม่ 9 ชนิด ซึ่งเป็นตัวแทนของLED สีขาว หลายชนิด ที่มี CCT ตั้งแต่ 2700~6600 K [ 28 ] LED-B1 ถึง B5 กำหนดหลอดไฟ LED มาตรฐานที่มีแสงสีน้ำเงินที่แปลงด้วยฟอสฟอร์ LED-BH1 กำหนดส่วนผสมของแสงสีน้ำเงินที่แปลงด้วยฟอสฟอร์และ LED สีแดง LED-RGB1 กำหนดแสงสีขาวที่ผลิตโดยส่วนผสมของ LED สามสี LED-V1 และ V2 กำหนด LED ที่มีแสงสีม่วงที่แปลงด้วยฟอสฟอร์

รหัสชุดแสงสว่าง

เอกสารเผยแพร่ CIE 184:2009 ได้แนะนำแหล่งกำเนิดแสงใหม่สองชนิดที่แสดงถึงแสง ธรรมชาติ ภายในอาคาร[ 29 ]ซึ่งต่อมาได้ถูกรวมเป็นชุด IDใน CIE 15:2018 [ 28 ] ID50 และ ID65 เทียบเท่ากับแหล่งกำเนิดแสงภายนอกอาคาร D50 และ D65 ที่กรองผ่านกระจกหน้าต่าง จึงทำให้ไม่มีรังสีอัลตราไวโอเลต[ 29 ]ค่า CCT ภายในอาคารจะสูงกว่า (เย็นกว่า) ประมาณ 100K เมื่อเทียบกับค่า CCT ภายนอกอาคาร

จุดสีขาว

สเปกตรัมของแหล่งกำเนิดแสงมาตรฐาน เช่นเดียวกับโปรไฟล์แสงอื่นๆ สามารถแปลงเป็นค่าไตรสติมูลัสได้ ชุดพิกัดไตรสติมูลัสสามค่าของแหล่งกำเนิดแสงเรียกว่าจุดขาวหากโปรไฟล์ได้รับการทำให้เป็นมาตรฐานแล้ว จุดขาวสามารถแสดงได้อย่างเทียบเท่าในรูปของพิกัดสีคู่ หนึ่ง

หากภาพถูกบันทึกในพิกัดไตรสติมูลัส (หรือในค่าที่สามารถแปลงไปมาระหว่างพิกัดเหล่านั้นได้) จุดสีขาวของแหล่งกำเนิดแสงที่ใช้จะให้ค่าสูงสุดของพิกัดไตรสติมูลัสที่จะถูกบันทึก ณ จุดใดๆ ในภาพ ในกรณีที่ไม่มีการเรืองแสงจุดนี้เรียกว่าจุดสีขาวของภาพ

กระบวนการคำนวณจุดสีขาวนั้นละทิ้งข้อมูลจำนวนมากเกี่ยวกับลักษณะของแหล่งกำเนิดแสง ดังนั้นถึงแม้ว่าจะสามารถคำนวณจุดสีขาวที่แน่นอนได้สำหรับแหล่งกำเนิดแสงทุกชนิด แต่การรู้จุดสีขาวของภาพเพียงอย่างเดียวก็ไม่ได้บอกอะไรมากมายเกี่ยวกับแหล่งกำเนิดแสงที่ใช้ในการบันทึกภาพนั้น

จุดสีขาวของแหล่งกำเนิดแสงมาตรฐาน

รายการแหล่งกำเนิดแสงมาตรฐาน พิกัดสี CIE (x,y) ของตัวกระจายแสงที่สะท้อน (หรือส่งผ่าน) อย่างสมบูรณ์แบบ และอุณหภูมิสีที่สัมพันธ์ กัน (CCT) จะแสดงอยู่ด้านล่าง พิกัดสี CIE จะแสดงสำหรับทั้งมุมมอง 2 องศา (1931) และมุมมอง 10 องศา (1964) [ 30 ]แถบสีแสดงถึงสีของจุดสีขาวแต่ละจุด ซึ่งคำนวณโดยอัตโนมัติโดย Wikipedia โดยใช้ แม่แบบอุณหภูมิสี

จุดสีขาวของแหล่งกำเนิดแสงมาตรฐาน[ 31 ] [ 32 ] [ 33 ] [ 34 ]
ชื่อCIE 1931 2°CIE 1964 10°ซีซีที ( เค )บันทึก
x y x y
เอ0.447580.407450.451170.405942856หลอดไส้ / ทังสเตน
บี0.348420.351610.349800.352704874ล้าสมัย แสงแดดส่องตรงตอนเที่ยง
ซี0.310060.316160.310390.319056774ล้าสมัย เฉลี่ย / ท้องฟ้าทางทิศเหนือ เวลากลางวันNTSC 1953 [ 35 ] , PAL-M [ 36 ] [ a ]
ดี500.345670.358500.347730.359525003แสงขอบฟ้า, โปรไฟล์ ICC PCS [ a ]
ดี550.332420.347430.334110.348775503แสงแดดช่วงกลางเช้า/กลางบ่าย
ดี650.312720.329030.313820.331006504แสงแดดตอนเที่ยง: โทรทัศน์ , พื้นที่สี sRGB [ a ]
ดี750.299020.314850.299680.317407504แสงสว่างจากท้องฟ้าทางทิศเหนือ
ดี930.283150.297110.283270.300439305จอภาพฟอสฟอร์สีน้ำเงินประสิทธิภาพสูงBT.2035 [ a ] ​​, NTSC-J [ 37 ] [ 38 ] [ 39 ]
อี0.333330.333330.333330.333335454พลังงานเท่ากัน
เอฟแอล10.313100.337270.318110.335596430แสงฟลูออเรสเซนต์กลางวัน
เอฟแอล20.372080.375290.379250.367334230หลอดฟลูออเรสเซนต์สีขาวเย็นตา
เอฟแอล30.409100.394300.417610.383243450หลอดฟลูออเรสเซนต์สีขาว
เอฟแอล40.440180.403290.449200.390742940หลอดฟลูออเรสเซนต์สีขาวนวล
เอฟแอล50.313790.345310.319750.342466350แสงฟลูออเรสเซนต์กลางวัน
เอฟแอล60.377900.388350.386600.378474150หลอดฟลูออเรสเซนต์สีขาวสว่าง
เอฟแอล70.312920.329330.315690.329606500เครื่องจำลอง D65 , เครื่องจำลองแสงแดด
เอฟแอล80.345880.358750.349020.359395000เครื่องจำลอง D50, Sylvania F40 Design 50
เอฟแอล90.374170.372810.378290.370454150หลอดฟลูออเรสเซนต์สีขาวเย็นคุณภาพเยี่ยม
เอฟแอล100.346090.359860.350900.354445000ฟิลิปส์ TL85 อัลตร้าลูม 50
เอฟแอล110.380520.377130.385410.371234000ฟิลิปส์ TL84 อัลตร้าลูม 40
เอฟแอล120.436950.404410.442560.397173000ฟิลิปส์ TL83 อัลตร้าลูม 30
เอฟแอล3.10.44070.40332932ฮาโลฟอสเฟตมาตรฐาน
เอฟแอล3.20.38080.37343965ฮาโลฟอสเฟตมาตรฐาน
เอฟแอล330.31530.34396280ฮาโลฟอสเฟตมาตรฐาน
เอฟแอล3.40.44290.40432904ประเภทดีลักซ์
เอฟแอล3.50.37490.36724086ประเภทดีลักซ์
เอฟแอล3.60.34880.36004894ประเภทดีลักซ์
เอฟแอล3.70.43840.40452979สามแถบ
เอฟแอล3.80.38200.38324006สามแถบ
เอฟแอล3.90.34990.35914853สามแถบ
เอฟแอล3.100.34550.35605000สามแถบ
เอฟแอล3.110.32450.34345854สามแถบ
เอฟแอล3.120.43770.40372984หลายย่านความถี่
เอฟแอล3.130.38300.37243896หลายย่านความถี่
เอฟแอล3.140.34470.36095045หลายย่านความถี่
เอฟแอล3.150.31270.32906509เครื่องจำลอง D65
เอชพี10.5330.4151959หลอดไฟโซเดียมความดันสูงมาตรฐาน
เอชพี20.47780.41582506หลอดไฟโซเดียมความดันสูงแบบเพิ่มสีสัน
เอชพี30.43020.40753144หลอดไฟเมทัลฮาไลด์แรงดันสูง
เอชพี40.38120.37974002หลอดไฟเมทัลฮาไลด์แรงดันสูง
เอชพี50.37760.37134039หลอดไฟเมทัลฮาไลด์แรงดันสูง
LED-B10.45600.40782733สีน้ำเงินที่แปลงด้วยฟอสฟอร์
LED-B20.43570.40122998สีน้ำเงินที่แปลงด้วยฟอสฟอร์
LED-B30.37560.37234103สีน้ำเงินที่แปลงด้วยฟอสฟอร์
ไฟ LED-B40.34220.35025109สีน้ำเงินที่แปลงด้วยฟอสฟอร์
LED-B50.31180.32366598สีน้ำเงินที่แปลงด้วยฟอสฟอร์
LED-BH10.44740.40662851การผสมผสานระหว่าง LED สีน้ำเงินที่แปลงด้วยสารเรืองแสงและ LED สีแดง (ไฮบริดสีน้ำเงิน)
ไฟ LED-RGB10.45570.42112840การผสมผสานของไฟ LED สีแดง สีเขียว และสีน้ำเงิน
LED-V10.45480.40442724สีม่วงที่แปลงด้วยฟอสฟอร์
LED-V20.37810.37754070สีม่วงที่แปลงด้วยฟอสฟอร์
รหัส 500.34320.36025098แสงธรรมชาติภายในอาคาร
รหัส 650.31070.33076603แสงธรรมชาติภายในอาคาร
  1. 1 2 3 4จอแสดงผลใช้จุดสีขาวของแหล่งกำเนิดแสงมาตรฐานนี้เท่านั้น ไม่ได้ปล่อยสเปกตรัมที่ต้องการ
  • ตารางแสดงค่าสีที่คัดเลือกแล้วใน Excelตามที่ตีพิมพ์ในCIE 15:2004
  • ระบบตรวจจับของ Konica Minolta: แหล่งกำเนิดแสงและอุปกรณ์ให้แสงสว่าง
ดึงข้อมูลมาจาก " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Standard_illuminant&oldid=1348556281 "

สรุปเนื้อหา

ข้อมูลสำคัญจากบทความ

ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ แหล่งกำเนิดแสงมาตรฐาน

แหล่งกำเนิดแสงมาตรฐานคือ แหล่งกำเนิดแสงที่มองเห็นได้ ในทางทฤษฎี ซึ่งมีการกระจายกำลังสเปกตรัมที่ได้รับการเผยแพร่...

แหล่งกำเนิดแสง CIE

คณะ กรรมการระหว่างประเทศว่าด้วยการให้แสงสว่าง (โดยทั่วไปย่อว่า CIE ตามชื่อภาษาฝรั่งเศส) เป็นหน่วยงานที่รับผิดชอบในการเผยแพร่มาตรฐานการให้แสงสว่างที่เป็นที่รู้จักกันดีทั้งหมด โดยแต่ละมาตรฐานจะรู้จักกันด้วยตัวอักษรหรือตัวอักษรและตัวเลขผสมกัน

แหล่งกำเนิดแสง A

CIE กำหนดความหมายของแหล่งกำเนิดแสง A ไว้ดังนี้:

แหล่งกำเนิดแสง B และ C

แหล่งกำเนิดแสง B และ C เป็นการจำลองแสงแดดที่ทำได้ง่าย โดยปรับเปลี่ยนแหล่งกำเนิดแสง A โดยใช้ตัวกรองของเหลว B ทำหน้าที่เป็นตัวแทนของแสงแดดตอนเที่ยง โดยมี อุณหภูมิสีสัมพันธ์ (CCT) 4874 K ในขณะที่ C เป็นตัวแทนของแสงแดดโดยเฉลี่ย โดยมี CCT 6774 K...