Che cos'è un test a sfera integrativa per il nuovo standard IES TM-30-18

Il 9 ottobre 2018, la Illuminating Engineering Society of North America (IES) ha rilasciato una nuova versione dello standard di valutazione della qualità del colore della sorgente luminosa: IES TM-30-18 Method for Evaluating Light Source Color Rendition (valutazione della riproduzione del colore della sorgente luminosa metodo), con un parziale aggiornamento della documentazione legacy.
Rispetto alla vecchia versione del documento rilasciata nel 2015, la versione TM-30-18 ha modificato i seguenti tre punti:
• Funzione di calcolo della riflettanza spettrale regolata per campioni nell'intervallo inferiore a 400 nm e superiore a 700 nm.
• Regolata l'area di transizione della sorgente luminosa di riferimento, l'intervallo di temperatura del colore applicabile è cambiato da 4500K-5500K a 4000K-5000K.
• Modificata la formula di valutazione della fedeltà cromatica Rf, il fattore di scala calcolato è stato modificato da 7.54 a 6.73.

Ad aprile 2017, la International Commission on Illumination (CIE) ha pubblicato un rapporto tecnico “CIE 224: 2017 Color Fidelity Index for accurate scientific use”, che definisce l'indice di fedeltà cromatica Rf. Questo indice è calcolato sulla base dell'indice di fedeltà in IES TM-30-15, ma vi sono differenze minori nell'estrapolazione utilizzata per i campioni di valutazione del colore, nell'area di transizione dell'illuminante di riferimento e nel fattore di scala per i calcoli di fedeltà. I due documenti sono stati armonizzati con il rilascio di TM-30-18, un passo importante nella globalizzazione della misurazione della fedeltà dei colori.

Per molto tempo, l'indice di resa cromatica generale Ra utilizzato dal CIE per valutare la qualità del colore è stato ampiamente utilizzato per descrivere l'esperienza visiva di varie tecnologie di sorgenti luminose. Tuttavia, IES ritiene che Ra consideri solo un aspetto della qualità del colore, non possa esprimere pienamente la percezione del colore da parte dell'occhio umano, non possa stabilire l'integrità dell'esperienza visiva e sia difettoso nel riprodurre accuratamente il colore della sorgente luminosa. A tal fine, nel marzo 2013 IES ha istituito un Color Metrics Task Group (IES Color Metrics Task Group) per studiare misure di miglioramento per caratterizzare la resa cromatica delle sorgenti luminose al fine di sviluppare un sistema per sostituire CRI e servire meglio l'industria dell'illuminazione e le sue parti interessate. Il 18 maggio 2015, IES ha ufficialmente rilasciato il documento normativo IES TM-30-15 per la valutazione della resa cromatica delle sorgenti luminose, utilizzando due indice di fedeltà cromatica Rf (Fidelity Index) e indice di saturazione del colore Rg (Gamut Index). Gli indicatori vengono utilizzati per valutare congiuntamente la qualità del colore, che è significativamente diversa dal sistema CRI di CIE.

Rispetto al sistema di valutazione dell'indice di resa cromatica originale di CIE, il metodo di valutazione di IES TM-30 presenta le seguenti cinque modifiche principali:
1. Sistema di valutazione a doppio indice

TM-30 utilizza due indicatori, Fidelity Rf e Saturation Rg, per valutare congiuntamente la qualità del colore. Fidelity Rf viene utilizzato per caratterizzare l'indice di resa cromatica CRI (Color Rendering Index) della sorgente luminosa. La somiglianza di ciascun colore standard sotto l'illuminazione della sorgente luminosa di prova rispetto a quella sotto l'illuminazione della sorgente luminosa di riferimento. Il numero varia da 0 a 100 e maggiore è il valore, migliore sarà il colore dell'autenticità. Questa metrica è simile all'indice di resa cromatica generale Ra CIE13.3-1995 durante la valutazione dell'CRI, sia per caratterizzare la fedeltà cromatica media, ma il TM-30 utilizza 99 campioni di colore completamente nuovi e un metodo di calcolo di nuova concezione. IES ritiene che Rf possa fornire dati statisticamente più rappresentativi e affidabili e sarà più accurato nella riproduzione del colore.

• Rf =100 è il valore massimo, il che significa che non c'è differenza di colore con la sorgente di luce naturale e l'effetto colore è realistico.
• Rf = 0 è il valore minimo, il che significa che la differenza di colore dalla sorgente di luce naturale è la più grande e l'effetto colore è distorto.

La saturazione del colore Rg viene utilizzata per caratterizzare l'indice di gamma cromatica GAI (Gamut Area Index) della sorgente luminosa. Cioè, il grado di saturazione di ciascun colore standard rispetto alla sorgente luminosa di riferimento sotto l'illuminazione della sorgente luminosa di prova. Un indice di 100 rappresenta la migliore saturazione.

• Rg =100, il che significa che la saturazione della sorgente luminosa è la stessa di quella della luce naturale e la saturazione del colore è moderata.
• Rg>100, il che significa che la sorgente luminosa può aumentare la saturazione del colore e l'oggetto appare più vivido e vibrante.
• Rg<100, il che significa che la saturazione del colore diminuirà sotto la sorgente luminosa di prova, la saturazione del colore sarà insufficiente e l'oggetto diventerà opaco e opaco.

2. Colori standard sempre più realistici

Ra di CIE ha selezionato 8 tavolozze di colori Munsell come colori standard. Questi colori hanno luminosità e saturazione del colore medie, che possono rappresentare pienamente i colori comuni dell'illuminazione interna, ma hanno un'elevata saturazione per l'illuminazione esterna. I colori non sono rappresentativi. Poiché i colori utilizzati non sono sufficienti per rappresentare tutte le lunghezze d'onda visibili, i produttori di apparecchi di illuminazione possono ottimizzare la distribuzione spettrale della potenza (SPD) delle loro sorgenti luminose per valori di misurazione più elevati.

Rispetto ai soli 8 campioni standard di Ra, il sistema TM-30 utilizza fino a 99 campioni standard. Questi campioni non sono più campioni Munsell, ma sono selezionati tra 105,000 colori di oggetti reali. Compresi oggetti naturali, tonalità della pelle, tessuti, vernici, plastica, materiali stampati, sistemi di colore e altre 7 categorie, che rappresentano una varietà di colori da saturi a insaturi, da luminosi a scuri che sono comuni nelle nostre vite. Soprattutto, questi 99 colori standard hanno la stessa sensibilità per ciascuna lunghezza d'onda, quindi è difficile per i produttori regolare la distribuzione spettrale per migliorare il valore di misurazione.

TM-30 fornisce la funzione di calcolo della riflettanza spettrale di diversi campioni di lastre di colore e la formula di calcolo e la guida dei valori Rf e Rg, ei risultati della misurazione possono essere calcolati tramite un software ausiliario.

3. Scegliere una sorgente luminosa di riferimento più ragionevole

Poiché la sorgente luminosa di riferimento utilizzata da CRI utilizza la radiazione del corpo nero quando è inferiore a 5000K e utilizza il modello di luce naturale quando è superiore a 5000K, si verifica un cambiamento improvviso di 5000K. Il sistema TM-30 utilizza uno spettro di radiazione di corpo nero mescolato con un modello di luce naturale come sorgente luminosa di riferimento nell'intervallo 4000K-5000K. Inoltre, sia Rf che Rg utilizzano una sorgente luminosa di riferimento con la stessa temperatura di colore della sorgente luminosa da misurare, superando così un importante inconveniente del GAI.

4. Utilizzare uno spazio cromatico più uniforme
Il TM-30 utilizza il moderno spazio colore CAM02-UCS (CIE Color Appearance Model 02) con una migliore uniformità e equazioni di adattamento del colore più accurate, nonché un set ottimizzato di campioni di colore che rappresentano oggetti reali.

5. Aggiunta grafica vettoriale a colori
Poiché gli indici di fedeltà e saturazione sono calcolati in base al valore medio, solo la capacità di resa cromatica media della sorgente luminosa per vari colori può essere valutata in modo completo e il grado di saturazione di un determinato colore non può essere valutato di conseguenza. Quando è necessaria la capacità di resa cromatica di alcuni colori specifici, il sistema TM-30 fornisce anche una grafica vettoriale a colori, che visualizza direttamente lo spostamento del colore e la saturazione di un colore specifico sotto la sorgente di luce misurata con grafica. Se il cambiamento è debole o più vivido è un'ottima aggiunta all'indice di fedeltà e saturazione.

Il cerchio nero rappresenta la sorgente luminosa di riferimento (luce solare), che consiste in 16 classificazioni di colore della sorgente luminosa di riferimento, e il cerchio rosso rappresenta la sorgente luminosa misurata. Qualsiasi linea rossa all'interno del cerchio nero indica che questi colori dell'illuminante in prova sono più deboli rispetto all'illuminante di riferimento e qualsiasi linea rossa all'esterno del cerchio nero indica che questi colori dell'illuminante in prova sono sovrasaturati rispetto all'illuminante di riferimento. Quando i cerchi rosso e nero sono perfettamente sovrapposti, significa che questi colori della sorgente luminosa misurata e della sorgente luminosa di riferimento sono gli stessi e non c'è differenza di resa cromatica tra le due sorgenti luminose.

IES riconosce che le specifiche del colore dipendono da una varietà di condizioni, inclusi ma non limitati a fattori quali esigenze visive, interazione con mobili e materiali decorativi, età e preferenze di colore. Pertanto, IES raccomanda che i professionisti dell'illuminazione utilizzino il metodo di valutazione della riproduzione del colore più accurato e completo IES TM-30-18, facciano riferimento a una varietà di metodi di misurazione nello standard e formulino specifiche applicabili basate su varie caratteristiche spettrali e applicative per ottenere il più veloce transizione.

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