Здравствуйте!

Мы уже знаем, как образуется свет в разных лампах и как подчинить его себе. Сегодня говорим о том, как получить свет нужного цвета и как на самом деле следует проверять способность светильников верно передавать цвета предметов.

Что касается цветопередачи, то ее нужно обязательно учитывать при разработке освещения объектов, в которых важно верно передавать цвета предметов. Например, в салонах красоты, магазинах одежды и украшений.

Вспомним прошлый урок. В нем говорилось, что за восприятия цвета у нас отвечают особые фоторецепторы — колбочки. Они реагируют только на три цвета (синий, зеленый, красный) и их оттенки. Это и есть основные цвета, участвующие в создании красочного света.

У колбочек низкая чувствительность к свету. Они улавливают мелкие детали и распознают цвета. Включаются во время действия дневного зрения

Чтобы получить свет нужного цвета, применяют один из двух способов: аддитивный или субтрактивный.

Аддитивный способ — это когда смешивают два и более световых луча разного цвета. Пример: если смешать синий и красный лучи с одинаковой интенсивностью, получится пурпурный (маджента) луч:

При аддитивном смешении итоговый луч получается ярче исходных

В аддитивном способе применяется модель RGB (red, green, blue) — цвета, которые мы воспринимаем в чистом виде. Их называют первичными. Если их сложить, то получится условно белый свет (условно, потому что в жизни светофильтры и источники света несовершенны):

Кроме первичных цветов, еще есть вторичные: желтый, циан и пурпурный. Они получаются сложением любых двух основных цветов:

В компьютерных мониторах, телевизорах и уличных экранах цветная картинка создается с помощью аддитивного смешения красного, синего и зеленого света

Зрение постепенно приспосабливается к тому свету, который на него воздействует, и начинает воспринимать его как белый, какого бы цвета он ни был. Для наглядности пример.

Если взять хорошую лампу накаливания и включить ее при дневном свете, будет казаться, что она излучает желтый свет. Если эту же лампочку включить в полной темноте, цвет излучения покажется белым.

Излучение лампы накаливания при дневном свете кажется желтым, а в отсутствии солнечного света — белым

Подобный эксперимент можно провести и с разноцветными флуоресцентными лампами. Если поставить их рядом и включить, мы различим цвета, которые они излучают. Но если перед нами ставить по одной лампе, то будет казаться, что все они светят белым светом.

Субтрактивный способ — это когда нужный цвет получают вычитанием лучей определенных цветов. Для этого применяют фильтры. Каждый фильтр пропускает лучи одних цветов, а остальные поглощает.

Пример: если на пути белого света поставить фильтр цвета циан, то он поглотит красные лучи и пропустит зеленые и синие. В итоге свет станет цвета циан. Если на пути цианового света поставить желтый фильтр, то он поглотит синие лучи и пропустит зеленые. В итоге свет станет зеленым.

При субтрактивном способе итоговый луч получается тусклее исходных

Для примера возьмем циановый шар и сделаем так, чтобы он казался зеленым.

При обычном освещении циановый шар имеет такой цвет, потому что поглощает красные лучи, а отражает синие и зеленые. Чтобы при подсветке он казался зеленым, надо направить на него любой свет, в котором нет синих лучей, но обязательно есть зеленые. Таким светом может быть зеленый или желтый.

Если свет желтый, то в нем содержатся красные и зеленые лучи. Шар поглотит красные и отразит зеленые. В итоге будет казаться зеленым:

На некоторых людей такой прием может не произвести должного эффекта. Это зависит от способности зрения адаптироваться к цвету света

Если подсветить циановый шар красным светом, то он будет казаться черным. Потому что красные лучи он поглотит, а синие и зеленые, которые он мог бы отразить, отсутствуют.

От света напрямую зависит, в каких цветах перед нами предстанут предметы. Способность светильника верно передавать цвета называется цветопередача.

Условия качественной цветопередачи очень просты: красный, синий и зеленый предметы будут казаться такими, если в падающем на них свете присутствуют лучи красного, синего и зеленого цветов.

Получается, чтобы под светом светильника все предметы представали в верном цвете, в нем должны быть лучи всех цветов:

Разноцветный зонтик освещается светом, в котором присутствуют лучи всех цветов. В результате, мы видим все цвета зонтика

Современные светильники близки к совершенству, но все еще несовершенны. В их излучении могут присутствовать лучи не всех цветов. Но даже если присутствуют все, некоторых так мало, что они никак не влияют на восприятие:

Разноцветный зонтик освещается светом, в котором присутствуют не все лучи. В результате, мы не различаем всех цветов зонтика

Чтобы разделять источники света по их способности передавать цвета, международная комиссия по освещению (МКО) в 1965 году ввела индекс цветопередачи CRI (Ra).

Чтобы его вычислить, свет источника направляют на 8 эталонных цветов, измеряют сдвиг в каждом цвете и рассчитывают средний.

Эталонные цвета

Сдвиг — это разница между эталонным цветом и цветом, полученным при освещении изучаемым источником. Если сдвига нет, эталонные цвета остаются неизменными. В этом случае индекс цветопередачи равен 100.

Интересный факт, о котором мало кто знает

Принято считать, что у лампы накаливания и дневного света CRI (Ra) = 100. На самом деле эти источники не безупречны в плане цветопередачи. Лампа накаливания плохо передает синие тона, а дневной свет при температуре 7500 К — красные.

Если под светом лампы эталонные цвета стали бесцветными, значит, произошел самый большой сдвиг. В этом случае индекс цветопередачи равен 1. Это самая плохая цветопередача. Обычно она встречается у натриевых газоразрядных ламп низкого давления.

Разноцветный зонтик под светом светильника с очень низкой цветопередачей кажется бесцветным

Как мы писали выше, CRI (Ra) — это средний сдвиг по всем цветам. Все равно что средняя температура по больнице: непоказательная характеристика. Именно поэтому светильники с одинаковым CRI (Ra) могут по-разному передавать отдельные цвета.

Только в 2015 году удалось разработать более совершенный метод определения цветопередачи — IES ТМ-30. Суть метода в вычислении двух индексов: Rf и Rg.

Индекс Rf рассчитывается так же, как и CRI (Ra). Разница в том, что в ТМ-30 используется гораздо больше цветов: 99 против 8.

Цвета, используемые при расчете индекса Rf

Индекс Rg показывает, насколько точно светильник передает насыщенность цветов. Идеальный показатель — 100. Если Rg меньше 100, то цвета предметов под таким светом будут более блеклыми, чем есть на самом деле. И наоборот.

Еще один плюс метода ТМ-30 в том, что при расчетах цветопередачи используются не только пластинки, окрашенные в эталонные цвета, но и предметы, используемые в повседневной жизни.

На заметку

ТМ-30 еще не является обязательным методом определения цветопередачи. Поэтому не все производители его используют. Но если в продукции вы увидите три показателя: CRI (Ra), Rf и Rg — больше доверяйте последним двум.

Чтобы проверить, насколько верно светильник передает цвета предметов, начинающие светодизайнеры смотрят, как этот предмет выглядит под дневным светом, и сравнивают с тем, как он выглядит под светом светильника. В этом случае они исходят из того, что дневной свет — эталон.

Такой подход выглядит логичным: что может быть эталоном, как не природа? Однако у него есть недостаток: спектральный состав дневного света непостоянен. Он меняется в зависимости от времени года, наличия или отсутствия облаков на небе и часа дня.

Даже если небо чистое, в 10 утра предмет будет выглядеть под дневным светом иначе, чем в 2 часа дня. Это хорошо видно на примере города:

Оценивать цветопередачу светильника нужно в тех же условиях, в которых будут использоваться освещаемые им предметы.

Допустим, у нас есть вечернее платье. Вряд ли его будут надевать в офис, где холодное и яркое освещение. Скорее всего, его будут надевать на вечеринки, где теплое и приглушенное освещение. Это значит, что светодизайнеру нужно найти эталонный теплый свет, посмотреть, как выглядит платье под ним, и сравнить с тем, как оно выглядит под светом выбранного светильника.

Даже если индекс цветопередачи у светильника с холодным светом высокий (CRI (Ra) 90-100), то в случае с вечерним платьем он будет передавать неверные цвета. Потому что в обычной жизни вечернее платье используют при теплом приглушенном свете.

Разные светильники с одинаковой цветовой температурой излучают свет одного и того же цвета. Логично предположить: раз у них одинаковый цвет, то и цветопередача одна и та же.

Но вы уже достаточно хорошо изучили этот вопрос, чтобы не попасть в ловушку. Вы знаете, что у светильников может быть разный состав излучения.

Например, возьмем красный автомобиль и подсветим его по очереди двумя светильниками. Первый излучает белый свет за счет синего светодиода и желтого люминофорного покрытия. Второй — за счет аддитивного смешения красного, зеленого и синего.

В обоих случаях у светильников одинаковая цветовая температура, однако под первым светильником автомобиль выглядит естественнее.

Дело в том, что первый излучает белый свет, который сильно похож на дневной (в природе желтый свет проходит через синее небо, в светильнике наоборот, но результат тот же). Значит, в его составе содержится лучи всех цветов.

Во втором светильнике присутствуют лучи трех цветов. Поэтому он может верно передавать только эти три цвета.

1. Нужный цвет света можно получить одним из двух способов:

• аддитивным — смешать два или несколько лучей разного цвета;
  
• субтрактивным — вычесть из светового потока один или несколько лучей при помощи светофильтров.
  

2. Человек может различать цвет света при условии, что есть с чем сравнивать.

3. Используя субтрактивный подход, можно окрашивать предметы с помощью света. Например, если светить на циановый шар желтым светом, то он будет казаться зеленым. Потому что поглотит красные лучи и отразит зеленые.

4. Цветопередача — это способность светильника верно передавать цвета предметов. Чтобы представлять, насколько велика эта способность, придумали индекс цветопередачи (CRI (Ra)).

5. Для расчета индекса цветопередачи CRI (Ra) используют 8 эталонных цветов и вычисляют средний сдвиг по всем цветам.

6. Считается, что дневной свет и лампа накаливания имеет самый высокий CRI (Ra) = 100. Однако лампа накаливания плохо передает синие тона, а дневной свет при температуре 7500 К — красные.

7. Индекс CRI (Ra) дает неполное представление о способности светильников верно передавать цвета. Более точный метод — ТМ-30. В нем используется 99 цветов и предметы из обихода.

8. Чтобы убедиться в способности светильника верно передавать цвета, его нужно оценивать в тех условиях, в которых будут использоваться освещаемые им предметы.

9. Если у двух разных светильников одинаковая цветовая температура, это не значит, что они одинаково хорошо передают цвета — у них может быть разный спектральный состав.

На сегодня все. В следующем уроке узнаем о том, как свет влияет на наш организм. Благодаря этому вы получите представление о том, как создавать освещение, которое не только обеспечивает видимость, но и поддерживает здоровье.

Всегда ваша,
команда Азбуки Света

Отписаться от бесплатного курса по основам света можно здесь