Яркость освещенных поверхностей (кд/м2)
Экран в кинотеатре……………………………………25…50.
Лист белой бумаги (при освещенности 30…50 лк)…10…15.
Снег под прямыми лучами солнца………………….30000.
Освещенность (лк)
Солнечными лучами в полдень…………100000.
При киносъемке в студии………………….10000.
На открытом месте в пасмурный день..……1000.
В светлой комнате (вблизи окна)…………….100.
На рабочем столе для точных работ……….100…200.
Необходимая для чтения……………………..30…50.
От полной луны…………………………………0,2.
В безлунную ночь………………………………0,0003.
Яркость (кд/м2)
Солнце……………………………………...1,5·109.
Дуга ксеноновой лампы СВД:
катодное пятно………………………..……..2·1010,
центральная область разряда…………….…1·109.
Нить лампы накаливания………………...(1,5…30)·106.
Пламя стеариновой свечи…………….……..5·103.
Люминесцентная лампа дневного света….(3…11) ·103.
Экран телевизора (уровень белого)…………100.
Ночное безлунное небо………………………10-4.
Наименьшая различимая глазом……………..10-6.
Важным параметром, характеризующим качество источников света, являются также цветовые свойства светового потока, в частности, при освещении производственных помещений по выпуску красок, тканей, при создании системы освещения кино- и видеостудий. Решение этих проблем оформлено в виде научного направления «колориметрия».
2.7. Теоретические основы колориметрии
По определению, принятому международной комиссией по освещению (МКО): «Цвет есть трехмерная векторная величина, характеризующая группу излучателей, визуально неразличимых в колориметрических условиях наблюдения».
Цвет является результатом воздействия на зрительные окончания сетчатки человеческого глаза светового потока определенного спектрального состава. Спектральные свойства воспринимаемого светового потока регистрируются тремя видами нервных окончаний, внешне напоминающих колбочки. Каждый из видов колбочек реагирует преимущественно на красный, либо зеленый, либо синий цвет спектрально чистого излучения. Ощущение конкретного цвета формируется по комплексному воздействию по всем трем видам колбочек. В силу этой особенности одно и то же цветовое восприятие возникает при разных вариантах спектрального состава светового потока. Кроме того, уровень восприятия интенсивности света изменяется при изменении длины волны светового потока (рис. 2.13). Как уже отмечалось, максимум чувствительности приходится на длину волны 555 нм (желто-зеленый цвет). Однако по мере уменьшения общего уровня яркости («сумеречное освещение») максимум чувствительности смещается в сторону более коротких длин волн.
Международной комиссией по освещению рекомендовано несколько вариантов количественной оценки цветопередачи. Как один из простейших рекомендуется способ, при котором цветовые параметры оцениваются по сопоставлению цветового восприятия исследуемого образца со стандартными образцами по восьми цветам. На основе этих данных рассчитывается индекс цветопередачи Ra. Максимальное значение Ra принято за 100 (полное совпадение цветности), значения между 85 и 100 соответствуют хорошей цветопередаче, от 70 до 85 – средней, а ниже 70 – плохой.
Более строгая оценка цветопередачи построена на измерении светового потока в пределах от 380 до 780 нм с интервалом в 5 нм и обработке этих данных с учетом параметров цветовой чувствительности человеческого глаза:
F = r∙R + g∙G + b∙B,
где R (red) – красная компонента (λ =700 нм); G (green) – зеленая компонента (λ =546,1 нм); B (blue) – синяя компонента (λ =435,8 нм); r, g, b – доля этих компонент в спектре светового потока.
Исходные соотношения по энергетической интенсивности
R
: G : B
= 1 : 0,091 : 0,0138.
Этот способ оценки цвета применяется при компьютерном моделировании. Однако для оценки цветопередачи источников света этот метод был признан неудачным, так как при расчете по указанной формуле некоторые из параметров принимают отрицательные значения.
В последующем для оценки цветовых параметров источников света МКО была разработана более совершенная система расчета в виде зависимости:
F = X(λ) x + Y(λ) y + Z(λ)z,
где X(λ), Y(λ), Z(λ) – абстрактные компоненты света; x, y ,z – доля этих компонент в спектре излучения.
Графики этих зависимостей представлены на рис. 2.14.
При проведении исследований цветовых параметров конкретного источника вначале с помощью какого-либо приемника излучения с известной спектральной чувствительностью снимается зависимость интенсивности излучения от длины волны Ф(λ). Затем путем численного интегрирования рассчитываются величины
X
=
;
Y =
;
Z =
.
Соответствующие формулы численного расчета имеют вид:
X
=
;
Y =
;
Z =
.
В
соответствии с рекомендацией МОК
интервал по длинам волн при расчете
координат X, Y
и Z должен
составлять 5 нм.
По результатам расчета X, Y и Z определяются координаты цвета:
y
=
z =
.
Поскольку x + y + z ≡1, достаточно указывать значения только двух координат (обычно x и y). Эти параметры в дальнейшем используются как основные при оценке цветопередачи конкретных источников. В частности, в соответствии с этой методикой координаты солнечного спектра: x = 0,333, y = 0,333, соответственно z = 0,333. Такие же координаты цветности обеспечивает модель абсолютно черного цвета при температуре 6000 К.
Последняя особенность позволила ввести еще один параметр световых источников: цветовая температура Tц. Под цветовой температурой понимают температуру модели абсолютно черного цвета с цветовыми координатами, наиболее близко соответствующими цветовым координатам данного источника. На рис. 2.15 показан вид зависимости цветовых координат, соответствующих цветовому восприятию человеческого глаза. На этом же графике представлены значения цветовых координат абсолютно черного тела при различной температуре, включая случай Tц→ ∞. В таблице 2.3 представлены координаты и значения цветовой температуры люминесцентных ламп дневного света промышленного выпуска. (Расшифровка условных обозначений типа лампы приводится в разделе 4.8.1, стр. 63.)
Таблица 2.3
Координаты цветности люминесцентных ламп
-
Тип лампы
x
y
Tц
ЛБ
0,393 – 0,415
0,383 – 0,409
3500
ЛТБ
0,424 – 0,444
0,390 – 0,417
2700
ЛХБ
0,358 – 0,380
0,364 – 0,390
4500
ЛД
0,306 – 0,320
0,327 – 0,347
6500
ЛДЦ
0,315 – 0,330
0,325 – 0,350
6000