În colorimetrie , un iluminant este lumina care luminează un obiect. Această lumină trebuie să fie bine definită, astfel încât să putem compara culorile , astfel încât să fie în general o lumină albă: iluminantul este uneori numit alb de referință. Un iluminant reprezintă o sursă fictivă definită de un tabel care indică, în benzi de lungimi de undă , intensitatea luminoasă relativă pe care o furnizează sursa în spectrul vizibil . Realizarea unor surse reale care reproduc luminile nu este întotdeauna necesară; cu toate acestea, este necesar dacă se dorește compararea calculelor și a observațiilor vizuale.
În fotografie , caracteristicile unei suprafețe sensibile sunt definite în raport cu un iluminant.
Comisia Internațională pentru Iluminat (CIE sau) definește și publică caracteristicile spectrale ale standardizate pentru iluminat. Fiecare are un nume format dintr-o literă sau o combinație a unei litere cu cifre.
Luminile A, B și C au fost introduse în 1931 cu scopul de a reprezenta lumina medie a unei lămpi incandescente, lumina directă a soarelui și respectiv lumina zilei. Iluminatoarele D, la rândul lor, reprezintă faze ale luminii zilei (de exemplu, D65 pentru un cer înnorat). Iluminantul E este iluminantul energiei egale, în timp ce iluminantul F reprezintă diferite lămpi fluorescente de diferite compoziții.
Instrucțiunile specifică modul de producere a surselor de lumină corespunzătoare celor mai vechi corpuri de iluminat (A, B, C). Pentru seriile D și F, experimentatorii își fabrică sursele după cum doresc și verifică dacă distribuția lor spectrală este conformă cu cea a standardului ( Schanda ).
CIE oferă o măsură numită indicele de metamerism utilizat pentru a ține cont de calitatea simulatorului de lumină naturală.
CIE definește iluminantul A în acești termeni:
„Iluminantul CIE A este folosit pentru a reprezenta lumina tipică a unui filament de tungsten dintr-un bec de uz casnic. Distribuția sa spectrală relativă este cea a unui radiator Planck la o temperatură aproximativă de 2856 K. CIE Iluminant A poate fi utilizat în toate aplicațiile de colorimetrie care implică utilizarea luminii incandescente, cu excepția cazului în care există motive specifice pentru utilizarea unui alt iluminant. "
- CIE: iluminatori normali pentru colorimetrie.
Radiația spectrală a unui corp negru urmează legea lui Planck :
La momentul normalizării A iluminant și au fost diferite, care nu afectează distribuția relativă spectrală de putere (PRSP), dar valoarea c 2 a fost estimată la 0,014 35 m K . A fost corectat deoarece și este din 1,968-.014 388 m K . Această diferență a schimbat curba temperaturii de culoare , de temperatura A iluminantul 2848 K nominal la 2856 K .
Pentru a evita modificări suplimentare ale temperaturii culorii, CIE specifică acum PRSP direct, pe baza valorii inițiale din 1931 de c 2 .
Coeficienții au fost selectați pentru a obține un vârf PRSP de 100 până la 560 nm . Valorile tristimulusului sunt ( X, Y, Z ) = (109,85,100,00,35,58), iar coordonatele de culoare pentru un observator standard sunt (x, y) = (0,44758, 0,40745).
Iluminatoarele B și C sunt simulatoare de lumină naturală. Ele derivă din iluminantul A folosind filtre pentru lichide. Iluminant B este folosit pentru a reprezenta lumina soarelui la zenit, cu o temperatură de culoare corelată (TCC) de 4874 K , în timp ce iluminant C reprezintă lumina zilei medie cu un TCC 6774 K . Acestea sunt aproximări slabe ale oricărei surse de lumină comune și sunt depășite în comparație cu seria D ( Schanda ).
"Iluminantul C nu are statutul de standard CIE, dar distribuția sa relativă a puterii spectrale, valorile sale de tristimulus și coordonatele sale cromatice sunt date în tabelul T.1 și tabelul T.3, dat fiind că mai multe instrumente și calcule încă folosesc acest iluminant . "
- CIE ( Publicația 15: 2004 ).
Cele mai lichide filtre pe care Raymond Davis Jr. si Kasson S. Gibson dezvoltat în 1931 au absorbanței relativ ridicată în capătul roșu al spectrului, crescând în mod eficient TCC de iluminare a gazelor la nivelurile de cea a luminii. A zilei ..
Fiecare filtru este alcătuit din două soluții, fiecare conținând doze specifice de apă distilată, sulfat de cupru, manită, piridină, acid sulfuric, cobalt și sulfat de amoniu. Soluțiile sunt separate printr-o foaie de sticlă. Cantitatea din fiecare componentă este aleasă cu atenție, astfel încât combinația lor să ofere un filtru de temperatură a culorii; acest lucru face ca lumina filtrată să rămână albă.
Studiate de Judd, MacAdam și Wyszecki, seria de iluminante D sunt construite pentru a reprezenta lumina naturală. Acești iluminanți sunt greu de produs artificial, dar sunt ușor de caracterizat matematic.
HW Budde al Consiliului Național de Cercetare al Canadei din Ottawa , HR Condit și F. Grum de la Eastman Kodak Company din Rochester, New York și ST Henderson și D. Hodgkiss de la Thorn Electrical Industries din Enfield au măsurat independent PRSP-ul luminii solare. între 330 și 700 nm , numărând împreună 622 de probe. Judd și colegii săi au analizat aceste mostre și au constatat că coordonatele de culoare (x, y) formează o relație pătratică simplă:
.Simonds a supravegheat analiza componentei principale a PRSP-urilor. aplicarea metodei sale a arătat că PRSP-urile pot fi aproximate în mod satisfăcător folosind media (S 0 ) și primele două caracteristici vectoriale (S 1 și S 2 ):
Pentru simplitate, PRSP-ul probelor de lumină poate fi exprimat ca o combinație liniară a trei PRSP-uri particulare. Primul vector (S 0 ) este media tuturor PRSP-urilor probelor, care este cel mai bine reconstituit PRSP format dintr-un singur vector particular. Al doilea vector (S 1 ) este o variație galben - albastru, reprezentând modificări ale temperaturii corelate a culorii datorită prezenței sau absenței norilor sau a razelor solare directe. Al treilea vector (S 2 ) corespunde unei variații roz-verzi cauzate de prezența apei sub formă de vapori.
Pentru a construi un simulator de lumină naturală pentru o anumită temperatură de culoare corelată, este necesar să se cunoască cel puțin coeficienții M 1 și M 2 ai vectorilor caracteristici S 1 și S 2 .
Exprimarea coordonatelor cromatice x și y cum ar fi:
și folosind valorile tristimulilor pentru vectorii medii, ei au putut să -și exprime M 1 și M 2 , după cum urmează:
Singura problemă este că nu rezolvă calculul coordonatelor pentru o anumită fază a luminii de zi. Judd și colegii săi au simplificat tabelarea valorilor anumitor coordonate de culoare corespunzătoare unei temperaturi de culoare corelate frecvent utilizate, cum ar fi 5500K, 6500K și 7500K. Pentru alte temperaturi de culoare, consultați figurile Kelly. Această problemă a fost ridicată în raportul CIE de formalizare a iluminatoarelor D, cu o aproximare a coordonatei x în termeni de temperatură reciprocă a culorii, valabilă între 4000 și 25000K. Coordonata y a fost apoi dedusă din relația pătratică a lui Judd.
Apoi au extins PRSP reconstruit la intervalul 300-330nm și 700-830nm folosind datele de absorbanță spectrală ale atmosferei Pământului de pe Lună.
PRSP-urile prezentate de CIE astăzi sunt derivate prin interpolare liniară dintr-un set de date cu un pas de 10nm redus la un pas de 5nm. Limitarea în lungime de undă a datelor fotometrice nu este un obstacol în calea valorilor tristimulusului CIE XYZ , deoarece pentru un observator standard aceste date sunt cuprinse numai între 380 și 780 nm în trepte de 5 nm.
Studii similare au fost întreprinse în alte părți ale lumii sau repetând analiza lui Judd și a colegilor săi cu metode mai moderne de calcul. În multe dintre aceste studii, curba luminii de zi este mult mai apropiată de locusul Planckian decât în opera lui Judd și a colegilor săi.
CalculeDistribuția de putere spectrală relativă (SPRP) pentru iluminat Seria D poate fi derivată din coordonatele sale tricromatice în sistem CIE XYZ , :
unde T este TCC-ul iluminantului. Coordonatele de culoare ale iluminatoarelor D formează curba CIE Daylight. PRSP este dat de:
unde sunt media și primii doi vectori proprii ai PRSP. Cei doi vectori caracteristici sunt ambii zero la 560nm, deoarece toate PRSP-urile au fost normalizate în jurul acestui punct.
TCC-urile iluminatoarelor D 50 , D 55 , D 65 și D 75 diferă ușor de ceea ce sugerează numele lor. De exemplu, D50 are un TCC de 5003K (aceasta este lumina „orizont”), în timp ce iluminatoarele D65 au un TCC de 6504K (lumină de prânz). După cum sa explicat anterior, acest lucru se datorează faptului că constantele legii lui Planck s-au schimbat ușor de la prima definiție a acestor iluminanți, ale căror PRSP se bazează pe legea menționată.
Iluminantul E este un radiator cu energie egală; are un PRSP constant în spectrul vizibil. Este folosit ca referință teoretică, un iluminant care dă greutate egală fiecărei lungimi de undă, prezentând o culoare solidă. De asemenea, are valori egale de tristimulus XYZ, iar coordonatele sale de culoare sunt (x, y) = (1 / 3,1 / 3). Funcțiile cromatice corespunzătoare sunt normalizate astfel încât integralele lor să fie aceleași pe întregul spectru vizibil ( Schanda ).
Cel care iluminează E nu este un corp negru, deci nu are nici o temperatură de culoare, dar poate fi aproximată printr - o D iluminant cu TCC 5455 K . (Dintre toate iluminatoarele canonice, D 55 este cel mai apropiat.) Producătorii compară uneori sursele de lumină cu iluminantul E pentru a calcula puritatea excitației.
Seria F de iluminat reprezintă diferite tipuri de lumină fluorescentă.
„Standardele” F1 - F6 ale lămpilor fluorescente constau din două emisii pe jumătate de bandă de antimoniu și mangan în halofosfat de calciu. F4 prezintă un interes deosebit, deoarece a fost utilizat pentru calibrarea CIE Color Rendering Index , astfel încât F4 are un CRI de 51. F7 - F9 sunt „lămpi fluorescente cu bandă”. Emisie ”(spectru complet și nu linii), efectuată cu multiple fosforii și CRI-urile ridicate. F10 - F12 sunt substanțe iluminante tri-benzi subțiri constând din trei benzi subțiri de emisie (cauzate de compozițiile ternare de fosfor de pământuri rare) în regiunile RGB ale spectrului vizibil. Greutatea fosforilor poate fi ajustată pentru a atinge TCC dorit.
Spectrele acestor luminoase sunt publicate în Publicația 15: 2004 .
FL 1-6 : Standard
FL 7-9 : Transmite benzi
FL 10-12 : benzi subțiri
Punctul alb este culoarea de caracterizare „alb” dintr-o imagine. Ca regulă generală, este colorimetria iluminantului scenei; poate fi determinat și dintr-o zonă gri neutră din imagine.
Cunoașterea punctului alb este suficientă pentru a efectua corecții de culoare de bază într-o imagine, dar definește insuficient iluminantul: două spectre foarte diferite pot da același punct alb. Acesta este în special cazul iluminatoarelor al căror spectru este compus din linii mai mult sau mai puțin largi. Aceste diferențe de spectru dau naștere la probleme de metamerism .
Producătorii de echipamente de iluminat își definesc în mod obișnuit produsele printr-o temperatură a culorii , corespunzătoare unui punct alb, suplimentat de un indice de redare a culorilor (CRI) care evaluează magnitudinea abaterii spectrului de la lampă la lampă. .
Majoritatea imaginilor digitale sunt calibrate pe iluminantul D65, după cum este cerut de sRGB , Adobe RGB și Rec. 709 ; punctul lor alb este la coordonatele CIExy {x: 0.31271, y: 0.32902}. Ecranul ar trebui să reproducă culoarea acestui iluminant. Cu toate acestea, unii profesioniști în preimprimare preferă modelul D55, care este mai aproape de lumina naturală a zilei, pentru a obține un afișaj care să se conformeze redării tipărite.
Lumina de zi a filmului color argintiu este echilibrată pentru iluminatul D50 ( 5000 K ). Este, de asemenea, temperatura culorii blițului blițului electronic .
- JOSA = Journal of the Optical Society of America