MODERN FÉNYFORRÁSOK SZÍNMINŐSÉGÉNEK JELLEMZÉSE ÚJ FEJLESZTÉSŰ SZÍNILLESZKEDÉSI MODELLEK SEGÍTSÉGÉVEL
Doktori (Ph.D) értekezés
Szabó Ferenc
Témavezető: Dr. Schanda János
Informatikai Tudományok Doktori Iskola Pannon Egyetem Veszprém 2011
MODERN FÉNYFORRÁSOK SZÍNMINŐSÉGÉNEK JELLEMZÉSE ÚJ FEJLESZTÉSŰ SZÍNILLESZKEDÉSI MODELLEK SEGÍTSÉGÉVEL Értekezés doktori (PhD) fokozat elnyerése érdekében Írta: Szabó Ferenc Készült a Pannon Egyetem Informatikai Tudományok Doktori Iskola programja keretében Témavezető: Dr. Schanda János Elfogadásra javaslom (igen / nem) (aláírás) A jelölt a doktori szigorlaton …......... % -ot ért el,
Az értekezést bírálóként elfogadásra javaslom: Bíráló neve: …........................ …................. igen /nem ………………………. (aláírás) Bíráló neve: …........................ ….................) igen /nem ………………………. (aláírás)
A jelölt az értekezés nyilvános vitáján …..........% - ot ért el. Veszprém,
…………………………. a Bíráló Bizottság elnöke
A doktori (PhD) oklevél minősítése…................................. ………………………… Az EDT elnöke
2
Köszönetnyilvánítás Ezúton szeretnék köszönetet mondani mindazoknak, akik önzetlen segítségükkel és tanácsaikkal segítették munkámat és hozzájárultak tudományos értekezésem elkészítéséhez. Mindenekelőtt szeretném megköszönni témavezetőmnek, Dr. Schanda Jánosnak a rengeteg szakmai és emberi támogatást a laborban eltöltött évek alatt. Nemcsak tudásával, tapasztalatával, hanem türelmével, nyitottságával is segítette munkám minden lépését. Köszönettel tartozom Dr. Bodrogi Péternek a PhD képzés alatti szakmai támogatásért, iránymutatásért. Köszönetet mondok a Virtuális Környezetek és Fénytan Laboratórium minden tagjának, akikhez minden kérdésemmel bátran fordulhattam és azoknak a munkatársaknak, egyetemi és PhD hallgatóknak akiknek a kísérleti szobában eltöltött óráik nélkül ez a dolgozat nem születhetett volna meg. Köszönöm Dr. Kosztyán Zsoltnak, hogy az általam elvégzett statisztikai elemzések eredményeit ellenőrizte. És végül, de nem utolsósorban szeretnék köszönetet mondani családomnak, szeretteimnek akik mindig mellettem voltak és vannak, valamint barátaimnak türelmükért és a sok biztató, bátorító szóért.
3
Tartalomjegyzék Köszönetnyilvánítás ............................................................................................................... 3 Tartalomjegyzék .................................................................................................................... 4 1 Tartalmi kivonat.................................................................................................................. 6 1.1 Abstract................................................................................................................. 7 1.2 Zusammenfassung ................................................................................................ 8 2 Bevezetés .......................................................................................................................... 10 3 Irodalmi áttekintés ............................................................................................................ 13 3.1 A fényforrások színminőség meghatározásának lehetőségei.............................. 13 3.1.1 A színvisszaadás, mint a színminőség jellemzője .................................. 13 3.1.2 Új színinger terekre épülő színvisszaadás számítás................................ 16 3.1.3 CIE CRI-1996......................................................................................... 17 3.1.4 A színvisszaadási index számításának problémái................................... 18 3.1.5 A színdiszkrimináció kérdése ................................................................. 21 3.1.6 A színpreferencia kérdése....................................................................... 22 3.1.7 Duál indexek........................................................................................... 24 3.1.8 Vizuális tisztaság .................................................................................... 24 3.1.9 Colour Quality Scale .............................................................................. 25 3.1.10 A színminőség leírásának legújabb lehetőségei...................................... 29 3.1.11 Összefoglalás .......................................................................................... 33 3.2 A színharmónia és a színilleszkedés fogalmának összehasonlítása.................... 34 4 Célkitűzések...................................................................................................................... 35 5 Számítási módszerek ismertetése...................................................................................... 36 6 Kísérleti munka leírása ..................................................................................................... 36 6.1 Előkísérletek ....................................................................................................... 36 6.1.1 Az előkísérletek elméleti háttere ............................................................ 36 6.1.2 Kísérleti módszer .................................................................................... 38 6.1.3 Kísérleti személyek kiválasztása ............................................................ 40 6.1.4 Tréning.................................................................................................... 41 6.1.5 Színminták kiválasztása.......................................................................... 41 6.1.6 Előkísérletek menetének ismertetése ...................................................... 42 6.1.7 Kiértékelés, eredmények és következtetések.......................................... 43 6.2 Színingerek vizuális illeszkedésének vizsgálata mesterséges színi eltolódások segítségével ........................................................................................................ 46 6.2.1 Kísérleti módszer .................................................................................... 46 6.2.2 Kísérleti személyek kiválasztása ............................................................ 47 6.2.3 Tréning.................................................................................................... 48 6.2.4 Színminták kiválasztása.......................................................................... 48 6.2.5 Kiértékelés, eredmények és következtetések.......................................... 50 6.3 A vizuális illeszkedés modellezésére vonatkozó új vizuális kísérletsorozat leírása ................................................................................................................. 52 6.3.1 Kísérleti elrendezés................................................................................. 52 6.3.2 Teszt minták kiválasztása ....................................................................... 54 6.3.3 Kísérleti személyek kiválasztása ............................................................ 56 6.3.4 Kísérleti személyek feladata ................................................................... 57 7 Vizuális eredmények értékelése........................................................................................ 58 7.1 Vizuális megfigyelések függetlenség vizsgálata ................................................ 58 7.2 Többszempontú varianciaanalízis vizsgálat ....................................................... 59
4
7.2.1 Vizuális megfigyelések normalitásának vizsgálata ................................ 59 7.2.2 A varianciák homogenitásának vizsgálata.............................................. 60 7.2.3 Varianciaanalízis vizsgálat ..................................................................... 60 7.3 A vizuális illeszkedés modellezése két és három színingerből álló színkombinációk esetén ..................................................................................... 63 7.3.1 A vizuális illeszkedés modellezése két színingerből álló színkombinációk esetén .......................................................................... 63 7.3.2 A vizuális illeszkedés modellezése három színingerből álló színkombinációk esetén .......................................................................... 75 8 A vizuális illeszkedési index bevezetésének lehetőségei.................................................. 88 8.1 A vizuális illeszkedési index bevezetésére irányuló kísérletek ismertetése ....... 88 8.1.1 Kísérleti elrendezés................................................................................. 88 8.1.2 Teszt és referencia fényforrások ismertetése .......................................... 89 8.1.3 A megvilágítás időbeli változásának ellenőrzése ................................... 89 8.1.4 A megvilágítás térbeli változásának ellenőrzése .................................... 90 8.1.5 2700 K korrelált színhőmérsékletű csoport ............................................ 91 8.1.6 4100 K korrelált színhőmérsékletű csoport ............................................ 93 8.1.7 6500 K korrelált színhőmérsékletű csoport ............................................ 95 8.1.8 Teszt színminták kiválasztása................................................................. 97 8.1.9 Kísérleti személyek és feladatuk ............................................................ 98 8.2 Vizuális megfigyelések értékelése.................................................................... 100 8.2.1 Vizuális megfigyelések értékelése........................................................ 100 8.2.2 A közvetlen értékelés kísérlet eredménye ............................................ 100 8.2.3 Az összehasonlító kísérlet eredménye .................................................. 102 8.3 A vizuális illeszkedési index bevezetése .......................................................... 104 8.4 Fényforrás színképi optimalizálása a vizuális illeszkedési indexhez ............... 109 8.5 A vizuális illeszkedési index értékének összehasonlítása más színminőséget jellemző mérőszámokkal.................................................................................. 110 9 Összefoglalás .................................................................................................................. 113 10 Tézisek ............................................................................................................. 116 Publikációs lista ................................................................................................................. 118 Melléklet 1 ......................................................................................................................... 124 M1.1 Referencia fényforrásra vonatkozó megkötések ...................................... 124 M1.2 Tesztmintákra vonatkozó megkötések ..................................................... 125 Melléklet 2 ......................................................................................................................... 129 M2.1 A színharmónia fogalma .......................................................................... 129 M2.2 A színilleszkedés és színharmónia fogalmának összehasonlítása ............ 130 Melléklet 3 ......................................................................................................................... 134 M3.1 Ou és Luo matematikai előrejelző modellje ................................................... 134 M3.2 CIECAM02 színmegjelenési modell .............................................................. 136 Melléklet 4 ......................................................................................................................... 140 Melléklet 5 ......................................................................................................................... 145 Melléklet 6 ......................................................................................................................... 148 Melléklet 7 ......................................................................................................................... 151 Melléklet 8 ......................................................................................................................... 154 Irodalomjegyzék ................................................................................................................ 157
5
1 Tartalmi kivonat Értekezésem elsődleges célja, hogy a hétköznapi életben használatos hagyományos és új generációs, valamint napjainkban, a kereskedelmi forgalomban gyorsütemben terjedő világító dióda alapú fényforrások színminőségét újszerűen megközelítő, vizuális kísérleteken alapuló, és így az emberi megfigyelő vizuális tapasztalataival jól korreláló színminőségi metrikát dolgozzak ki. Dolgozatom témájának felvetését az a tény szolgáltatta, hogy a fényforrások színvisszaadási tulajdonságainak meghatározására 1974-ben nemzetközileg elfogadott és a fényforrásgyártók által azóta is használt CIE 13.2-es (későbbiekben CIE 13.3) módszer az új generációs fényforrások esetén nem szolgáltat megfelelően pontos információt. A színvisszaadási index előrejelzésének az észlelettől eltérő voltát számos publikáció taglalja, és annak elfogadása óta több javaslat is született a módszer megújítására, megjavítására, azonban egyetértést egyik sem váltott ki. Az új javaslatok új szempontok – mint a színhűség, színpreferencia, színdiszkrimináció – alapján közelítik meg a fényforrások színminőségének kérdését. Az irodalomban mindezidáig nem volt fellelhető olyan próbálkozás, amely a fényforrások színminőségét az épített környezet együttesére gyakorolt hatásuk alapján, a természetes megvilágítás körülményei között a látótérben jelenlévő színingerek illeszkedése alapján1, az egymáshoz való illeszkedés mesterséges fényforrások általi torzításának mértékével jellemzi. Dolgozatomban vizuális kísérletek segítségével igazolom, hogy rögzített színösszetételek megjelenését megfigyelve mesterséges fényforrások esetén egy referencia megvilágításhoz képest a megfigyelő számára az egymás mellé helyezett színingerek illeszkedése torzulásokat szenvedhet. Ennek lehetséges okát grafikus úton mutatom meg. A vizuális tapasztalatok legpontosabb leírása érdekében új, matematikai modellt fejlesztek ki, két és három egymás mellé helyezett színinger illeszkedésének jellemzésére. Ezek a formulák egy adott megvilágítás esetén a megfigyelő szerinti illeszkedés mértékének pszicho-fizikai korrelátumát szolgáltatják. Az újonnan kifejlesztett matematikai formulákat alkalmazva bevezetem a színilleszkedési indexet, amelynek használhatóságát újabb vizuális kísérletsorozattal igazolom. Az új matematikai formula a jelenlegi színvisszaadási index mellett kiegészítésül szolgálhat a fényforrás gyártók számára, fényforrásaik spektrális teljesítmény eloszlásának optimalizálásakor.
1
A színilleszkedés, valamint fitting/anpassung fogalmakat a színharmónia fogalmától való megkülönböztetés érdekében használom. Az általam vizsgált jelenség leírására nemzetközileg ezek helyett sok esetben a harmónia (harmony, harmonie) fogalmak használatosak.
6
1.1
Abstract
New aspects in the description of the colour quality of modern light sources with the help of new colour fitting formulae The primary aim of my dissertation was the development of a new colour quality metric based on visual experiments, correlating well with human observer’s visual experiences both in case of traditional and new generation light sources and light emitting diodes (LED), which are widely spreading nowadays in commercial trade. The origin of my thesis’ topic was provided by the fact, that the CIE 13.2 (later CIE 13.3) method – internationally accepted in 1974 for describing the colour rendering properties of light sources and since then used by light source manufacturers worldwide – does not provide satisfying and accurate information for new generation light sources. The reason for the failure of the colour rendering index has been discussed in many publications, and many proposals have been put forward to renew and update this metric but none of them achieved accordance till now. The new proposals – such as colour fidelity, colour preference, colour discrimination – are approaching the issue of light-source colour-quality from the point of view of new considerations. To my best knowledge no research has been described in the literature that would have characterized the colour quality of light sources by their effects on the whole of the built environment, with the distortion of the impression of fitting of colours (in the future, I will term it colour fitting impression)2 by artificial light sources, which impression is built up and present in natural lighting conditions. With the help of visual experiments I verified that observing a given set of colour compositions under artificial lighting conditions the observer’s colour fitting impression might be distorted compared to a reference illumination. I showed the possible reason of this phenomenon by means of diagrams/graphs. To achieve the most accurate description of visual experiences, I developed new colour fitting models for two- and three-colour combinations on mathematical basis. These formulae provide the psycho-physical correlate of visual colour fitting impression in case of a given lighting situation. Using the recently developed colour fitting formulae, I introduced the colour fitting index. I verified the utility of this index by subsequent visual experiments. This new mathematical metric can be a supplementary index for the light source manufacturers beside the current colour rendering index, to optimize the spectral power distribution of their light sources. 2
The terms „színilleszkedés”, fitting and „anpassung” are used to make a distinction from the term colour harmony. In the international literature, the terms „colour harmony, Farbharmonie” is often used instead of these for the description of the phenomenon investigated in this dissertation.
7
1.2
Zusammenfassung
Neue Gesichtspunkte in der Charakterisierung der Farbqualität der modernen Lichtquellen mit der Hilfe von neue entwickelten Farbanpassungs-Formeln Das primäre Ziel meiner Dissertation war eine Farbqualitäts-Metrik auszuarbeiten. Diese auf visuellen Experimenten beruhende Metrik soll an die Farbqualität der im Alltagsleben benutzten traditionellen und von neuer Generation stammenden Lichtquellen, weiterhin die der sich zurzeit im Handel schnell verbreitenden Leuchtdioden neuartig herangehen und mit den visuellen Erfahrungen des menschlichen Beobachters gut korrelieren. Das Thema meiner Dissertation lieferte die Tatsache, dass die CIE 13.2 (später CIE 13.3) Methode – die zur Bestimmung der Farbwiedergabe- Eigenschaften der Lichtquellen in 1974 international anerkannt wurde, und von den Lichtquellen-Hersteller seitdem benutzt wird – liefert keine entsprechend genaue Information. Die Ursache der Ungenauigkeit des Farbwiedergabe-Index wurde in mehreren Publikationen erörtert, und seit seiner Annahme sind mehrere Vorschläge entstanden um die Methode zu erneuern, zu verbessern, aber keiner von ihnen hat Einverständnis erreicht. Die neuen Vorschläge – wie Farbtreue, Farbpräferenz, Farbdiskrimination – nähern die Frage der Farbqualität der Lichtquellen von neuen Gesichtspunkten an. In der Fachliteratur war bislang kein Versuch zu finden, der die Farbqualität der Lichtquellen anhand ihrer Wirkung auf die Gesamtheit der gebauten Umgebung beschreibt, d.h. die Farbqualität mit dem Maß der Torsion der Farbanpassungs-Wahrnehmung3 – verursacht von künstlichen Lichtquellen –, bezogen auf die Farbanpassung unter natürlicher Beleuchtung charakterisiert. Mit der Hilfe von visuellen Experimenten habe ich bewiesen, dass bei gegebenen Farbkombinationen im Falle von künstlichen Lichtquellen, die im Beobachter entstehenden FarbanpassungsWahrnehmungen im Vergleich zu einer Referenz-Beleuchtung verzerrt werden können. Den Grund für diese Verzerrung habe ich graphisch dargestellt. Um die visuellen Erfahrungen am genauesten zu beschreiben können habe ich ein neues, mathematisches Modell für aus zwei und drei Farbreize bestehenden Farbkombinationen entwickelt. Diese Formeln liefern das psycho-physikalische Korrelat einer visuellen FarbanpassungsWahrnehmung bei gegebener Beleuchtung. Die neuentwickelten Farbanpassungs-Formeln benutzt habe ich den Farbanpassungs-Wiedergabeindex eingeführt, wessen Benutzbarkeit 3
Die Begriffe Anpassung, „fitting” und „színilleszkedés” werden benutzt, damit sie vom Begriff Farbharmonie unterschieden werden können. Statt deren werden die Begriffe Harmonie (harmony, harmónia) in der internationalen Fachliteratur oft benutzt, um die Erscheinungen, die in der Dissertation behandelt werden, beschreiben zu können.
8
ich erneut mit Experimenten bewiesen habe. Die neue Formel kann für die LichtquellenHersteller neben dem derzeitigen Farbwiedergabe-Index als eine Ergänzung funktionieren um die spektrale Verteilung der Leistung ihrer Lichtquellen zu optimisieren.
9
2 Bevezetés Az ember a külvilágból származó információ 90%-át látórendszere segítségével veszi fel. A látórendszer által detektálható, majd agyi mechanizmusok által információvá konvertált ingerek többféle típusból tevődnek össze. Ezek közül az ingerek közül az egyik legnagyobb mennyiségű információt hordozó és legnagyobb jelentőséggel bíró inger a színészlelés folyamata által jut el hozzánk. A mindennapi életben használt tárgyak színe nagymértékben függ a megvilágító fényforrásoktól, amelyek napjainkban igen különböző színképi teljesítményeloszlásokkal készülnek. Ha megváltozik a fényforrás (azon belül a színképi teljesítmény eloszlás), az általa megvilágított tárgyak színmegjelenésében is változás lép fel. Az áruházi megvilágítás mellett gondosan kiválasztott, egymással harmonikus kompozíciót alkotó alkalmi ruha összeállítás megjelenése könnyen meglepetést okozhat számunkra, ha azt viselve kilépünk a napfényre, vagy elmegyünk benne színházba, bálba. Természetszerűleg észlelt tény, hogy az egyes ruhadarabok színi megjelenésének megváltozása a megfigyelőben korábban kialakult vizuális színilleszkedés torzulását idézheti elő. Hétköznapjainkban a hagyományos és halogén izzólámpák, fénycsövek színképe, valamint a természetes napfény különböző fázisai jelentik az elsődleges, mindennapi életben gyakran előforduló színképi eloszlásokat. A kompakt fénycsövek és nagynyomású gázkisülő lámpák mellett az ezredfordulón megjelentek a világító diódák (Light Emitting Diode - LED) is, mint a modern világítástechnika fényforrásai. A LED fényforrások egyre nagyobb teret hódítanak a mindennapi életünkben, nem csak fejlettebb közlekedési jelzőlámpák formájában, hanem a kültéri és beltéri világítástechnika, valamint az autófényszórók területén is. Emiatt szükség van egy olyan, a mai színmérés modern eszközeit használó matematikai számítási modellre, amely jól korrelál a vizuális megfigyelésekkel, és az alkalmazás területétől függően a jelenlegi vagy egy megújított színvisszaadási index mellett, azt kiegészítve ad információt a fényforrás színminőségéről.
10
A világító dióda alapú fényforrások színképi teljesítmény-eloszlása nagyon eltérő a hagyományos fényforrásokétól, ezért a felületszínek színészlelete, valamint belsőtér világítás esetén az egymás mellett alkalmazott színek kombinációjának illeszkedési mértéke (a köznapi szóhasználatban gyakran pontatlanul színharmónia tartalomként említett tulajdonság) is változhat attól függően, hogy milyen fényforrás típussal (s azon belül milyen színképi teljesítmény-eloszlással) világítjuk meg azokat. A fényforrások színminőségének értékelésére jelenleg egyedüli hivatalosan elfogadott módszer a CIE színvisszaadási index1 (CIE 13.3 publikáció), amely akkor került bevezetésre, amikor a második generációs fénycsövek megjelentek a piacon. Az azóta eltelt 30 év alatt több próbálkozás is történt, hogy az első publikációt módosítsák, valamint szinkronba hozzák a modern színmetrikai gyakorlattal, de teljes egészében ez mind a mai napig nem történt meg. További gyakorlati probléma merül fel azzal, hogy a kompakt fénycsövek valamint világító diódák fényporainak kifejlesztésekor a gyártók sokáig nem a jó vizuális színvisszaadási tulajdonságot tartották szem előtt, hanem arra törekedtek az optimalizálás során, hogy jó fényhasznosítást és nagy színvisszaadási indexet érjenek el. A CIE meghatározása a színvisszaadás fogalmáról megtalálható a Nemzetközi Világítástechnikai Szótárban2, melynek magyar fordítását az MSZ 9620-2, Fénytechnikai Terminológia: Látás, színvisszaadás kötete3 tartalmazza: „A sugárzás spektrális eloszlásának a hatása a tárgyak színes megjelenésére; a tárgyak egy referencia-eloszláshoz tartozó színes megjelenésével való tudatos vagy tudatalatti összehasonlítása.” Az utóbbi évtizedekben jó néhány javaslat készült a jelenlegi módszer kiterjesztésére vagy frissítésére. Ezek a javaslatok mind új szempontok - pl. színpreferencia, színdiszkrimináció, vizuális tisztaság – szerint közelítik meg a színminőség kérdését. A javaslatok másik csoportja új, vagy átdolgozott számítási módszer (pl. a színminőségi skála) bevezetése felé mutat. Jelen dolgozatban a fényforrások színminőségének megközelítésére új, eddig nem alkalmazott módszert
11
mutatok be, amely a megfigyelőben egy adott látási szituációban egymás melletti színingerek illeszkedésének torzulása alapján értékeli a fényforrásokat. A színvisszaadási index mellett egy ilyen kiegészítő metrika használatával elérhető a gyártás során a fénypor összetevők változtatásának segítségével a fényforrás színképi teljesítmény eloszlásának optimalizálása annak érdekében, hogy a fényforrás optimális vizuális tulajdonságokkal rendelkezzék.
12
3 Irodalmi áttekintés 3.1
A fényforrások lehetőségei
színminőség
meghatározásának
A mesterséges fényforrások megjelenése lehetővé tette, hogy az emberiség megváltoztassa kulturális szokásait, jobban kihasználja a nap 24 óráját, környezetét komfortosabbá és biztonságosabbá tegye. Azonban az első mesterséges fényforrások megjelenésének pillanatától kezdve ösztönösen is felvetődő kérdés a mesterségesen keltett fény kölcsönhatása az emberi környezettel. Amint többféle mesterséges fényforrás került használatba, tudatos vizsgálatok nélkül is megállapításra kerültek az egyes fényforrások által biztosított világítás minőségi jellemzői. Ez az általában szubjektív és pusztán vizuális tapasztalatokon alapuló ítélet önmagában csak nehezen általánosítható, pontatlan és ellentmondásos mértéket szülhetett volna. A színmérés eszközeinek fejlődésével és szabványainak kidolgozásával azonban megnyílt az út a mérési adatokon és vizuális megfigyelések eredményeinek összevetésén alapuló mértékek létrehozása előtt, melyek – mint látni fogjuk – többféle ötlet és szempont alapján jellemzik a fényforrások színminőségét. 3.1.1
A színvisszaadás, mint a színminőség jellemzője
Az emberi természetből legkézenfekvőbb módon fakad valamilyen pillanatnyilag észlelt jelenség összehasonlítása valamely általa megszokottnak vélt körülmény közötti észlelettel. A mesterséges fényforrások esetében ilyen összehasonlítás tehető a színes környezet elemeinek emberi megfigyelő által természetes sugárzáseloszláskor észlelt színészlelete, valamint ugyanazon felületek mesterséges fényforrás által megvilágított színészlelete között. Az első objektív méréseken alapuló színvisszaadási mérőszám megalkotása Bouma4 nevéhez fűződik, aki a fényforrás színképi teljesítmény eloszlásának objektív mérési eredményéből indult ki. Alapötletével – a látható színképtartomány sávokra osztásával – több szerzőt ösztönzött a színvisszaadás ilyen elvű megközelítésére.
A
műszerével
mérhető
13
380
nm
–
760
nm
közötti
hullámhossztartományt 8 intervallumra osztotta fel, és minden intervallumra meghatározta a fénysűrűség relatív értékeit, így minden tesztfényforrást 8 számmal jellemzett. A módszer fő problémája, hogy a rövidebb hullámhossztartományban 20 nm - 40 nm nagyságú intervallumokat, míg a látható színképtartomány többi részében 50 nm - 100 nm nagyságú tartományokat jelölt ki, így a kisebb intervallumokra számolt fénysűrűségi értékekre – vagyis színvisszaadást jellemző mérőszámokra – elhanyagolhatóan kicsi értékeket kapott, pedig a vizuális tapasztalatok szempontjából ezek a tartományok is releváns tartalommal bírnak. Ettől eltérő elven alapuló számítási modellt dolgozott ki Kruithof5 és Barnes6, akik Bouma módszerének vizsgálatából és annak kritikájából következően 7 sávot állapítottak meg, viszont már tesztmintákat is használtak. Kruithof és Barnes módszere a tesztmintákban különbözött egymástól, ugyanis míg Kruithof valós színmintákat használt, addig Barnes elméleti színminták reflexiós spektrumaival számolt. A látható színképtartomány további, más elvű felosztását javasolta Crawford7, aki az előző két szerzővel szemben olyan tartományokat definiált, amelyek közötti fénysűrűségi szint változása éppen észlelhető vizuális különbséget jelentett. A minősítési rendszerében elsőként toleranciavonalakat alkalmazott, amelyek segítségével az eddigi puszta számítási eredményekhez így már vizuális észleletet előrejelző jelentéstartalom is társult. A sávosztásos módszerek közös tulajdonsága, hogy – bár az alkalmazott sávok számának és a sávok határának módosításával az egyes fényforrások színképi teljesítmény-eloszlásához igazíthatók – általános, minden esetben használható modellt nem szolgáltatnak. Emiatt a következő törekvések már általános érvényű színvisszaadási metrika kifejlesztésére irányultak. Nickerson8 összefoglalta az addig megismert módszereket, a rendelkezésre álló információkat, és hiányosságokat. Összegyűjtötte a CIE által 1931-ben elfogadott A, B, és C standard megvilágítók, és a további rendelkezésre álló fényforrások színképét. Ennek eredményeképp jelentek meg az első olyan vizsgálatok eredményei, amelyek a színvisszaadást referencia és tesztfényforrással megvilágított színminták színi eltolódásaként vizsgálták. Ez az összeállítás azonban rögtön felveti a tesztminták kiválasztásának, valamint az adott tesztfényforráshoz megfelelő referencia megválasztásának problémáját. Kezdeti tanulmányok9 C
14
sugárzáseloszlást referenciaként használva, 18 Munsell minta színi eltolódásán alapultak, azonban ezek a módszerek csak a természetes eloszlással azonos korrelált színhőmérsékletű tesztfényforrások vizsgálatára voltak alkalmasak, a kromatikus adaptáció figyelmen kívül hagyásának következményeként. Az általánosan használható színvisszaadási metrikák felé nagy lépést tulajdoníthatunk a Von Kries transzformációnak10, amely matematikai modellt alkotott a kromatikus adaptáció folyamatára, így lehetővé vált a referenciától kis mértékben különböző korrelált színhőmérsékletű teszt fényforrások vizsgálata is. A színi eltolódások nagyságának jellemzéséhez szükséges valamilyen színkülönbséget számszerűsítő összefüggés is. Ezt a színkülönbséget a vizuális tapasztalatokkal összhangban csak emberi színészlelet szerint egyenletes színtérben határozhatjuk meg. E kritérium teljesítése akkoriban azért számított különösen nagy kihívásnak, mivel az 1931-ben elfogadott CIE x-y színességi diagramról MacAdam11 és szerzőtársai éppen az 1940-es években igazolták, hogy vizuális észlelet szerint nem egyenközű. 1965-ben vált elérhetővé a CIE U*V*W* színinger tér és az ebben definiált színkülönbségi formula12. Az említett vizsgálatok – ugyan újszerű és általános módszert nem szolgáltattak – megmutatták, hogy megfelelő kiválasztás esetén akár már 8-15 színminta is alkalmas lehet a fényforrások színvisszaadásának jellemzésére. Az időközben szabványosított sugárzáseloszlások segítségével kétféle alapelven, végtelen sok referencia fényforrás használatát javasolták. Ha a tesztfényforrás korrelált színhőmérséklete 5000 K-nél kisebb, a tesztfényforrással megegyező színhőmérsékletű Planck sugárzót kell választani. 5000 K feletti korrelált színhőmérsékletű
tesztfényforrás
esetén
színhőmérsékletű,
generátorfüggvények
azzal
segítségével
megegyező előállított
korrelált természetes
sugárzáseloszlás használandó. Az említett szabályok rögzítésével a CIE U*V*W* színkülönbségekből speciális színvisszaadási indexeket (Ri) definiáltak, míg ezek átlagolásával általános színvisszaadási index (Ra) számolható. A képletben szereplő konstans értékét úgy határozták meg, hogy a tesztfényforrás általános színvisszaadási indexe (Ra) a tesztminták színkoordinátáinak a referencia fényforrás alatti megjelenéssel való teljes egyezése esetén 100-nak adódjon, míg az akkori forgalomban lévő melegfehér fénycső színvisszaadási indexe 50 legyen. Ez az
15
eredmény a felhasználó számára is érthető információt szolgáltatott13. Halstead14 és szerzőtársai vizuális kísérletek segítségével vizsgálták a színvisszaadás jelenségét. Eredményeik azt mutatták, hogy a megfigyelők által egy-egy tesztminta esetén vizuálisan észlelhető színinger különbség az adott mintára vonatkozó speciális színvisszaadási index (Ri) tekintetében 12-18 egység változásnak felel meg. Maitreya15 binokuláris látómező technikával folytatott kísérletei ugyanerre az esetre 5 Ri egységet határoztak meg. A CIE által is elfogadott modell a fényforrás tervezőket és gyártókat arra ösztönözte, hogy az új modell szerinti legnagyobb színvisszaadási
index
elérése
érdekében
optimalizálják
lámpáik
színképi
teljesítmény-eloszlását. A nagynyomású gázkisülő lámpa gyártásánál alkalmazott újabb elemek (disprosium, tallium, nátrium) a színképi eloszlásban új színképvonalakat gerjesztenek, így a fényhasznosítás romlása ellenében nagyobb színvisszaadási index érhető el. A fénycsövek és az ezidőtájt megjelenő kompakt fénycsövek esetén megmutatták, hogy megfelelően kiválasztott fénypor összetevők alkalmazásával három sáv esetén 80 körüli, míg 4 sáv esetén 95 körüli Ra érték érhető el. 3.1.2
Új színinger terekre épülő színvisszaadás számítás
A CIE U*V*W* színingertér helyett a CIE 1976-ban két új színteret16 fogadott el CIELAB és CIELUV néven. Később Nayatani17 és Hunt18 színmegjelenéssel kapcsolatos
vizsgálataira
alapozva
színmegjelenési
modellekre
alapozott
színvisszaadás számítási eljárás kidolgozása is szóba került, viszont Walter19 megmutatta, hogy a színmegjelenési modellek használatával hasonló eredmények érhetők el, mint az 1974-ben elfogadott 13.2 publikáció szerinti eljárással. Az 1990-es évek elején a színvisszaadási indexek számításához kétféle színkülönbség számítási eljárás jelenthetett alternatívát: az 1976-ban elfogadott két új színtér egyike, vagy az ezeknél újabb színmegjelenési modell alkalmazása, az akkor újonnan megjelent kromatikus adaptációs transzformációval20.
16
3.1.3
CIE CRI-1996
A 13.2 publikáció megjelenése óta elfogadott újabb színterekre és a von Kries transzformáció helyett ajánlott CIE 109-1994 azonosítóval jelzett új kromatikus adaptációs transzformációra20 alkalmazva 1996-ban a CIE CRI módszer egy továbbfejlesztett változata került ismertetésre ideiglenes megoldásként, míg egy színmegjelenési
modellen
alapuló
számítási
algoritmusban
nem
sikerül
megállapodni. Az új javaslat a referencia és teszt fényforrások által megvilágított tesztminták tri-stimulusos értékeit a CIELAB 1976 L* a* b* színingertérbe transzformálja, D65 megvilágítási adaptáció mellett. A módszer azért sem lehetett több egy ideiglenes megoldásnál, mert kidolgozását nagyon sok megkötés határolta be. A színvisszaadás számításának korábban elfogadott elvét ugyanis nem szabadott megváltoztatni, vagyis az általános színvisszaadási indexet továbbra az addigra sokat kritizált elv szerint, skalár színkülönbségek átlagaként kellett számítani. A referencia fényforrások választására azonban új módszert határoztak meg. 2700 K és 6500 K között 6 sugárzáseloszlást rögzítettek, és a tesztfényforráshoz ezek közül azt kellett választani referenciaként, amelynek CIELAB a* b* koordinátái a legközelebb esnek a tesztfényforrás CIELAB színkoordinátáihoz. 1. Táblázat: A CIE CRI-1996 eljárásban meghatározott referencia fényforrások és színingermetrikai jellemzőik Megvilágító megnevezése
Korrelált színhőmérséklet
CIE 1931 (x,y) színkoordináták x y
CIE D65 daylight
6500 K
0,3128
0,3292
CIE D50 daylight
5000 K
0,3457
0,3586
P4200 Planck sugárzó
4200 K
0,3720
0,3714
P3450 Planck sugárzó
3450 K
0,4081
0,3921
P2950 Planck sugárzó
2950 K
0,4405
0,4053
P2700 Planck sugárzó
2700 K
0,4599
0,4106
Az 1996-ban javasolt módszer a tesztmintákkal kapcsolatos problémákat orvosolta, ugyanis a 13.2 publikációban meghatározott, időközben már elérhetetlenné vált Munsell mintákat a CIELAB színingerteret jobban lefedő, telítettebb színmintákra
17
cserélte le. Az új tesztmintahalmazt a GretagMacbeth ColorChecker Chart színminta gyűjtemény nyolc kromatikus mintáját és kétféle bőrszínt választva alkották meg. Kétféle bőrszínt ugyan a ColorChecker színgyűjtemény is tartalmaz, a CRI-1996 módszerben inkább a Halstead21 valamint Buck22 és Froelich által meghatározott kaukázusi bőrszínt, valamint a japán ipari szabvány23 által rögzített japán női arcszínt választották. 2. Táblázat: A CRI-1996-ban rögzített tesztminták MCC és Munsell megfelelői
3.1.4
CRI-1996 – TCS
MacBeth ColorChecker Chart megfeleltetés
Munsell megfeleltetés
TCS01*
MCC 15
5.0R 4/12
TCS02*
MCC 7
5.0YR 6/11
TCS03*
MCC 16
5.0YR 8/11.1
TCS04*
MCC 11
5.0GY 7.08/9.1
TCS05*
MCC 14
0.25G 5.38/8.65
TCS06*
MCC 18
5.0B 5/8
TCS07*
MCC 13
7.5PB 2.90/12.75
TCS08*
MCC 17
2.5RP 5/12
TCS09*
Kaukázusi bőrszín
TCS10*
Kelet-ázsiai bőrszín
A színvisszaadási index számításának problémái
A jelenleg is világszerte használt CIE 13.2 publikáció (később apró szerkesztői változtatásokkal változatlan tartalom melletti CIE 13.3 publikáció) szerinti színvisszaadási index több problémát hordoz magában, különösen világító dióda alapú fényforrások rangsorolása esetén. A jelenlegi helyzetben a színvisszaadási index az egyedüli nemzetközileg elfogadott mérőszám, amely a fényforrások színminőségének jellemzésekor szóba kerülhet, azonban az utóbbi fejezetekből is láthatjuk, hogy nagy hiba a színminőség összetett problémáját pusztán a színvisszaadás kérdéseként kezelni. A színvisszaadás egyedül a felületi színek megjelenésének színhűségét jellemzi, azzal a nem minden esetben helytálló megkötéssel, hogy ugyanazon színes felületek feketetest sugárzó illetve természetes
18
(nappali)4 sugárzó alatti megjelenéséhez képesti bármilyen irányú és mértékű különbséget kedvezőtlenebb vizuális megjelenésként értékelünk. A CIE U*V*W* egykor egyenközűként elfogadott színinger-teréről mára bebizonyosodott, hogy különösen a vörös tartományában nem egyenközű, ezért használatát a CIE a továbbiakban nem ajánlja. A vörös tartományban a színkülönbségeket az észlelt színkülönbséghez képest jelentősen felnagyítja, míg a sárga és kék tartományban alábecsüli. A mai gyakorlatban a színvisszaadási index és a korrelált színhőmérséklet számításán kívül semmilyen más területen nem használatos. Helyette a CIE az 1976-ban elfogadott L*a*b* (CIELAB) és L*u*v* (CIELUV) színinger terek és az ezekben számított színinger különbségek használatát javasolja, illetve kis színingerkülönbségek esetén a CIE DE2000 színkülönbségi formulát24. A színi áthangolódás tekintetében a Von Kries transzformációnál sokkal pontosabban leíró modell, a CMCCAT2000 (Colour Measurement Committee’s Chromatic Adaptation Transform)25 használata teheti a következő színvisszaadási formulát hatékonyabbá. A számítási algoritmus következménye, hogy még a legkülönfélébb színképi teljesítmény-eloszlással rendelkező fényforrásoknak is lehet teljesen azonos színvisszaadási indexük annak ellenére is, hogy vizuálisan tökéletesen eltérő észleletet nyújtanak. A CRI módszer előírja a tesztfényforrással azonos korrelált színhőmérsékletű referencia fényforrás választását, amely teljes színi adaptációt feltételez a megvilágítók közös fehér pontjához. Ez a feltételezés azonban extrém korrelált színhőmérsékletek esetén első látásra is hibás eredményt szolgáltat. További ellentmondás, hogy a 2000 K korrelált színhőmérsékletű feketetest sugárzó (észlelet szerinti vöröses fényével) Ra=100 indexet kap a rangsorolásnál, csak úgy, mint a 6504 K korrelált színhőmérsékletű természetes (nappali) sugárzáseloszlás és ugyanígy a 20000 K korrelált színhőmérsékletű (észlelet szerint meglehetősen kellemetlenül kékes) természetes sugárzáseloszlás. Az egyformán kiváló színvisszaadást jelző Ra=100 ellenére vizuálisan nagy különbség észlelhető a három tesztfényforrással megvilágított színminták színészlelete között, amelyek közül a 2000 K és 20000 K korrelált színhőmérsékletű források biztosan nem 4
nemzetközileg elfogadott angol megfelelőjét - „daylight” – a színtanban általában nappali sugárzáseloszlásnak fordítják. A magyar terminológiában elfogadott szabvány a természetes sugárzáseloszlás használatát határozza meg.
19
idéznek elő kellemes, jó színhűséggel rendelkező megvilágítást. Meglepő eredményt produkál a referencia fényforrás kiválasztásánál figyelembe veendő 5000 K-es határértéknél bekövetkező éles különbség is. Ha ugyanis egy 4999 K színhőmérsékletű feketetest sugárzót tekintünk tesztfényforrásnak, ahhoz a CRI módszer 4999 K színhőmérsékletű feketetest sugárzó választását írja elő referencia fényforrásként. Ebből következik, hogy ezen tesztfényforrás Ra értéke 100-nak adódik. Ha viszont egy 5001 K színhőmérsékletű feketetest sugárzót tekintünk tesztfényforrásnak, ahhoz a CIE ajánlása szerint már 5001 K korrelált színhőmérsékletű természetes sugárzáseloszlást kell választanunk, így ezen tesztfényforrás Ra értéke 2 egységet csökken. A színvisszaadási index skálája tehát nem folytonos: 2 egységnyi Ra különbség keletkezik annak ellenére, hogy a két tesztfényforrás színképi eloszlása közötti különbség elhanyagolható, korrelált színhőmérsékletük
közötti
2
K
különbség
vizuálisan
megfigyelhető
színkülönbséget nem idéz elő. A tesztmintákkal kapcsolatos probléma, hogy az Ra számításnál alkalmazott 8 tesztminta mindegyike kis vagy maximum közepes krómájú. Keskenysávú fényforrások
(például
világító
dióda
alapú
fényforrások)
esetén
azok
színvisszaadása telített színek esetén nagyságrendekkel rosszabb lehet, mint ahogy az a kevésbé telített mintákkal számított Ri speciális színvisszaadási indexekből és Ra általános színvisszaadási indexből következne. Mivel a színvisszaadási indexek értéke kizárólag a fényforrás színképi teljesítmény eloszlásán alapul, a fényforrásgyártók gyakran élnek a fénypor összetétel olyan változtatásával, hogy az az Ra érték pozitív irányú változását vonzza magával. A nyolc tesztminta színkülönbségének átlagából származtatott index lehetővé teszi, hogy az adott lámpa nagy általános színvisszaadási indexet kapjon még akkor is, ha a nyolc tesztminta közül egy vagy két tesztminta esetén a referenciához képest nagy színinger-különbségeket találunk. Különösen gyakori ez a jelenség világító diódák esetén, melyek keskenysávú, több csúccsal rendelkező spektruma eredményezhet nagy színinger-különbségeket a színingertér egy kis tartományában. A színes környezet kedvező megítélése szempontjából a vizuális tapasztalatokkal ellentmond az is, hogy a referenciához képest színezetben és krómában észlelt
20
bármilyen irányú és nagyságú változás rosszabb színvisszaadást jelent. Számos alkalmazásban ugyanis a telítettség növekedése nagyobb fokú kontrasztot vagy vizuális tisztaságot eredményez és növeli az észlelt világosságot, ezért vizuálisan jobb tapasztalatokkal és emiatt jobb ítélettel jár együtt, a kisebb fokú színhűség és a kisebb Ra érték ellenére is (lásd színpreferencia kutatás). 3.1.5
A színdiszkrimináció kérdése
A színdiszkrimináció a mesterséges fényforrások azon jellegzetessége, hogy az adott megvilágító alkalmazása esetén a minimális (ΔE≈1-2 CIELAB egység) színkülönbséggel rendelkező tesztminta halmaz tagjai vizuálisan mennyire különböztethetők
meg
Boyce26,27
egymástól.
vizuális
kísérletei
alapján
színdiszkriminációs indexet dolgozott ki, melynek alapgondolata a kiválasztott 8 darab Munsell minta által az adott fényforrás alatt a CIE UCS egyenközű diagramjában
kifeszített
oktagonális
terület
nagyságának
vizsgálata
volt.
Megállapította, hogy a kísérleti elrendezésében használt 300lx és 1000lx megvilágítási szinten a Farnsworth-Munsell 100Hue teszt28 korongjainak sorba rendezésekor a kísérleti személyek annál kevesebb hibát követnek el, minél nagyobb a tesztminták által kifeszített terület. Később ugyan több szerző is megmutatta, hogy a CIE UCS diagramja sem egészében egyenközű, azonban azon a területen, ahova a gyakorlatban használt tesztfényforrások által megvilágított színminták (pl. Farnsworth-Munsell 100Hue teszt) színkoordinátái esnek, a színingertér anomáliái csak csekély mértékben mutathatók ki. Fényforrás színdiszkriminációs képességének számszerűsítésére Schanda és Czibula29 8 darab elsődleges tesztminta, és azok mindegyike köré elhelyezett 8 darab másodlagos színminta megkülönböztethetőségét vizsgálta, és speciális színdiszkriminációs indexet alkotott a színinger különbségek és azok standard szórását (δi) számolva. 8
sCDI i =
∑ ΔE k =1
∗
ΔEik ( S ) ∗ ik
8
21
( D65 )
− aδ i
(1)
ahol ΔEik*(D65) és ΔEik*(S) színinger-különbségek a centrálisan elhelyezett nyolc színminta mindegyike és az azok körül elhelyezett nyolc másik minta között kerültek kiszámításra, a mintákat D65 referencia fényforrással és az S teszt fényforrással megvilágítva. „i” az i-dik központi mintát jelenti és „k” pedig azok szomszédjait. Az „a” pedig egy paraméter, melyet úgy határoztak meg, hogy az sCDI optimális egyezést mutasson Boyce és Simons vizuális kísérleteinek eredményeivel. A világító dióda alapú fényforrások színminőségét Vienot30 és társai a színdiszkrimináció és színmegjelenés alapján vizsgálták. 32 színmintából álló, egyedileg készített gyűjtemény sorrendbe állítása volt a feladat, különböző tesztfényforrások alatt. A tesztminták L*=80 világosság és azonos króma mellett a színkör mentén helyezkedtek el, egymástól ΔE=3 CIELAB egység távolságra. A tesztfényforrások között szerepelt szűrőzött halogén izzólámpa, RGB világító dióda, RGB világító dióda borostyán színű LED kiegészítéssel, fényporos hideg fehér LED és vörös LED kombinációja, valamint egy összetett, RGB világító diódát, meleg- és hidegfehér fényporos LED-eket valamint vörös és borostyán színű LED-eket tartalmazó egyedileg készített tesztfényforrás is. A kísérleteket 40 megfigyelő végezte el. A kiértékelésnél azon megfigyelők számát határozták meg, akik a sorrendbe állításnál hibáztak. Tapasztalataik szerint az RGB világító diódák, valamint az RGB világító diódát és borostyán színű LED-et tartalmazó tesztfényforrás esetén kétszer annyi megfigyelő hibázott, mint a többi tesztfényforrás esetén. 3.1.6
A színpreferencia kérdése
A színpreferencia megfogalmazása Judd31 nevéhez fűződik, amely definíció hasonlít a színvisszaadáséhoz, azzal a különbséggel, hogy a színvisszaadásnál referenciaként használt színi megjelenést a színpreferencia esetén az adott színes felület preferált megjelenésével helyettesítjük. A fényforrások jellemzésére bevezetett flattery index azt mutatja, hogy az adott tesztfényforrás milyen mértékben képes a színes felületeket úgy megjeleníteni, ahogy azt az emberi megfigyelő látni szeretné. Ezt az értéket Sanders32, Bartleson33, valamint Buck34 és
22
Clark35 eredményeit felhasználva, valamint a CIE színvisszaadásra vonatkozó számítási képletét figyelembe véve a következő képlet alapján határozták meg: R f = 100 − 0,839ΔE f ,K
(2)
Ahol ΔE f , K a preferált színek és a teszt fényforrás alatt megjelenő minták között számított színinger-különbségek számtani közepe. Jerome36 olyan kísérleti elrendezést épített, amelynek segítségével a megfigyelő két különböző fényforrás spektrumát tudta keverni. Feladata a két tesztfényforrás olyan keverékének beállítása volt, amely esetén a CIE 13-as publikációban elfogadott 14 tesztminta egyenként a legkellemesebb vizuális hatást kelti. Eredményei azt mutatták, hogy egyes színminták (6. világoskék, 7. világos ibolya, 10. erős sárga, 12. erős kék) esetén a keverék aránya erősen befolyásolja azok megjelenését, míg mások (2. sötétszürkés sárga, 3. erős sárgászöld, 14. levélzöld) esetén a keverékarányok nincsenek jelentős hatással a színminták érzet szerinti megjelenésére. Általánosan kijelenthető, hogy az élénk, színesebb megjelenést a megfigyelők jobban preferálták. Az Ra és Rf értékek összehasonlításával belátható, hogy a két skála nem arányosan változik egymáshoz képest. Az Rf index számítási képletében szereplő konstans megváltoztatásával a következő képlet segítségével számolt index azonos skálázású Ra-val, így a két metrika könnyebben hasonlítható össze. R f = 100 − 4,6ΔE f ,K
(3)
Ezzel a kísérlettel beigazolódott az a korábbi sejtés is, hogy egyetlen index nem feltétlenül szolgáltat elegendő információt a fényforrások minősítéséhez, ugyanis a kisebb Ra értékkel rendelkező fényforrást gyakran nagyobb arányban használták a legkellemesebb megjelenés előállításához, mint a nagyobb Ra értékkel rendelkező másik tesztfényforrást. Thornton37 már az eddig említett három területen végzett vizuális
kísérleteket,
melyek
segítségével
11
fényforrás
színvisszaadási,
színdiszkriminációs és színpreferencia szerinti jellemzőit vizsgálta. Kísérleteiből kiderült, hogy egyes tesztfényforrások a három különböző metrika egyike szerint kiemelkedőnek adódnak, addig egy másik metrika szerint ugyanarra a tesztfényforrásra
kicsi
index
adódik.
23
Megfigyelése
szerint
a
jó
szín-
megkülönböztetést biztosító fényforrások színvisszaadási képessége és különösen színpreferenciája
rossznak
adódik.
Amely
lámpák
preferált
megjelenést
biztosítanak, azok egyszerre jó diszkriminációt és rossz színvisszaadási képességet produkálnak. A fenti ellentmondásos eredmények miatt javasolta a fényforrások alkalmazási területétől függően különböző indexek szerinti rangsorolását. Einhorn38 számításai alapján több preferencia indexet határozott meg a CIE UCS diagramban az u’ koordináta eltolódásának alapján. A preferenciával kapcsolatos kísérletek mutattak rá igazán arra a tényre, hogy míg egyes fényforrások egyes színingerek esetén kedvező megjelenést nyújtanak, más színminták esetén ez nem feltétlenül teljesül, ezért ilyen tekintetben is fontos az átlagot adó általános index helyett a speciális indexek használata a fényforrás alkalmazási területét figyelembe véve.
3.1.7
Duál indexek
Halstead és szerzőtársai39 a CIE Ra számítási elvét alapul véve általános RDLT és RINC duál indexet vezettek be. Az indexben található DLT rövidítés a természetes sugárzáseloszlás angol megfelelőjére utal, míg az INC az izzólámpa angol megfelelőjét jelenti. Ezek a duál indexek a CIE eljárásához hasonlóan speciális RDLT és RINC indexek átlagából számíthatók a 13-as publikációban meghatározott 8 tesztmintára, referenciaként az RDLT esetében 6504K korrelált színhőmérsékletű természetes sugárzáseloszlást, RINC esetében pedig izzólámpát használva. Az így származtatott indexek természetüknél fogva jól korreláltak az akkori munkákból származó eredményekkel, azonban a kétféle referencia esetére ugyanolyan algoritmus szerint számított duál index az elfogadott CIE színvisszaadási index problémáit nem orvosolta.
3.1.8
Vizuális tisztaság
Aston és Bellchambers40, valamint Bellchambers és Godby41 kísérleteinél megfigyelte, hogy egy jó színvisszaadással rendelkező lámpa a vizuális észlelet szerint a színes felületek élénkebb, fényesebb megjelenését idézi elő, mint ami a mérési eredményekből következik. A kísérlet során két középszürkére mázolt 24
megfigyelődobozban berendezett, színes vázát, művirágot, könyveket valamint drapériát tartalmazó összeállítást világítottak meg. Egyik dobozban nagy fényhasznosítású, közepes színvisszaadási index-szel rendelkező referencia fényforrás, a másik dobozban egy nagy színvisszaadási index-szel rendelkező „de luxe” fénycső működött. A megvilágítási szintet úgy kellett beállítani, hogy az itt található összeállítás megjelenése a referencia megvilágítóval azonos legyen. Megállapítható, hogy a megfigyelők a jó színvisszaadással rendelkező „de luxe” fénycső megvilágítási szintjét átlagosan 20 százalékkal kisebbre állították a referencia oldal megvilágítási szintjéhez képest. 1972-ben a kísérletet két azonosan berendezett szoba segítségével ismételték meg, és előző kísérleti eredményeikkel megegyező eredményre jutottak, vagyis azonos megvilágítási szint mellett a nagyobb színvisszaadással rendelkező lámpák nagyobb fokú vizuális tisztaságot nyújtottak, mint a nagy fényhasznosítású, kisebb színvisszaadási index-szel rendelkező fényforrások. A fényforrás színminőségének megítélésekor a vizuális tisztaság ugyan megfontolásra alkalmas tényező, viszont szubjektív pszicho-fizikai mennyiségként önállóan nem alkalmas a színminőség leírására.
3.1.9
Colour Quality Scale
Néhány fényforrás, amely kitűnő színvisszaadással rendelkezik kevésbé telített tesztminták esetén, nagyon rossz eredményeket ad telítettebb minták esetében (különösen igaz ez a keskenysávú, csúcsokkal rendelkező világító dióda alapú fényforrások esetén). A CIE CRI módszer tesztmintái inkább kis-közepes telítettségű színmintákat tartalmaznak, továbbá a metrika bünteti azokat a fényforrásokat, amelyek a tesztmintáknak a referenciához képest telítettebb megjelenését eredményezik, holott ez több alkalmazás esetén is kedvező hatású. Davis és Ohno42 ezért a színminőségi skála (Color Quality Scale-CQS) felállításánál 15 Munsell mintát választott ki. A preferencia figyelembe vétele érdekében a CQS különbséget tesz színezetbeli és telítettségbeli eltolódások között és figyelembe veszi a telítettségbeli eltolódások irányát is. Az Ra érték meghatározásánál alkalmazott átlagszámítás elfedi az egyes tesztminták esetében okozott nagymértékű színkülönbségeket, ezt a CQS a színkülönbségek szórásának
25
beépítésével megmutatja. A CIE jelenleg elfogadott színvisszaadási módszere csak színhűséget határoz meg, vagyis egy referencia megvilágító alatti ideálisnak tekintett megjelenéshez képesti különbségek alapján értékeli a tesztfényforrást. A CQS meghatározásához 15 darab olyan színmintát választottak, amelyek az adott színezetet tekintve igen nagy krómával rendelkeznek, megközelítőleg egyenletesen helyezkednek el a CIELAB színkör mentén. 3. Táblázat: a CQS számításához használt színminták Munsell jelölései 7.5P 4/10
10PB 4/10
5PB 4/12
7.5B 5/10
10BG 6/8
2.5BG 6/10
2.5G 6/12
7.5GY 7/10
2.5GY 8/10
5Y 8.5/12
10YR 7/12
5YR 7/12
10R 6/12
5R 4/14
7.5RP 4/12
A CQS a vizuális tapasztalatoknak megfelelően a fényforrást nem bünteti abban az esetben, ha a tesztminták krómája növekszik. Bünteti viszont a referenciához képesti színezetbeli vagy világosságbeli bármely irányú eltolódást, valamint króma csökkenést. Ilyen módon a színpreferencia hatását is, és a gamut méretének változásával a színdiszkrimináció hatását is figyelembe veszi. A referencia megválasztásának kérdése egy újabb bonyolult témaköre a színvisszaadás problémájának. A CRI módszer a tesztfényforrással azonos korrelált színhőmérsékletű referencia fényforráshoz képesti színinger-különbségekkel számol, holott extrém korrelált színhőmérsékletek (kékes vagy vöröses fény) esetén a fényforrás színkészlete (gamut) csökken, így az általa biztosított színmegkülönböztetési képesség is romlik. A CQS-ben a referencia fényforrás megválasztásakor alkalmazzuk a CRI módszer során is használt eljárást, azzal a különbséggel, hogy nem törekszünk a tesztfényforrással azonos színhőmérsékletű referencia fényforrás kiválasztására, miután egy ily módon kiválasztott referencia fényforrás CQS indexe 100 lenne, még az extrém korrelált színhőmérsékleteken tapasztalt nagyon kedvezőtlen vizuális tapasztalatok ellenére is. Emiatt a CQS-ben először a tesztfényforrással azonos korrelált színhőmérsékletűnek választjuk a referencia megvilágítót, majd egy szorzótényezővel módosítjuk a véglegesként választott
referencia
megvilágító
korrelált
színhőmérsékletét.
Ennek
a
szorzótényezőnek a meghatározása feltételezi, hogy a 15 tesztminta által a CIELAB színingertérben meghatározott színkészlet (a 15 tesztminta színkoordinátáinak összekötéséből előállt tetrahedron területe) csökkenése rosszabb színvisszaadáshoz 26
és
kedvezőtlenebb
színdiszkriminációhoz
vezet.
A
szorzótényezők
meghatározásánál a 6500 K korrelált színhőmérséklet esetén kifeszített színkészlet tekintendő viszonyítási alapnak. Megfigyelhető, hogy ez a színkészlet a 4000 K és 5000 K korrelált színhőmérsékletű referencia fényforrások esetén nagyobb, mint a viszonyításnak tekintett 6500 K esetén, azonban a szorzótényezőt ezekben az esetekben is 1,00-ben határozták meg. A szorzótényező bevezetésének hatására a tesztfényforráshoz rendelt referencia fényforrás korrelált színhőmérsékletét a 3500K – 6500K korrelált színhőmérséklet tartományban nem módosítjuk, így a vizuálisan kedvező tesztfényforrások CQS indexe közelítőleg 100-nak is adódhat, míg az ezen a tartományon kívüli, vizuálisan egyébként kedvezőtlen hatást nyújtó lámpáké a szorzótényező büntetése miatt csökken. 4. Táblázat: A 15 tesztminta által a CIELAB színinger térben meghatározott színkészlet a CQS számításánál használt különböző korrelált színhőmérsékletű referencia fényforrások esetén CCT [K]
színkészlet 5 nagysága
szorzótényező
1000
2645
0,32
1500
5424
0,65
2000
6902
0,83
2500
7676
0,93
2856
7987
0,97
3000
8075
0,98
3500
8268
1,00
4000
8347
1,00
5000
8341
1,00
6000
8274
1,00
6500
8211
1,00
7000
8151
0,99
8000
8040
0,98
9000
7947
0,97
10000
7868
0,96
15000
7620
0,93
20000
7495
0,91
5
A színkészlet nagysága a CQS meghatározásakor használt 15 tesztminta színkoordinátáinak összekötésével nyert sokszög területe, a CQS metrikában a Qg metrika értéke.
27
A jelenlegi színvisszaadási index egy hasonló jelentőségű problémája, hogy egy olyan fényforrás is elérhet kiemelkedően nagy színvisszaadási indexet, amely a mostani tesztminta halmaz tagjai közül 1-2 minta esetében nagy színingerkülönbséget idéz elő a referenciához képest. Ennek a hatásnak a figyelembevételére a CQS-ben a színinger-különbségek átlagolása helyett azok négyzetes középértékét számoljuk az alábbi képlet alapján:
ΔE RMS =
1 15 ∑ ΔEi2 15 i =1
(4)
A CRI-ben a skálázáshoz használt szorzótényező a CQS esetén 2,81-re változott, a tesztminták megnövekedett száma miatt, azonban a CQS és a CRI skálája közötti átjárhatóság jele, hogy a CIE által rögzített fénycső sugárzáseloszlásokra (F1-F12) számított átlagos Ra index (=75,1) megegyezik ugyanezen lámpákra számított CQS értékkel. A CIE CRI módszer még negatív Ri indexet is szolgáltathat, és ez a színvisszaadás fogalmának értelmezése tükrében zavaró lehet. Ezt a problémát a CQS esetében egy logaritmikus transzformációval oldották meg, amely a 20 feletti CQS értékek esetén biztosítja az eredeti skálával való egyezést, míg a 20 alatti CQS értékek esetén logaritmikus léptékben 0-hoz konvergáló értékeket szolgáltat. Rout = 10 ∗ ln[exp( Rin / 10) + 1]
(5)
Rin értéke még negatív értéket is felvehet, Rout azonban már nemnegatív szám. A CQS jelenlegi alakjában még az elavultnak mondható von Kries színi adaptációs transzformációt használja, a jövőben azonban ez a Bradford43 vagy a Színmérési Társulat (Colour Measurement Committee) CAT20044 vagy a CIECAM02 színmegjelenési modellben már alkalmazott CIE CAT0245 transzformációk egyikére cserélhető. A jövőben a felmerült nemlinearitás miatt felülvizsgálandó a CIELAB színkülönbségi formula helyett más, újabb színkülönbségi formula (például a CIEDE200046) használata.
28
3.1.10 A színminőség leírásának legújabb lehetőségei A Nemzetközi Világítástechnikai Bizottság 2002-ben TC1-62 számmal technikai bizottságot
alapított
a
fehér
színű
világító
dióda
alapú
fényforrások
színvisszaadásának vizsgálatára. A Technikai Bizottság céljait a következőképp határozták meg: A fehér színű világító dióda alapú fényforrások színvisszaadási tulajdonságainak vizsgálata vizuális kísérletek segítségével, valamint a CIE jelenlegi színvisszaadási index használatának lehetőségei fehér LED-ek esetén. 2006-ban a technikai bizottság zárójelentésében 3 laboratórium munkáját foglalta össze. A hiroshimai egyetem laboratóriumában multispektrális kamera segítségével pixelenként határozták meg ötféle természetet ábrázoló fénykép tristimulusos értékeit, majd ezek különféle fényforrásokkal (köztük kilenc RGB LED-el és egy fényporos LED-el) megvilágított megjelenését szimulálták katódsugárcsöves monitoron. A megfigyelők feladata 18 melléknév pár szerinti ítéletalkotás volt (pl. hideg-meleg, telítetlen-telitett, csodálatos-csúf). A főkomponens analízis két lényeges szempontot mutatott ki, az elsőnek (70%) a színdússág, míg a másodiknak (16%) a színhűség adódott. A színhűség jól korrelált a CIE jelenlegi Ra indexével, de a színdússág gyenge korrelációt mutatott47. A TC1-62 jelentésében a jelenlegi színvisszaadási index használatát nem javasolta, ha a tesztfényforrások között világító dióda alapú fényforrás is található. Egy jövőbeli technikai bizottság számára javasolta új színvisszaadási index (vagy több ilyen index) kidolgozását, amelynek eleinte csak a jelenlegi CRI módszer melletti kiegészítő szerepet szán, majd az új metrika sikeres integrációja után javasolta a jelenlegi index cseréjét. Az újonnan kidolgozandó módszernek általánosan, minden fényforrásra – tehát nemcsak ezen technikai bizottság céljaként szereplő fehér LED alapú fényforrásokra – kielégítő eredményt és a vizuális tapasztalatokkal jó korrelációt
kell
mutatnia.
Megerősítette,
hogy
a
modern
fényforrások
színminőségének komplex leírásához, illetve ezen mérőszám felhasználó felé történő kommunikációjához, többféle tényezőtől – így a színhűség mellett a színdiszkrimináció, színpreferencia és színharmónia torzítási jellemzőtől – függő összetett formulát javasol. 2006-ban alakult meg a TC1-69 számú technikai bizottság, melynek feladata a fehér fényű fényforrások színvisszaadásának
29
vizsgálata. Li és társai48 négyféle új mértéket definiáltak a színvisszaadás számszerűsítésére. A színtérfogat a színingertér azon térrészének nagyságát mutatja, amely az adott fényforrás esetén realizálható. Ennek a 3 dimenziós általános testnek a térfogatát a tetraéderekké való felbontás segítségével adhatjuk meg, ahol minden tetraéder egy közös csúcsból indul ki, amely a test tengelyében húzódó világossági skála közepe (L*=50). A közös terület mértékének meghatározásához
a
3
dimenziós
test
L*=50
világossági
szinten
való
keresztmetszetét kell tekintenünk. Ebben az a*-b* metszetben a referencia és a tesztfényforrás által kifeszített síkidomok közös területét a szerzők az L*-C* síkon és az a*-b* síkon is mértéknek tekintik. A negyedik mérték a közös térfogat szintén a tetraéderek térfogatának összegéből számítható. A számításoknál D65 sugárzáseloszlást és annak hatféle szimulátorát (köztük világító dióda alapú megoldást is) vizsgálva megállapították, hogy az újonnan származtatott mértékek nem térnek el jelentősen a CRI és CQS indexek eredményeitől. Ezen kívül a CRI és CQS formulák tesztminta függőségét is ellenőrizték a CRI esetében definiált 14, a CQS esetében használt 15, a GretagMacBeth ColorChecker Chart 24 mintája, valamint 684 féle reflexiós spektrum alapján. Megállapították, hogy a CIE CRI módszerében használt 14 reflexiós spektrum helyett a CQS számításánál használt 15 reflexiós spektrum használata az Ra index nagymértékű változását vonja maga után. Hasonló mértékű változás tapasztalható, ha a CQS számításánál használt 15 reflexiós spektrum helyett a CRI számításánál használt 14 reflexiós spektrumot használjuk. A 684 darab reflexiós spektrum használatával közel azonos Ra és CQI értékek adódnak, mintha a CQS módszerben használt 15 reflexiós spektrumot használnánk mindkét számítás során. A vizsgálatok azt mutatták, hogy sem a CIE jelenlegi színvisszaadási indexe, sem pedig a CQS nem tesztminta független mennyiség, azonban a tesztminták változtatása a kísérletben szereplő hat természetes sugárzáseloszlás szimulátor sorrendjét nem változtatja meg. Sándor PhD disszertációs munkájában49 vizuális kísérletekkel igazolta, hogy a CIE 13.3 publikáció szerinti színvisszaadási index nem korrelál jól a vizuális megfigyelésekkel. Kimutatta, hogy Ra=80 általános színvisszaadási indexnél nagyobb általános színvisszaadási index-szel rendelkező fényforrás esetén a
30
vizuális észlelet és a matematikailag meghatározható színinger különbségek közt a sztochasztikus kapcsolat gyenge. Az Ra módszer tesztmintáktól való függőségét vizsgálva az irodalomban található megállapítással szemben megmutatta, hogy a színvisszaadási index számításánál a CIE eredeti színmintáit (pasztell Munsell minták) a GretagMacbeth ColorChecker Chart telített mintáira lecserélve a fényforrások színvisszaadási jósági sorrendjében változás nem következik be. Thornton korábbi felvetését cáfolta azzal, hogy a színvisszaadási index nem korrelál az Ra meghatározásához használt nyolc színminta CIELAB térben lefedett területével. Kísérletileg kimutatta, hogy a színvisszaadás elvi definíciója szerint végrehajtott vizuális kísérletek jobban korrelálnak a CIECAM02 színmegjelenési modell alapján számolt index-szel, mint a CIE 13.3 publikációban használt, ma már a CIE által visszavont U*V*W* térben és von Kries transzformáció alapján végzett index meghatározással. Boissard és munkatársai50 a világító dióda alapú fényforrások színminőségét vizsgálták, három egymás mellett elhelyezett megfigyelődoboz segítségével. Kísérletükben a jobb szélső megfigyelődobozt halogén izzóval vagy fénycsővel világították meg, míg a középső és bal oldali megfigyelődobozban 5 különböző világító diódából (fehér, türkiz, zöld, borostyán és vörös) épített fényforrás üzemelt. A három megfigyelődobozban 230 ± 6 lux megvilágítási szintet állítottak be, 3020 K ± 80 K korrelált színhőmérséklet mellett. A fehér LED-hez először egyenként a vörös és a borostyán színű LED-eket keverték, majd a fehér LED-hez a türkiz és a vörös, majd a zöld és a vörös, valamint a borostyán és vörös színes LED párokat keverték. Az így előállt ötféle színképen kívül a fehér és az összes színes LED alkalmazásával összesen hatféle színképi
eloszlást
nyertek.
A
három
megfigyelődobozban
zöldségeket,
gyümölcsöket és a Macbeth ColorChecker színmintagyűjteményt helyezték el. A megfigyelők feladata a középső megfigyelődobozhoz képesti értékelés volt. A színhűség számszerűsítésére 0-tól 6-ig terjedő skálát használtak, a természetes objektumok megjelenése közül a legtermészetesebbet kellett kiválasztani, színmintagyűjtemény esetében pedig a színdússág szerinti sorrendet kellett felállítani. A vizuális eredmények azt mutatják, hogy a színvisszaadás tekintetében a világító dióda alapú fényforrások jobbak, míg természetesség szerint a
31
hagyományos
fényforrások.
Thurstone
páros
összehasonlítás
módszerének
eredménye, hogy a vizuális preferencia jól korrelál a színkészlet nagyságával, míg a természetes megjelenés vizuális megítélése a színvisszaadási index-szel. A színhűség ítéleteket egyik vizsgált színkülönbségi formula (CIE 13.3, CIELAB, CIECAM02) sem írja le megfelelően, viszont a CIECAM02 színkülönbségi formula jobb leírást ad, mint a CIE 13.3 módszerben használt formula. Smet a színvisszaadás objektum alapú megközelítésének lehetőségét dolgozta ki51. Kísérleti elrendezésében 6 oldalról RGB világító diódák segítségével világított meg egy
diffúz
alagutat,
amelyben
a
megfigyelendő
tárgyat
elhelyezte.
A
megfigyelendő tárgy egy eredetileg fehér színű, papírból gyümölcs alakúra kivágott tárgy volt, amelynek színét a diffúz alagútban a világítás segítségével tudta a kísérleti személy változtatni. A feladat az adott gyümölcsről a hosszútávú memóriában eltárolt színészlelettel egyező szín beállítása volt. A kísérletsorozatból egy memória színvisszaadási index (MCRI) került kifejlesztésre. A metrikát az előző színminőségi metrikákkal (CIE CRI és CQS) együtt 2 független vizuális adathalmazon tesztelve a memória alapú színvisszaadási index esetén adódott a legnagyobb Pearson és Spearman korrelációs együttható52. Bodrogi a színvisszaadás meghatározását egy rangsor elvén képzeli el53, így vizuális kísérleteiben a kategórikus (kiváló, jó, elfogadható, nem elfogadható, rossz) és a folytonos skála (referencia fényforráshoz képesti hasonlóság) kombinációját
alkalmazta.
1326
vizuálisan
meghatározott
színkülönbséget
hasonlított össze a CIELAB, CIEDE2000, CIECAM02, CAM02-LCD, -SCD és – UCS színkülönbségi formulával. A legjobb korrelációt a CIECAM02-UCS alapú színkülönbség számítás esetén érte el. A rangsor alapú színvisszaadási index (RCRI) bevezetéséhez még további vizuális kísérletekre van szükség. A tesztmintahalmaz megfelelő kiválasztására Chou és Luo54 javasoltak új módszert. A Munsell minták közül 36 tesztmintát választottak ki úgy, hogy a szín inkonstancia index (CII)55 minimális legyen az adott mintákra és 4 kiválasztott fényforrásra. További követelmény volt, hogy 10° lépésközzel lefedjék a teljes CIELAB színezeti kört, és a lehető legnagyobb legyen a Cab* króma értékük. A kiválasztott 36 elemű mintahalmazt a CQS módszer 15 színmintájával és az Ra
32
módszer 14 mintájával együtt egy 26 fényforrásból álló halmaz rangsorolásán tesztelték. A jelenlegi Ra módszerben használt tesztmintákhoz képest az új tesztminta halmazzal számítva a színvisszaadási index értékét főleg a rangsor elején és végén vannak jelentős sorrendbeli különbségek. A tesztmintákkal kapcsolatos kutatás a minél nagyobb számú és gyakorlati életben használt mintahalmazokból (textil, papír és festék) való, a jelenlegi Ra módszernél nagyobb számú tesztmintahalmaz kiválasztásának irányában folytatódik. A színvisszaadási vizsgálatok új irányát mutatják napjainkban a megfigyelő teljes belemerülésével és teljes adaptációja mellett végzett kísérletek. A NIST laboratóriumában egy dupla fülke került felszerelésre56, fülkénként 1800 LED-et tartalmazó hangolható laboratóriumi LED fényforrással. A 22 független tápegység csatornáról vezérelhető fényforrás 17 féle keskenysávú színes LED-et és 5 fajta fényporos fehér LED-et tartalmaz. Ez a kísérleti elrendezés már lehetővé teszi, hogy valós méretű, berendezett iroda vagy lakás helyiségeiben a megfigyelő teljesen életszerű helyzetben mondjon ítéletet a megvilágítás színminőségéről. Ez utóbbi lehetőség miatt valószínűleg a következő évek egyik meghatározó kísérleti elrendezése lesz.
3.1.11 Összefoglalás A színminőség leírásának eddigi módszerei – ugyan sokféle alapelv köré csoportosulnak, mégsem alkotnak egységes, mindenre kiterjedő, ellentmondásoktól mentes és a felhasználó számára közérthető rendszert. Ezen módszerek közül legkorábbi és egyben legszélesebb körben elterjedt színvisszaadási index alapvető tévedései modern fényforrások esetén mára bizonyítást nyertek, így ennek a metrikának a változatlan elvek melletti megújítása nem válhat a következő generációs fényforrások (világító diódák) színminőségi mértékévé. A CIE 1-69 technikai bizottságának mostani legaktuálisabb kérdése azon szempontrendszer – és így azon jellemzők – kiválasztása, amely az új színminőségi metrika megalkotásakor figyelembe veendő. Abban egységes megállapodás született, hogy az új színminőségi metrikát vizuális kísérletek eredményei alapján kell megalkotni. A színhűség, színdiszkrimináció és színpreferencia, valamint vizuális tisztaság
33
kérdésén túl meghatározó szerephez juthat egy, a színes felületeknek valamely szándékos vagy véletlenszerű összeállításából, tehát több szín együttes észlelete alapján a megfigyelőben egy referencia fényforrás esetén kialakuló színilleszkedési érzet megmaradása vagy torzulásának mértéke az egyes teszt fényforrások hatására, az ahhoz történő adaptáció végbemenetele után. Ez a jelenség azonban nem az egyes színingerek kedvező vagy preferált megjelenésének vizsgálatával írható le, inkább a tudatos vagy véletlenszerű rendezés következtében a látótérben egymás mellett együttesen jelenlévő színekről alkotott ítélet alapján jellemezhető. Ilyen kísérleti összeállítást már megfigyelhetünk Aston, Bellchambers és Godby40
41
vizuális tisztaságra vonatkozó kísérleteinél, ezt a kísérletet részletesebben a 3.1.8 fejezetben írtam le. Mint minden vizuális tapasztalaton alapuló matematikai modell, így a felsoroltak mindegyike és a színilleszkedés megítélése is magában hordozza az emberi szubjektivitás tényezőjét, amely miatt általánosságban is igaz, hogy a vizuális kísérletek eredményei az objektív műszeres méréseknél nagyobb szórást mutatnak. Míg a színhűség kérdése bizonyos feltételek teljesülése esetén egy pontossági határig műszerek segítségével objektív módon mérhető, a színpreferencia, színdiszkrimináció és a látótérben egymás mellett jelenlévő színingerek illeszkedése esetében olyan általános tendenciákat jellemző modell kidolgozása lehet csak a cél, amely a vizuálisan preferált/nem preferált, illetve a vizuálisan megfelelően/kevésbé illeszkedőnek ítélt színi megjelenés objektíven is mérhető észleleti tényezőinek változásán alapul. A szubjektivitásból, így az egyes vizuális ítéletek életkortól, nemtől, származástól, kulturális környezetből adódó eltéréseivel minden ilyen típusú modell esetén számolni kell, illetve ezen tényezők hatása az általános populációt jellemző tulajdonságok megállapítása után további vizsgálatok segítségével ellenőrizendő.
3.2
A színharmónia és a színilleszkedés fogalmának összehasonlítása
A köznapi szóhasználatban és még a rangos nemzetközi szakirodalomban is gyakran előfordul, hogy a színilleszkedés és a színharmónia fogalmát tévesen,
34
egymás helyett használjuk. A Melléklet 2 fejezetben emiatt egy összehasonlító tanulmány alapján különböztetem meg a két fogalmat.
4 Célkitűzések A fényforrások színminőségének leírására jelenleg rendelkezésre álló metrikák áttekintése után dolgozatom főbb céljait az alábbi pontokban fogalmazom meg: 1. A dolgozat végső célja a fényforrások színminőségét egy ezidáig nem vizsgált tulajdonság – az egymás mellett megjelenő színek illeszkedése – alapján minősítő, vizuális megfigyelések alapján kifejlesztendő és azokkal megfelelő korrelációt mutató metrika kidolgozása. 2. A fényforrások színilleszkedés alapján való értékeléséhez az egymás mellett megjelenő színek illeszkedésének jóságát egy teszt és egy hozzá tartozó referencia látási szituációban előre kell jelezni. Ehhez olyan matematikai formulák szükségesek, amelyek előre adott színkombinációk vizuális illeszkedését egy adott fényforrás alatti megjelenés esetén becsülni tudják. A szakirodalomban ezidáig egy ilyen formula (Ou és szerzőtársai) ismert, azonban a formula meghatározásához szükséges vizuális kísérleteket távol– keleti megfigyelőkkel végezték, továbbá a CIECAM02 színmegjelenési modell az Ou által alkalmazott CIELAB színingertérnél jóval pontosabb színinger leírást tesz lehetővé. Ezek miatt olyan színilleszkedési modellek kifejlesztésére van szükség, amelyek a vizuális színilleszkedés pszichofizikai korrelátumát szolgáltatják. 3. A kifejlesztett színilleszkedési modellek összevetése értékes információt szolgáltathat a távol–keleti megfigyelőkkel végzett kísérletek vizuális eredményei és a dolgozatban bemutatásra kerülő színilleszkedési kísérletek eredményei tekintetében. 4. A
bevezetésre
kerülő
színilleszkedési
index
alapján
színképi
optimalizálással olyan fényforrás színkép állítható elő, amely az eddig nem vizsgált tulajdonság – a vizuális színilleszkedés – tekintetében a felhasználó
35
számára a jelenlegi fényforrásoknál optimálisabb vizuális eredményeket szolgáltathat.
5 Számítási módszerek ismertetése A következő fejezetben ismertetett, egymás melletti színingerek illeszkedésének pszicho-fizikai korrelátumát vizsgáló eljárások során használt számítási modellek közül két módszert használok: Ou matematikai előrejelző modelljét63 és a CIECAM02 színmegjelenési modellt57. Ezek részletes ismertetését a disszertáció Melléklet 3 fejezetében írom le.
6 Kísérleti munka leírása 6.1
Előkísérletek
A vizsgálatok célja pszicho-fizikai kísérletek segítségével igazolni, hogy a megfigyelőkben egy referencia megvilágítási szituációban egymás mellett megfigyelt
színingerek
illeszkedésének
mértéke
a
megvilágítás
színképi
összetételének megváltozása esetén változhat, torzulásokat szenvedhet.
6.1.1
Az előkísérletek elméleti háttere
A színvisszaadás vizsgálatakor több szerző49
58
is megmutatta, hogy valamely
színminta gyűjtemény színességi koordinátái a CIE u’-v’ diagramban ábrázolva egymáshoz képest különböző mértékben és különböző irányok mentén mozdulnak el a teszt fényforrás alatt, a referencia megvilágító alatti megjelenésükhöz képest. Nagyszámú teszt fényforrást – köztük fényporos és RGB világító diódákat is alkalmazva megfigyelhető, hogy egyes tesztfényforrások esetén ezek az elmozdulások
szisztematikusnak
mondhatók,
míg
más
tesztfényforrások
(különösen RGB világító diódák) esetén teljesen rendszertelenek, véletlenszerűek. A következő számítási példában referenciaként D65 szimulátort fogok használni, ehhez képest végzek számításokat azonos korrelált színhőmérsékletű fényporos fehér LED és azonos korrelált színhőmérsékletre beállított RGB LED fűzér
36
előzőleg már lemért színképi teljesítmény-eloszlásainak segítségével. A referencia és teszt fényforrások színképi teljesítmény-eloszlását az 1. ábra mutatja. 1,2
spektrális teljesítményeloszlás
1,0
0,8
0,6
0,4
0,2
0,0 380
430
480
D65-szimulátor
530
580 hullámhossz [nm]
630
680
Fényporos fehér LED
730
780
RGB LED
1. ábra: Az előkísérletekben használt referencia és tesztfényforrások spektrális teljesítményeloszlása.
D65
szimulátor
referencia
megvilágítóhoz
képesti,
azonos
korrelált
színhőmérsékletű fényporos fehér LED és RGB LED tesztmegvilágítók által előidézett színi eltolódásokat mutat a 2. ábra. A referencia és teszt fényforrások színingermetrikai adatai az 5. Táblázatban láthatók.
2. ábra: A GretagMacBeth ColorChecker Chart színmintáinak színi eltolódása a CIE u’-v’ színességi diagramon, fényporos fehér világító dióda és RGB világító dióda alapú fényforrás esetén
37
5. Táblázat: A 2. ábrán látható referencia és tesztfényforrások jellemzői
x
D65 szimulátor 0,3133
Fényporos fehér LED 0,3139
y
0,3241
0,3328
0,3317
Korrelált színhőmérséklet [K]
6509
6554
6521
99
88
47
167,16
171,19
173,26
Ra Fénysűrűség 2 [cd/m ]
RGB LED 0,3121
A színkombinációkat ábrázoló képeket alkotó színingerek szisztematikus és rendszertelen elmozdulását, valamint ennek a jelenségnek a megfigyelőre gyakorolt hatását McCann és szerzőtársai64 vizsgálták az M2.5.5 fejezetben leírt pszichofizikai kísérlet segítségével, és arra az eredményre jutottak, hogy a megfigyelők a mesterségesen előidézett színeltolódások közül a szisztematikus változásokat a kép megjelenése szempontjából kedvezőbbnek ítélik meg, mint a rendszertelen színi eltolódásokat. A fenti eredményekből következtetve kezdeti hipotézisem, hogy a referencia megvilágító alatt megfigyelt több egymás mellé helyezett színinger megjelenése a tesztfényforrásra áttérve megváltozhat, és ez a humán megfigyelőben a referencia megvilágító alatt tapasztalt színilleszkedés megváltozásával, esetleges torzulásával járhat. Ennek a feltevésnek az igazolására a következő alfejezetekben leírt pszicho-fizikai kísérletsorozatot végeztem el.
6.1.2 A
Kísérleti módszer
megfigyelőben
kialakult
színilleszkedés érzet változásának
vizsgálatát
megfigyelő dobozban végzett kísérletek, valamint ezen kísérletek CRT monitoron történő szimulációjának segítségével végeztem el. Az irodalomban hasonló kísérleti elrendezés esetén kimutatott szubjektivitást ugyanazon jelenség vizsgálatára tervezett, két egymástól független kísérleti elrendezés segítségével, a két elrendezés esetén pedig egymástól független megfigyelőkkel végeztem. A megfigyelődobozban végzett kísérletek esetén a megfigyelődoboz jobb és bal oldalába helyeztem a referencia illetve teszt fényforrásokat úgy, hogy a kétféle különböző sugárzás ne keveredhessen egymással. Referencia megvilágítóként a CIE 51.2 publikáció59 szerint „B” kategóriájú D65 szimulátort használtam,
38
tesztfényforrásként pedig egyik esetben nagy színvisszaadású 6500 K korrelált színhőmérsékletű fényporos fehér világító diódát, másik esetben pedig az egyes láncok áramainak segítségével 6500 K korrelált színhőmérsékletre beállított RGB világító diódát. A referencia és teszt fényforrások jellemzői az 5. Táblázatban láthatók. A fényforrásokat úgy állítottam be, hogy a két kamrában mérhető fénysűrűségi szint a lehetőségekhez mérten közel azonos (10%-on belüli) legyen. A homogén
megvilágítás
elérése
érdekében
maratott
üveglapot
használtam
diffúzorként, a megfigyelődoboz belsejét pedig középszürkére festettem. A referencia
és
tesztfényforrások
korrelált
színhőmérsékletének
különbségét
igyekeztem minimálisnak választani, így lerövidítve a megfigyelések során a kromatikus újraadaptálódás idejét.
3. ábra: A pszicho-fizikai kísérletek elrendezése megfigyelődoboz esetén.
Az előbbiekben leírt, megfigyelő dobozban végzett kísérlet szimulációját katódsugárcsöves monitor segítségével végeztem el. Ehhez a kísérlethez egyedi megjelenítő szoftvert készítettem, amely fénydoboz belsejével azonos középszürke színt használt háttérként. A képernyő szélén keretszerűen a monitor fehérpontjával megegyező színingert jelenítettem meg, a megfigyelő adaptációjának elősegítése érdekében. A kísérleteket 17’ képátmérőjű katódsugárcsöves monitoron végeztem el, melyet a színhelyes megjelenítés érdekében a G.O.G. modell60 segítségével kalibráltam. Az előkísérlet során a fehér adaptációs keret szélessége a képernyő széle mentén minden oldalon, illetve a képernyő közepén vertikális irányban 3,5 cm volt, így a szürke hátteret 2 téglalap alakú, egyenként 20 cm x 12,75 cm nagyságú szürke terület alkotta. Ezen a szürke területen belül helyezkedett el az
39
egymás mellé helyezett színingerek együttese, egyik oldalon a referencia megvilágítóval, másik oldalon pedig a teszt megvilágítóval való helyzetet szimulálva. A kísérleti elrendezést a 4. ábra mutatja.
4. ábra: A megfigyelődobozban végzett vizuális kísérlet szimulációja CRT monitoron.
A szimulációhoz a kiválasztott Munsell minták spektrális reflexióját spektroradiométer segítségével lemértem, majd a CIE XYZ színinger összetevők számítása után
a
megvilágítási
paraméterek
(háttér
fénysűrűsége,
megvilágítók
fehérpontjának adatai, látási szituáció paraméterei) figyelembevételével a CIECAM02 színmegjelenési modell segítségével közös fehérponthoz, a monitor fehér
pontjához
transzformáltam.
Ezután
az
így
számított
CIE
XYZ
színösszetevőket a kalibrációs modell segítségével jelenítettem meg. A szimulációs program
segítségével
bekapcsolását
megjelenített
követően
30
perc
színminták múlva
színösszetevőit
spektro-radiométer
a
monitor
segítségével
ellenőriztem. Ezekből a mérésekből 20 minta objektív mérései és kalibrációs modell által számított CIELAB színingertérben számított színingerkülönbség átlagos értéke ΔE=1,65-nek adódott, MIN= 0,87ΔE, MAX=3,45 ΔE értékekkel. Az objektív mérések előtti 30 perc bemelegedési időt a vizuális kísérletek elkezdése előtt is minden esetben biztosítottam.
6.1.3
Kísérleti személyek kiválasztása
Az előkísérlet elvégzése előtt a megfigyelők színlátását a Munsell 100-Hue teszttel ellenőriztem. Mivel ezt a színlátási tesztet 6500 K-es természetes (nappali) sugárzáseloszlást használva fejlesztették ki, így a kísérleti dobozban elhelyezett korongokat az előző fejezetben leírt D65 nappali sugárzáseloszlás szimulátorral 40
világítottam meg. A megfigyelő feladata az volt, hogy a négy különböző színezetű skála számozott elemeit azok véletlenszerű összekeverése után sorba rendezze. Az előkísérletben csak azon személyek vehettek részt, akik a teszt értékelési szabálya szerinti 16-nál kevesebb büntetőpontot értek el, vagyis hibátlan vagy maximum két darab, egymás melletti minták felcserélési hibáját vétették az egyes színezetek esetén. Mindkét előkísérlet esetén 8-8 kísérleti személyt választottam ki (2x4 férfi, 2x4 nő, mindegyikük 20-24 év közötti egyetemi hallgató), akik a megfigyeléseket mindkét típusú kísérlet esetében kétszer végezték el.
6.1.4
Tréning
Az előkísérlethez kiválasztott kísérleti személyek általában nem rendelkeztek olyan mértékű színtani ismeretekkel, hogy a kísérlet céljaihoz megfelelő eredményeket szolgáltassanak. Emiatt az előkísérlet, valamint minden további kísérletsorozat megkezdése előtt az adott kísérletsorozattal kapcsolatos tréningen kellett részt venniük. Az előkísérletben a Munsell atlaszból kiválasztott, színek skálaszerűségét mutató színkombinációkat láthattak nappali sugárzáseloszlás szimulátor, valamint az
előkísérletben
szereplő
tesztfényforrások
alatt.
Feladatuk
a
skálák
megjelenésének megfigyelése volt, valamint a számukra kedvező/kedvezőtlen megjelenés szétválasztása, a változás mértékének skálázása a kedvezőtlen nagymértékű változás, kedvezőtlen kismértékű változás, változatlan megjelenés, kedvező kismértékű változás, kedvező nagymértékű változás lehetőségek mentén. A tréning során a résztvevők megszerezték azt az ismeretanyagot, ami a kísérletek elvégzése szempontjából alapvetően szükséges volt, és igyekeztek elsajátítani a kedvező/kedvezőtlen megjelenés eldöntésének, valamint a változás mértékének becslési képességét.
6.1.5
Színminták kiválasztása
Tesztmintaként a Munsell atlaszból, Munsell harmóniaelméletének megfelelően kiválasztott komplementer típusú két színingerből álló színkombinációkat, valamint több színingerből álló összetételek vizsgálatára a Munsell által harmonikusnak
41
talált csökkenő (eltűnő) sorozatokat választottam ki. Az eltűnő sorozatok harmóniáját alkotó színkompozíciók színmintái a 6. táblázatban láthatók. 6. táblázat: A szimulációs előkísérletben használt 6 elemű színkompozíciók Munsell jelölései és CIELAB koordinátái L*= a*=
5Y 8/9 89,50 -3,33
5YR 7/8 78,81 23,60
5R 6/7 67,98 31,99
5RP 5/6 56,93 28,71
5P 4/5 45,63 18,27
5PB 3/4 34,24 1,63
b*=
69,73
40,55
16,03
-2,77
-18,08
-20,74
L*= a*=
7.5Y 8/9 89,52 -9,61
7.5YR 7/8 78,83 18,33
7.5R 6/7 67,99 30,90
7.5RP 5/6 56,94 29,32
7.5P 4/5 45,63 20,82
7.5PB 3/4 34,13 13,45
b*=
71,08
49,85
21,06
1,65
-15,10
-33,89
L*= a*=
10Y 8/9 89,53 -14,97
10YR 7/8 78,85 11,89
10R 6/7 68,01 28,86
10RP 5/6 56,96 29,41
10P 4/5 45,63 22,91
10PB 3/4 34,21 11,62
b*=
71,03
55,12
27,45
5,85
-11,93
-19,85
5Y8/9
5GY 7/8
5G 6/7
5BG 5/6
5B 4/5
5PB 3/4
L*=
89,50
71,42
61,40
51,07
40,41
29,52
a*=
-3,33
-31,86
-44,52
-35,36
-19,97
-2,41
b*=
69,73
47,85
8,33
-9,33
-21,73
-23,31
10Y8/9
10GY 7/8
10G 6/7
10BG 5/6
10B 4/5
10PB 3/4
L*=
89,53
71,42
61,40
51,07
40,41
29,52
a*= b*=
-14,97 71,03
-31,85 47,85
-44,52 8,33
-35,36 -9,33
-19,97 -21,73
-2,41 -23,31
6.1.6
Előkísérletek menetének ismertetése
A megfigyelőnek mindkét típusú kísérlet megkezdése előtt tíz percet kellett eltöltenie a sötét szobában, hogy megfelelő mértékben adaptálódjék a már előzőleg pontosan beállított és stabilizálódott környezethez, amely időt a feladat megértésével, a fogalmak újbóli tisztázásával és az esetlegesen felmerülő kérdések megbeszélésével töltött. A fénydoboz segítségével végzett kísérletek esetén feladata az volt, hogy a két kamrában elhelyezett, egyik oldalon referencia, másik oldalon teszt fényforrás által megvilágított színkombinációról kamránként mondjon ítéletet a -5...0...+5 közötti skálán. A számszerűsítést megkönnyítette a tréning során már begyakorolt 7 elemű
42
skála további finomítása 11 elemű skálává. A kísérlet ismétlése során a referencia és teszt fényforrást a kísérleti személyek tudta nélkül az első sorozathoz képest a megfigyelődoboz két kamrája között megcseréltem, így kerülve el a kísérletezők emlékezetének befolyását a kísérleti eredményekre. A szimulációs program segítségével végzett kísérletek esetén a monitoron a megfigyelődoboz két kamrájának szimulációjaként megjelenő, kétféle megvilágító színképi teljesítmény eloszlással számított megjelenés ’kamránkénti’ értékelése volt a feladat, ugyanazt a -5…0...+5 skálát használva, mint a fénydobozos kísérletek esetén. A megfigyelőket olyan módon választottam szét, hogy egy megfigyelő csak egyik típusú kísérletet végezze el. A feladatra korlátlan idő állt rendelkezésre, de átlagosan kb. 20 percet töltöttek az ítéletek meghozatalával.
6.1.7
Kiértékelés, eredmények és következtetések
Az egyik oldali színkombinációkat a referencia fényforrásnak tekintett D65 szimulátorral, míg a másik oldali színkombinációkat a fényporos világító diódával valamint RGB LED fűzérrel megvilágítva alakultak ki a vizsgált fényforrás párok. Az egyes személyek vizuális eredményeit azok átlagára normalizáltam, hogy az eltérő skálázásból adódó különbségek okozta hatást kiküszöböljem, majd az összes vizuális eredményt átlagolva ábrázoltam. Az eredményeket az 5. ábra szemlélteti.
43
6 5
vizuális illeszkedés ítélet
4 3 2 1 0 -1
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 11 12 13 14 15
1
2
3
4
5
-2 -3 -4
D65 Fényporos fehér LED
-5
RGB LED a színkombináció azonosítója
5. ábra: Vizuális kísérletek eredményei. A megfigyelők ítéletei az egymás melletti színingerek illeszkedésére, 95%-os konfidencia intervallumokkal.
Amint a fenti ábrából látható, a referencia megvilágító esetén az egymás melletti színingerek illeszkedése minden esetben jobb, mint a tesztfényforrások esetében. Az RGB világító dióda esetén a vizuális illeszkedés jelentős torzulását figyelhetjük meg. A színkoordináták szabálytalan elmozdulása legszemléletesebben a Munsell által definiált hatféle színingerből álló eltűnő sorozatok típusú színkombináció viselkedésének megfigyelésével írható le. A 6. ábra egy ilyen típusú színkombináció színkoordinátáinak elmozdulásait mutatja, referenciaként D65 sugárzáseloszlást, tesztfényforrásként pedig RGB világító dióda alapú fényforrást használva. A fényforrások jellemzői az 5. Táblázatban láthatók.
44
6. ábra: Munsell színharmónia elmélete szerinti eltűnő sorozatok típusú színkombináció CIELAB a*b* színkoordinátáinak elmozdulása RGB LED megvilágító esetén
A vizuális eredmények analízisét kétmintás t-próba segítségével végzem. A t-próba alkalmazhatóságának előfeltétele, hogy a vizsgált valószínűségi változók függetlenek
legyenek,
valamint
hogy
szórásaik
statisztikai
értelemben
megegyezzenek. A szórások azonosságát F-próba segítségével vizsgáltam, melynek segítségével megállapítottam, hogy a vizsgált valószínűségi változók szórása statisztikai értelemben azonos. A valószínűségi változók függetlenségének vizsgálatát χ2 próba segítségével végeztem el, melynek segítségével megállapítottam, hogy a vizuális megfigyelésekből származó adatok függetlenek. Mivel az adathalmaz szórása statisztikai értelemben azonos, a megfigyelések pedig függetlenek, a kétmintás tpróba elvégezhető. A vizuális eredményeken végzett kétmintás t-próba eredményeit a 7. Táblázat mutatja. A próbastatisztika értéke α=0,01 szignifikancia szinten tp=2,861. 7. Táblázat: Az előkísérletek vizuális eredményein végzett kétmintás t-próba eredményei
D65 - F.f.LED D65 – RGB LED F.f.LED RGB LED
95% konfidencia intervallumok
Átlag
szórás
négyzetes hiba
t
szabadsági fok
sig. (2-oldali)
alsó
felső
1,006
0,768
0,172
0,647
1,366
5,861
19
1,21E-05
5,225
1,022
0,228
4,747
5,703
22,872
19
2,74E-15
4,219
1,243
0,278
3,637
4,801
15,175
19
4,49E-12
45
Mivel tp
6.2
Színingerek vizuális illeszkedésének vizsgálata mesterséges színi eltolódások segítségével
A fényforrások által okozott színi eltolódások és az egymás mellett észlelt színingerek egymáshoz képesti illeszkedésének részletesebb jellemzésére újabb pszicho-fizikai kísérletsorozatot terveztem. Ennek a kísérletsorozatnak a célja szimuláció
segítségével
mesterségesen
előállított
színi
eltolódások
következményeit vizsgálni. Előzetes feltevésem, hogy McCann64 kísérletének eredménye alapján egyes szisztematikus eltolódások esetén a kedvező vizuális illeszkedés fennmarad, míg nem szisztematikus eltolódások esetén ez az illeszkedés jelentős, kimutatható mértékű torzulásokat szenved.
6.2.1
Kísérleti módszer
A különböző színképi eloszlással rendelkező mesterséges fényforrások különböző mértékű színi eltolódásokat okoznak. Ebből a jelenségből azt várhatjuk, hogy a különböző színi eltolódások által okozott vizuális illeszkedés változások is különböző mértékűek. Kérdés továbbá ezen észleletbeli torzulás kapcsolata és függése az egyes észleleti tényezőktől. A színilleszkedés változása mértékének pontos meghatározása érdekében a színi eltolódásokat fényforrások használata nélkül, mesterségesen előállított színi eltolódások segítségével vizsgáltam. Ehhez
46
két
fázisból
álló
szekvenciális
kísérletsorozatot
terveztem.
Elsőként
az
előkísérleteknél leírt kalibrált katódsugárcsöves monitoron három színingerből álló színkombinációkat jelenítettem meg. A szimulációs program felületét ennek megfelelően megváltoztattam (lásd 7. ábra).
7. ábra: A szimulációs program felülete
A megfigyelő egy időben egyetlen színkombinációt láthatott középszürke háttéren, változatlan fehér színű adaptációs mező jelenlétében, ezt kellett értékelnie az előző fejezetben bemutatott -5…0…+5 skálán. Ez a fázis a következő fázisban használt színkombinációk kiválasztásához szolgáltatott információt. A második fázisban ugyanezen kísérleti felület használatával az előző sorozat vizuális eredményei alapján legkedvezőbben illeszkedő 30 féle színkombinációt, illetve ezek különböző észleleti tényezők alapján szisztematikusan és nem-szisztematikusan torzított verzióit láthatták a megfigyelők, véletlenszerű sorrendben. A megfigyelő feladata a már ismertetett -5…0…+5 skálán való ítélet kialakítása volt. A véletlenszerű megjelenítési sorrend biztosította, hogy a megfigyelő előítélet nélkül ítélje meg a torzítás nélküli, a valamely észleleti tényező mentén szisztematikusan és nem szisztematikusan torzított színkombinációkat.
6.2.2
Kísérleti személyek kiválasztása
Ezen szimulációs kísérlethez az előkísérletet elvégző kísérleti személyek közül a monitoros szimulációs kísérletekben részt vett 8 megfigyelőt (4 nő, 4 férfi) választottam ki. A kiválasztás szempontja az volt, hogy ezen megfigyelők a
47
monitoros kísérletekben már rendelkeztek tapasztalattal, azonban a mostani kísérlet eltérő felépítéséből adódóan naiv megfigyelőknek számítottak.
6.2.3
Tréning
A kísérleti személyeket az előkísérletben résztvevők közül választottam ki, így az előző fejezetben leírt tréninget elvégezték. További gyakorlást jelentett számukra a jelen kísérlet első fázisának elvégzése, amelynek segítségével csak a később kiindulási színkombinációként használt mintákat választották ki. Mivel a jelen kísérlet valamely feltételezett kezdeti színkombináció halmaz esetén pusztán a mesterséges színi eltolódások hatását vizsgálja, ezért az első kísérleti fázis eredményei a kísérlet kiértékelésénél közvetlen módon nincsenek jelen.
6.2.4
Színminták kiválasztása
A kezdeti torzítatlan színkombinációkat az első kísérleti fázis eredményei alapján választottam ki, a -5…0…+5 skálán a 8 megfigyelő által legkedvezőbb vizuális illeszkedést leíró pontszám alapján. Ezzel a módszerrel 30 darab, előzőleg kedvező illeszkedésűnek ítélt színkombinációhoz jutottam. A kísérlet második fázisának tesztmintáit az előző fázisában legkedvezőbb illeszkedésűnek ítélt színkombináción kívül ezen színkombinációk észleleti tényezők szerinti mesterséges torzításai alkották. A torzítatlan színkombinációk a monitor látási szituációját és adaptációs pontjának megfelelően CIECAM02 színmegjelenési modellbe transzformált színingerekként álltak rendelkezésre. A mesterséges torzításokat a CIECAM02 észleleti korrelátumai (J: relatív világosság, C: króma, h: színezeti szög) mentén végeztem. Minden egyes torzítatlan színkombináció esetében 24 féle torzítást állítottam elő, a következő szempontok alapján: mindhárom észleleti tényező esetén külön-külön kétféle nagyságú (ΔECIECAM02=7, 12), pozitív és negatív irányú, szisztematikus és nem szisztematikus torzításait végeztem. Szisztematikus torzítások esetén a három észleleti tényező valamelyike a színkombinációt alkotó összes színminta esetében azonos mértékben, azonos irányban változott. A CIECAM02 színmegjelenési modellben így a szisztematikus színezeti szög menti torzítással létrehozott színkombináció három 48
színmintájának
koordinátáját
összekötve
a
torzítatlan
színkombináció
színmintáinak összekötésével nyert háromszöggel egybevágó, elforgatott helyzetű háromszöget kapunk. Króma szerinti szisztematikus torzítás esetén a színminták koordinátáit összekötve a torzítatlan esethez hasonló, azonos szögekkel de különböző oldalhosszakkal rendelkező háromszöget kapunk. Nem szisztematikus torzítások esetén a színkombinációt alkotó színminták koordinátáinak elmozdulása valamely észleleti tényező mentén különböző irányú és/vagy nagyságú. A torzítások a következő ábrák segítségével érthetők meg. 60
60
bc
40
40
20
20
ac
0 -60
-40
-20
0
20
40
60
ac
0 -60
-40
-20
-20
0
20
40
60
-20
-40
-40
Eredeti színkombináció
Eredeti színkombináció
-60 eltolódás színezeti szög Szisztematikus színi mentén ∆h=13˚ Szisztematikus szíin eltolódás színezeti szög mentén ∆h=26˚
Nem szisztematikus-60 színi eltolódás színezeti szög mentén Nem szisztematikus szíin eltolódás színezeti szög mentén
80
80
bc
60
60
40
40
20
20
ac
0 -80
bc
-60
-40
-20
0
20
40
60
80
bc
ac
0 -80
-60
-40
-20
0
-20
-20
-40
-40
20
40
60
80
-60 Eredeti színkombináció
-60 Eredeti színkombináció
Szisztematikus színi -80 eltolódás króma mentén ∆C=10 Szisztematikus szíin eltolódás króma mentén ∆C=20
Nem szisztematikus-80 szíin eltolódás króma mentén Nem szisztematikus színi eltolódás króma mentén
8. ábra: Szisztematikus és nem szisztematikus mesterséges színi eltolódások a CIECAM02 színmegjelenési modellben.
49
6.2.5
Kiértékelés, eredmények és következtetések
A kísérlet második szakaszában a közvetlen vizuális értékelés során a 8 megfigyelő által a -5...0...+5 skálán adott vizuális illeszkedés ítéleteket személyenként normalizáltam az egyes kísérleti személyek által különböző skálák használatából adódó eltérések csökkentése miatt, majd a nyolc normalizált eredményvektort stimulusonként átlagoltam. Ezután az eredményeket a torzítások típusa alapján a 9. ábrán látható módon csoportosítottam: ekvivalens eltolódások
3,5
kicsi
nem - ekvivalens eltolódások
nagy
kicsi
nagy
átlagos vizuális illeszkedés ítélet
3 2,5 2
eredeti színezet
1,5 1
króma
0,5
relatív világosság
relatív világosság relatív világosság
színezet színezet króma
relatív világosság
0 króma
-0,5
színezet
-1 a torzítás típusa
króma
9. ábra: A közvetlen vizuális értékelés eredményei torzításonként. (8 megfigyelő 30 stimulusra adott ítéletének átlagai)
Amint a 9. ábra mutatja, a vizuális illeszkedés ítéletek csökkenése szisztematikus (ún. ekvivalens) torzítások esetén csak kismértékben figyelhető meg. Nem szisztematikus (ún. nem ekvivalens) torzítások esetén a vizuális illeszkedés ítélet szignifikáns csökkenése figyelhető meg. Az észleleti tényezők szerinti vizsgálat kimutatta, hogy legnagyobb fokú csökkenést a króma észleleti tényező menti torzítás okoz. A t-eloszlás kritikus értéke p=0,05 szignifikancia szint mellett, n=29 szabadsági fok esetén tp(0,05;29)=2,462. A t-próba eredményei a 8. Táblázatban láthatók.
50
8. Táblázat: A t-próba eredményei 95% konfidencia intervallum határok alsó felső
átlag
szórás
standard hiba
eredeti ekvi_V_kicsi
0,178
1,198
0,219
-0,270
0,625
0,813
29
4,23E-01
eredeti ekvi_C_kicsi
0,531
1,638
0,299
-0,080
1,143
1,777
29
8,60E-02
eredeti ekvi_h_kicsi
0,074
1,205
0,220
-0,376
0,524
0,337
29
7,39E-01
eredeti ekvi_V_nagy
0,189
1,421
0,259
-0,342
0,720
0,728
29
4,72E-01
eredeti ekvi_C_nagy
1,391
1,411
0,258
0,864
1,918
5,399
29
8,38E-06
0,415
1,316
0,240
-0,077
0,906
1,726
29
9,49E-02
0,774
2,110
0,385
-0,014
1,562
2,009
29
5,39E-02
2,256
1,396
0,255
1,734
2,777
8,851
29
9,76E-10
0,633
1,888
0,345
-0,072
1,339
1,837
29
7,65E-02
2,243
1,667
0,304
1,620
2,865
7,370
29
4,05E-08
3,074
1,508
0,275
2,511
3,637
11,169
29
5,08E-12
1,176
1,610
0,294
0,575
1,777
4,000
29
4,00E-04
eredeti ekvi_h_nagy eredeti nem_ekvi_V_kic si eredeti nem_ekvi_C_ki csi eredeti nem_ekvi_h_kic si eredeti nem_ekvi_V_na gy eredeti nem_ekvi_C_na gy eredeti nem_ekvi_h_na gy
t
szabadság Sig. i fok (2-oldali)
A 8. Táblázatból látható, hogy az illeszkedés ítélet szignifikáns mértékű torzulását ekvivalens (szisztematikus) színi eltolódáskor csak nagymértékű króma torzítás (ΔE=12 CIELAB egység) esetén figyelhetjük meg. Nem ekvivalens színi eltolódás esetén a relatív világosság, valamint a színezeti szög kismértékű (ΔE=7 CIELAB egység) eltolódásakor az illeszkedés ítélet torzulása nem szignifikáns, az összes többi esetben a vizuális illeszkedés ítélet szignifikáns mértékű torzulását figyelhetjük meg.
51
6.3
A vizuális illeszkedés modellezésére vonatkozó új vizuális kísérletsorozat leírása
A következő fejezetekben olyan új kísérleti sorozatot mutatok be, amelynek segítségével a vizuális illeszkedés kialakulásához szükséges feltételeket az észleleti tényezők értékei alapján vizsgáltam. Célom egy olyan mennyiség meghatározása volt, amely egy adott színkombináció esetén adott látási szituációban az egymás mellé
helyezett
színingerek
illeszkedésének
pszicho-fizikai
korrelátumát
szolgáltatja.
6.3.1
Kísérleti elrendezés
Mivel célom egy általános tendenciákon alapuló matematikai modell kifejlesztése, a kísérleti elrendezést a nagyszámú tesztmintának megfelelően alakítottam ki. A vizuális illeszkedés torzulásának vizsgálatára vonatkozó előkísérleteim eredményei a
megfigyelődobozban
végzett
kísérletek
és
a
szimulációs
kísérletek
eredményeinek egyezését mutatták, így jelen kísérletsorozat esetében a színkombinációk CRT monitoron való szimulációját választottam. Ehhez a kísérlethez egyedi megjelenítő szoftvert készítettem, amely a stimulusként használt színkombinációkat középszürke színű háttéren jelenítette meg. A képernyő szélén keretszerűen a monitor fehérpontjával megegyező színingert jelenítettem meg, a megfigyelő adaptációjának elősegítése érdekében. A kísérleteket 17’ képátmérőjű katódsugárcsöves monitoron végeztem, melyet a színhelyes megjelenítés érdekében a G.O.G. modell60 segítségével kalibráltam. A kísérlet során a fehér adaptációs keret szélessége a képernyő széle mentén minden oldalon 2 cm volt, a szürke háttér 32 cm x 23 cm területet foglalt el a képernyőn. Ezen a szürke területen helyezkedtek el a tesztkombinációk. Két színingerből álló színkombináció esetén a két színminta a szürke terület közepére igazítva helyezkedett el úgy, hogy egyik oldaluk
mentén
teljes
oldalhosszúságban
érintkeztek
egymással.
Három
színingerből álló színkombinációk esetén a harmadik színminta az előző elrendezéshez képest úgy helyezkedett el, hogy bármely két színmintának volt legalább fél oldalhosszúságnyi érintkező éle. A négyzet alakú színminták
52
oldalhosszúsága minden esetben 4,5 cm volt. Ez α=3,81° látószögnek felel meg. A kísérleti elrendezést a 10. ábra mutatja.
10. ábra: Szimulációs kísérlet CRT monitoron.
A szimulációhoz a CIECAM02 színmegjelenési modell észleleti tényezői alapján kiválasztott színingerek CIECAM02 paramétereiből a látási szituáció paramétereit (háttér fénysűrűsége, megvilágítók fehérpontjának adatai, megfigyelő adaptációs állapota) figyelembe véve CIE XYZ színinger összetevőket számítottam. Ezután az így számított CIE XYZ színinger összetevőket a kalibrációs modell segítségével jelenítettem meg. A szimulációs program segítségével megjelenített színminták megjelenésének pontosságát a monitor bekapcsolását követően eltelt 30 perc múlva spektro-radiométer segítségével ellenőriztem. Az ilyen módon kapott színképi eloszlásokból újra CIE XYZ színinger összetevőket számoltam, majd ugyanazon látási
szituáció
paramétereivel
a
CIECAM02
színmegjelenési
modellbe
transzformáltam. A CIECAM02 színmegjelenési modell szerinti színingerkülönbségeket számoltam a kiválasztott minták és a megjelenített minták spektrumaiból számolt CIECAM02 észleleti tényezők alapján. 30 minta objektív mérései és kalibrációs modell által számított CIELAB színingertérben számított színkülönbség átlagos értéke ΔE=2,25-nek adódott, ΔEMIN=0,87, ΔEMAX=4,45 értékekkel. Az objektív mérések előtti 30 perc bemelegedési időt a vizuális kísérletek elkezdése előtt is minden esetben biztosítottam.
53
6.3.2
Teszt minták kiválasztása
A két színingerből álló színkombinációk esetén a CIECAM02 színmegjelenési modellből az akromatikus skála mentén 5 világossági szinten választottam tesztmintákat. Ezután kiválasztottam a h=0° színezeti szög korrelátummal rendelkező metszetet és ezen belül választottam ki világossági és króma korrelátumok szerinti színingereket. Ezeket a 11. ábra szemlélteti. Ezután a színezeti szög korrelátumot Δh=45°-onként változtatva határoztam meg a kísérletben használt stimulushalmazt.
11. ábra: Stimulusok kiválasztása a CIECAM02 színmegjelenési modell h=0° metszetén
A monitor színmegjelenítési tartományának a lehető legjobb kihasználása érdekében a legnagyobb króma korrelátummal rendelkező stimulust a monitor által még éppen megjeleníthető színingerek közül választottam ki minden színezeti szög esetén. A kiválasztott stimulushalmazt az ac – bc síkon a 12. ábra szemlélteti. A két színingerből álló színkombinációk vizsgálata esetén a kiválasztott 69 stimulus minden önmagától eltérő stimulussal kombinálva C 692 = 2346 darab színkombinációt
alkot.
Jelen
kísérletben
színkombinációk alkották a stimulus párokat.
54
ezek
a
két
színingerből
álló
a.
b.
c.
d.
12. ábra: Stimulusok elhelyezkedése a CIECAM02 színmegjelenési modell ac – bc síkon. a. két színingerből álló színkombinációk számára. b, azonos színezetű, három színingerből álló színkombinációk számára. c, különböző színezetű, három színingerből álló színkombinációk (1. halmaz, J=állandó) számára. d, különböző színezetű, három színingerből álló színkombinációk (2. halmaz, C=állandó) számára.
Három színingerből álló színkombinációk előállítása esetén ugyanezen stimulusok 3 használata C 69 = 52394 darab színkombinációt jelent. Emiatt a három színingerből
álló színkombinációkat három esetre bontva vizsgáltam. Három színingerből álló monokromatikus színkombinációk esetén a már meglévő két színingerből álló színkombinációk vizsgálatában szereplő elrendezést használtam fel a világossági és
55
króma korrelátum szintek kiválasztásához. A színezeti szöget 30°-os lépésenként változtattam. Az így meghatározott 101 darab stimulusból három színingerből álló színkombinációkat alkotva minden egyes színezeti szög által meghatározott metszetben lévő 13 darab színinger 3322 stimulus hármast alkot. A megfigyelők feladata ezek értékelése volt. A három különböző színezetű színingerből álló színkombinációk illeszkedésének modellezését két alkísérlet segítségével végeztem el. A relatív világosság függvényeinek modellezésére a króma korrelátum értékét állandónak (C=~20) rögzítve, a relatív világosság korrelátumot 3 különböző szinten választottam ki (J=~30, ~50, ~80), és a színezeti szöget változtattam. A króma függvények modellezéséhez a relatív világosság korrelátumot állandó értéknek (J=~50) vettem, a króma korrelátumot 3 szintre állítottam be (C=~10, ~20, Cmax) és a színezeti szöget változtattam. A mintavételezés megfelelő sűrűsége érdekében mindkét kísérletben 30°-os színezeti szög különbséggel mintavételeztem a színteret. A kétféle kísérlet esetében ilyen módon kísérletenként 36 darab színingert választottam ki. Mindegyik színmintát minden eltérővel való hármas csoportokba 3 rendezve C 36 = 7140 három színingerből álló színkombinációt kaptam, azaz ebben
az esetben összesen 14280 darab három színingerből álló színkombinációt kellett a megfigyelőknek értékelniük. Az összes kiválasztott stimulus színingermetrikai jellemzőit a Melléklet 4 fejezetben foglaltam össze. A kísérleti mintákat az ac – bc síkon megjelenítve a 12. ábra mutatja.
6.3.3
Kísérleti személyek kiválasztása
Ebben a fejezetben leírt szimulációs kísérletekhez a megfigyelőket az előkísérletekben részt vevő megfigyelők közül választottam ki. Az előkísérlet előtti tréninget mindannyian teljesítették, valamint az előkísérletben megismerkedtek a kísérletek elvégzésének menetével. Színlátásukat a Farnsworth-Munsell 100 Hue teszttel ellenőriztem, és csak a teszt pontozása szerint 16 büntetőpontnál kevesebbet teljesítők vehettek részt a kísérletben. 9 kísérleti személyt választottam ki (4 férfi, 5 nő, mindegyikük 20-24 év közötti egyetemi hallgató), akik a megfigyeléseket a két színingerből álló színkombinációk esetén és a három színingerből álló
56
monokromatikus színkombinációk esetén a teljes sorozat kétszeri megfigyelésével, a három színingerből álló egyéb színkombinációk esetén pedig a sorozatból véletlenszerűen
kiválasztott
1000-1000
darab
színkombináció
ismételt
megfigyelésével végezték.
6.3.4
Kísérleti személyek feladata
A kísérleti személyek a sötétszobába történő belépés után minden alkalommal 10 percig akkomodálódtak a kísérleti körülményekhez. Ezalatt az idő alatt a feladatukról illetve a számítógépes szoftver felhasználói felületének használatáról kaptak részletes tájékoztatást. Az akkomodációra használt idő letelte után a szoftver elindításakor 10 másodpercig szürke hátteret láttak fehér színű kerettel, majd megjelent a véletlen sorrendbe rendezett stimulusok közül az első színkombináció és a hozzá tartozó -5...-4...-3...-2...-1...0...+1...+2...+3...+4...+5 skála. A megfigyelő feladata a színkombináció tagjainak egymáshoz való vizuális illeszkedésének skálázása volt, az egérrel a megfelelő skálaértékre való kattintással. Ezután az értékelt színkombináció eltűnt, és 2 másodpercig ismét szürke hátteret látott a megfigyelő fehér kerettel, az utóképek elkerülése érdekében. A megfigyelő ítéleteit a számítógépes program rögzítette, és rögtön értékelhető szöveges formátumban mentette el. Egy alkalommal egy megfigyelő 100 színkombinációról alkotott ítéletet, amely a megfigyelőknek 50-70 perc időt vett igénybe. Egy munkanap folyamán így 6 megfigyelő váltotta egymást. A két és három színingerből álló színkombinációkat vizsgáló kísérletsorozatok és az egyes sorozatoknál előírt ismétlésekkel előállított 27616 színkombináció megfigyelése ezt az ütemtervet tartva 9 hónapot vett igénybe. A megfigyelők ösztönzésére hallgatói munkadíj került kifizetésre.
57
7 Vizuális eredmények értékelése A vizuális kísérletek eredményeit a 6.3. fejezetben mutatom be részletesen, egyben az eredmények matematikai modellezését is elvégezve. A következő alfejezetekben azokat a statisztikai vizsgálatokat mutatom be, amelyek elvégzése a kapott eredmények megbízhatóságát mutatja meg, valamint a modellillesztés elvégzésének jogosultságát igazolja.
7.1
Vizuális megfigyelések függetlenség vizsgálata
A vizuális kísérlet adatainak függetlenség vizsgálatát χ2 nem paraméteres statisztikai próba segítségével végeztem el. A statisztikai vizsgálat célja kimutatni, hogy egyik kísérleti személy által megfigyelt értékből sem tudunk olyan információt nyerni, melynek segítségével következtethetünk egy másik kísérleti személy által becsült értékre. Ez csak akkor történhet meg, ha a megfigyelők „összejátszanak”, ami a leírt kísérleti elrendezés esetén teljes bizonyossággal kizárható, de a megfigyelések függetlenségének vizsgálata a további statisztikai analízis előfeltétele. A módszer ismertetését a Melléklet 5 fejezet tartalmazza. A vizsgálatot az SPSS statisztikai programcsomag segítségével végeztem el. A vizuális eredmények függetlenségi vizsgálatának eredményeit az alábbiakban a kísérlet bemutatásánál ismertetett tagolásban tárgyalom. A vizsgálat eredménye szerint a megfigyelések mindhárom mintahalmaz esetén függetlenek egymástól. Ez a tény a kísérlet felépítése miatt várható volt, viszont ennek statisztikai igazolása a további vizsgálatok, statisztikai elemzések előfeltétele.
58
7.2
Többszempontú varianciaanalízis vizsgálat
Az észleleti tényezők vizuális illeszkedési ítéletre gyakorolt hatását többszempontú varianciaanalízis segítségével vizsgáltam. A vizsgálat célja volt megtudni, hogy az észleleti tényezők, vagy azok összege, különbsége segítségével készíthető-e általános matematikai modell a vizuális eredmények alapján. A varianciaanalízis eltérő módon lerögzített varianciák segítségével a populáció különböző középértékeit viszonyítja egymáshoz. A vizuális kísérletek során előállt teljes adatmennyiség, mint alaphalmaz összvarianciáját vizsgálja, az ingadozás okára keresi a választ. Annak a tisztázását segíti, hogy a variancia eltérések mögött a véletlen vagy egy másik magyarázó tényező hatása bújik-e meg. A vizsgálat nullhipotézise (H0), hogy nincs különbség az átlagok között, a csoportok a célváltozó átlagára nézve minden mintában azonosak. p<0,05 szignifikancia szint esetén a nullhipotézist elvetjük, vagyis kimondjuk, hogy van különbség, az átlagok nem egyenlők. p>0,05 szignifikancia szint esetén a nullhipotézist megtartjuk, vagyis
kimondjuk,
hogy
az
átlagok
megegyeznek.
A
varianciaanalízis
alkalmazásának feltétele, hogy a függő változó legalább intervallum szintű, normális eloszlású, egyenlő szórású változó legyen, és a vizsgált csoportokban az elemszám közel azonos legyen. A normalitást minden további esetben Kolmogorov-Szmirnov próbával vizsgáltam, míg a szórások egyenlőségét Levenepróba segítségével ellenőriztem.
7.2.1
Vizuális megfigyelések normalitásának vizsgálata
A 9. táblázatban a Kolmogorov-Szmirnov próba eredményeit láthatjuk a háromfajta vizuális adathalmazra. A vizuális eredmények eloszlásának vizsgálatára Kolmogorov-Szmirnov próbát végeztem, amelynek segítségével megmutattam, hogy a kísérleti eredmények mindhárom kísérletsorozat esetében normális eloszlásúak. A statisztikai próba eredményeit a 9. táblázat mutatja.
59
9. Táblázat: A Kolmogorov-Szmirnov teszt eredményei
Két színingerből álló színkombinációk Azonos színezetű, három színingerből álló színkombinációk Különböző színezetű, három színingerből álló színkombinációk
KolmogorovSzmirnov teszt
p
átlag
variancia
Skewness
Kurtosis
N
0,033
3,24 * -6 10
0,719
1,86
-0,205
-0,594
2346
0,089
7,74 * -14 10
1,884
1,51
-0,675
-0,086
3322
0,061
7,29 * -120 10
-0,242
1,30
0,385
0,051
14280
A táblázatból látható, hogy a vizuális megfigyelések normális eloszlást követnek, vagyis a szórások egyenlőségének vizsgálata után a varianciaanalízis lefolytatható. Ez az eredmény a természetben lejátszódó folyamatok megfigyelési adatait tekintve nem meglepő, azonban a további vizsgálatok elvégzéséhez erre a vizsgálatra szükség volt.
7.2.2
A varianciák homogenitásának vizsgálata
A vizuális eredmények varianciájának ellenőrzését a Levene próba segítségével végeztem el, mivel kettőnél több, normális eloszlású, azonos n elemszámú valószínűségi változó állt rendelkezésre. Az alkalmazott statisztikai próba a varianciák homogenitását mutatta, így a varianciaanalízis további transzformációk nélkül elvégezhető.
7.2.3
Varianciaanalízis vizsgálat
A kísérletsorozatok folyamán a kísérleti személyek által értékelt vizuális illeszkedést a színkombinációk észleleti tényezői, valamint ezek különbsége és összege határozta meg. A varianciaanalízis során a színminták számától, valamint színezeti tulajdonságaitól függően különböző számú faktort kell vizsgálni. A vizsgálatok eredményeit ezért a továbbiakban külön kísérletsorozatonként mutatom be. 60
10. Táblázat: Az illeszkedési színkombinációk esetén.
ítéletet
befolyásoló
tényezők
két
színingerből
Észleleti tényező
Négyzetes összeg
sz. fok
Variancia
F
p
Az észleleti tényező hatása
J1-J2 C1-C2 h1-h2 J1+J2 J1-J2 * h1-h2 J1-J2 * C1-C2 h1-h2 * C1-C2 h1-h2 * J1+J2
1598,97 2565,09 100,62 1189,60 839,84 1502,09 281,50 1282,58
60 373 7 105 145 1182 105 207
26,65 6,88 14,37 11,33 5,79 1,27 2,68 6,20
17,83 4,60 9,09 6,46 3,66 0,85 1,47 3,53
0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,993 0,002 0,000
szignifikáns szignifikáns szignifikáns szignifikáns szignifikáns nem szignifikáns nem szignifikáns szignifikáns
álló
Ahogy a 10. táblázatban látható, két színingerből álló színkombinációk illeszkedésének ítéletét a két színinger közötti relatív világosság különbség, krómakülönbség, színezeti szög különbség, valamint a relatív világosság összege szignifikáns mértékben befolyásolja. Ezen észleleti tényezők kevert hatása közül a relatív világosság különbség és színezeti szög különbség, valamint a színezeti szög különbség és a relatív világosság összeg együttes hatása szignifikáns. 11. Táblázat: Az illeszkedési ítéletet befolyásoló tényezők három színingerből álló monokróm színkombinációk esetén. Észleleti tényező h Cdiff Jdiff Jszum Cszum Jdiff * Cdiff Jdiff * Cszum Jdiff * h Cdiff * Jszum Cdiff * h
Ahogy
a
11.
Négyzetes összeg
sz. fok
Variancia
F
p
Az észleleti tényező hatása
108,83 690,84 171,47 275,46 28,31 60,28 110,03 66,04 157,04 20,33
11 21 3 8 30 66 106 55 111 39
9,89 32,90 57,16 34,43 0,94 0,91 1,04 1,20 1,41 0,52
4,61 41,39 33,07 19,92 1,11 1,15 1,38 0,58 2,76 0,60
0,000 0,000 0,000 0,000 0,310 0,207 0,012 0,993 0,000 0,974
szignifikáns szignifikáns szignifikáns szignifikáns nem szignifikáns nem szignifikáns nem szignifikáns nem szignifikáns szignifikáns nem szignifikáns
táblázatban
látható,
három
színingerből
álló
monokróm
színkombinációk illeszkedésének mértékét a három színinger közötti relatív világosság különbség, krómakülönbség, valamint a relatív világosság összege szignifikáns mértékben befolyásolja. Szignifikáns hatása van a színkombinációk
61
együttes, közös színezeti szögének is. Ezen észleleti tényezők kevert hatása közül a króma különbség és a relatív világosság összeg együttes hatása szignifikáns. 12. Táblázat: Az illeszkedési ítéletet befolyásoló tényezők három színingerből álló trikróm színkombinációk esetén. Észleleti tényező
Négyzetes összeg
sz. fok
Variancia
F
p
Az észleleti tényező hatása
h1-h2 h1-h3
1525,60 2619,48
11 11
138,69 238,13
103,17 177,14
0,000 0,000
szignifikáns szignifikáns
Jdiff
906,36
28
32,37
29,33
0,000
szignifikáns
Cdiff
6322,69
255
24,79
22,46
0,000
szignifikáns
Jszum
609,96
79
7,72
4,27
0,000
szignifikáns
Jdiff * Cdiff h1-h2 * h1-h3
1631,57 3610,57
986 121
1,65 29,84
1,50 22,20
0,000 0,000
szignifikáns
Ahogy
a
11.
táblázatban
látható,
három
színingerből
szignifikáns
álló
monokróm
színkombinációk illeszkedésének mértékét a három színinger közötti relatív világosság különbség, krómakülönbség, valamint a relatív világosság összege szignifikáns mértékben befolyásolja. Szignifikáns hatása van a színkombinációk együttes, közös színezeti szögének is. Ezen észleleti tényezők kevert hatása közül a króma különbség és a relatív világosság összeg együttes hatása szignifikáns. 12. Táblázatban látható, három színingerből álló trikróm színkombinációk illeszkedésének mértékét a három színinger közötti relatív világosság különbség, krómakülönbség, színezeti szög különbség, valamint a relatív világosság összege szignifikáns mértékben befolyásolja. Ezen észleleti tényezők kevert hatása közül a relatív világosság különbség és krómakülönbség, valamint a színminta párok közötti színezeti szög különbségek együttes hatása szignifikáns. A fenti táblázatokból a vizuális illeszkedést befolyásoló észleleti tényezők egyértelműen láthatók, így az elvégzett varianciaanalízis egyben a vizuális illeszkedés modellezésének kiindulási alapjaként is szolgál. A következő alfejezetekben a vizuális illeszkedés modellezését az itt kimutatott észleleti tényezők alapján végzem el.
62
7.3
A vizuális illeszkedés modellezése két és három színingerből álló színkombinációk esetén
A következő fejezetekben a vizuális adathalmazt a színkombinációk típusa szerinti bontásban vizsgálom.
7.3.1
A vizuális illeszkedés modellezése két színingerből álló színkombinációk esetén
A számítógépes kísérleti program által rögzített ítéleteket a Microsoft Excel programban gyűjtöttem kísérleti személyenként oszlopokban. A 9 megfigyelő kísérleti eredményeinek stimulusonkénti matematikai átlagát számítottam. A véletlenszerű sorrendben megjelenített stimulusokra adott ítéleteket az őket alkotó színingerek sorszáma szerinti sorrendbe állítottam, majd az egyféle színezetből álló és nem egyféle színezetből álló színkombinációkat különválasztottam. Első vizsgálatként néhány alapvető tendencia megállapítása érdekében saját kísérleti eredményeimet néhány, észleleti tényezőkre vonatkozó szabály alapján SQL adatbázis szűrés segítségével kategorizáltam. A következő táblázatból a vizuális illeszkedést befolyásoló, az összetevő színingerek észleleti tényezőiből adódó tendenciák figyelhetők meg. 13. Táblázat: Vizuális illeszkedés észleleti tényezőktől való függése
Azonosító
1/a.
1/b.
1/c.
1/d.
Átlagos vizuális illeszkedés eredmény (9 megfigyelő 3 megfigyelése)
Szórás
Darabszám
h1=h2
2,517
1,51
273
h1=h2 J1 = J2
0,1032
1,264
45
h1=h2 J1 ≠ J2
2.994
1,022
228
h1=h2 C1 = C2
2,9571
1,132
135
Leírása CIECAM02 Alapelv neve attribútumokkal Azonos színezet Azonos színezet, azonos relatív világosság Azonos színezet, nem azonos relatív világosság Azonos színezet, azonos króma
63
1/e. 2/a.
2/b.
2/c.
3
3/a.
4 5
6
7 8
Azonos színezet, nem azonos króma Szomszédos színezetek Szomszédos színezetek, azonos relatív világosság Szomszédos színezetek, nem azonos relatív világosság Ellentétes színezetek Ellentétes színezetek, azonos relatív világosság Azonos relatív világosság Nem azonos relatív világosság Egyenlő relatív világosság távolság a közepes relatív világosságtól Azonos króma Nem azonos króma
h1=h2 C1 ≠ C2
2,087
1,7
138
| h1-h2 | = 45°
1,203
1,816
512
| h1-h2 | = 45° J1 = J2
0,094
1,71
160
| h1-h2 | = 45° J1 ≠ J2
1,707
1,63
352
| h1-h2 | = 180°
-0,161
1,51
256
| h1-h2 | = 180° J1 = J2
-0,732
1,622
72
J1 = J2
-0,418
1,702
552
J1 ≠ J2
0,62
1,718
1240
|J1 – 50| = |J2 50|
0,154
1,88
744
C1 = C2
0,794
1,6
880
C1 ≠ C2
-0,176
1,8
912
A vizuális illeszkedési kísérleteim eredményei közül a színezeti szögek háromféle egymáshoz képesti helyzetét (Δh=0°, 45°, 180°) vizsgáltam (13. Táblázat 1/a., 2/a, 3). Eredményeim szerint az azonos színezetekből álló színkombinációk esetén az illeszkedés kedvező. Saját eredményeim szerint a CIECAM02 színmegjelenési modell
korrelátuma
szerinti
maximális
színezeti
szög
különbség
jóval
kedvezőtlenebb vizuális illeszkedést hoz létre (13. Táblázat 3), mint a Δh=45° színezeti szög különbséggel rendelkező szomszédos színezetek használatával (13. Táblázat 2/a), vagy az azonos színezetek használatával (13. Táblázat 1/a) létrehozott színkombinációk.
64
A króma észleleti tényező hatását az egész adatbázisra, valamint az egyes esetekre is vizsgáltam. Megállapítható, hogy az azonos krómával rendelkező színingerek illeszkedésének mértéke (13. Táblázat 7) nagyobb, mint a nem azonos krómával rendelkező stimulus párok illeszkedése (13. Táblázat 8). Ez a megállapítás azonos színezetű színingerekből álló színkombinációkra is igazolható (13. Táblázat 1/d és 1/e.) A relatív világosság észleleti tényező hatását szintén a kísérletben szereplő összes stimulusra, valamint az egyes esetekre külön végeztem el. Az összes stimulus vizsgálata
esetén
az
azonos
relatív
világosságú
színingerekből
álló
színkombinációk vizuális illeszkedése szignifikánsan kisebb (13. Táblázat 5), mint a nem azonos relatív világosságú színingereket tartalmazó színkombinációké (13. Táblázat 4). Ez a megállapítás Δh=0°, 45°, 180° színezeti szög különbségek esetén is kimutatható (13. Táblázat 1/b-1/c, 2/b-2/c, 3/a-4). A vizsgált szempontok alapján megerősítik az elmúlt években Ou által a CIELAB színingertér észleleti tényezőire definiált matematikai modell63 alapelveit a relatív világosság különbségre, valamint a színezeti szög különbségre illetve a króma különbségre vonatkozó eredmények tekintetében.
Két színingerből álló monokróm színkombinációk A monokróm színkombinációk közé olyan stimulusokat válogattam, amelyek esetén az őket alkotó két színinger közötti színezeti szög különbség 5°-nál kisebb (Δh<5°). Az ilyen színkombinációk esetén a színezeti szög különbség elhanyagolható, így az illeszkedési ítélet kialakításában nem bír jelentőséggel. A vizuális illeszkedést meghatározó tényezők vizsgálatát az illeszkedés relatív világosság és a króma függvényében végeztem el. A 9 megfigyelő 2 megfigyeléséből számított átlagértékekhez 95%-os konfidencia intervallumokat számítottam, majd nem lineáris regresszió segítségével a vizuális eredményekre illeszkedő matematikai görbéket határoztam meg. A relatív világosságtól való függés vizsgálatához a stimulusok relatív világosság különbségét és összegét számítottam, a kísérleti személyek ítéleteinek átlagát pedig ennek függvényében ábrázoltam.
65
13. ábra: Vizuális illeszkedési ítéletek függése a színingerek relatív világosságkülönbségétől, két színingerből álló színkombinációk esetén. 9 megfigyelő 2 ismétlésének átlaga, 95%-os konfidencia intervallumokkal.
Amint a 13. ábra mutatja, a két színinger közötti kis relatív világosságkülönbség kedvezőtlen vizuális illeszkedést eredményez. A vizuális eredményekre illesztett harmadfokú görbe Δ J = J 1 − J 2 = 38 relatív világosságkülönbségnél veszi fel globális maximumát. A legjobban illeszkedő függvényt a (6) összefüggés írja le. 3
2
CHF 2M, Jdiff = 2,33 ⋅ 10 −5 Δ J − 0,004 Δ J + 0, 211 Δ J + 0, 246
(6)
A két színinger relatív világosság összegének függvényében a vizuális illeszkedés változását a 14. ábra mutatja.
66
14. ábra: Vizuális illeszkedési ítéletek függése a színingerek relatív világosság összegétől, két színingerből álló színkombinációk esetén. 9 megfigyelő 2 ismétlésének átlaga
A két színinger relatív világosság összegének függvényében a vizuális illeszkedés lineárisan változik. A nagyobb relatív világosságösszeg kedvezőbb vizuális illeszkedést eredményez. A vizuális eredményekre legjobban illeszkedő függvényt a (7) összefüggés írja le. CHF 2M, Jsum = 0,0268 J sum − 0,656
(7)
15. ábra: Vizuális illeszkedési ítéletek függése a színingerek króma különbségétől két színingerből álló színkombinációk esetén. 9 megfigyelő 2 ismétlésének átlaga.
67
A két színinger abszolút króma különbségének függvényében a vizuális illeszkedés lineárisan változik. A nagyobb abszolút króma különbség kedvezőtlenebb vizuális illeszkedést eredményez. A vizuális eredményekre legjobban illeszkedő függvényt a (8) összefüggés írja le. CHF 2M, Cdiff = 3,87 − 0 ,066 Δ C
(8)
16. ábra: Vizuális illeszkedési ítéletek függése a színingerek színezeti szögétől két színingerből álló színkombinációk esetén. 9 megfigyelő 2 ismétlésének átlaga, 95%-os konfidencia intervallumokkal.
A vizuális adathalmazt egy adott színezet előfordulása szerint kategorizáltam. Mivel a stimulust alkotó két színinger közötti színezetkülönbség 0, a vizuális illeszkedést a két színinger közös színezetének kedveltsége befolyásolja. Ilyen eredményt Sueeprasan65 is publikált. A vizuális eredményekre legjobban illeszkedő függvényt a (9) összefüggés írja le. CHF 2M, H P = 0,361 sin( 1,511 h ) + 2,512
(9)
A fenti összefüggésekből a vizuális kísérlet eredményeire legjobban illeszkedő formulát az egyes összefüggésekhez tartozó súlytényezők változtatásával, a determinációs együttható (r2) maximalizálásával határoztam meg. A vizuális
68
illeszkedés pszicho-fizikai korrelátuma azonos színezetű két színingerből álló színkombinációk esetén az alábbi összefüggés segítségével adható meg: CHF2M = 0,283⋅ (3,275CHF2M,Jdiff - 0,643CHF2M,Jsum + 2,749 CHF2M,Cdiff + 4,773CHF2M,HP ) − 5,305 (10)
ahol: CHF2M a vizuális illeszkedés pszicho-fizikai korrelátuma, CHF2M,Jdiff a relatív világosságkülönbségből származó, CHF2M,Jsum a relatív világosság összegből származó, CHF2M,Cdiff a króma különbségből származó, CHF2M,HP a színezeti szögből származó vizuális illeszkedést leíró összetevő.
Két színingerből álló dikróm színkombinációk A dikróm színkombinációk közé olyan színkombinációkat válogattam, amelyek esetén az őket alkotó két színinger közötti színezeti szög különbség legalább 5° (Δh≥5°). Az ilyen színkombinációk esetén a színezeti szög különbség már nem elhanyagolható, így a vizuális illeszkedési ítélet kialakításában jelentőséggel bír.
17. ábra: Vizuális illeszkedés függése a színingerek relatív világosságkülönbségétől két színingerből álló dikróm színkombinációk esetén. 9 megfigyelő 2 ismétlésének átlaga, 95%-os konfidencia intervallumokkal.
69
Amint a 17. ábra mutatja, a két színinger közötti kis relatív világosság különbség kedvezőtlen vizuális illeszkedést eredményez. A vizuális eredményekre illesztett harmadfokú görbe Δ J = J 1 − J 2 = 60 relatív világosságkülönbségnél veszi fel globális maximumát. A legjobban illeszkedő függvényt a (11) összefüggés írja le. 3
2
CHF 2D, Jdiff = 2,5 ⋅ 10 −5 Δ J + 3 ⋅ 10 −3 Δ J − 2, 2 ⋅ 10 −2 Δ J + 0,158
(11)
A két színinger relatív világosság összegének függvényében a vizuális illeszkedés változását a 18. ábra mutatja.
18. ábra: Vizuális illeszkedés függése a színingerek relatív világosság összegétől, két színingerből álló dikróm színkombinációk esetén. 9 megfigyelő 2 ismétlésének átlaga.
A két színinger relatív világosság összegének függvényében a vizuális illeszkedés lineáris függvénnyel modellezhető. Az itt tapasztalható nagy szórás miatt a modell pontossága magasabb fokszámú polinom illesztésével nem javítható. A nagyobb relatív világosságösszeg kedvezőbb vizuális illeszkedést eredményez. A vizuális eredményekre legjobban illeszkedő függvényt a (12) összefüggés írja le. CHF 2D, Jsum = 0,027 J sum − 0,656
70
(12)
19. ábra: Vizuális illeszkedés függése a színingerek króma különbségétől két színingerből álló dikróm színkombinációk esetén. 9 megfigyelő 2 ismétlésének átlaga.
A két színinger abszolút króma különbségének függvényében a vizuális illeszkedés lineáris függvénnyel modellezhető. Az itt tapasztalható nagy szórás miatt a modell pontossága magasabb fokszámú polinom illesztésével nem javítható. A nagyobb abszolút króma különbség kedvezőtlenebb vizuális illeszkedést eredményez. A vizuális eredményekre legjobban illeszkedő függvényt a (13) összefüggés írja le. CHF 2D,Cdiff = − 0,053 Δ C + 1,172
71
(13)
20. ábra: Vizuális illeszkedés függése a színingerek króma összegétől két színingerből álló dikróm színkombinációk esetén. 9 megfigyelő 2 ismétlésének átlaga.
A két színinger króma összegének függvényében a vizuális illeszkedési ítélet lineárisan változik. A nagyobb abszolút króma összeg kedvezőtlenebb vizuális illeszkedést eredményez. A vizuális eredményekre legjobban illeszkedő függvényt a (14) összefüggés írja le. CHF 2D, Csum = − 0,051 C sum + 2,36
(14)
A vizuális adathalmazt egy adott színezet előfordulása szerint kategorizáltam. Mivel a stimulust alkotó két színinger színezeti szöge nem azonos, a vizuális illeszkedést a két színinger egyenkénti saját színezetének kedveltsége befolyásolja. A
színkombináció
színezet
szerinti
kedveltsége
az
egyes
színingerek
kedveltségéből additív módon számítható. Ilyen eredményt Sueeprasan65 is publikált.
72
21. ábra: Vizuális illeszkedési ítélet függése a színkombinációt alkotó színingerek önálló színezeti szögétől, két színingerből álló dikróm színkombinációk esetén. 9 megfigyelő 2 ismétlésének átlaga, 95%-os konfidencia intervallumokkal.
A vizuális eredményekre legjobban illeszkedő függvényt a (15) összefüggés írja le.
4 ⋅ 10 −5 (h1 ) − 0,0127 h1 + 1,4035 + 4 ⋅ 10 −5 (h2 ) − 0,0127 h2 + 1,4035 = 2 2
CHF2D,HP
2
(15)
A vizuális adathalmazt a színezeti szög különbségének nagysága szerint kategorizáltam. A 22. ábra a vizuális illeszkedési ítéletek átlagértékei láthatók a színkombinációkat
alkotó
két
színinger
függvényében.
73
színezeti
szög
különbségének
22. ábra: Vizuális illeszkedési ítélet függése a színingerek színezeti szög különbségétől, két színingerből álló dikróm színkombinációk esetén. 9 megfigyelő 2 ismétlésének átlaga, 95%-os konfidencia intervallumokkal.
A vizuális eredményekre legjobban illeszkedő függvényt a (16) összefüggés írja le. CHF 2D, hdiff = 8 ⋅ 10 − 5 ( h1 − h2
)
2
− 0 .0279 h1 − h 2 + 2 .3428
(16)
A fenti összefüggésekből a vizuális illeszkedés pszicho-fizikai korrelátuma különböző színezetű két színingerből álló színösszetételek esetén az alábbi összefüggés segítségével adható meg: ⎛ 0,515 CHF2D,Jdiff + 0,391 CHF2D,Jsum + 0,205 CHF2D,Cdiff ⎞ ⎟ − 2,283 CHF2D = 0,47 ⋅ ⎜⎜ ⎟ + CHF + CHF + CHF 1 , 736 2,187 5 , 104 2D,Csum 2D,hdiff 2D,HP ⎠ ⎝ (17)
ahol: CHF2D a vizuális illeszkedés pszicho-fizikai korrelátuma, CHF2D,Jdiff a relatív világosságkülönbségből származó, CHF2D,Jsum a relatív világosság összegből származó, CHF2D,Cdiff a króma különbségből származó, CHF2D,Csum a króma összegből származó, CHF2D,hdiff a színezeti szög különbségből származó, CHF2D,HP a színezeti szögből származó vizuális illeszkedést leíró összetevő.
74
7.3.2
A
vizuális
illeszkedés
modellezése
három
színingerből
álló
színkombinációk esetén
Három színingerből álló színkombinációk esetén az azonos színezetből álló összes vizsgált színkombináció, illetve a nem azonos színezetből álló azonos világosság mellett változó króma, illetve azonos króma mellett változó világosság feltétel szerint két halmazra bontott színkombinációk vizuális eredményei külön eredményvektorokat alkottak, így értékelésük is ezen csoportok alapján történt. Az új kísérletsorozattal nyert vizuális adathalmaz észeleleti tényezőktől való tendenciaszerű
függésének
vizsgálatát
ebben
az
esetben
is
elvégeztem.
Számításaim eredményét azonos színezetű színingerekből álló színkombinációk esetén a 14. Táblázat, különböző színezetű színingerekből álló színkombinációk esetén a 15. Táblázat mutatja. 14. Táblázat: Vizuális illeszkedési ítélet észleleti tényezőktől való függése azonos színezetű három színingerből álló színkombinációk esetén. Nr. 1 2 3 4 5
Alapelv neve Azonos színezet (összes stimulus) Azonos relatív világosság Nem azonos relatív világosság Azonos króma Nem azonos króma
Leírása CIECAM02 attribútumokkal
Átlagos megfigyelt vizuális illeszkedés eredmény
Szórás
N
h1 = h2 = h3
2,03
1,4
3322
J1 = J2 = J3
0,88
1,11
12
J1 ≠ J2 ≠ J3
2,65
1,31
336
C1 = C2 = C3
3,81
1,18
34
C1 ≠ C2 ≠ C3
2,74
0,48
60
15. Táblázat: Vizuális illeszkedési ítélet észleleti tényezőktől való függése különböző színezetű három színingerből álló színkombinációk esetén. Nr.
1 1/a. 1/b. 1/c.
Alapelv neve Nem azonos színezet (összes stimulus) Szomszédos színezetek Szomszédos színezetek, azonos relatív világosság Szomszédos színezetek, nem
Leírása CIECAM02 attribútumokkal
Átlagos megfigyelt vizuális illeszkedés Szórás eredmény
N
h1 ≠ h2 ≠ h3
0,81
1,12
14280
| h1-h2 | = 30° | h2-h3 | = 30°
1,36
1,36
1050
| h1-h2 | = 30° | h2-h3 | = 30° J1 = J2 = J3
1,06
1,36
954
| h1-h2 | = 30° | h2-h3 | = 30°
1,82
1,38
876
75
1/d. 1/e. 2 3 4 5 6
azonos relatív világosság Szomszédos színezetek, azonos króma Szomszédos színezetek, nem azonos króma Egyenlő színezeti különbség Azonos relatív világosság Nem azonos relatív világosság Azonos króma Nem azonos króma
J1 ≠ J2 ≠ J3 | h1-h2 | = 30° | h2-h3 | = 30° C1 = C2 = C3 | h1-h2 | = 30° | h2-h3 | = 30° C1 ≠ C2 ≠ C3 | h1-h2 | = 120° | h1-h3 | = 120° | h2-h3 | = 120°
1,91
1,37
961
1,06
1,37
877
-1
1,03
216
J1 = J2 = J3
-0,21
1,28
7800
J1 ≠ J2 ≠ J3
0,92
1,56
1728
C1 = C2 = C3
0,68
1,48
8047
C1 ≠ C2 ≠ C3
-0,622
1,13
1936
Az azonos színezetből álló színkombinációkhoz tartozó vizuális ítéletek átlaga nagyobb, mint a nem azonos színezetből álló színkombinációk átlaga (14. Táblázat 1 <--> 15. Táblázat 1). Azonos színezetű, három színingerből álló színkombinációk esetén az azokat alkotó színingerek azonos relatív világossága kedvezőtlenebb vizuális illeszkedést eredményez, mint a különböző relatív világosságú színingerekből álló színkombinációk (14. Táblázat 2-3). Az azonos króma tulajdonság kedvezőbb vizuális illeszkedési ítélet átlagot eredményezett, mint a nem azonos króma (15. Táblázat 4-5). A nem azonos színezetű színingerekből álló színkombinációk esetén is elmondhatók a krómára (15. Táblázat 5-6) valamint relatív világosságra (15. Táblázat 3-4) fentebb tett megállapítások. Legkiemelkedőbb eredmény, hogy az egyenlő színezeti szög különbséggel (tehát a színezeti körből azonos, Δh=120° lépésközzel)
kiválasztott
színingerekből
alkotott
színkombinációk
vizuális
illeszkedése kedvezőtlen. A meglévő két színingerből álló színkombinációkra definiált vizuális illeszkedés korrelátumok ismeretében jogosan felmerülő kérdés, hogy a három színingerből álló színkombinációk vizuális illeszkedése előrejelezhető-e azok két színingerből álló
színkombinációkká
való
felbontásával.
A
három
színingerből
álló
színkombinációk vizuális eredményeit ezért az előző fejezetben leírt két színingerből álló színkombinációkra definiált modellek segítségével becsültem, a következő matematikai összefüggéssel: 76
CHF 3T =
CHF 2D (1− 2 ) + CHF 2D ( 2 − 3 ) + CHF 2D(3 −1) 3
(18)
A (18) összefüggésben a számlálóban szereplő tagok a következő képlet alapján számítandók ⎛ 0,089 CHF2D,Jdiff + 0,196 CHF2D,Jsum + 0,333 CHF2D,Cdiff ⎞ ⎟ − 2,522 CHF2D( n−m) = 4,766 ⋅ ⎜⎜ ⎟ 1 , 217 5 0 , 595 CHF CHF CHF + + + 2D,Csum 2D,hdiff 2D,HP ⎠ ⎝ (19)
A (19) összefüggésben szereplő tagok jelölései megegyeznek az előző fejezetben leírt, két színingerből álló színkombinációk esetén használt jelölésekkel. A CHF2D ( n − m ) jelölés a felbontás után származtatott megfelelő két színingerből álló színkombinációkat jelöli, értékei 1-2, 2-3, 3-1 lehetnek. Az együtthatókat a formula használatával elérhető legnagyobb determinációs együttható alapján módosítottam.
23. ábra: Vizuális illeszkedés becslése három színingerből álló színkombinációkra, a két színingerből álló színkombinációkra definiált formulák segítségével.
77
A 23. ábra alapján láthatjuk, hogy a három színingerből álló színkombinációk vizuális illeszkedésének becslése a két színingerből álló színkombinációkra definiált formulákkal gyenge korrelációt eredményez. Megállapítható, hogy az ilyen három színingerből álló színkombinációk vizuális illeszkedése az őket összetevő két színingerből álló színkombinációk vizuális illeszkedési ítéleteiből nem additív módon épül fel. Emiatt a három színingerből álló színkombinációk vizuális illeszkedésének előrejelzésére új formulákat kell definiálni. Három színingerből álló monokróm színkombinációk
A monokróm színkombinációk közé olyan stimulusokat válogattam, amelyek esetén az őket alkotó három színinger közötti színezeti szög különbsége 5°-nál kisebb (Δh<5°). Az ilyen színkombinációk esetén a színezeti szög különbség elhanyagolható, így a vizuális illeszkedési ítélet kialakításában nem bír jelentőséggel. A vizuális illeszkedést meghatározó tényezők vizsgálatát a relatív világosság és a króma észleleti tényezőktől való függésében végeztem el. A 9 megfigyelő 2 megfigyeléséből számított átlagértékekhez 95%-os konfidencia intervallumokat számítottam, majd regresszió segítségével definiáltam a vizuális eredményekre legjobban illeszkedő görbét. A relatív világosságtól való függés vizsgálatához a stimulusok relatív világosság különbségét és összegét számítottam, a kísérleti személyek ítéleteinek átlagát pedig ennek függvényében ábrázoltam. ΔJ = J 1 − J 2 + J 1 − J 3 + J 2 − J 3
(20)
A relatív világosság összegét leíró mennyiség a három színminta relatív világosság korrelátumának összegeként definiálható: J sum = J 1 + J 2 + J 3
(21)
A króma különbséget leíró mennyiséget a három színminta között páronként felírható abszolút króma különbségek összegeként határoztam meg: ΔC = C1 − C 2 + C1 − C 3 + C 2 − C 3
78
(22)
24. ábra: Vizuális illeszkedés függése a színingerek relatív világosságkülönbségétől három színingerből álló monokróm színkombinációk esetén. 9 megfigyelő 2 ismétlésének átlaga, 95%os konfidencia intervallumokkal.
Amint a 24. ábra mutatja, a három színinger közötti kis relatív világosságkülönbség kedvezőtlen vizuális illeszkedést eredményez. A vizuális eredményekre illesztett harmadfokú görbe Δ J = J 1 − J 2 = 38 relatív világosságkülönbségnél veszi fel globális maximumát. A legjobban illeszkedő függvényt az (23) összefüggés írja le. CHF 3M, Jdiff = − 5, 419 ⋅ 10 −7 Δ J 4 + 1,173 ⋅ 10 −4 Δ J 3 − 8,008 ⋅ 10 3 Δ J 2 + 1,813 ⋅ 10 −1 Δ J + 1,1
(23)
A három színinger relatív világosság összegének függvényében a vizuális illeszkedés változását a 25. ábra mutatja.
79
25. ábra: Vizuális illeszkedés függése a színingerek relatív világosság összegétől három színingerből álló monokróm színkombinációk esetén. 9 megfigyelő 2 ismétlésének átlaga, 95%os konfidencia intervallumokkal.
A három színinger relatív világosság összegének függvényében a vizuális illeszkedés lineárisan változik. A nagyobb relatív világosságösszeg kedvezőbb vizuális illeszkedést eredményez. A vizuális eredményekre legjobban illeszkedő függvényt a (24) összefüggés írja le. CHF 3M, Jsum = 0 ,0121 J sum + 0,1222
(24)
26. ábra: Vizuális illeszkedés függése a színingerek króma különbségétől három színingerből álló monokróm színkombinációk esetén. 9 megfigyelő 2 ismétlésének átlaga, 95%-os konfidencia intervallumokkal.
80
A három színinger abszolút króma különbségének függvényében a vizuális illeszkedés
lineárisan
változik.
A
nagyobb
abszolút
króma
különbség
kedvezőtlenebb vizuális illeszkedést eredményez. A vizuális eredményekre legjobban illeszkedő függvényt a (25) összefüggés írja le. CHF 3M, Cdiff = − 0 ,0342 Δ C + 3,8324
(25)
27. ábra: Vizuális illeszkedés függése a színingerek színezeti szögétől három színingerből álló monokróm színkombinációk esetén. 9 megfigyelő 2 ismétlésének átlaga, 95%-os konfidencia intervallumokkal.
A vizuális adathalmazt egy adott színezet előfordulása szerint kategorizáltam. Mivel a stimulust alkotó három színinger közötti színezetkülönbség 0, a vizuális illeszkedést a három színinger közös színezetének kedveltsége befolyásolja. Ez a saját eredmény összhangban áll Sueeprasan65 eredményeivel. A vizuális eredményekre legjobban illeszkedő függvényt a (26) összefüggés írja le. CHF 3M, HP = 10 −7 h 3 − 9 ⋅ 10 − 5 h 2 + 0,0172 h + 0, 4291
(26)
A fenti összefüggésekből a vizuális illeszkedés pszicho-fizikai korrelátuma azonos színezetű három színingerből álló színösszetételek esetén az alábbi összefüggés segítségével adható meg: ⎛ - 0,0325CHF3M,Jdiff + 2,2659CHF3M,Jsum + 3,4194CHF3M,Cdiff ⎞ ⎟+ CHF3M = 2,523⋅ ⎜⎜ ⎟ (27) ⎝ −1,355CHF3M,Csum + 0,721CHF3M,HP ⎠ +1,318
81
ahol: CHF3M a vizuális illeszkedés pszicho-fizikai korrelátuma, CHF3M,Jdiff a relatív világosságkülönbségből származó, CHF3M,Jsum a relatív világosság összegből származó, CHF3M,Cdiff a króma különbségből származó, CHF3M,HP a színezeti szögből származó vizuális illeszkedést leíró összetevő. Három színingerből álló trikróm színkombinációk
A trikróm színkombinációk között olyan színkombinációk szerepeltek, amelyek esetén az őket alkotó három színinger közötti színezeti szög különbség legalább 5° (Δh≥5°). Az ilyen színkombinációk esetén a színezeti szög különbség már nem elhanyagolható, így a vizuális illeszkedési ítélet kialakításában jelentőséggel bír. Trikróm színkombinációk esetén az ábrákon valamint a matematikai képletekben könnyebb használhatóság miatt a következő jelöléseket vezetem be: Δ h1 = h mid − h min
(28)
Δ h 2 = h max − h mid
(29)
ahol: Δhi a színkombináció két, adott tulajdonságú tesztmintája közötti színezeti szög
különbség, i = 1, 2 hmin a színkombinációt alkotó tesztminták közül a fokokban kifejezett, abszolút
érték szerint legkisebb színezeti szöggel rendelkező hmid a színkombinációt alkotó tesztminták közül a fokokban kifejezett, abszolút
érték szerinti sorrendben középső (második legnagyobb) színezeti szöggel rendelkező hmax a színkombinációt alkotó tesztminták közül a fokokban kifejezett, abszolút
érték szerint legnagyobb színezeti szöggel rendelkező A színezeti szögek esetén leírtakhoz hasonlóan relatív világosságokra a következő változókat vezetem be: Δ J = J mid − J min + J mid − J max
ahol:
82
(30)
Jmin a színkombinációt alkotó tesztminták közül az abszolút érték szerint legkisebb
relatív világossággal rendelkező Jmid a színkombinációt alkotó tesztminták közül az abszolút érték szerinti
sorrendben középső (második legnagyobb) relatív világossággal rendelkező Jmax a színkombinációt alkotó tesztminták közül az abszolút érték szerint
legnagyobb relatív világossággal rendelkező A króma különbségekre az előzőekhez analóg módon a következő jelölést alkalmazom: Δ C = C mid − C min + C mid − C max
(31)
ahol:
Cmin a színkombinációt alkotó tesztminták közül az abszolút érték szerint legkisebb
krómával rendelkező Cmid a színkombinációt alkotó tesztminták közül az abszolút érték szerinti
sorrendben középső (második legnagyobb) krómával rendelkező Cmax a színkombinációt alkotó tesztminták közül az abszolút érték szerint
legnagyobb krómával rendelkező
28. ábra: Vizuális illeszkedés függése a színingerek relatív világosság különbségétől három színingerből álló trikróm színkombinációk esetén. 9 megfigyelő 2 ismétlésének átlaga, 95%-os konfidencia intervallumokkal.
83
Amint a 28. ábra mutatja, a két színinger közötti kis relatív világosságkülönbség kedvezőtlen vizuális illeszkedést eredményez. A vizuális eredményekre illesztett harmadfokú görbe Δ J = J 1 − J 2 = 50 relatív világosságkülönbségnél veszi fel globális maximumát. A legjobban illeszkedő függvényt a (32) összefüggés írja le. CHF 3T, Jdiff = − 5 ⋅ 10 − 5 Δ J 3 + 0,0042 Δ J 2 − 0,0694 Δ J − 0, 4898
(32)
A három színinger relatív világosság összegének függvényében a vizuális illeszkedés változását a 29. ábra mutatja.
29. ábra: Vizuális illeszkedés függése a színingerek relatív világosság összegétől három színingerből álló trikróm színkombinációk esetén. 9 megfigyelő 2 ismétlésének átlaga, 95%-os konfidencia intervallumokkal.
A három színinger relatív világosság összegének függvényében a vizuális illeszkedés lineárisan változik. A nagyobb relatív világosságösszeg kedvezőbb vizuális illeszkedést eredményez. A vizuális eredményekre legjobban illeszkedő függvényt a (33) összefüggés írja le. CHF 3T, Jsum = 0 ,0121 J sum − 0 ,1222
84
(33)
30. ábra: Vizuális illeszkedés függése a színingerek króma különbségétől három színingerből álló trikróm színkombinációk esetén. 9 megfigyelő 2 ismétlésének átlaga, 95%-os konfidencia intervallumokkal.
A három színinger abszolút króma különbségének függvényében a vizuális illeszkedést másodfokú polinommal írtam le. A nagyobb abszolút króma különbség kedvezőtlenebb vizuális illeszkedést eredményez. A vizuális eredményekre legjobban illeszkedő függvényt a (34) összefüggés írja le. CHF 3T,Cdiff = 6 ⋅ 10 −4 Δ C 2 − 0,0647 Δ C + 0,7711
(34)
A vizuális adathalmazt egy adott színezet előfordulása szerint kategorizáltam. Mivel a stimulust alkotó három színinger színezeti szöge nem azonos, a vizuális illeszkedést a három színinger egyenkénti saját színezetének kedveltsége befolyásolja. A színkombináció színezet szerinti kedveltsége az egyes színingerek kedveltségéből additív módon számítható. Ilyen eredményt Sueeprasan65 is publikált.
85
31. ábra: Vizuális illeszkedés függése a színingerek CIECAM02 színezeti szögétől (h) három színingerből álló trikróm színkombinációk esetén. 9 megfigyelő 2 ismétlésének átlaga, 95%-os konfidencia intervallumokkal.
A vizuális eredményekre legjobban illeszkedő függvényt a (35) összefüggés írja le. CHF 3T, HP = (− 0 ,151 sin( h1 − 4,836 ) − 7 ,378 ) ⋅ 3,796 + 3,97 ) + + (− 0,151 sin( h2 − 4,836 ) − 7 ,378 ) ⋅ 3,796 + 3,97 ) +
(35)
(− 0,151 sin( h3 − 4,836 ) − 7 ,378 ) ⋅ 3,796 + 3,97 )
A vizuális adathalmazt a színezeti szög különbségének nagysága szerint kategorizáltam. A 32. ábra a vizuális illeszkedés átlagértékeit mutatja a stimulusokat alkotó három színinger színezeti szög különbségének függvényében, az (28) és (29) egyenletekben definiált mennyiségeket felhasználva.
86
32. ábra: Vizuális illeszkedés függése a színingerek színezeti szög különbségétől három színingerből álló trikróm színkombinácók esetén. 9 megfigyelő 2 ismétlésének átlaga.
A vizuális eredményekre legjobban illeszkedő függvényt a (36) összefüggés írja le. CHF 3T, hdiff = − 1,923 Δ h12 Δ h22 + 3,781 Δ h12 + 3,781 Δ h22 + 5,793 Δ h1Δ h2 − 7 ,605 Δ h1 − 7 ,605 Δ h2 + 3,6766 (36)
A fenti összefüggésekből a vizuális illeszkedés pszicho-fizikai korrelátuma különböző színezetű három színingerből álló színkombinációk esetén az alábbi összefüggés segítségével adható meg: ⎛ 0,967 CHF3T,Jdiff + 1,9397 CHF3T,Jsum + 0,4399 CHF3T,Cdiff ⎞ ⎟+ CHF3T = 2,187 ⋅ ⎜⎜ ⎟ ⎝ − 0,1153 CHF3T,Chrdiff + 0,11 CHF3T,HP ⎠ + 0,134
(37)
ahol: CHF3T a vizuális illeszkedés pszicho-fizikai korrelátuma, CHF3T,Jdiff a relatív világosság különbségből származó, CHF3T,Jsum a relatív világosság összegből származó, CHF3T,Cdiff a króma különbségből származó, CHF3T,hdiff a színezeti szög különbségből származó, CHF3T,HP a színezeti szögből származó vizuális illeszkedést leíró összetevő.
87
8 A vizuális illeszkedési lehetőségei
index
bevezetésének
8.1
A vizuális illeszkedési index bevezetésére irányuló kísérletek ismertetése
8.1.1
Kísérleti elrendezés
A vizuális illeszkedési index bevezetéséhez a kiválasztott teszt színkombinációk különféle fényforrások alatti megjelenését megfigyelődobozban végzett vizuális kísérletek segítségével vizsgáltam. A kísérletekhez az 6.1.2 fejezetben bemutatott kétkamrás megfigyelődobozt használtam. Ennek egyik kamrájába a teszt fényforrásokat szereltem be, míg a másik kamrába az adott színhőmérsékleti szinten választott referencia fényforrás került. Ennél a kísérletnél is a korábbiakban már bemutatott kétféle kísérleti elrendezést használtam. A közvetlen vizuális értékelés esetén csak a megfigyelődoboz egyik kamrájába szerelt teszt fényforrás működött, míg vizuális összehasonlítás esetén a másik kamrában a kiválasztott referencia fényforrás is működött a teszt fényforrással egy időben. A fényforrásokat a vizuális megfigyelések kezdete előtt már legalább 40 perccel bekapcsoltam, így a megvilágítás színessége és a megfigyelődobozban a fénysűrűségi szint már a megfigyelések kezdete előtt stabilizálódott. Az 33. ábra a kísérleti elrendezést mutatja.
33. ábra: Kísérleti elrendezés kétkamrás megfigyelődobozban végzett összehasonlítás valamint közvetlen értékelés esetén.
88
8.1.2
Teszt és referencia fényforrások ismertetése
A kísérletben használt fényforrásokat korrelált színhőmérsékletük szerint három csoportba soroltam, hogy a vizuális illeszkedés vizsgálatát különböző adaptációs körülmények között végezhessem el. A fényforrások spektrális méréseit minden esetben egy Photo Research PR-705 spektro-radiométerrel végeztem el, 1/2°-os látómező beállítással. A megfigyelődoboz kamrájának geometriai középpontjába helyeztem a PTFE fehér etalont. Ennek spektrális reflexióját az 34. ábra szemlélteti. Minden mérésnél ugyanazt a mérési geometriát használtam: a fényforrás merőlegesen világította meg a bárium-szulfát tablettát, ehhez a merőlegeshez viszonyítva 45°-os szögben helyeztem el a PR-705 spektro-radiométer érzékelőjét.
relatív visszaverési tényező
1
0,8
0,6
0,4
0,2
0 380
430
480
530
580
630
680
730
780
hullámhossz [nm]
34. ábra: A PTFE fehér etalon színképi reflexiója.
8.1.3
A megvilágítás időbeli változásának ellenőrzése
A megvilágítás időbeli állandóságát 100 perc időintervallumban vizsgáltam úgy, hogy a bekapcsolás pillanatában, valamint attól számított minden 10. percben mértem a spektrális adatokat, majd ezekből határoztam meg a színmetrikai jellemzőket. A CIE x-y színességi koordináták, valamint a fénysűrűség L értékének változását a Melléklet 7 fejezetben található táblázatban foglaltam össze. A táblázatban látható,
89
hogy a megvilágítási szint a bekapcsolástól számított 40. perctől kezdődően nem mutat 5 %-nál nagyobb mértékű változásokat. A 40. perctől kezdődően a CIE x-y színességi koordináták sem mutatnak a mérési bizonytalanságnál nagyobb mértékű eltéréseket. Ezen mérési adatokra támaszkodva a vizuális megfigyelések megkezdése előtt a fényforrásokat minden esetben legalább 40 perccel bekapcsoltam. 8.1.4
A megvilágítás térbeli változásának ellenőrzése
A megvilágítás térbeli egyenletességét a középponton kívül a kamra további 4 pontján ellenőriztem, a középponttól egyenlő távolságra. A mérések előtt a fényforrások 40 percig már előzetesen be voltak kapcsolva. A mérési pontokat a 35. ábra mutatja.
35. ábra: A megfigyelőkamrák megvilágításának ellenőrzését szolgáló mérési pontok elhelyezkedése.
Mérési eredményeimet a Melléklet 8 fejezetben található táblázatban foglaltam össze. Ahogy a táblázatban látható, a bekapcsolástól számított 40. perc elteltével a táblázatban szereplő mérési eredményekhez képest az egyes tesztfényforrások esetén tapasztalható fénysűrűség eltérés a kamra középpontjához viszonyítva egyik esetben sem éri el a 10%-ot. A referencia és teszt fényforrások spektrális és színmetrikai jellemzőit a következő alfejezetekben, korrelált színhőmérsékleti csoportonként tárgyalom.
90
8.1.5
2700 K korrelált színhőmérsékletű csoport
A kis korrelált színhőmérséklettel rendelkező fényforrások csoportjába referencia fényforrásként izzólámpát, teszt fényforrásként pedig neodímium búrával készült izzólámpát, energiatakarékos kompakt fénycsövet, négyféle fényporos fehér LEDet, valamint egy RGB LED fűzért választottam. A fényforrások normalizált spektrális teljesítmény-eloszlását az alábbi két grafikon szemlélteti. A vörös, zöld és kék elemekből épített LED füzérek esetében lehetséges volt a referencia fényforrással teljesen azonos CIE (x,y) színkoordinátákat és ezáltal azonos korrelált színhőmérsékletet is megvalósítani az egyes színcsatornák áramának külön vezérlésével. 1,2
relatív spektrális teljesítmény
1,0
0,8
0,6
0,4
0,2
0,0 380
430
480
530
580
630
680
730
780
-0,2 hullám hossz [nm ]
izzólámpa
izzólámpa Nd búrával
RGB LED
36. ábra: Izzólámpa, izzólámpa Nd búrával és RGB LED spektrális teljesítmény-eloszlása a 2700 K korrelált színhőmérsékletű csoportban
91
1,2
relatív spektrális teljesítmény
1,0
0,8
0,6
0,4
0,2
0,0 380
430
480
530
580 hullám hossz [nm ]
630
680
730
780
Fényporos fehér LED #2
Fényporos fehér LED #4
Fényporos fehér LED #3
Fényporos fehér LED #1
37. ábra: Fényporos fehér világító diódák spektrális teljesítmény-eloszlása a 2700 K korrelált színhőmérsékletű csoportban
Miként a 37. ábra mutatja, a különböző gyártók más-más hullámhosszúságú alapszínekkel
tervezik
LED
fényforrásaikat
és,
hogy
azonos
korrelált
színhőmérséklettel rendelkező fényforrások jelentősen eltérő színképi eloszlással is rendelkezhetnek, módosítva ezáltal azok színvisszaadási tulajdonságait. 16. Táblázat: A 2700 K korrelált színhőmérsékletű csoport fényforrásai Korrelált színhőmérséklet [K]
2700
Fényforrás
Fénysűrűség6 2 [cd/m ]
Izzólámpa
171,3
0,4631 0,4134
100
Izzólámpa Nd búrával
166,8
0,4570 0,3986
76
Fényporos fehér LED #1 – Nagy Ra
171,6
0,4615 0,4234
94
RGB LED
173,4
0,4648 0,4120
32
169,3
0,4623 0,4222
67
166,7
0,4609 0,4208
80
169,4
0,4589 0,4162
94
Fényporos fehér LED #2 – Kis Ra Fényporos fehér LED #3 – Közepes Ra Fényporos fehér LED #4 – Nagy Ra
6
x
y
Ra
A fénysűrűség adat itt és a többi hasonló táblázatban a kísérleti boxban a fehér etalonról visszavert fénysűrűség. A
fényforrásnak a dobozban való elhelyezésével igyekeztem az összes kísérletnél azonos értéket beállítani.
92
8.1.6
4100 K korrelált színhőmérsékletű csoport
Közepes színhőmérsékletű tartományban referenciának egy hidegtükrös halogén izzót választottam. Teszt fényforrásnak kompakt fénycsövet, két darab fényporos fehér LED-et, egy 6500 K korrelált színhőmérsékletű hidegfehér fényporos LED-et és vörös keskenysávú LED-et (632 nm) tartalmazó lámpát, valamint az előző fejezetben bemutatott RGB LED füzért. A színes LED-ek színcsatornáinak áramstabilizált tápegységgel történő vezérlése, hasonlóan a kis színhőmérsékleti tartományhoz, itt is lehetségessé tette a referencia fényforrás színkoordinátáival teljesen azonos beállítás elérését. A fényforrások spektrális teljesítmény-eloszlását az 38. ábra és 39. ábra, színmetrikai adataikat a 17. Táblázat tartalmazza. 17. Táblázat: A 4100 K korrelált színhőmérsékletű csoport fényforrásai Korrelált színhőmérséklet [K]
4100
Fénysűrűség [cd/m2]
Fényforrás Hideg tükrös halogén izzó CW+R LED lámpa (6500 K „CoolWhite” fehér fényporos LED-ek és vörös LED-ek) Fényporos fehér LED #5 – Kis Ra Fényporos fehér LED #6 – Nagy Ra Kompakt fénycső RGB LED
93
x
y
Ra
167,4
0,3942 0,3960
100
171
0,3896 0,3774
82
174
0,3828 0,3775
76
164,5
0,3906 0,3890
88
173,6
0,3953 0,3931
82
170,4
0,3916 0,3836
34
1,2
relatív spektrális teljesítmény
1,0
0,8
0,6
0,4
0,2
0,0 380
430
480
530
Halogén izzó
580 hullámhossz [nm]
630
RGB LED
680
730
780
Kompakt fénycső
38. ábra: Hidegtükrös halogén izzó (referencia), kompakt fénycső és RGB LED spektrális teljesítmény-eloszlása a 4100 K korrelált színhőmérsékletű csoportban 1,2
relatív spektrális teljesítmény
1,0
0,8
0,6
0,4
0,2
0,0 380
430
480
Fényporos fehér LED #6
530
580 hullámhossz [nm]
630
Fényporos fehér LED #5
680
730
780
CW+R LED
39. ábra: Fényporos fehér világító diódák spektrális teljesítmény-eloszlása a 4100 K korrelált színhőmérsékletű csoportban.
94
8.1.7
6500 K korrelált színhőmérsékletű csoport
A nagy korrelált színhőmérsékletű csoport esetén referenciaként egy halogén izzólámpából egyedileg tervezett szűrővel készült D65 szimulátort választottam. Ez a szimulátor a CIE 51.2 metamer módszere szerint „B” kategóriás szimulátornak minősül a látható hullámhossz tartományban. Teszt fényforrásnak 6500 K-es kompakt fénycsövet, RGB LED fűzért, valamint kétféle fehér LED-et választottam. Spektrális teljesítmény-eloszlásukat az alábbi három grafikon (40. ábra, 41. ábra, 42. ábra), színmetrikai adataikat a 18. Táblázat tartalmazza. 18. Táblázat: A 6500 K korrelált színhőmérsékletű csoport fényforrásai Korrelált színhőmérséklet [K]
6500
Fényforrás
Fénysűrűség 2 [cd/m ]
x
y
Ra
D65 szimulátor Fényporos fehér LED #7 – Nagy Ra Fényporos fehér LED #8 – Nagy Ra RGB LED
160,2
0,3133 0,3221
100
172,3
0,3151 0,3352
93
170,3
0,3154 0,3318
98
173,3
0,3080 0,3317
47
Kompakt fénycső
174,4
0,3196 0,3527
74
1,2
relatív spektrális teljesítmény
1,0
0,8
0,6
0,4
0,2
0,0 380
430
480
530
580 hullámhossz [nm]
RGB LED
630
680
730
780
Kompakt fénycső
40. ábra: RGB LED és kompakt fénycső spektrális teljesítmény eloszlása a 6500 K korrelált színhőmérsékletű csoportban.
95
1,2
relatív spektrális teljesítmény
1,0
0,8
0,6
0,4
0,2
0,0 380
430
480
530
580
630
680
730
780
hullámhossz [nm] Fényporos fehér LED #7
Fényporos fehér LED #8
41. ábra: Fényporos fehér világító diódák spektrális teljesítmény eloszlása a 6500 K korrelált színhőmérsékletű csoportban. 1,2
relatív spektrális teljesítmény
1,0
0,8
0,6
0,4
0,2
0,0 380
430
480
530
580
630
680
730
hullámhossz [nm] D65 Szimulátor
CIE D65 sugárzáseloszlás
42. ábra: D65 szimulátor és CIE D65 sugárzáseloszlás spektrális teljesítmény eloszlása.
96
780
8.1.8
Teszt színminták kiválasztása
A tesztmintákat két és három színingerből álló színkombinációkként határoztam meg, összhangban a 6.2. fejezetben bemutatott, vizuális illeszkedést leíró modellekkel, hogy az egyes látási szituációkban létrejött vizuális illeszkedés matematikailag is becsülhető legyen. A színkombinációk összeállításánál a következő szempontokat tartottam szem előtt: 1. A színkombinációkat alkotó színingerek a gyakorlati alkalmazhatóságot szem előtt tartva az emberi bőrszín és ahhoz társított más színingerek, valamint égszín és ahhoz társított színingerekből állítottam össze. 2. Az összeállított színkombinációk által a referencia fényforrás alatt kiváltott vizuális illeszkedés pszicho-fizikai korrelátuma (CH) az előrejelző matematikai formula -5…0…+5 értékkészletének különböző tartományaiból kerüljön ki. 3.
A
színkombinációk
által
keltett
vizuális
illeszkedés
a
különböző
tesztfényforrások esetén két irányban változhat, így a kiválasztott színkombinációk által a referencia fényforrás alatt kiváltott vizuális illeszkedés pszicho-fizikai korrelátuma (CH) nem vehet fel szélsőséges értékeket a -5…0…+5 skálán. A kiválasztott Munsell mintákból két és három színingerből álló színkombinációkat állítottam össze, melyeket a megfigyelődoboz belső mázolásához legjobban hasonlító középszürke színű kartonra ragasztottam fel. A színminták elrendezésénél követtem a 6.2. fejezetben bemutatott, vizuális illeszkedést leíró modell kifejlesztésére irányuló CRT monitoron végzett kísérleteknél alkalmazott elrendezést. A színkombinációk elkészülte után az egyes színminták spektrális reflexióját a PR-705 spektro-radiométerrel mértem le. Ezekhez a mérésekhez a színkombinációt a megfigyelődobozba helyeztem, a korábban ismertetett D65 szimulátorral világítottam meg merőleges irányból, majd 45°-os szögben mértem a reflexiót, 1/2°-os látómező alkalmazásával. Ezután az összes mérési eredményt a D65 szimulátor fehér etalonon mért spektrális teljesítmény eloszlásával osztottam.
97
19. Táblázat: A kiválasztott teszt színkombinációk, valamint a matematikailag becsült vizuális illeszkedés értéke D65 megvilágítás esetén. A színkombinációt sorszám alkotó első minta Munsell jelölése 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17
2.5YR 4/4 2.5YR 4/4 2.5YR 4/4 2.5YR 4/4 2.5YR 4/4 2.5B 4/4 2.5B 4/4 2.5YR 6/4 2.5YR 6/4 2.5YR 6/4 5GY 5/4 5GY 5/4 5GY 5/4 2.5Y 4/4 2.5R 6/4 2.5R 6/4 2.5R 6/4
A színkombinációt alkotó második minta Munsell jelölése 2.5YR 6/4 7.5R 5/12 2.5R 6/4 5Y 5/4 2.5R 8/4 2.5B 6/4 2.5BG 4/2 7.5R 5/12 2.5R 8/4 2.5Y 4/4 2.5Y 4/4 5Y 5/4 2.5BG 4/2 2.5Y 5/4 5Y 5/4 7.5R 5/12 2.5Y 4/4
Becsült vizuális illeszkedés D65 megvilágító alatt 1,69 -0,61 1,36 0,31 2,85 0,46 -0,19 -0,32 2,32 0,74 -0,05 -0,07 -0,13 -0,51 0,73 0,20 -0,20
20. Táblázat: A kiválasztott teszt színkombinációk, valamint a matematikailag becsült vizuális illeszkedés értéke D65 megvilágítás esetén. A színkombinációt A színkombinációt alkotó sorszám alkotó első második minta Munsell jelölése minta Munsell jelölése 1 2.5YR 6/4 2.5R 8/4 2 7.5PB 5/4 7.5P 7/4 3 2.5YR 4/4 2.5BG 3/2 4 2.5YR 6/4 2.5BG 4/2 5 2.5G 6/8 2.5P 3/4
8.1.9
A színkombinációt alkotó harmadik minta Munsell jelölése 2.5Y 4/4 7.5B 3/4 2.5PB 3/2 2.5PB 5/4 2.5R 4/4
Becsült vizuális illeszkedés D65 megvilágító alatt 2,499 1,381 -0,061 0,033 -0,242
Kísérleti személyek és feladatuk
Kísérleti személyek kiválasztása
A kísérleti személyek kiválasztásánál a fő szempontom az volt, hogy az előző kísérletsorozathoz képest független megfigyelőket alkalmazzak. Így a matematikai modell becslésének helytállóságát a független vizuális kísérleti eredmények és a matematikai modell becsléséből adódó adathalmaz közötti korreláció erősségével tudom minősíteni. Minden jelentkező színlátási tesztet végzett el, mely a Farnsworth-Munsell 100Hue teszt kapszuláinak helyes sorrendbe állítása volt. A
98
kísérletben olyan megfigyelők vehettek részt, akik a teszt kiértékelése szerint maximum 16 büntetőpontot értek el. A vizuális megfigyelők feladata
A vizuális megfigyelők érkezését megelőzően a kísérleti elrendezés minden esetben már legalább 40 percig működött. Ez alatt az idő alatt a megvilágítás jellemzőit tekintve beállt az állandósult állapot. A megfigyelő érkezése után a sötétszobába lépett, ahol a kísérleti elrendezésen kívül más fényforrás ettől a pillanattól kezdődően a megfigyelés végéig nem működött. A megfigyelés megkezdése előtt 10 percet töltött el a sötétszobában. Ez alatt az idő alatt látórendszere alkalmazkodott a látási szituációhoz, közben a megfigyelő a feladatának ismertetését hallgatta, későbbi alkalmakkor pedig felmerülő kérdéseinek tisztázása, tapasztalatainak gyűjtése zajlott. A megfigyelő feladatának megkezdése előtt a fénydoboznál foglalt helyet. Közvetlen vizuális értékelés esetén a sötétszobában kizárólag a fénydoboz egyik kamrájában beállított fényforrás működött. Ebben az esetben a megfigyelő az aktív kamra előtt ült, és az adott látási szituációban megjelenő színkombináció által kiváltott vizuális illeszkedés értékelése volt a feladat a -5…0…+5 skálán. A kísérletvezető a megfigyelő ítéleteit egy erre a célra készült adatgyűjtő lapra írta. Összehasonlítás esetén a megfigyelődoboz mindkét kamrájába szerelt fényforrás működött. A megfigyelő ebben az esetben a két kamra határvonala meghosszabbítása mentén foglalt helyet. Feladata az volt, hogy az egy színhőmérsékleti csoportba tartozó referencia és tesztfényforrás alatt megjelenő ugyanazon reflexiós mintákból álló színkombinációk közül kiválassza a kedvezőbb vizuális illeszkedést keltőt. A megfigyelő ítéletét a kísérletvezető az erre a célra készített adatgyűjtő lapon jelölte, a valós látási szituációnak megfelelő oldali oszlopba és az adott tesztminta sorába való „X” beírásával. Ezeket az értékeket a számítógépes feldolgozáshoz „X”-t tartalmazó cella esetén „+1” értékké, üres cella esetén „0” értékké konvertáltam.
99
8.2
Vizuális megfigyelések értékelése
8.2.1
Vizuális megfigyelések értékelése
A kísérleti személyek a 17 féle két színingerből álló színkombinációra, valamint az 5 féle három színingerből álló színkombinációra skálázták az adott fényforrás alatt kialakult vizuális illeszkedés ítéletet a közvetlen értékelés típusú kísérletek esetén. Az összehasonlítás kísérletek esetén a fenti színkombinációk mindegyikéről eldöntötték, hogy azok a referencia vagy a teszt fényforrás alatt kedvezőbb az egymás mellé helyezett színingerek vizuális illeszkedése. A közvetlen értékelés kísérlet
eredményei
a
-5…0…+5
skálán
elhelyezkedő
egész
számok,
fényforrásonként és megfigyelőnként 3 darab 17+5 sorból álló oszlopvektor. Az összehasonlító kísérletek esetén az eredményhalmaz R={0,1} fényforrásonként és megfigyelőnként 3 darab 17+5 sorból és 2 oszlopból álló mátrix, amelynek első oszlopában 1 szerepel, ha az összehasonlítás során a referencia fényforrás alatti megjelenést ítélték kedvezőbbnek, mint a teszt fényforrás alatti megjelenést. Ebben az esetben az azonos sorban a mátrix második oszlopában csak 0 érték szerepelhet, vagyis a mátrix minden sorának összege 1. A kiértékelés során minden esetben a közvetlen értékelés kísérlet eredményeként kapott oszlopvektorok átlagát képeztem, majd 95%-os konfidencia intervallumokat számítottam. Az összehasonlító kísérletek esetén fényforrásonként minden kísérleti személy 3 ismételt megfigyeléséből származó 22x2 méretű vektorok elemeit tagonként összegeztem, így az adott tesztfényforrás pontszámát minden esetben a konkrét összehasonlításban szereplő referencia fényforráshoz hasonlítottam. 8.2.2
A közvetlen értékelés kísérlet eredménye
A közvetlen értékelés kísérlet vizuális eredményét a 43. ábra mutatja. A kísérletek során a különböző korrelált színhőmérsékleti csoportok esetén alkalmazott egyforma skálázás miatt a három korrelált színhőmérsékleti csoport vizuális eredményeit egy diagramon mutatom be. A 43. ábra segítségével így a részeredmények és az adott korrelált
100
színhőmérsékleti csoporton belüli
fényforrásokkal való összehasonlításon kívül egy abszolút összehasonlítás és rangsorolás is lehetséges.
43. ábra: Közvetlen értékelés kísérletek eredménye. 9 megfigyelő háromszori ismételt megfigyelésének átlaga, 95%-os konfidencia intervallumokkal.
A 43. ábra jól mutatja az egyes fényforrásokhoz tartozó megfigyelések átlagainak különböző szinteken történő eloszlását. Ez arra mutat rá, hogy amennyiben a fényforrások színminőségének értelmezését kibővítjük az egymás mellé helyezett színingerek vizuális illeszkedés szerinti torzításának mértékével, úgy egy jól meghatározható újszerű mértéket kapunk, amely szerint az egyes fényforrások a skálán egymástól elkülönülő értékeket vesznek fel, amelyek vizuális észlelet szerint megkülönböztethető
tartalommal
bírnak. A
legnagyobb
mértékű
vizuális
illeszkedés torzulás mindhárom korrelált színhőmérsékleti szinten az RGB világító dióda alatti megjelenés esetén figyelhető meg. Megállapítható, hogy a referencia fényforrások kiválasztása a vizuális illeszkedés változása, valamint az előző fejezetben bemutatott matematikai formulák szemlélete szempontjából helytálló, hiszen mind a matematikai modell becslése, mind pedig a vizuális eredmények azt mutatják, hogy modern fényforrások esetén elképzelhető az eddigi színmetrikai gyakorlatban alkalmazott fényforrások esetén tapasztalhatóhoz képest kedvező és kedvezőtlen
változás
az
egymás
mellé
illeszkedésének szempontjából.
101
helyezett
színingerek
vizuális
További érdekes eredmény, hogy a vizuális illeszkedés ítéletek átlagértékei a 6500 K korrelált színhőmérsékleti csoport esetében kisebbek, mint a másik két csoport esetén. 8.2.3
Az összehasonlító kísérlet eredménye
Az összehasonlító kísérletek eredményeit a következő alfejezetekben korrelált színhőmérsékleti csoportonként tárgyalom. 2700 K korrelált színhőmérsékletű csoport
A 2700 K korrelált színhőmérsékletű csoport fényforrásai esetén az összehasonlítás kísérlet vizuális eredményeit a 44. ábra mutatja.
44. ábra: Összehasonlító kísérletek megfigyelésének összege.
eredménye.
9 megfigyelő háromszori ismételt
Ahogy a fenti ábrán látható, a fehér fényporos LED-ek közül a #2 és #4 számú esetében a referenciához képest kedvezőbb vizuális illeszkedést figyelhetünk meg. A többi tesztfényforrás esetén a referencia fényforráshoz képest különböző mértékben romlik a vizuális illeszkedés. Legnagyobb mértékű vizuális illeszkedés
102
torzulást az RGB LED és az #1 jelű fehér fényporos LED esetében figyelhetünk meg. Az eredmények utalnak arra, hogy ezzel a kísérleti módszerrel a vizuális illeszkedés torzulásának szintjei skálázható mennyiséget alkotnak. 4100 K korrelált színhőmérsékletű csoport
A 4100 K korrelált színhőmérsékletű csoport fényforrásai esetén az összehasonlítás kísérlet vizuális eredményeit a 45. ábra szemlélteti.
45. ábra: Összehasonlító kísérletek megfigyelésének összege.
eredménye.
9 megfigyelő háromszori ismételt
Ahogy a fenti ábrán látható, a fehér fényporos LED-ek közül az #5 és #6 jelűek esetében a referenciához képest kedvezőbb vizuális illeszkedést figyelhetünk meg. Figyelemre méltó még a kompakt fénycső esetén is kedvezőbb vizuális illeszkedést észleltek a megfigyelők, mint a referencia fényforrás alatt. A többi tesztfényforrás esetén a referencia fényforráshoz képest különböző mértékben romlik a vizuális illeszkedés. Legnagyobb mértékű vizuális illeszkedés torzulást az RGB LED esetében figyelhetünk meg. Az eredmények ennél a sorozatnál is utalnak arra, hogy ezzel a kísérleti módszerrel a vizuális illeszkedés torzulásának szintjei skálázható mennyiséget alkotnak.
103
6500 K korrelált színhőmérsékletű csoport
A 6500 K korrelált színhőmérsékletű csoport fényforrásai esetén az összehasonlítás kísérlet vizuális eredményeit a 46. ábra szemlélteti.
46. ábra: Összehasonlító kísérletek megfigyelésének összege.
eredménye.
9 megfigyelő háromszori ismételt
Ahogy a fenti ábrán látható, a fehér fényporos LED-ek közül a #7 jelű esetében a referenciától szignifikánsan nem különböző vizuális illeszkedést figyelhetünk meg. A többi tesztfényforrás esetén a referencia fényforráshoz képest különböző mértékben romlik a vizuális illeszkedés. Legnagyobb mértékű vizuális illeszkedés torzulást az RGB LED esetében figyelhetünk meg. Az eredmények a 6500 K korrelált színhőmérsékleti csoport esetén is utalnak arra, hogy ezzel a kísérleti módszerrel a vizuális illeszkedés torzulásának szintjei skálázható mennyiséget alkotnak.
8.3
A vizuális illeszkedési index bevezetése
A 7.2 fejezetben leírt vizuális kísérletek eredményeiből látszik, hogy a megfigyelőben egymás mellé helyezett színingerek hatására egy adott látási szituációban felépülő vizuális illeszkedés változhat a látási szituáció jellemzőinek,
104
vagy a fényforrás megváltozásának hatására. Ennek lehetséges okát dolgozatom 6.1.7 fejezetében mutattam be. A
fényforrások
színminőségének
leírási
módszereinek
tanulmányozásakor
színkülönbségeken, színmegkülönböztethetőségen, színpreferencián vagy vizuális tisztaságon alapuló értékelési módszereket találtam. Az eddigi szakirodalomban nem találtam olyan módszert, amely a fényforrások színminőségét egymás mellé helyezett
színingerek
egymáshoz
való
vizuális
illeszkedés
változásának
szempontjából értékelné. A következőkben a saját fejlesztésű vizuális illeszkedést leíró modellen, valamint saját vizuális kísérletek eredményein alapuló vizuális illeszkedés visszaadási metrikát mutatok be. A 6.2. fejezetben bemutatott vizuális illeszkedés becslésére kidolgozott matematikai modell és a 7.2. fejezetben leírt vizuális kísérletek (közvetlen értékelés) eredményei közötti korreláció erősségét a 47. ábra szemlélteti. Az abszcissza
mentén
a
vizuális
kísérletek
eredményeinek
átlaga
látható,
fényforrásonként átlagolva a 9 megfigyelő 3 megfigyelésének skálaértékeit a 17+5 teszt színkombinációra. Az ordinátatengely mentén a matematikai modell által az egyes fényforrások alatt megfigyelt ugyanezen 17+5 teszt színkombinációra számolt értékek összege látható.
47. ábra: Korreláció a közvetlen vizuális értékelés és a vizuális illeszkedés becslése között
105
A 6.2. fejezetben bemutatott vizuális illeszkedés becslésére kidolgozott matematikai modell és a 7.2. fejezetben leírt vizuális kísérletek (összehasonlítás) eredményei közötti korreláció erősségét a 48. ábra szemlélteti. Az abszcissza mentén az összehasonlító vizuális kísérletek átlaga látható, fényforrásonként összegezve a 9 megfigyelő 3 megfigyelésének skálaértékeit a 17+5 teszt színkombinációra. Az ordinátatengely mentén a matematikai modell által egy adott fényforrás alatt megjelenő ugyanezen 17+5 teszt színkombinációra adott becsléseinek összege látható.
48. ábra: Korreláció az összehasonlító vizuális kísérletek és a vizuális illeszkedés becslése között
Ahogy azt a 47. és 48. ábra mutatja, a matematikailag meghatározott értékek és a vizuális eredmények között mind az összehasonlítás, mind pedig a közvetlen értékelés esetében szoros kapcsolat van. Mivel a 6.3 fejezetben bemutatott vizuális illeszkedés modell a CIECAM02 színmegjelenési modellen alapul, a látási szituáció megváltozásának leírása megfelelő pontossággal lehetséges. Ebből következőleg mindegyik saját fejlesztésű matematikai modell képes a vizuális illeszkedés adott látási szituációban való becslésére, a vizuális kísérletekkel való szoros kapcsolat pedig az alkalmazhatóságot mutatja.
106
A vizuális illeszkedési indexet a következő egyenlet szerinti képlet szerint számolhatjuk: n
R hr = 100 + k * ∑ CHF i , ref − CHF i ,test
(38)
i =1
ahol Rhr a vizuális illeszkedési index, CHF i , ref a vizuális illeszkedési modell előrejelzése az i. teszt színkombinációra, a
referencia fényforrás alatti megjelenés esetén,
CHFi ,test a vizuális illeszkedési modell előrejelzése az i. teszt színkombinációra, a teszt fényforrás alatti megjelenés esetén, k egy megfelelően választott állandó, amely a Rhr értékét transzformálja az ésszerű
skálaértékek tartományába. Az ebben a fejezetben megadott Rhr értékeket k=5 értékkel számítottam. Az adott teszt színkombináció tulajdonságai határozzák meg, hogy a 6.3 fejezetben ismertetett vizuális illeszkedési modellek közül melyiket használjuk az adott számításnál. Jelen fejezetben számított Rhr értékek esetén a két és három színingerből álló színkombinációk becslésére kifejlesztett modellek közül a különböző színezetek esetén használatos modelleket használtam, az adathalmaz összetétele miatt. A vizuális illeszkedési index számítási képletéből látszik, hogy a metrika – a jelenlegi színvisszaadási index-szel ellentétben – lehetőséget ad a referencia fényforrásnál kedvezőbb vizuális illeszkedést kiváltó fényforrások értékelésére is. 21. Táblázat: A kísérletekben használt tesztfényforrások vizuális illeszkedési indexe (Rhr) Korrelált színhőmérsékleti csoport [K]
Fényforrás neve
2700
Izzólámpa Nd búrával
Rhr
Ra
79,9
76
Fehér fényporos LED #1 – nagy 0,4616 0,4234 102,3 CRI
94
x
RGB LED
y
0,4571 0,3986
0,4648 0,4121
Fehér fényporos LED #2 – kis CRI Fehér fényporos LED #3 – közepes CRI
107
51,2
32
0,4624 0,4222 116,4
67
0,4609 0,4208 112,2
80
4000
6500
Fehér fényporos LED #4 – nagy CRI CWR LED lamp (containing 6500 K „CoolWhite” and RED LEDs) Fehér fényporos LED #5 – kis CRI Fehér fényporos LED #6 – nagy CRI Kompakt fénycső
0,4589 0,4162 105,6
94
0,3896 0,3774
98,3
82
0,3803 0,3800 117,2
76
0,3906 0,3890 110,0
88
0,3929 0,3952 100,1
82
RGB LED Fehér fényporos LED #7 – nagy CRI Fehér fényporos LED #8 – nagy CRI RGB LED
0,3937 0,3745
51,1
34
0,3151 0,3352 102,6
93
0,3147 0,3303
98
0,3091 0,3213
52,7
47
Kompakt fénycső
0,3197 0,3527
96,9
74
99,3
A vizuális illeszkedési index értékeinek gyakorlati számításához Excel számító munkafüzetet készítettem, melynek bemeneti adatlapján a tesztfényforrás színképi teljesítmény-eloszlását kell megadni, a 380 nm – 780 nm tartományban, 2 nm-es lépésközzel. Emellett szükséges a látási szituáció CIECAM02 színmegjelenési modellbeli
paramétereinek
(F,
c,
Nc),
valamint
az
adaptációs
mező
2
fénysűrűségének (La, cd/m -ben) megadása. A kísérletben szereplő fényforrások vizuális illeszkedési indexe (Rhr) az eddig leírtaknak megfelelően számítva a 21. Táblázatban láthatók. A 49. ábra a vizuális értékelés és a vizuális illeszkedési index Rhr értéke közötti korrelációt szemlélteti.
108
49. ábra: Korreláció a vizuális értékelés és a vizuális illeszkedési index (Rhr) értéke között.
8.4
Fényforrás színképi illeszkedési indexhez
optimalizálása
a
vizuális
A vizuális illeszkedési indexet (Rhr) számító algoritmushoz egy kiegészítő algoritmust készítettem, amelynek segítségével valamely teszt lámpa spektruma a vizuális illeszkedés érdekében optimalizálható. Az algoritmus bemenete a teszt fényforrás 2nm lépésközzel mért spektruma, egy folytonosság konstans (ΔS), és egy maximális korrelált színhőmérséklet eltolódás konstans (ΔT). A teszt fényforrás spektrumhoz 10 nanométerenként rendeltem egy-egy súlyfaktort. Ezeket a súlyfaktorokat iteratív módon változtatva lehetséges a Rhr érték maximalizálása úgy, hogy az egymás melletti súlyfaktorok abszolút különbségének maximum a ΔS érték lehet. A súlyfaktorok értékkészlete minden esetben a [0,5 ; 1,5] intervallum. A bemeneti spektrumból számított korrelált színhőmérséklet és a kimeneti spektrumból
számított
korrelált
színhőmérséklet
abszolút
különbsége
az
optimalizálás során kisebb legyen a ΔT-nél. A ΔS konstanssal lehet szabályozni a spektrum látszólagos folytonosságát. A korrelált színhőmérséklet maximális eltolódás konstanssal (ΔT) elkerülhető, hogy a kapott spektrum korrelált színhőmérséklete már észlelhető mértékben különbözzék a teszt fényforrás spektrumától. 109
Az imént bemutatott algoritmussal a következőkben a 3-LED-3 (465-546-614 nmes teljesítménycsúcsokkal rendelkező) fényforrás spektrumot optimalizálom. Az eredeti spektrum Rhr értéke 77,5 volt, az optimalizáció után 105,4-re emelkedett. A példában alkalmazott optimalizációs paraméterek: ΔS=0,5, és ΔT=40K voltak. Az 50. ábra mutatja az eredeti és az optimalizált spektrumot.
Spektrális teljesítményeloszlás [W/sr*m 2*nm]
1,8
Eredeti spektrum
1,6
Optimalizált Spektrum
1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2
hullám hossz [nm ]
0,0 380
480
580
680
780
50. ábra: Az optimalizációs algoritmus eredménye.
A
fenti
algoritmus
egy
kiegészítő
segédeszköz,
valamint
ajánlás
a
fényforrásgyártók számára. Az algoritmus futtatása után látható, hogy a bemeneti fényforrás spektrum mely részét hogyan kell módosítani ahhoz, hogy a vizuális illeszkedési index értéke növekedjék.
8.5
A vizuális illeszkedési index értékének összehasonlítása más színminőséget jellemző mérőszámokkal
A vizuális kísérletekben használt tesztfényforrásokon kívül a vizuális illeszkedési index értékét nagyszámú, elméleti sugárzáseloszlásokat, valamint hagyományos és modern fényforrásokat is tartalmazó halmazra is vizsgáltam. Ezek színmetrikai
110
adatai és Ra, CQS valamint Rhr értékei a dolgozat Melléklet 6 fejezetében található táblázatban láthatók. A számítások alapján vizsgálható a korreláció más eddigi, színminőséget jellemző metrikákkal is. Az 51. ábra a vizuális illeszkedési index (Rhr) és a CIE színvisszaadási index (Ra) közötti korrelációt mutatja, a CQS tesztelésénél használt 85 teszt sugárzáseloszlás és fényforrás esetén.
51. ábra: Korreláció a vizuális illeszkedési index (Rhr) és a CIE színvisszaadási index (Ra) között.
Az 51. ábra gyenge negatív korrelációt mutat a jelenlegi CIE színvisszaadási index (Ra) és a vizuális illeszkedési index (Rhr) között. A CIE jelenlegi színvisszaadási indexe és a vizuális illeszkedési index között nincs kölcsönösen egyértelmű megfeleltetés. A gyenge negatív korreláció oka, hogy a vizuális illeszkedési index (Rhr) nem egyetlen tesztminta színi eltolódásán alapul, ezen kívül – a színvisszaadási indexszel ellentétben – az attribútumok változásának iránya sem lényegtelen a vizuális illeszkedés matematikai becslésekor. A CIE színvisszaadási index számításánál használt U*V*W* színingertér helyett a CIECAM02 színmegjelenési modell észleleti tényezőin alapuló számítások, valamint a referencia fényforrás 111
kiválasztásának különbözősége is okozhatja a jelenséget, amelyet az 51. ábra szemléltet. A CQS színminőségi skála és a vizuális illeszkedési index (Rhr) közötti korrelációt az 52. ábra mutatja. Az előző ábrához hasonlóan gyenge negatív korreláció látható, melynek oka a CQS kifejlesztése során alkalmazott egyik alapelv, a jelenlegi CIE színvisszaadási index-szel való szoros kapcsolat.
52. ábra: Korreláció a vizuális illeszkedési index (Rhr) és a CQS színminőségi skála értékei között.
112
9 Összefoglalás Értekezésem elsődleges célja, hogy a hétköznapi életben használatos hagyományos és új generációs, valamint a kutatásom idején kereskedelmi forgalomban gyorsütemben terjedő világító dióda alapú fényforrások színminőségét újszerűen megközelítő, vizuális kísérleteken alapuló, így az emberi megfigyelő vizuális tapasztalataival jól korreláló színminőségi metrikát dolgozzak ki. A fényforrások színvisszaadási tulajdonságainak meghatározására 1974-ben nemzetközileg elfogadott és a fényforrásgyártók által azóta is használt CIE 13.2-es (későbbiekben CIE 13.3) módszer az új generációs fényforrások esetén nem szolgáltat megfelelően pontos információt. A színvisszaadási index tévedésének okát számos publikáció taglalta, és elfogadása óta több javaslat is született a módszer megújítására, megjavítására, azonban egyetértést egyik sem váltott ki. Az új javaslatok új szempontok – mint a színhűség, színpreferencia, színdiszkrimináció – alapján közelítik meg a fényforrások színminőségének kérdését. Ezekből a tényekből kiindulva kezdtem meg a kutatást, a fényforrások értékelésére használt eddigi módszerek áttekintésével. A fényforrások értékelési módszereinek áttekintése közben fogalmazódott meg elképzelésem, amely szerint a fényforrások színminőségét az eddigiekhez képest új szempont szerint, az épített környezet együttesére gyakorolt hatásuk alapján, a természetes megvilágítás körülményei között az egymás mellé helyezett színingerek között jelenlévő vizuális illeszkedés mesterséges fényforrások általi torzításának mértékével is lehetne jellemzi. Ehhez gondolatébresztőként használtam McCann képi analízisét, amelyet az M2.5.5 fejezetben ismertetek. Előkísérletként a Munsell színharmónia elmélet szerint eltűnő sorozatok harmóniája
néven
definiált,
6
színmintából
álló
színkombinációk
színi
megjelenésének változását figyeltem meg a megvilágító színképi teljesítmény eloszlásának változtatásakor. Vizuális kísérletek segítségével igazoltam, hogy rögzített színkombinációk megjelenését megfigyelve mesterséges fényforrások esetén egy referencia megvilágításhoz képest a megfigyelőben felépülő vizuális illeszkedés torzulásokat szenvedhet. Ennek lehetséges okát grafikus úton mutattam
113
meg. Ez az eredmény ösztönzött arra, hogy a fényforrások színminőségének új mértéke lehet a megfigyelőben egy adott referencia fényforrás alatt felépülő vizuális illeszkedés torzításának mértéke adott teszt fényforrás esetén. Ennek megvalósításához egy olyan saját matematikai modell megalkotása mellett döntöttem, amely saját vizuális kísérleteken, nagyszámú teszt színkombinációval végzett, többször ismételt megfigyelések eredményein alapul. További célom volt, hogy a kísérletek összeállításánál a modern színmetrika eredményeit alkalmazzam, a kísérletek levezetésénél és értékelésénél pedig korszerű informatikai és matematikai eszközöket használjak. Ilyen alapelvek mellett terveztem CRT monitoron végezhető kísérleteket 2346 db. két színingerből álló színkombináció, valamint 14280 db. három színingerből álló színkombináció alkalmazásával, melyek összeállításához stimulusokat a CIECAM02 színmegjelenési modellből választottam ki. A stimulusok megjelenését a CIECAM02 színmegjelenési modell segítségével a kalibrált CRT monitoron szimuláltam. A kísérleti személyek feladata a színkombináció által kiváltott vizuális illeszkedés értékelése volt a -5…0…+5 skálán. A kísérleti eredmények alapján a vizuális illeszkedési ítéletek függését vizsgáltam
a
CIECAM02
színmegjelenési
modell
észleleti
tényezőinek
függvényében. A regresszióval nyert egyenletek felhasználásával négy különböző – a tesztminták számától és tulajdonságaitól függő, azokhoz igazodó matematikai modellt fejlesztettem ki, amelyek a két vagy három színingerből álló színkombinációk vizuális illeszkedését becslik, adott látási szituáció mellett. Ezek a formulák egy adott megvilágítás esetén felépülő vizuális illeszkedés pszicho-fizikai korrelátumát szolgáltatják. További kutatómunkát végeztem a vizuális illeszkedés kortól és kulturális tényezőktől való függésének vizsgálatára, azonban ezek a vizsgálatok már nem tartoznak szorosan a jelen dolgozat célkitűzéseihez. Az újonnan kifejlesztett, vizuális illeszkedést leíró formulákat alkalmazva egy kiválasztott teszt kombináció halmaz tagjainak vizuális illeszkedési ítélete minden megvilágítási szituációban becsülhetővé válik. A vizuális illeszkedés becslések egyes fényforrások esetén bekövetkező változásai alapján bevezettem a vizuális illeszkedési indexet. A vizuális illeszkedési index kidolgozásánál nem volt célom, hogy olyan metrikát vezessek be, amely az eddigi színvisszaadási index vagy
114
valamely más meglévő színminőségi metrikával azonos sorrendben értékeli a fényforrásokat. Az újonnan definiált színminőségi metrika használhatóságát újabb, megfigyelő dobozban valódi fényforrásokkal és színkombinációkkal végzett vizuális kísérletsorozattal igazoltam. Az új színminőségi mérőszám értékét a Color Quality Scale tesztelésénél használt 86 db tesztfényforrást és sugárzáseloszlást tartalmazó halmazra meghatároztam, és a vizuális illeszkedési index értéke, valamint az eddigi mérőszámok – a CIE színvisszaadási indexe és a Color Quality Scale – közötti korrelációt vizsgálva megmutattam, hogy a vizsgált két mennyiséggel a vizuális illeszkedési index korrelációja gyenge. Ez az eredmény a színminőség megközelítésének eltérő irányából adódik. Az új matematikai formula a jelenlegi, vagy újonnan kidolgozásra kerülő színvisszaadási index mellett minősítheti a fényforrások színminőségét, valamint egyes alkalmazásokhoz megkönnyítheti az optimális fényforrás kiválasztását. A CIE TC1-69 technikai bizottsága számára javaslatot tettem, hogy a vizuális illeszkedési indexet az új színminőségi metrika megalkotásánál vegye figyelembe. A kutatás nyomán publikált új színminőségi metrika a nemzetközi Fény és Világítástechnikai Társaság Leon Gaster díját nyerte 2010-ben. A vizuális illeszkedési index definiálása után olyan optimalizációs algoritmust készítettem,
amely
előre
definiálható
megengedett
maximális
korrelált
színhőmérséklet eltérést feltételezve, a színképi teljesítmény-eloszláshoz rendelt paraméterek iterációs úton való változtatásával a vizuális illeszkedési index maximális értékét szolgáltató színképi optimalizálást végez. Az új színminőségi metrika így kiegészítésül szolgálhat a fényforrás gyártók számára fényforrásaik spektrális teljesítmény eloszlásának meghatározásakor. Fentiek alapján az alábbi téziseket fogalmazom meg:
115
10 Tézisek 1. Kísérletileg igazoltam, hogy egymás mellé helyezett két, három illetve több színingerből álló színkombinációk esetén a színkombinációt alkotó színingerek
vizuális
illeszkedése
megváltozhat,
amennyiben
a
színkombinációk különböző megvilágítók alá kerülnek. (6.1. fejezet) [P2, P4] 2. Kísérletekkel megmutattam, hogy ún. szisztematikus színi eltolódások esetén az egymás mellett megfigyelt színek vizuális illeszkedésének változása nem szignifikáns. Nem szisztematikus színi eltolódások esetén (amikor az elmozdulás különböző irányú és nagyságú vektorok mentén történik)
a
vizuális
illeszkedés
szignifikáns
mértékben
torzulhat.
Kísérletileg igazoltam, hogy az észleleti tényezők közül a vizuális illeszkedés
a
króma
menti
nem
szisztematikus
eltolódásokra
a
legérzékenyebb. (6.2. fejezet) [P4] 3. Kísérletek segítségével igazoltam, hogy az egymás mellett megfigyelt színek vizuális illeszkedésének pszicho-fizikai korrelátuma meghatározható olyan mennyiségként, amely a CIECAM02 színmegjelenési modell észleleti tényezőinek függvénye. A CIECAM02 színmegjelenési modell alapú vizuális illeszkedést előrejelző modellek egyben alkalmasak az eltérő megvilágító, látótérben változó fehérpont vagy a látási szituáció megváltozása miatt bekövetkező vizuális illeszkedés változásának leírására. (6.3 és 7.3 fejezet) [P1] 4. Vizuális kísérletek alapján olyan új mérőszámot definiáltam, amely a fényforrások színminőségét a fényforrás alatt tapasztalható, egymás mellé helyezett színingerek vizuális illeszkedésének valamely referencia látási szituációhoz képesti megváltozásával jellemzi. (8. fejezet) [P2, P5]
116
5. Számítások alapján olyan algoritmust fejlesztettem, amely a bemeneti színképi
teljesítmény-eloszlást
hullámhossz
tartományokhoz
tartozó
szorzótényezők segítségével a vizuális illeszkedési index értékelése szerint optimalizálja. (8.4. fejezet) [P2]
117
Publikációs lista A
DOKTORI
ÉRTEKEZÉS
TÉMAKÖRÉHEZ
KAPCSOLÓDÓ
TUDOMÁNYOS PUBLIKÁCIÓK NEMZETKÖZI FOLYÓIRATBAN:
[P1] F. Szabó, P. Bodrogi, J. Schanda: Experimental Modelling of Colour Harmony, Color Research and Application, 2010, 35:1, 34-49, 10.1002/col.20558, ISSN: 0361-2317, Online ISSN: 1520-6378, impakt faktor: 0,824 (2009) [P2] F. Szabó, P. Bodrogi, J. Schanda: A Colour Harmony Rendering Index based on new Colour Harmony Formulae, Lighting Research and Technology 2009 41: 165-182, Online ISSN: 1477-0938 Print ISSN: 1477-1535, impakt faktor: 1,256 (2009)
TÉZISEKHEZ KÖZVETLENÜL KAPCSOLÓDÓ REFERÁLT, HAZAI ÉS NEMZETKÖZI KONFERENCIÁK KIADVÁNYAIBAN (PROCEEDINGSEK) MEGJELENT DOLGOZATOK:
[P3] F. Szabó, P. Bodrogi, J. Schanda: Comparison of Colour Harmony Models: Visual Experiment with Reflecting Samples Simulated on a Colour CRT Monitor, (CGIV 2006, Leeds, UK) [P4] F. Szabó, J. Schanda, P. Bodrogi: Experimental Investigation of the Distortion of Colour Harmony, (AIC International Conference on Colour Harmony, Budapest, Hungary, 2007) [P5] F. Szabó, P. Bodrogi, J. Schanda: Visual Experiments on Colour Harmony: A Formula and a Rendering Index, (The 26th Session of the CIE, Beijing, China, 2007) [P6] F. Szabó, J. Schanda, P. Bodrogi, E. Radkov: A Comparative Study of New Solid State Light Sources, (The 26th Session of the CIE, Beijing, China, 2007)
118
TÉZISEKHEZ KÖZVETLENÜL KAPCSOLÓDÓ TOVÁBBI KONFERENCIÁKON ELHANGZOTT ELŐADÁSOK:
[K1] F. Szabó, P. Bodrogi, J. Schanda: Colour harmony impression of young and aged observers, AIC2008, Stockholm, Sweden DOLGOZATHOZ
KAPCSOLÓDÓ
TOVÁBBI
IDEGEN
NYELVŰ
KONFERENCIÁKON TARTOTT ELŐADÁSOK:
[K2] P. Bodrogi, F. Szabó, P. Csuti, J. Schanda: Why does the CIE Colour Rendering Index fail for white RGB LED light sources? (CIE Expert Symposium on LED Light Sources, 2004 Tokyo, Japan) [K3] F. Szabó, N. Sándor, P. Bodrogi, J. Schanda: Colour rendering of white LED light sources: Visual experiment with colour samples simulated on a colour monitor (International Lighting Congress and CIE Midterm meeting 2005 Leon, Spain) [K4] J. Schanda, G. Madár, N. Sándor, F. Szabó: Colour rendering – colour acceptability, 6th International Lighting Res. Symp. On Light and Colour, Florida, Feb. 2006 [K5] F. Szabó: Investigation of colour harmony, 4th PhD-Mini-Symposium, Veszprém, June 2006 [K6] F. Szabó: Comparison of colour harmony models, CREATE: Managing Colours in Digital Processes & the Art, 2007, Bristol, UK [K7] F. Szabó: Visual Experiments on Colour Harmony: A Formula and a Rendering Index, 5th PhD-Mini-Symposium, Veszprém, June 2007 [K8] F. Szabó: Colour harmony impression of young and aged observers, CREATE: Putting the human back into colour, 2008, CharlevilleMézieres, France [K9] I. Rozsovits, F. Szabó: Investigation of uniform colour scales in different colour systems, CREATE: Putting the human back into colour, 2008, Charleville-Mézieres, France [K10] F. Szabó: Comparison of classical and modern theories of colour harmony, 6th PhD-Mini-Symposium, Veszprém, June 2008
119
[K11] F. Szabó, P. Bodrogi, J. Schanda: Experimental Investigation of Distortion of Colour Harmony: A Harmony Distortion Index, CGIV2008, Terrassa, Spain [K12] F. Szabó, P. Csuti, J. Schanda: Colour Preference under Different Illuminants: New Approach of Light Source Colour Quality, CIE Light and Lighting Conference with Special Emphasis on LEDs and Solid State Lighting, 27-29 May 2009, Budapest, Hungary [K13] F. Szabó, I. Rozsovits: Investigation of Uniform Colour Scales in Different Colour Order Systems, 11th Congress of the International Colour Association (AIC), 27.Sept – 02.Oct 2009, Sydney, Australia [K14] F. Szabó, S. Sueeprasan, R. Malkovics, P. Ngammaneewat: Towards a Culture Dependent Model of Colour Harmony, 11th Congress of the International Colour Association (AIC), 27.Sept – 02.Oct 2009, Sydney, Australia
DOLGOZATHOZ KAPCSOLÓDÓ TOVÁBBI KONFERENCIÁKON TARTOTT ELŐADÁSOK:
MAGYAR
NYELVŰ
[K15] F. Szabó, P. Bodrogi: Színharmónia modellek vizsgálata, Lux et Color Vespremiensis 2005, Veszprém, Hungary [K16] F. Szabó, P. Bodrogi: A színharmónia modellezése (Modelling colour harmony), Lux et Color Vespremiensis 2006, Veszprém, Hungary [K17] I. Rozsovits, F. Szabó: Egyenletes színskálák vizsgálata különböző színrendszerekben, Lux et Color Vespremiensis 2008, Veszprém, Hungary [K18] F. Szabó, S. Sueeprasan, R. Malkovics, P. Ngammaneewat: Útban egy kultúrafüggő színharmónia modell felé, XXXII. Kolorisztikai Szimpózium, 2009. május 11-13 Eger, Magyarország TOVÁBBI PUBLIKÁCIÓK (2011 JÚNIUSIG): [K19] I. Zilizi, F. Szabó, I. Rozsovits, P. Bodrogi, J. Schanda: Comparison of Classical and Modern Theories of Colour Harmony, AIC2008, Stockholm, Sweden [K20] Z. Vas, F. Szabó, J. Schanda: A fényforrás spektrumának hatása a látásélességre a mezopos fénysűrűségi tartományban, Elektrotechnika, 2010/3. szám, 17-19. oldal, ISSN: 0367-0708
120
[K21] T. Benyhe, F. Szabó: Intelligens LED-es beltéri világításvezérlés, Elektrotechnika, 2011/1. szám, 14-17. oldal, ISSN: 0367-0708 [K22] O. da Pos, Sergio C. Masin, S. Gori, R. Bellacosa Mariotti, F. Chiarelli, L. F. Cuturi, M. Maniglia, F. Szabó: Lightness constancy under achromatic filters, 11th Congress of the International Colour Association (AIC), 27.Sept – 02.Oct 2009, Sydney, Australia, ISBN 1 877040 76 2 [K23] F. Szabó, Z. Vas, J. Schanda: Investigation of the effect of light source spectra on visual acuity at mesopic lighting conditions, CIE Light and Lighting Conference 2010, Vienna, Austria [K24] F. Szabó: New metric on light source colour quality: colour harmony rendering index, CREATE: Final conference, 2010, Gjovik, Norway [K25] F. Szabó, Z. Vas, P. Csuti, J. Schanda: Experimental investigation of the Purkinje effect in case of traditional and modern light sources, Lumen v4 conference, 2010, Brno, Czech Republic [K26] F. Szabó, Zs. Kosztyán, J. Schanda: Testing Colour Sample Datasets for calculating Colour Rendering Indices, 2nd CIE Expert Symposium on Appearance - When appearance meets lighting, 2010, Gent, Belgium [K27] F. Szabó, Z. Vas, P. Csuti, J. Schanda: The Spectral Power Distribution Dependence of the Purkinje effect, 2nd CIE Expert Symposium on Appearance - When appearance meets lighting, 2010, Gent, Belgium [K28] F. Szabó, Z. Vas, J. Schanda: Látásélesség változása mezopos fénysűrűségek esetén, Lux et Color Vesprimiensis 2009, Veszprém, Hungary [K29] F. Szabó: LED lighting in enhancing and preserving our cultural colour heritage, CREATE: Colour Heritage and Conservation, 2009, Gargnano, Italy [K30] Schanda J., Szabó F., Csuti P., Vas Z.: Éleslátás mezopos körülmények között, Látás szimpózium, 2009, Szeged [K31] Z. Vas, F. Szabó, J. Schanda: A fényforrás spektrumának hatása a látásélességre a mezopos fénysűrűségi tartományban, LED konferencia, 2010.02.24-26, Budapest, Hungary [K32] F. Szabó, G. Sárvári, K. Tóth, L. Balázs, J. Schanda: Új módszer a fényforrások által okozott színharmónia torzítás vizsgálatára, Lux et Color Vesprimiensis 2010, Veszprém, Hungary
121
[K33] Csuti P., Poppe A., Molnár G., Szabó F., J. Schanda: LED-ek élettartam vizsgálata, Lux et Color Vesprimiensis 2010, Veszprém, Hungary [K34] Szabó F., Schanda J.: LED színképi optimalizálás a színhőmérséklet és a cirkadián hatás figyelembevételével, II. LED konferencia, 2011.02.01-02, Budapest [K35] N. Vidovszky Á. Schanda J., Szabó F.: LED színképi optimalizálás a cirkadian hatás figyelembevételével, II. LED konferencia, 2011.02.0102, Budapest [K36] Csuti P., Poppe A., Molnár G., Szabó F., Schanda J.: LED-ek élettartam vizsgálata, II. LED konferencia, 2011.02.01-02, Budapest [K37] Szabó F., Schanda J.: Észlelt világosság vizsgálata LED-es közvilágítás esetén, XLII. Közvilágítási Ankét, Sárospatak, 2011. május 19-20. [K38] Csuti P., Szabó F., Schanda J.: LED-ek élettartam vizsgálata, XLII. Közvilágítási Ankét, Sárospatak, 2011. május 19-20.
A DOLGOZAT PUBLIKÁCIÓK:
BEADÁSAKOR
KÖZLÉSRE
ELFOGADOTT
[K39] F. Szabó, G. Sárvári, K. Tóth, L. Balázs, J. Schanda: A new method for investigating colour harmony distortion of light sources, 27th CIE Session, 2011, Sun City, South Africa [K40] Zs. Kosztyán, F. Szabó, G. Sárvári, J. Schanda: Sample selection for a colour fidelity index, 27th CIE Session, 2011, Sun City, South Africa [K41] M. R. Luo, Yi-Fan, F. Szabó, Zs. Kosztyán, G. Sárvári, J. Schanda: A Dataset for Evaluating Colour Rendering Property of Lamps, 27th CIE Session, 2011, Sun City, South Africa [K42] A. Poppe, G. Molnár, P. Csuti, F. Szabó, J. Schanda: Ageing of LEDs: a comprehensive study based on the LM80 standard and thermal transient measurements, 27th CIE Session, 2011, Sun City, South Africa
122
Melléklet
123
Melléklet 1 A CIE 13.2-es publikációjában ismertetett színvisszaadási index számítási eljárás fő lépéseinek ismertetése
Az eljárás teszt objektumok eredő színi eltolódásán (resultant colour shift) alapul, melyet „Test Colour Method” eljárásnak neveztek el. Ez a módszer minden, a fényforrások
színvisszaadási
tulajdonságának
meghatározását
szorgalmazó
módszer alapjának tekintendő. A színvisszaadás meghatározásának folyamata az alábbi főbb lépésekre tagolódik: M1.1 Referencia fényforrásra vonatkozó megkötések
A vizsgálandó fényforrás színvisszaadási tulajdonságait mindig valamilyen matematikailag meghatározott referencia fényforráshoz viszonyítjuk. A referencia fényforrás színessége azonos vagy közel azonosnak kell, hogy legyen a teszt fényforráséval. Ha máshogy nincs meghatározva, akkor 5000 K alatt referencia fényforrásnak egy a teszt fényforrás korrelált színhőmérsékletével megegyező színhőmérsékletű Planck sugárzó tekintendő, és 5000 K felett pedig egy azonos korrelált színhőmérsékletű nappali sugárzáseloszlás választandó referenciának. Az ezzel a módszerrel meghatározott referencia fényforrás és a vizsgálandó teszt fényforrás színességi koordinátái közötti színingerkülönbségre a következő egyenlőtlenségnek kell teljesülnie:
[
Δ C = (u k − u r ) + (v k − v r )
]
2 1/ 2
2
< 5, 4 ⋅ 10 −3
(M1)
ahol „k” a teszt fényforrásra, „r” a referencia fényforrásra utal. u és v a CIE 1960 sziningerdiagram színességi koordinátái. A színvisszaadási index értékét minden esetben a referencia fényforrás színhőmérsékletével együtt kell megadni.
124
M1.2 Tesztmintákra vonatkozó megkötések
A színvisszaadási index számításához a Nemzetközi Világítástechnikai Bizottság a következő színmintákat határozta meg: 22. Táblázat: A 13.2 publikációban rögzített színminták Munsell megfelelői Színminta száma
Munsell Megfeleltetés
Megnevezés nappali megvilágítás mellett
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
7.5 R 6/4 5 Y 6/4 5 GY 6/8 2.5 G 6/6 10 BG 6/4 5 PB 6/8 2.5 P 6/8 10 P 6/8 4.5 R 4/13 5 Y 8/10 4.5 G 5/8 3 PB 3/11
13
5 YR 8/4
14
5 GY 4/4
Világosszürkés piros Sötétszürkés sárga Telített sárgászöld Közepes sárgászöld Világos kékeszöld Világoskék Világos ibolya Világos vöröses bíbor Telített vörös Telített sárga Telített zöld Telített kék Világos sárgás rózsaszín (emberi arcbőr) Közepes olivazöld
A felsorolt minták mindegyikének spektrális visszaverési tényezői táblázatban rögzítettek. Az első nyolc minta a színkört jól lefedi, mérsékelten telítettek és közel azonos világosságúak. A további 6 mintát telített vörös, sárga, zöld, kék valamit bőr és lombkorona színek alkotják. Speciális színvisszaadási indexek meghatározásához elvileg bármilyen egyedi színminta használható, melynek spektrális reflexiója pontosan meghatározott, azonban az általános színvisszaadási index meghatározásához csak az első nyolc minta használata elfogadott. A modell szerint értelmezett színvisszaadási index számítás egyes lépéseit az alábbiakban részletezem.
A színvisszaadás meghatározásának lépései: - a referencia sugárzáseloszlás megválasztása - színminták CIE színinger összetevőinek és színkoordinátáinak (CIE 1931: X, Y, Z, x, y) meghatározása a referencia és a teszt fényforrás által megvilágítva
125
- a kapott színmetrikai értékek CIE 1960 UCS rendszerbe való transzformálása az alábbi egyenletek segítségével:
vagy
u = 4 X / ( X + 15Y + 3Z )
(M2)
v = 6Y / ( X + 15Y + 3Z )
(M3)
u = 4 x / (− 2 x + 12 y + 3)
(M4)
v = 6 y / (− 2 x + 12 y + 3)
(M5)
- a kromatikus adaptáció és színi áthangolódás figyelembe vétele – adaptációs színi eltolódás (adaptive colour shift) – az alábbi formula segítségével:
cr d ck ,i − 4 r d k ,i ck dk u 'k , i = cr dr 16,518 + 1,481 ck ,i − d k ,i ck dk 10,872 + 0,404
v 'k , i =
5,520 c d 16,518 + 1,481 r ck ,i − r d k ,i ck dk
(M6)
(M7)
ahol u’k,i és v’k,i az i-dik tesztminta színkoordinátái, figyelembe véve a kromatikus adaptációt, melynek értelmében u’k = ur és v’k = vr, azaz az áthangolódási korrekció után a teszt és referencia fényforrás u,v koordinátái azonosak. - a fenti egyenletben található ck, dk, cr, dr valamint ck,i, dk,i értékek (uk, vk, ur, vr és uk,i, vk,i felhasználásával) az alábbiak szerint számolandó: c=
1 (4 − u − 10v ) v
(M8)
d=
1 (1,708v + 0,404 − 1,481u ) v
(M9)
- Az így kapott értékeket ezek után transzformálni kell a CIE 1964-es UCS színtér koordinátáira az alábbiak szerint: Wr*,i = 25(Yr ,i )1 / 3 − 17
Wk*,i = 25(Yk ,i )1 / 3 − 17
(M10)
U r*,i = 13Wr*,i (ur ,i − ur )
U k*,i = 13Wk*,i (u 'k ,i −u 'k )
(M11)
Vr*,i = 13Wr*,i (vr ,i − vr )
Vk*,i = 13Wk*,i (v'k ,i −v 'k )
(M12)
126
ahol Yr = Yk = 100 –at alapul véve kell Yr,i és Yk,i értékeit normalizálni. - ezek után a „k” teszt fényforrás által megvilágított i-dik színminta és a referencia fényforrás által megvilágított ugyanazon minta közötti színinger-különbség a CIE 1964 színinger-különbségi formulájával az alábbiak szerint számolandó:
(U − U ) + (V − V ) + (W ((ΔU ) + ((ΔV ) + ((ΔW )
ΔEi = =
* 2 k ,i
* r ,i
* 2 i
* 2 k ,i
* r ,i
* 2
* r ,i
− Wk*,i
)
2
(M13)
* 2
i
i
Ez a CIE 1964-es UCS színterébe transzformált színösszetevők közti vektor különbség meghatározását jelenti.
Színvisszaadási Indexek meghatározása: - Speciális Színvisszaadási Index (Special Colour Rendering Index) jelölésére az Ri szolgál utalva az i-dik színmintára, mely érték meghatározása az alábbi egyenlettel történik, annak értékét a legközelebbi egész számra kerekítve: Ri = 100 − 4,6ΔEi
(M14)
- Általános Színvisszaadási Index (General Colour Rendering Index) jelölésére az Ra szolgál, melynek eredményét az első nyolc színminta Ri értékeinek számtani
középértéke adja:
Ra =
1 8 ∑ Ri 8 i =8
(M15)
- Ri = 100 a teszt fényforrás és a referencia fényforrás által megvilágított i-dik színminta
színkoordinátáinak
teljes
azonosságát
jelenti.
Az
általános
színvisszaadási indexet a 4,6 szorzótényező segítségével úgy határozták meg, hogy egy standard meleg fehér fénycső Ra értéke – izzólámpát referencia fényforrásként tekintve – 50 legyen. Az alábbi ábra szemlélteti a CIE 13.2 szerint értelmezett eljárás fő lépéseit:
127
53. ábra: CIE 13.2 számítási modell vázlatos ábrázolása.
128
Melléklet 2 A színharmónia és színilleszkedés fogalmának összehasonlítása
A köznapi szóhasználatban és még a rangos nemzetközi szakirodalomban is gyakran előfordul, hogy a színilleszkedés és a színharmónia fogalmát tévesen, egymás helyett használjuk. Jelen fejezetben emiatt egy összehasonlító tanulmány alapján különböztetem meg a két fogalmat. M2.1 A színharmónia fogalma
A színharmónia fogalma két vagy több szín közös hatását jellemzi. Harmonikusnak azt az összeállítást tartjuk, amelynek elemei összhangban vannak egymással. A Magyar Értelmező Kéziszótár61 megfogalmazása szerint a harmónia: jól hangzó akkord, összhang. A harmónia szó eredete több, mint kétezer évvel ezelőttre nyúlik vissza. Harmóniának hívták a görög mitológiában Aphroditének és Árésznek gyönyörű leányát. Az őt ábrázoló legkorábbi alkotás egy Kr.e. VI. századból fennmaradt vázafestmény, amelyet a Louvreban őriznek. A korai kísérleti tapasztalatok azt mutatták, hogy a harmónia és diszharmónia megítélésében az emberek véleménye eltérhet egymástól. A laikusok inkább azokat a színösszeállításokat nevezik harmonikusaknak, melyekben hasonló karakterű színek szerepelnek, azonban ezek a színek erős kontrasztok nélkül állnak egymás mellett. A színharmónia fogalma hosszú ideig kizárólag a festészetben bírt igazi jelentőséggel. A színmérés fogalmainak megalkotása és szabványosítása, a mérőműszerek fejlődése lehetővé tette a legkülönbözőbb színtani kutatások megindulását. A színharmónia kutatása ennek eredményeképpen a művészet és különféle, egymástól eltérő tudományágak (mint a fizika, kémia, napjainkban pedig az informatika) összefogásaként produkál újszerű eredményeket. A színharmóniára vonatkozó ítéletek gyakran a kellemes <–> kellemetlen vagy szimpatikus <–> antipatikus benyomások érzelmi tartományára vonatkoznak. Ily módon ezek csak személyes vélemények, amelyeknek objektív értékük nincsen. A színharmónia szó valódi tartalmának precíz meghatározására a XVIII. század közepétől kezdve tettek kísérleteket. A színharmónia egyik alapvető definícióját
129
több szerző is a Judd és Wyszecki62 szerzőpárosnak ítéli: Ha két vagy több szín egymással szomszédos területen megfigyelve megnyugtató hatást vált ki, azok harmóniát ébresztenek. Nemcsics nézete szerint a harmónia tartalomnak három, egymásra épülő szintje van: az első szint a színészleléshez közeli, szinte minden ember számára azonos tényezőkből áll, amelyek csak a színészlelés folyamatától függnek, és pszichofizikai folyamatokká fordíthatók le. A második szinten az észlelt színpár észlelő tudatára gyakorolt hatása áll. Ezen a szinten az ítélet meghozatalában már a megfigyelő szellemi, fizikai jellemzői, valamint a korból, kultúrából és a társadalmi helyzetéből adódó jellemzők is szerepet játszanak. A harmadik szinten a színek az észlelő és az észlelő környezetének bonyolult kapcsolata áll. A harmadik szinten a döntés meghozatalában már a megvilágítás, az anyagi szerkeszet, a térbeli elhelyezkedés is szerepet játszik. A színkompozíciók által kiváltott harmónia élmény pszichometriai skálán rögzíthető. Nemcsics harmonikus kompozíciónak nevezi a színek esztétikai céllal létrehozott, a szemlélőben kellemes érzést keltő együttesét. A színharmónia fogalmát akkor lehet a legtisztábban értelmezni, ha kiemeljük a szubjektíven meghatározott érzelmi kötődésből és áthelyezzük az objektív törvényszerűségek világába, vagyis a színharmóniát ezáltal már nem, mint szubjektív jelenséget, hanem a vonásokat mint fennálló összefüggéseket, törvényszerűségeket keressük. M2.2 A színilleszkedés és színharmónia fogalmának összehasonlítása
A színilleszkedés egymás mellé helyezett színmintákról alkotott ítélet alapján vizsgálható. Fontos megemlíteni, hogy színilleszkedés vizsgálata esetén az ítélet a színminták elhelyezkedésétől független olyan értélemben, hogy a két vagy három – meghatározott pozícióban – egymás mellé helyezett színminta egymással felcserélve azonos színilleszkedési ítéletet vált ki. Ez az észlelet pszichofizikai skálán mérhető. Az illeszkedési észlelet ebben az esetben az ember érzékelő mechanizmusának szintjén jön létre, míg a harmónia élményben az M2.1 pontban leírt három szint szerint az ember teljes habitusa közreműködik. Emiatt a színilleszkedés vizsgálata során különösen fontos a kísérletek során a látórendszer
130
adaptációja a vizsgált megvilágító alatti ítélet megalkotásakor. A harmónia élmény intenzitásának változását ezzel szemben csak természetes fénynél, adaptálatlan szemmel lehet megítélni. A színilleszkedés megállapítását – mint észlelési képességet – tréning segítségével lehet javítani, pontosítani. Miután a színharmónia esztétikai ítélet eredménye, ennek megváltoztatását csak hosszabb ideig tartó kultúrális fejlődés eredményezheti.
M2.5.4 Ou és Luo matematikai előrejelző modellje
Az előző fejezetek alapján belátható, hogy a rangos nemzetközi szakirodalomban színharmónia modellként szereplő matematikai előrejelző modell a kísérleti elrendezés,
valamint
a
megfigyelők
adaptációja
miatt
helyesen
inkább
színilleszkedési modellnek nevezhető. Emiatt saját vizsgálataim eredménye, valamint Ou és Luo modelljének eredményei összehasonlíthatók. A továbbiakban Ou és Luo modelljét mutatom be. Ou és Luo63 két színből álló színkombinációkra készített vizuális kísérleti eredmények statisztikai analízisén alapuló kvantitatív előrejelző modellt a leeds-i egyetemen. A kutatás során a már létező színharmónia definíciók közül a Judd és Wyszecki által megfogalmazott meghatározást tekintették kiindulásként. A kísérletsorozatot 54 darab, a CIELAB színingertérből szisztematikusan kiválasztott színmintából
alkotott
színkombinációt
színkombinációkkal
képeztek,
17
távol-keleti
végezték.
Ezekből
származású
1431
kísérleti
féle
személy
segítségével végezték a kísérletsorozatot. A kísérleti személyeknek egy kalibrált katódsugárcsöves monitoron kellett a két egymás mellett megjelenő, négyzet alakú színmintából álló színkombinációkat értékelniük színilleszkedés szerint -5-től +5-ig terjedő, 10 fokozatú skálán. A skála a 0 elemet nem tartalmazta, többi eleméhez viszont a skálaelem jelentését magyarázó jellemzőket rendeltek. A megfigyelők ítéleteit számítógépes adatbázisba gyűjtötték, majd statisztikai módszerekkel vizsgálták. A matematikai analízis során a következő eredményekre jutottak: 1. Két színinger azonos krómával és színezeti szöggel, optimális világosságkülönbséggel jól illeszkedik egymáshoz.
131
2. Különböző világosságú színingerek illeszkedése kedvezőbb, mint az azonos
világosságú
színingereké.
A
színilleszkedési
észlelet
szempontjából optimális világosságkülönbség behatárolható. 3. Ha két különböző színinger világosságának összege nagyobb, a színilleszkedési észlelet is kedvezőbb. 4. Színpreferencia szempontjából a kék a legpreferáltabb, míg a piros a legkevésbé preferált színezet. A saját kísérleti adathalmazukat összevetve az addigi színharmónia elméletek alapelveivel megállapították, hogy azok közül leginkább az azonos színezet és az eltérő
világosság,
színkombinációk
valamint mondhatók
az
azonos
króma
harmonikusnak,
míg
kritériumának a
rossz
megfelelő
harmóniaérzet
legbiztosabb kiváltója az azonos világosság. Az alkalmazott kísérleti elrendezés egyik hiányossága, hogy a vizuális kísérlet közben a megfigyelő számára a képernyőn megjelenített elrendezésen nem volt jelen a későbbi számításaik során felhasznált referencia fehérként használt stimulus, amely az ember vizuális rendszere számára elengedhetetlen a tökéletes adaptációhoz. A felállított modell a monokróm színkombinációk speciális esetét általános esetként kezeli. A modell matematikai leírása a Melléklet 3.1 fejezetben található. M2.5.5 A színilleszkedés kutatásának legújabb eredményei
Az elmúlt évek színilleszkedés kutatásának egyik legfontosabb tudományos eredménye, így a jelen értekezés egyik kiindulópontjának tekinthető John McCann64 képi analízise. A vizsgálatok során azt találta, hogy ha a képen belüli színingerek eltolódásában valamilyen rendszert tudunk felfedezni (vagyis minden színinger egyformán világosabbá vagy sötétebbé, telítettebbé vagy kevésbé telitetté válik, vagy azonos színezet felé egyenlő mértékben tolódik el), akkor az eredmény a megfigyelő számára sokkal elfogadhatóbb, mint a színingertér különböző irányaiban történő elmozdulások esetén. A 54. ábra mozaikjai közül a középsőt feltételezzük eredeti állapotnak.
132
54. ábra: Képi mozaikok McCann kísérletében
A jobb oldali mozaik színingerei ehhez képest világosabbá és sárgábbá váltak. A bal oldali mozaik esetében azonos mértékű, de véletlenszerű eltolódásokat láthatunk a három észleleti tényező (világosság, króma, színezet) mentén. Ilyen típusú, valamilyen rögzített körülményhez képesti rendezett vagy rendezetlen színi eltolódásokat feltételezésem szerint fényforrások is kiválthatnak. A tesztfényforrás alatt észlelt rendezettség vagy rendezetlenség mértéke a fényforrás egyfajta minőségi jellemzője lehet. Sueeprasan65 az egyedül, valamint párokban álló színingerek preferáltsága és színilleszkedése közötti összefüggést vizsgálta pszicho-fizikai kísérlet segítségével, thai megfigyelők részvételével. A megfigyelők feladata az volt, hogy a preferált – nem preferált skálákon alkossanak ítéletet a 3...0...+3 közötti egész számokból álló skálán. Az egyedül álló színingereket 23 kiválasztott tesztminta segítségével vizsgálták, majd ezekből 253 féle két színből álló színkombinációt alkottak, mindegyik színmintát minden különbözővel párosítva. A megvilágítást D65 szimulátorok segítségével állandósították. Azt találták, hogy a vizsgált színingerek közül a legpreferáltabb a fehér, ezt követi az élénksárga, majd az élénk kék. A legkevésbé preferált a fakó vörös a fakózöld és a sötétvörös. A két színingerből álló kombinációk színilleszkedési vizsgálatai azt mutatták, hogy a színkombinációk színilleszkedési ítéletei szoros összefüggésben vannak az őket összetevő színingerek egyedülállóként ítélt preferáltságának mértékével.
133
Melléklet 3 Számítási módszerek ismertetése
Az 5. fejezetben ismertetett színharmónia észlelet pszicho-fizikai korrelátumát vizsgáló eljárások során használt számítási modellek közül két módszert használok: Ou színharmónia modelljét és a CIECAM02 színmegjelenési modellt. Az alábbiakban ezen két módszert ismertetem.
M3.1 Ou és Luo matematikai előrejelző modellje Ou két színingerből álló színkombinációkat vizsgált CRT monitoron végzett vizuális kísérletek segítségével. A stimulusokat a CIELAB színingertérből választotta
ki,
melyekből
1431
színkombinációt
alkotott.
A
CIELAB
színingertérben definiált világosság, króma, színezeti szög függvényében tendenciákat mutatott ki a színharmónia észleletre. Az eredmények modellezéséből előrejelző színharmónia modellt fejlesztett ki. A modell számításának fő lépéseit az alábbiakban részletezem: A színharmónia észlelet pszicho-fizikai korrelátumát a CH mennyiség szolgáltatja, amely a következő összefüggéssel adható meg: CH = H C + H L + H H
(M24)
Ahol: HC: a króma színészleleti tényező jellemzőiből származó színharmónia észlelet összetevő HL: a relatív világosság színészleleti tényező jellemzőiből származó színharmónia észlelet összetevő HH: a színezeti szög színészleleti tényező jellemzőiből származó színharmónia észlelet összetevő
134
A króma színészleleti tényező jellemzőiből származó színharmónia észlelet összetevőt a következő egyenlet határozza meg: H C = 0,04 + 0,53 tanh(0,8 − 0,045ΔC )
[(
* ΔC = ΔH ab
) + (ΔC 2
* ab
/ 1,46
)]
2 1/ 2
(M25) (M26)
* Ahol: ΔH ab CIELAB színezeti szög különbség * ΔC ab CIELAB króma különbség
H L = H Lsum + H ΔL
(M27)
A relatív világosság színészleleti tényező jellemzőiből származó színharmónia észlelet összetevő: H Lsum = 0,28 + 0,54 tanh(−3,88 + 0,029 Lsum )
ahol Lsum = L*1 + L*2
(M28) (M29)
A relatív világosság különbségből adódó összetevő: H ΔL = 0,14 + 0,15 tanh(−2 + 0,2ΔL)
ahol ΔL = L*1 − L*2
(M30) (M31)
A színezeti szög színészleleti tényező jellemzőiből származó színharmónia észlelet összetevő: H H = H SY 1 + H SY 2
(M32)
H SY = E C ( H S + EY )
(M33)
* EC = 0,5 + 0,5 tanh(−2 + 0,5Cab )
(M34)
ahol:
H S = −0,08 − 0,14 sin( hab + 50°) − 0,07 sin( 2hab + 90°)
[
]
(M35)
EY = (0,22 L* − 12,8) / 10 exp{(90° − hab ) / 10 − exp[(90° − hab ) / 10]} (M36)
135
M3.2 CIECAM02 színmegjelenési modell 2002-ben a CIE eljárást fogadott el a színmegjelenés jellemzésére CIECAM02 néven. Mivel a színvisszaadás és a színilleszkedés is az észlelt színi eltéréseken alapul, kitűnő lehetőség ezen CIECAM02 színmegjelenési modell használata. A módszer számításainak fő lépéseit az alábbiakban részletezem. Első lépésként meg kell határozni a környezeti paraméterek (23. Táblázat) megfelelő értékeit az SR „környezeti hányados” függvényében: S R = LSW / LDW
(M37)
ahol, LSW a környezet fehérpontjának fénysűrűsége, LDW a megvilágított, tökéletesen
visszaverő diffúzor vagy egy önvilágító berendezés fehér pontjának fénysűrűsége. Ha SR értéke 0, akkor a sötét látási szituációhoz tartozó értékek választandóak, ha SR kisebb, mint 0,2, akkor „félhomály” és SR nagyobb vagy egyenlő, mint 0,2 esetén
átlagos körülményekről beszélünk. Lineáris interpolációval a köztes értékek meghatározása megengedett, de az alap értékek használata erősen ajánlott. 23. Táblázat: Kategorikus környezeti paraméterek alap értékei Látási szituáció
c
Nc
F
0,69
1,0
1,0
„Félhomály” környezet
0,59
0,9
0,9
Sötét környezet
0,525
0,8
0,8
Átlagos környezet
Következő
lépésben a CIE 1931 színinger összetevőinek RGB színtérbe
konvertálása történik a MCAT02 mátrix segítségével: ⎡X ⎤ ⎡R ⎤ ⎢ ⎥ ⎢G ⎥ = M CAT 02 ⎢Y ⎥ ⎢ ⎥ ⎢⎣ Z ⎥⎦ ⎢⎣ B ⎥⎦
M CAT 02
⎡ 0,7328 0,4296 − 0,1624 ⎤ = ⎢⎢− 0,7036 1,6975 0,0061 ⎥⎥ ⎢⎣ 0,0030 0,0136 0,9834 ⎥⎦
136
(M38)
(M39)
Kiszámítjuk a fehér ponthoz való adaptáció fokát, a D faktort: ⎡ ⎛ 1 ⎞ ⎛⎜ − ( LA + 42 ⎞⎟ ⎤ D = F ⎢1 − ⎜ ⎟e ⎝ 92 ⎠ ⎥ ⎦⎥ ⎣⎢ ⎝ 3,6 ⎠
(M40)
ahol LA (a környezet fénysűrűségi szintje) és F környezeti paraméterek. Alkalmazzuk a D faktorral súlyozott színi áthangolódási transzformációt: ⎡⎛ ⎤ D ⎞ ⎟⎟ + (1 − D )⎥ R Rc = ⎢⎜⎜ YW RW ⎠ ⎣⎝ ⎦
(M41)
⎡⎛ ⎤ D ⎞ ⎟⎟ + (1 − D )⎥G Gc = ⎢⎜⎜ YW ⎣⎝ GW ⎠ ⎦
(M42)
⎡⎛ ⎤ D ⎞ ⎟⎟ + (1 − D )⎥ B Bc = ⎢⎜⎜ YW BW ⎠ ⎣⎝ ⎦
(M43)
ahol RW, GW, és BW a fehér ponthoz tartozó RGB értékek és YW a referencia fehér Y színinger összetevője. Ezek után következik a látási szituációtól függő konstansok meghatározása: k = 1 /(5 L A + 1)
(M44)
FL = 0,2k 4 (5 L A ) + 0,1(1 − k 4 ) 2 (5 L A )1 / 3
(M45)
n = Yb / Yw
(M46)
N bb = N cb = 0,725(1 / n) 0.2
(M47)
z = 1,48 + n
(M48)
Elvégezzük a kromatikus RGB értékek Hunt-Pointer-Estevez színtérbe való konvertálását: ⎡ RC ⎤ ⎡ R' ⎤ ⎢G '⎥ = M M −1 ⎢G ⎥ HPE CAT 02 ⎢ C ⎥ ⎢ ⎥ ⎢⎣ BC ⎥⎦ ⎢⎣ B ' ⎥⎦ M HPE
⎡ 0,38971 0,68898 − 0,07868⎤ = ⎢⎢− 0,22981 1,18340 0,04641 ⎥⎥ ⎣⎢ 0,00000 0,00000 1,00000 ⎦⎥
137
(M49)
(M50)
M
−1 CAT 02
⎡ 1,096124 − 0,278869 0,182745 ⎤ 0,473533 0,072098 ⎥⎥ = ⎢⎢ 0,454369 ⎣⎢− 0,009628 − 0,005698 1,015326 ⎦⎥
hogy alkalmazhassuk a poszt-adaptációs nem lineáris tömörítést: 400( FL R ' / 100) 0, 42 Ra = + 0,1 27,13 + ( FL R ' / 100) 0, 42
(M51)
(M52)
Ga =
400( FL G ' / 100) 0 , 42 + 0,1 27,13 + ( FL G ' / 100) 0 , 42
(M53)
Ba =
400( FL B ' / 100) 0, 42 + 0,1 27,13 + ( FL B ' / 100) 0, 42
(M54)
Ha R’, G’ vagy B’ bármelyikének értéke negatív, akkor azok abszolút értékével kell a továbbiakban számolni, és a poszt-adaptációs egyenletek értékeit úgy kell meghatározni, hogy a tört értékét -1-el megszorozzuk mielőtt a 0,1-et hozzá adnánk. Az ideiglenes Descartes reprezentációk (a és b), valamint a színezeti szög (h) meghatározása a következő lépés: a = R ' a −12G ' a / 11 + B ' a / 11
(M55)
b = (1 / 9)( R ' a +G ' a −2 B ' a )
(M56)
h = tan −1 (b / a )
(M57)
ahol, h értéke fokban számolandó (amennyiben h értékét radiánban kapjuk, szorozni kell 180 π -vel, és így a hr relatív színezeti szöghöz jutunk): - ha a és b pozitív, akkor hr pozitív és h = hr - ha a negatív és b pozitív, akkor hr negatív, és h = hr + 180 - ha a és b negatív, akkor hr pozitív és h = hr + 180 - ha a pozitív és b negatív, akkor hr negatív, és h = hr + 360. Az excentricitási faktor meghatározása az alábbi képlet segítségével történik, ahol h értékét radiánban kell megadni (ezért a π/180 szorzó): ⎡ ⎛ π ⎤ ⎞ + 2 ⎟ + 3,8⎥ e t = 1 ⎢cos⎜ h 4 ⎣ ⎝ 180 ⎠ ⎦
(M58)
A színezeti kvadratúra meghatározásához az alábbi táblázatban rögzített állandók szükségeltetnek:
138
24. Táblázat: Alap színekhez tartozó állandók a színezeti kvadratúra meghatározásához i hi ei Hi
Vörös 1 20,14 0,8 0,0
Sárga 2 90,00 0,7 100,0
Zöld 3 164,25 1,0 200,0
Kék 4 237,53 1,2 300,0
Vörös 5 380,14 0,8 400,0
ahol ha h < h1, akkor h’ = h + 360, különben h’ = h valamint hi ≤ h’ < hi+1. 100( h'− hi ) / ei (M59) H = Hi + ( h'− hi ) / ei + ( hi +1 − h' ) / ei +1 Akromatikus válasz számítása: A = [2 R ' a +G ' a + (1 / 20) B ' a −0,305]N bb
(M60)
Világossági tényező meghatározása: J = 100( A / Aw ) cz
(M61)
Abszolút világosság meghatározása: Q = (4 / c) J
100
( Aw + 4) FL0, 25
(M62)
Króma meghatározása: (50000 / 13) N c N cb et a 2 + b 2 t= R ' a +G ' a + (21 / 20) B ' a
C = t 0,9 J
100
(1,64 − 0,29 n ) 0 , 73
Színezetdússág meghatározása: 0 , 25 M = CFL
(M63)
(M64)
(M65)
Telítettség meghatározása: s = 100 M
Q
Kapcsolódó Descartes koordináták számítása: a c = C cos(h)
(M66)
(M67)
bc = C sin(h)
(M68)
a M = M cos(h)
(M69)
bM = M sin(h)
(M70)
a s = s cos(h)
(M71)
bs = s sin(h)
(M72)
139
Melléklet 4 A színilleszkedési modellek kifejlesztéséhez lefolytatott vizuális kísérletekben használt stimulusok színingermetrikai jellemzői 25/a Táblázat: Két színingerből álló színkombinációk összetevői ac
bc
0 0 0 0 0 0 45 90 135 180 225 270 315 0 45 90 135 180 225 270 315 0 45 90 135 180 225 270 315 0 45 90 135 180 225 270 315
0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 8,80 6,65 0,00 -7,99 -11,90 -8,73 0,00 9,26 8,80 6,65 0,00 -7,99 -11,90 -8,73 0,00 9,26 8,80 6,65 0,00 -7,99 -11,90 -8,73 0,00 9,26 17,70 12,90 0,00 -13,61 -20,15 -14,99 0,00 15,87
0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 6,65 10,10 7,99 0,00 -8,73 -12,75 -9,26 0,00 6,65 10,10 7,99 0,00 -8,73 -12,75 -9,26 0,00 6,65 10,10 7,99 0,00 -8,73 -12,75 -9,26 0,00 12,90 18,90 13,61 0,00 -14,99 -21,95 -15,87
140
# 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68
Tónus
Fakó
h
Világos
C 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 8,8 9,4 10,1 11,3 11,9 12,4 12,8 13,1 8,8 9,4 10,1 11,3 11,9 12,4 12,8 13,1 8,8 9,4 10,1 11,3 11,9 12,4 12,8 13,1 17,7 18,2 18,9 19,3 20,2 21,2 22,0 22,5
Élénk
J 15 30 60 80 95 27 29 31 33 27 29 31 33 47 49 51 53 47 49 51 53 77 79 81 83 77 79 81 83 27 29 31 33 27 29 31 33
Élénk kiegészítés
Szürkés
Sötét szürkés
Akromatikus
Tónus
Világos szürkés
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36
Sötét
#
J
C
h
ac
bc
47 49 51 53 47 49 51 53 77 79 81 83 77 79 81 83 47 49 51 53 47 49 51 53 67 69 71 73 67 69 71 73
17,7 18,2 18,9 19,3 20,2 21,2 22,0 22,5 17,7 18,2 18,9 19,3 20,2 21,2 22,0 22,5 60,8 51,0 38,0 54,3 35,2 37,5 47,9 51,1 27,1 29,3 31,2 33,3 27,1 29,3 31,2 33,3
0 45 90 135 180 225 270 315 0 45 90 135 180 225 270 315 0 45 90 135 180 225 270 315 0 45 90 135 180 225 270 315
17,70 12,90 0,00 -13,61 -20,15 -14,99 0,00 15,87 17,70 12,90 0,00 -13,61 -20,15 -14,99 0,00 15,87 60,78 36,06 0,00 -38,38 -35,24 -26,49 0,00 36,15 27,12 20,75 0,00 -23,56 -27,12 -20,75 0,00 23,56
0,00 12,90 18,90 13,61 0,00 -14,99 -21,95 -15,87 0,00 12,90 18,90 13,61 0,00 -14,99 -21,95 -15,87 0,00 36,06 38,00 38,38 0,00 -26,49 -47,87 -36,15 0,00 20,75 31,18 23,56 0,00 -20,75 -31,18 -23,56
25/b Táblázat: Három színingerből álló monokróm színkombinációk összetevői #
J
C
h
ac
bc
#
J
C
h
ac
bc
1
15
0,0
0
0,00
0,00
46
30
20,0
120
-10,00
17,32
2
30
0,0
0
0,00
0,00
47
30
20,0
150
-17,32
10,00
3
60
0,0
0
0,00
0,00
48
30
20,0
180
-20,00
0,00
4
80
0,0
0
0,00
0,00
49
30
20,0
210
-17,32
-10,00
5
95
0,0
0
0,00
0,00
50
30
20,0
240
-10,00
-17,32
6
30
10,0
0
10,00
0,00
51
30
20,0
270
0,00
-20,00
7
30
10,0
30
8,66
5,00
52
30
20,0
300
10,00
-17,32
8
30
10,0
60
5,00
8,66
53
30
20,0
330
17,32
-10,00
9
30
10,0
90
0,00
10,00
54
50
20,0
0
20,00
0,00
10
30
10,0
120
-5,00
8,66
55
50
20,0
30
17,32
10,00
11
30
10,0
150
-8,66
5,00
56
50
20,0
60
10,00
17,32
12
30
10,0
180
-10,00
0,00
57
50
20,0
90
0,00
20,00
13
30
10,0
210
-8,66
-5,00
58
50
20,0
120
-10,00
17,32
14
30
10,0
240
-5,00
-8,66
59
50
20,0
150
-17,32
10,00
15
30
10,0
270
0,00
-10,00
60
50
20,0
180
-20,00
0,00
16
30
10,0
300
5,00
-8,66
61
50
20,0
210
-17,32
-10,00
17
30
10,0
330
8,66
-5,00
62
50
20,0
240
-10,00
-17,32
18
50
10,0
0
10,00
0,00
63
50
20,0
270
0,00
-20,00
19
50
10,0
30
8,66
5,00
64
50
20,0
300
10,00
-17,32
20
50
10,0
60
5,00
8,66
65
50
20,0
330
17,32
-10,00
21
50
10,0
90
0,00
10,00
66
80
20,0
0
20,00
0,00
22
50
10,0
120
-5,00
8,66
67
80
20,0
30
17,32
10,00
23
50
10,0
150
-8,66
5,00
68
80
20,0
60
10,00
17,32
24
50
10,0
180
-10,00
0,00
69
80
20,0
90
0,00
20,00
25
50
10,0
210
-8,66
-5,00
70
80
20,0
120
-10,00
17,32
26
50
10,0
240
-5,00
-8,66
71
80
20,0
150
-17,32
10,00
27
50
10,0
270
0,00
-10,00
72
80
20,0
180
-20,00
0,00
28
50
10,0
300
5,00
-8,66
73
80
20,0
210
-17,32
-10,00
29
50
10,0
330
8,66
-5,00
74
80
20,0
240
-10,00
-17,32
30
80
10,0
0
10,00
0,00
75
80
20,0
270
0,00
-20,00
31
80
10,0
30
8,66
5,00
76
80
20,0
300
10,00
-17,32
32
80
10,0
60
5,00
8,66
77
80
20,0
330
17,32
-10,00
33
80
10,0
90
0,00
10,00
78
70
27,1
0
27,12
0,00
34
80
10,0
120
-5,00
8,66
79
70
27,1
30
23,49
13,56
35
80
10,0
150
-8,66
5,00
80
70
27,1
60
13,56
23,49
36
80
10,0
180
-10,00
0,00
81
70
27,1
90
0,00
27,12
37
80
10,0
210
-8,66
-5,00
82
70
27,1
120
-13,56
23,49
38
80
10,0
240
-5,00
-8,66
83
70
27,1
150
-23,49
13,56
39
80
10,0
270
0,00
-10,00
84
70
27,1
180
-27,12
0,00
40
80
10,0
300
5,00
-8,66
85
70
27,1
210
-23,49
-13,56
41
80
10,0
330
8,66
-5,00
86
70
27,1
240
-13,56
-23,49
42
30
20,0
0
20,00
0,00
87
70
27,1
270
0,00
-27,12
43
30
20,0
30
17,32
10,00
88
70
27,1
300
13,56
-23,49
44
30
20,0
60
10,00
17,32
89
70
27,1
330
23,49
-13,56
45
30
20,0
90
0,00
20,00
90
50
60,8
0
60,78
0,00
141
#
J
C
h
ac
bc
#
J
C
h
ac
bc
91
50
60,8
30
52,64
30,39
97
50
41,0
210
-35,51
-20,50
92
50
47,0
60
23,50
40,70
98
50
53,0
240
-26,50
-45,90
93
50
39,0
90
0,00
39,00
99
50
69,0
270
0,00
-69,00
94
50
47,0
120
-23,50
40,70
100
50
75,0
300
37,50
-64,95
101
50
72,0
330
62,35
-36,00
95
50
53,0
150
-45,90
26,50
96
50
40,0
180
-40,00
0,00
25/c,d Táblázat: Három színingerből álló trikróm színkombinációk összetevői c. d. #
J
C
bc
#
J
C
1
27
17,7
0
2
29
18,2
30
17,70
0,00
1
47
8,8
0
8,80
0,00
15,80
9,12
2
49
9,4
30
8,14
4,70
3
31
18,8
60
4
33
19,3
90
9,39
16,26
3
51
10,1
60
5,05
8,75
0,00
19,32
4
53
11,3
90
0,00
11,30
5
27
19,9
120
6
29
20,4
150
-9,93
17,20
5
47
11,9
120
-5,95
10,31
-17,67
10,20
6
49
12,4
150
-10,70
7
31
20,9
180
6,18
-20,94
0,00
7
51
12,8
180
-12,75
8
33
21,5
0,00
210
-18,60
-10,74
8
53
13,1
210
-11,34
-6,55
h
ac
h
ac
bc
9
27
22,0
240
-11,01
-19,07
9
47
13,1
240
-6,55
-11,34
10
29
22,6
270
0,00
-22,56
10
49
13,1
270
0,00
-13,10
11
31
23,1
300
11,55
-20,01
11
51
13,1
300
6,55
-11,34
12
33
23,6
330
20,47
-11,82
12
53
13,1
330
11,34
-6,55
13
47
17,7
0
17,70
0,00
13
47
17,7
0
17,70
0,00
14
49
18,2
30
15,80
9,12
14
49
18,2
30
15,80
9,12
15
51
18,8
60
9,39
16,26
15
51
18,9
60
9,45
16,37
16
53
19,3
90
0,00
19,32
16
53
19,3
90
0,00
19,25
17
47
19,9
120
-9,93
17,20
17
47
20,2
120
-10,08
17,45
18
49
20,4
150
-17,67
10,20
18
49
21,2
150
-18,36
10,60
19
51
20,9
180
-20,94
0,00
19
51
22,0
180
-21,95
0,00
20
53
21,5
210
-18,60
-10,74
20
53
22,5
210
-19,44
-11,23
21
47
22,0
240
-11,01
-19,07
21
53
22,5
240
-11,23
-19,44
22
49
22,6
270
0,00
-22,56
22
53
22,5
270
0,00
-22,45
23
51
23,1
300
11,55
-20,01
23
53
22,5
300
11,23
-19,44
24
53
23,6
330
20,47
-11,82
24
53
22,5
330
19,44
-11,23
25
77
17,7
0
17,70
0,00
25
47
60,8
0
60,78
0,00
26
79
18,2
30
15,80
9,12
26
49
51,0
30
44,17
25,50
27
81
18,8
60
9,39
16,26
27
51
38,0
60
19,00
32,91
28
83
19,3
90
0,00
19,32
28
53
39,0
90
0,00
39,00
29
77
19,9
120
-9,93
17,20
29
47
35,2
120
-17,62
30,52
30
79
20,4
150
-17,67
10,20
30
49
37,5
150
-32,44
18,73
31
81
20,9
180
-20,94
0,00
31
51
38,0
180
-38,00
0,00
32
83
21,5
210
-18,60
-10,74
32
53
40,0
210
-34,64
-20,00
33
77
22,0
240
-11,01
-19,07
33
53
38,0
240
-19,00
-32,91
34
79
22,6
270
0,00
-22,56
34
53
51,1
270
0,00
-51,12
35
81
23,1
300
11,55
-20,01
35
53
51,1
300
25,56
-44,27
36
83
23,6
330
20,47
-11,82
36
53
51,1
330
44,27
-25,56
142
Melléklet 5 Függetlenség vizsgálat fő lépéseinek ismertetése χ2 próba segítségével
1. Rögzíteni kell minden egyes megfigyelő
minden sorozatában, minden
színmintára adott vizuális színinger-különbség értékeit a különböző fényforrás párok esetén, melyhez meg kell határozni minden sor és oszlop összegét. Ezt tekintettem a statisztikában csak kontingencia táblázat néven ismert táblázatnak, melynek általános sémája a következő: 26. Táblázat: A kontingencia táblázat általános sémája Y szerinti osztályok Y 1
C
C 2Y
L C Yj
f 11 f 21
f 12 f 22
K L
f1 j f2 j
M f i1
M fi2
L
M f ij
M
CrX
M f r1
fr2
L
M f rj
Σi
f .1
f .2 L
X szerinti osztályok
C1X X 2
C M
CiX M
f. j
L C cY
∑j
L L
f 1c f 2c
f 1. f 2.
L
M f ic
M f i.
L
M f rc
M f r.
L
f .c
N
ahol a fősokaság Y ismérv szerinti megoszlása – a feltétel nélküli Y-megoszlás – a táblázat legutolsó sorában található (fj), míg a részsokaságok Y szerinti megoszlásai – az X ∈ CiX (i = 1,2,..., r ) feltétel melletti feltételes Y-megoszlások – az összesen sor feletti sorokban helyezkednek el (fi.). Ehhez teljesen hasonló módon értelmezhetők a feltétel nélküli és feltételes X-megoszlások is, melyek a kontingencia táblázat megfelelő oszlopaiban találhatók. N pedig a feltétel nélküli Y-megoszlások összegét jelenti.
2. A fenti táblázat elemeiből képezni kell az f ij* = f i
145
fj N
(M73)
módon meghatározott ún. feltételezett gyakoriságokkal kitöltött táblázatot, ahol a táblázat összesen sora és oszlopa változatlan marad, és minden sor megoszlása pontosan egyformává válik. Ezért az
f ij*
gyakoriságokat a két ismérv
függetlenségének feltételezése melletti gyakoriságnak szokás nevezni. 3. Meg kell határozni az eltérés négyzetösszegek segítségével χ2 értékét az alábbi képletet felhasználva: r
c
χ = ∑∑ 2
( f ij − f ij* ) 2
amely
függetlenség
esetén
(M74)
f ij*
i =1 j =1
közelítőleg
χ2-eloszlást
követ
(r-1)(c-1)
szabadságfokkal. Ennek értelmében: - ha χ2 értéke kisebb, mint χ2 (ν,α), akkor az egyes megfigyelések függetlenek egymástól, - ha χ2 értéke nagyobb, mint χ2(ν,α), akkor a megfigyelések nem függetlenek egymástól, ahol ν adott szabadságfokot, α pedig adott valószínűséget jelent. A további statisztikai próbák elvégzésének ez előfeltétele, azonban ez a módszer nem mond semmit a kapcsolat erősségéről. 4. A kapcsolat erősségének vizsgálatához asszociációs kapcsolatvizsgálatot kell végezni. A χ2 mennyiséget valamilyen alkalmas viszonyítási alaphoz hasonlítva az asszociáció szorosságának különféle χ2-alapú mérőszámaihoz juthatunk. Az egyik lehetséges viszonyítási alap a χ2 felső határaként meghatározott N min{(r 1), (c
1)} érték. Ezt használva az asszociáció C2 =
χ2
N min{( r − 1), (c − 1)}
,
illetve (+/-) C = C 2
(M75)
mérőszámához jutunk , ahol N az elemszámot (adott fényforrás pár esetén az összes megfigyelések száma*színminták száma), r és c a vizuális és számított skála síkok
146
felosztásának számát jelenti. A C mutatószámot Cramer-féle asszociációs együtthatónak nevezzük, mely a 0 és 1 határok között mozog.
C értékelése a következőképpen értelmezhető: - ha C értéke 0 és 0,25 között van, akkor azt mondhatjuk, hogy nincs sztochasztikus kapcsolat X és Y ismérvek között, - ha C értéke 0,25 és 0,4 közé esik Æ gyenge, - ha C értéke 0,4 és 0,6 közé esik Æ közepes, - ha C értéke 0,6 és 0,8 közé esik, erős sztochasztikus kapcsolatról beszélünk és ha C értéke 0,8 felett van, azt mondhatjuk, hogy függvényszerű (C=1 esetén determinisztikus) kapcsolat áll fenn X és Y között.
147
Melléklet 6 A színilleszkedési index értékei, valamint a teszt fényforrás halmaz színmetrikai jellemzői 27. táblázat: A színilleszkedési index értékei
Optimalizált modellek #
Fényforrás
CCT
Ra
CQS
Rhr 85,4
x
y
1
3-LED model
3000
83
85,0
2 3
4-LED model Phosphor model
3300 3000
91 88
91,8 107,1 0,4171 0,3963 88,9 103,8 0,4369 0,4041
0,4369 0,4041
Közönséges lámpa spektrumok #
Fényforrás
CCT
Ra
CQS
Rhr
x
y
4
Cool White FL
4290
63
63,5 124,4 0,3693 0,3726
5 6 7 8 9 10 11 12
Daylight FL Tri-phosphor FL Metal Halide Mercury HPS Super HPS Incandescent NEODIMIUM incandescent
6484 3380 4277 3753 2071 2529 2812 2757
77 82 64 43 20 85 100 77
76,5 115,0 0,3127 0,3320 79,5 98,9 0,4132 0,3964 66,5 135,1 0,3726 0,3857 45,6 74,3 0,3921 0,3838 37,4 71,4 0,5216 0,4180 81,8 82,5 0,4701 0,4061 98,0 100,8 0,4507 0,4081 87,6 81,8 0,4474 0,3950
1718
-47
0,0
13 LPS
#
361,8 0,5752 0,4242
Többszínű (multi-colour) LED modellek és fényporos LED modellek, valamint valós fehér LED spektrumok Fényforrás CCT x y Ra CQS Rhr
14 3-LED-1 (457-540-605)
3300
80
73,9 109,6 0,4171 0,3963
15 3-LED-2 (473-545-616)
3300
81
83,0
84,8
16 3-LED-3 (465-546-614)
4000
89
80,6
89,2
0,3805 0,3768
17 3-LED model (455-547-623)
3300
73
78,8
77,5
0,4171 0,3963
18 3-LED-2 Yellow
3304
85
77,1
92,2
0,4366 0,4436
19 4-LED-1 (461-526-576-624)
3300
98
93,5
99,8
0,4171 0,3963
0,4171 0,3963
20 4-LED-2 (447-512-573-627)
3300
91
91,9 107,1 0,4171 0,3963
21 4LED no yellow
3300
92
91,7
22 4LED with yellow
3300
94
91,3 102,7 0,4171 0,3963
23 Ph-LED YAG
6814
82
77,6 110,0 0,3078 0,3253
24 Luxeon WW 2880 PHOS-1 (Ph model 40025 700nm) PHOS-2 (Ph model 45026 650nm) PHOS-3 (Ph model w. narrow 27 dip) PHOS-4 (Ph model w. narrow 28 dip)
2878
92
84,9 106,2 0,4590 0,4328
3013
99
98,7 101,7 0,4364 0,4046
3007
86
78,9 113,3 0,4527 0,4376
3000
81
83,1 106,0 0,4369 0,4040
3000
88
87,7 106,8 0,4369 0,4041
148
94,5
0,4171 0,3963
Elméleti sugárzáseloszlások # Fényforrás CCT x y Ra CQS Rhr 29 Illum. A (400-700) 2864 100 98,2 100,0 0,4476 0,4074 30 D65 (400-700 nm) 31 EEW (400 - 700 nm) 32 Ideal Prime Color
6504 5454 4236
100 96 69
99,8 100,0 0,3127 0,3290 97,5 99,2 0,3333 0,3333 69,1 79,1 0,3706 0,3703
33 Planck variable T
5000
100
100
99,8
0,3451 0,3516
CIE 15.2 publikáció szerinti fénycső spektrumok Fényforrás CCT Ra CQS Rhr
# 34 CIE F1
6428
76
x y 75,3 116,2 0,3131 0,3371
35 36 37 38 39 40 41 42 43 44
4224 3446 2938 6345 4148 6495 4997 4149 4998 3999
64 57 51 72 59 90 96 90 81 83
64,7 58,6 53,9 71,9 60,7 90,9 97,0 90,9 78,8 79,7
123,8 125,8 122,8 118,5 125,8 103,8 99,3 106,7 96,1 97,4
0,3721 0,4091 0,4402 0,3138 0,3779 0,3129 0,3458 0,3741 0,3458 0,3806
3000
83
79,0
98,1
0,4371 0,4042
CIE F2* CIE F3 CIE F4 CIE F5 CIE F6 CIE F7* CIE F8 CIE F9 CIE F10 CIE F11*
45 CIE F12
0,3751 0,3941 0,4031 0,3452 0,3882 0,3292 0,3586 0,3727 0,3588 0,3769
Közönséges Philips lámpa spektrumok # Fényforrás CCT x y Ra CQS Rhr 46 60 A/W (Soft White) 2812 100 98,0 100,8 0,4507 0,4081 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66
C100S54 (HPS) C100S54C (HPS) F32T8/TL830 (Triphosphor) F32T8/TL835 (Triphosphor) F32T8/TL841 (Triphosphor) F32T8/TL850 (Triphosphor) F32T8/TL865 /PLUS F34/CW/RS/EW (CoolWhite) F34T12WW/RS /EW (WarmWh) F40/C50 (Broadband FL) F40/C75 (Broadband FL) F40/CWX (Broadband FL) F40/DX (Broadband FL) F40/DXTP (Delux FL) F40/N (Natural FL) F34T12/LW/RS /EW H38HT-100 (Mercury) H38JA-100/DX (Mercury DX) MHC100/U/MP /3K MHC100/U/MP /4K
67 SDW-T 100W/LV (super HPS)
1967 2236 2940 3480 3969 5072 6221 4196
16 63 85 86 85 86 85 59
34,3 62,9 80,9 83,4 83,1 85,0 85,1 60,9
3011
50
53,5 124,3 0,4385 0,4087
5006 7412 4030 6448 6395 3921 4165 6274 3725 3012 4168
90 93 87 82 73 92 50 19 53 87 92
91,7 94,7 84,1 83,2 73,0 89,7 51,6 22,7 53,4 83,2 92,4
102,7 102,5 106,9 110,4 117,6 99,8 128,2 148,5 109,6 107,6 106,2
0,3459 0,3000 0,3751 0,3119 0,3131 0,3769 0,3789 0,3112 0,3899 0,4286 0,3732
2508
85
80,2
84,5
0,4723 0,4071
149
144,4 108,6 97,9 101,4 100,2 95,9 96,7 126,3
0,5292 0,5024 0,4433 0,4072 0,3854 0,3438 0,3164 0,3773
0,4114 0,4159 0,4095 0,3932 0,3904 0,3584 0,3453 0,3931
0,3617 0,3166 0,3606 0,3428 0,3422 0,3542 0,3950 0,3829 0,3734 0,3882 0,3714
Néhány példa RGB(Y) LED modellre, amely a CRI-től nagy különbséget mutat # Fényforrás CCT x y Ra CQS Rhr 68 RGB model (Ra=67)
3300
67
61,3 120,5 0,4171 0,3963
69 70 71 72 73
3300 3300 3300 3300 3300
68 80 80 90 90
78,9 76,6 0,4171 0,3963 72,9 115,0 0,4171 0,3963 84,8 86,5 0,4171 0,3963 81,6 89,4 0,4171 0,3963 91,2 107,9 0,4171 0,3963
3300
60
78,4
RGB model (Ra=67) RGB model (Ra=80) RGB model (Ra=80) RGB model (CRI optimized) 4-color model (Ra=90) RGB model extreme high 74 chroma
65,0
0,4171 0,3963
Szimuláció a D(uv) távolság hatásának modellezésére # 75 76 77 78 79 80 81
Fényforrás Triphosphor model. Duv=+0.000 Triphosphor model. Duv=0.005 Triphosphor model. Duv=+0.006 Triphosphor model. Duv=+0.01 RGB model Duv=0.000 RGB model Duv=-0.006 RGB model Duv=+0.006
82 RGB model Duv=+0.01
x
y
CCT
Ra
CQS
Rhr
3000
86
83,9
93,2
0,4371 0,4042
3002
85
84,9
90,5
0,4287 0,3873
3005
85
81,7
96,9
0,4460 0,4233
3008 3000 3000 3000
84 82 79 85
79,2 83,5 84,0 81,5
99,8 84,2 82,2 87,0
0,4521 0,4369 0,4283 0,4463
3002
86
78,5
89,6
0,4529 0,4372
150
0,4364 0,4041 0,3863 0,4234
Melléklet 7 A kétkamrás megfigyelődoboz megvilágításának időbeli stabilitása az összes használt fényforrás esetén 10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
szórás (0-100)
szórás (30-100)
Izzólámpa L 170,70 2 [cd/m ] X 0,4630
170,92
148,42
148,69
168,43
170,25
169,77
170,30
171,16
170,79
171,26
8,8714
7,6869
0,4630
0,4663
0,4662
0,4634
0,4632
0,4632
0,4631
0,4631
0,4631
0,4631
0,0013
0,0011
0,4133
0,4132
0,4139
0,4139
0,4133
0,4134
0,4132
0,4133
0,4133
0,4133
0,4134
0,0002
0,0002
Izzólámpa Nd búrával L 166,18 169,94 2 [cd/m ] X 0,4575 0,4565
170,26
170,78
169,04
167,78
167,89
168,00
166,61
166,92
166,81
1,5854
1,3831
0,4562
0,4562
0,4565
0,4568
0,4567
0,4568
0,4571
0,4571
0,4570
0,0004
0,0003
0,3985
0,3985
0,3985
0,3984
0,3985
0,3986
0,3985
0,3985
0,3988
0,3987
0,3986
0,0001
0,0001
Fényporos fehér LED #1 L 171,81 170,16 2 [cd/m ] X 0,4624 0,4622
171,94
171,76
171,68
171,19
171,33
171,92
172,49
172,13
171,58
0,6051
0,4221
0,4619
0,4621
0,4618
0,4616
0,4617
0,4619
0,4615
0,4616
0,4615
0,0003
0,0002
0,4231
0,4231
0,4232
0,4230
0,4232
0,4230
0,4232
0,4232
0,4232
0,4230
0,4234
0,0001
0,0001
RGB LED L 164,44 2 [cd/m ] X 0,4596
164,26
164,35
164,12
168,37
172,70
172,83
172,80
173,17
173,30
173,38
4,2980
3,3458
0,4594
0,4593
0,4591
0,4616
0,4643
0,4647
0,4647
0,4644
0,4647
0,4648
0,0026
0,0021
0,4146
0,4146
0,4146
0,4147
0,4136
0,4123
0,4122
0,4123
0,4119
0,4122
0,4120
0,0012
0,0010
Fényporos fehér LED #2 L 169,50 169,57 2 [cd/m ] X 0,4627 0,4626
169,40
169,50
169,29
169,41
169,15
169,42
169,24
169,38
169,28
0,1252
0,1132
0,4625
0,4624
0,4625
0,4625
0,4624
0,4623
0,4624
0,4623
0,4623
0,0001
0,0001
0,4224
0,4222
0,4221
0,4222
0,4222
0,4223
0,4222
0,4221
0,4221
0,4221
0,4222
0,0001
0,0001
Fényporos fehér LED #3 L 168,42 169,85 2 [cd/m ] X 0,4611 0,4613
169,08
169,13
168,98
168,85
169,42
169,71
167,45
167,08
166,74
1,0636
1,1485
0,4611
0,4611
0,4610
0,4610
0,4611
0,4612
0,4608
0,4608
0,4609
0,0002
0,0001
0,4206
0,4207
0,4206
0,4207
0,4207
0,4208
0,4206
0,4208
0,4207
0,4209
0,4208
0,0001
0,0001
Fényporos fehér LED #4 L 167,14 166,34 2 [cd/m ] X 0,4611 0,4605
165,93
165,77
165,22
169,67
169,30
169,38
168,93
169,09
169,38
1,7483
1,7778
0,4603
0,4601
0,4601
0,4589
0,4589
0,4589
0,4588
0,4587
0,4589
0,0009
0,0006
0,4159
0,4157
0,4157
0,4157
0,4163
0,4161
0,4162
0,4162
0,4162
0,4162
0,0002
0,0002
t(perc)
y
y
2700 K
y
y
y
y
y
0
0,4158
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
szórás (0-100)
szórás (30-100)
Halogén izzó L 182,30 2 [cd/m ] X 0,3919
167,40
167,70
167,44
167,48
166,95
167,31
166,93
167,38
167,10
167,36
4,5267
0,2183
0,3940
0,3943
0,3940
0,3942
0,3941
0,3943
0,3941
0,3943
0,3941
0,3942
0,0007
0,0001
0,3940
0,3958
0,3959
0,3959
0,3959
0,3959
0,3960
0,3958
0,3959
0,3959
0,3960
0,0006
0,0000
CW+R LED L 173,23 2 [cd/m ] X 0,3892
172,39
171,80
171,25
171,45
171,11
171,23
170,91
171,23
170,68
171,01
0,7419
0,2399
0,3891
0,3894
0,3893
0,3894
0,3893
0,3896
0,3894
0,3895
0,3895
0,3896
0,0002
0,0001
0,3738
0,3739
0,3741
0,3739
0,3741
0,3739
0,3741
0,3738
0,3740
0,3740
0,3774
0,0001
0,0001
Fényporos fehér LED #5 L 174,63 173,80 2 [cd/m ] X 0,3834 0,3829
173,57
173,88
173,71
174,18
173,84
174,17
173,91
174,22
174,06
0,2941
0,1864
0,3828
0,3830
0,3828
0,3829
0,3828
0,3830
0,3828
0,3830
0,3828
0,0002
0,0001
0,3764
0,3777
0,3775
0,3777
0,3775
0,3776
0,3775
0,3777
0,3775
0,3776
0,3775
0,0004
0,0001
Fényporos fehér LED #6 L 164,53 164,20 2 [cd/m ] X 0,3925 0,3922
164,50
164,29
164,54
164,30
164,53
164,27
164,65
164,20
164,45
0,1567
0,1606
0,3923
0,3922
0,3923
0,3921
0,3923
0,3922
0,3922
0,3922
0,3923
0,0001
0,0001
0,3877
0,3878
0,3878
0,3878
0,3878
0,3877
0,3878
0,3877
0,3878
0,3878
0,3879
0,0001
0,0001
Kompakt fénycső L 165,30 175,27 2 [cd/m ] X 0,3892 0,3928
175,31
176,64
175,94
175,64
175,02
174,33
173,78
173,74
173,63
3,0627
1,1458
0,3937
0,3937
0,3939
0,3939
0,3945
0,3946
0,3950
0,3951
0,3953
0,0017
0,0006
0,3849
0,3896
0,3911
0,3911
0,3912
0,3913
0,3918
0,3919
0,3929
0,3929
0,3931
0,0023
0,0008
RGB LED L 172,46 2 [cd/m ] X 0,3934
170,15
169,94
170,29
169,99
170,06
169,91
170,36
170,22
170,24
170,43
0,7154
0,1847
0,3917
0,3913
0,3915
0,3913
0,3917
0,3913
0,3917
0,3913
0,3919
0,3916
0,0006
0,0002
0,3831
0,3836
0,3836
0,3837
0,3835
0,3838
0,3836
0,3836
0,3836
0,3837
0,3836
0,0002
0,0001
t(perc)
y
4100 K
y
y
y
y
y
0
152
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
szórás (0-100)
szórás (30-100)
D65 szimulátor L 173,37 2 [cd/m ] X 0,3110
160,56
160,72
160,13
160,55
160,07
160,67
160,58
160,35
160,67
160,16
3,9046
0,2505
0,3132
0,3135
0,3132
0,3136
0,3132
0,3136
0,3136
0,3133
0,3136
0,3133
0,0008
0,0002
0,3187
0,3220
0,3223
0,3220
0,3223
0,3221
0,3223
0,3224
0,3221
0,3223
0,3221
0,0011
0,0001
Fényporos fehér LED #7 L 173,29 171,11 2 [cd/m ] X 0,3166 0,3163
171,41
171,27
171,99
171,61
172,19
171,90
172,35
171,95
172,26
0,6066
0,3579
0,3168
0,3163
0,3168
0,3164
0,3168
0,3164
0,3168
0,3164
0,3168
0,0002
0,0002
0,3380
0,3387
0,3389
0,3388
0,3390
0,3388
0,3390
0,3389
0,3390
0,3388
0,3390
0,0003
0,0001
Fényporos fehér LED #8 L 171,54 170,97 2 [cd/m ] X 0,3149 0,3154
170,48
170,99
170,52
170,94
170,60
170,97
170,68
170,33
170,25
0,3731
0,2885
0,3151
0,3154
0,3151
0,3154
0,3151
0,3155
0,3152
0,3154
0,3154
0,0002
0,0002
0,3312
0,3318
0,3316
0,3319
0,3316
0,3319
0,3316
0,3319
0,3317
0,3317
0,3318
0,0002
0,0001
RGB LED L 173,53 2 [cd/m ] X 0,3083
173,32
172,93
173,41
173,38
173,65
173,32
173,80
173,31
173,60
173,26
0,2318
0,1920
0,3085
0,3080
0,3085
0,3080
0,3086
0,3081
0,3085
0,3080
0,3086
0,3080
0,0002
0,0003
0,3317
0,3317
0,3316
0,3317
0,3317
0,3318
0,3318
0,3318
0,3317
0,3319
0,3317
0,0001
0,0001
Kompakt fénycső L 149,40 171,27 2 [cd/m ] X 0,3140 0,3189
174,04
174,32
175,02
174,80
173,59
174,82
174,14
173,04
174,39
7,4742
0,6707
0,3190
0,3190
0,3192
0,3191
0,3195
0,3194
0,3194
0,3195
0,3196
0,0016
0,0002
0,3401
0,3513
0,3512
0,3512
0,3510
0,3518
0,3516
0,3519
0,3523
0,3527
0,0035
0,0006
t(perc)
y
6500 K
y
y
y
y
0
0,3506
153
Melléklet 8 A kétkamrás megfigyelődoboz megvilágításának térbeli stabilitása az összes használt fényforrás esetén 2700 K korrelált színhőmérsékletű csoport
1 Izzólámpa Mérési pont Abszolút Fénysűrűség 2 [cd/m ] Relatív fénysűrűség (100% 1. mérési pont)
2
Mérési pont
1
2
3
4
5
171,3
163,4
164,2
163
163,6
Abszolút Fénysűrűség 2 [cd/m ]
100
95,4
95,9
95,2
95,5
Relatív fénysűrűség (100% - 1. mérési pont)
3 Fényporos fehér LED #1 Mérési pont Abszolút Fénysűrűség 2 [cd/m ] Relatív fénysűrűség (100% 1. mérési pont)
4
Mérési pont
2
3
4
5
171,6
164,8
165
165,2
165,4
Abszolút Fénysűrűség 2 [cd/m ]
100
96,1
96,1
96,3
96,4
Relatív fénysűrűség (100% - 1. mérési pont)
Abszolút Fénysűrűség 2 [cd/m ] Relatív fénysűrűség (100% 1. mérési pont)
6
Mérési pont Abszolút Fénysűrűség 2 [cd/m ] Relatív fénysűrűség (100% 1. mérési pont)
Mérési pont
2
3
4
5
169,3
164,8
165
165,2
165,4
Abszolút Fénysűrűség 2 [cd/m ]
100
97,4
97,5
97,6
97,7
Relatív fénysűrűség (100% - 1. mérési pont)
1
2
3
4
5
169,4
164,6
163,9
163,5
164,2
100
97,2
96,7
96,5
96,9
154
2
3
4
5
166,8
154,5
156,1
155,5
156,5
100
92,6
93,6
93,2
93,8
1
2
3
4
5
173,4
157,5
156,5
161
159,5
100
90,8
90,3
92,8
92,0
1
2
3
4
5
166,7
164,6
163,9
163,5
164,2
100
98,8
98,3
98,1
98,5
Fényporos fehér LED #3
1
7 Fényporos fehér LED #4
1
RGB LED
1
5 Fényporos fehér LED #2 Mérési pont
Izzólámpa Nd búrával
4100 K korrelált színhőmérsékletű csoport 1 Halogén izzólámpa Mérési pont Abszolút Fénysűrűség [cd/m2] Relatív fénysűrűség (100% 1. mérési pont)
2 1
2
3
4
5
167,4
162,5
162,1
162
161,6
100
97,1
96,9
96,8
96,5
Mérési pont
3 Fényporos fehér LED #5 Mérési pont
4 1
2
3
4
Abszolút Fénysűrűség 2 [cd/m ]
174
161,1
160,9
160,8
Relatív fénysűrűség (100% 1. mérési pont)
100
92,6
92,5
92,4
Abszolút Fénysűrűség 2 [cd/m ] Relatív fénysűrűség (100% 1. mérési pont)
1
2
3
4
5
Abszolút Fénysűrűség [cd/m2]
171
168,9
167,6
165,8
166,1
Relatív fénysűrűség (100% - 1. mérési pont)
100
98,7
98,0
97,0
97,1
Fényporos fehér LED #6 Mérési pont
5
1
2
3
4
5
161,2
Abszolút Fénysűrűség 2 [cd/m ]
164,5
158,4
157,7
156,4
157,1
92,7
Relatív fénysűrűség (100% - 1. mérési pont)
100
96,3
95,9
95,1
95,5
1
2
3
4
5
5 Kompakt fénycső Mérési pont
CW+R LED lámpa
6
RGB LED Mérési pont
1
2
3
4
5
173,6
165,4
165
164,7
165,4
Abszolút Fénysűrűség 2 [cd/m ]
170,4
155,1
154,7
154,8
154,2
100
95,3
95,0
94,8
95,3
Relatív fénysűrűség (100% - 1. mérési pont)
100
91,0
90,8
90,8
90,5
155
6500 K korrelált színhőmérsékletű csoport
1 D65 szimulátor Mérési pont Abszolút Fénysűrűség 2 [cd/m ] Relatív fénysűrűség (100% 1. mérési pont)
2 2
3
4
5
160,2
153,2
151,9
149,7
150,6
Abszolút Fénysűrűség 2 [cd/m ]
100
95,7
94,8
93,5
94,0
Relatív fénysűrűség (100% - 1. mérési pont)
1
2
3
4
5
170,3
168,2
167,9
165,7
166,8
Abszolút Fénysűrűség 2 [cd/m ]
100
98,8
98,6
97,3
98,0
Relatív fénysűrűség (100% - 1. mérési pont)
1
2
3
4
5
174,4
166,4
164,7
165,2
166,2
100
95,4
94,5
94,7
95,3
3 Fényporos fehér LED #8 Mérési pont Abszolút Fénysűrűség 2 [cd/m ] Relatív fénysűrűség (100% 1. mérési pont)
4
Abszolút Fénysűrűség 2 [cd/m ] Relatív fénysűrűség (100% 1. mérési pont)
156
1
2
3
4
5
172,3
164,5
165,1
164,2
164,4
100
95,5
95,8
95,3
95,5
1
2
3
4
5
173,3
161,4
162,7
160,4
163,3
100
93,2
93,9
92,6
94,3
RGB LED Mérési pont
5 CFL Mérési pont
Fényporos fehér LED #7 Mérési pont
1
Irodalomjegyzék 1
Commission Internationale de l’Eclairage: Method of measuring and specifying colour rendering properties of light sources. Publication CIE 13.3-1995 (a verbatim re-publication of the 1974 2nd edition). 2
Commission Internationale de l’Eclairage: International Lighting Vocabulary. Publication CIE 17.41987. 3
Magyar Szabványügyi Hivatal, Fénytechnikai terminológia, Látás, színvisszaadás, MSz 9620-2, 1990, 8-11 4
Bouma PJ. Physical Aspects of Colour. (Philips Industries, Netherlands), English translation, 1947, pp. 321. 5
Kruithof AA. Proc. of the 1951 CIE Meeting, Vol. 2, paper V.
6
Barnes BT. Band systems for appraisal of colour rendition. Journal of the OSA, 1957; 47(12), pp11241129. 7
Crawford BH. Measurement of colour rendering tolerances. Journal of the OSA, 1959; 49(12), pp 11471156. 8
Nickerson D. Measurement and specification of colour rendition properties of light sources. Illuminating Engineering 1958; 53: 77-90. 9
Kruithof AA. Proc. of the 1951 CIE Meeting, Vol. 2, paper V.
10
Von Kries J. Papers on visual sensation and adaptation, 1878, 1902 and 1905 (reprinted in translation in 1970 Sources of Colour Science ed D. L. MacAdam (Cambridge, Mass.: MIT Press) pp.101-26), 1970.
11
MacAdam, DL, Visual sensitivities to color differences in daylight. Journal of the OSA, 1942; 32, pp247 - 274
12
G. Wyszecki, Proposal for a New Color-Difference Formula, Journal of the OSA, 1963; 53, pp13181319 13
Nickerson D. Measurement and specification of colour rendition properties of light sources. Illuminating Engineering 1958; 53, pp77-90.
14
Halstead MB, Morley DI, Palmer DA, Stainsby AG. Colour rendering tolerances in the CIE system. Lighting Research and Technology, 1971; 3(2), pp99-124.
15
Maitreya VK. Subjective evaluation of colour-rendering properties of fluorescent lamps. Die Farbe, 1975; 24(1/6), pp109-121. 16
CIE (2004) Colorimetry, 3rd ed. Publication 15:2004, CIE Central Bureau, Vienna.
17
Nayatani Y, Takahama K, Sobagaki H, Hashimoto K. Colour-appearance model and chromaticadaptation transformation. Color Research and Application 1990; 15(4), pp210-221.
18
Hunt RWG. A revised colour appearance model for related and unrelated colours. Color Research and Application 1991; 16, pp146-165.
19
Walter W. Computation of Colour Rendering Indices Using Colour Appearance Models. Proc. CIE 19th Session, Melbourne, 1991; 1(1), pp47-48.
20
Commission Internationale de l’Eclairage, A method of predicting corresponding colours under different chromatic and Illuminance adaptations. Publication CIE 109-1994.
21
Lovett PA, Hill AR, Halstead MB. The effect on clinical judgements of new types of fluorescent lamp: III, Further statistical analyses leading to a new specification for lamps. Lighting Research and Technology 1991; 23(1), pp69-80.
22
Buck GB, Froelich HC. "Colour Characteristics of Human Complexions". Illuminating Engineering, 1948; 43: 27-49.
23
Japanese Industrial Standard, JIS Z 8726-1990, Method of Specifying Colour Rendering Properties of Light Sources, English Translation, Translated and published by Japanese Standard Association, 1990.
24
M. R. Luo, G. Cui, B. Rigg, The development of the CIE 2000 colour-difference formula: CIEDE2000, Color Research and Application, 2001; 26, pp340-350
25
Li, C.J., Luo, M.R., Rigg, B., Hunt R.W.G. CMC 2000 Chromatic Adaptation Transform: CMCCAT2000. Color Research and Application, 2002; 27, pp49-58.
26
Boyce PR, Simons RH. Hue discrimination and light sources. Lighting Research and Technology 1977; 9(3), pp125-140.
27
Boyce PR. Illuminance, lamp type and performance on a colour discrimination task. Lighting Research and Technology 1976; 8(4), pp195-199.
28
The Farnsworth-Munsell 100-Hue Test for the examination of Color Discrimination, MANUAL by Dean Farnsworth, Revised 1957; Munsell Color Company, Inc.
29
Schanda J, Czibula G. New description of colour discrimination properties of light sources. Acta Chromatica 1980; 3(5), pp209-211.
30
Viénot F, Ezrati Jean-Jacques, Boust C, Mahler E. Grading LED Illumination: From Colour Rendering Indices to Specific Light Quality Indices. 26th Session of the CIE, Beijing, D1-22-26, pp99-102.
31
Judd DB. A flattery index for artificial illuminants. Illuminating Engineering Society 1967; pp593-598.
32
Sanders CL. Assessment of colour rendition under an illuminant using colour tolerances for natural objects. Illuminating Engineering 1959; 54, pp640-646.
33
Bartleson CJ. "Memory Colours of Familiar Objects". Journal of the Optical Society of America, 1960; 50, pp73-77. 34
Buck GB, Froelich HC. "Colour Characteristics of Human Complexions". Illuminating Engineering, 1948; 43: 27-49.
35
Newhall SM, Burnham RW, Clark JR. Comparison of Successive with Simultaneous Colour Matching. Journal of the Optical Society of America, 1957; 47, p43.
36
Jerome CW. Flattery vs colour rendition. Journal of IES 1972; April, p. 208-211.
37
Thornton WA. The quality of white light. Lighting Design & Application, 1972; 51-52.
38
Einhorn HD. Colour preference index (Principles and formulation for Warm White lighting), CIE Compte Rendu, London, 1975; pp. 297-304.
39
Halstead MB, Bull JF, Large FE. A proposed dual index for expressing the colour-rendering properties of lamps. Proc. 2nd AIC Congr. Colour 73, London, B21 Colour Rendering, B211, 357-359.
40
Aston SM, Bellchambers HE. Illumination, colour rendering and visual clarity. Lighting Research and Technology 1969; 1(4): 259-261.
41
Bellchambers HE, Godby AC. Illumination, colour rendering and visual clarity. Lighting Research and Technology 1972; 4: 104-106. 42
Davis W, Ohno Y. Toward an improved color rendering metric. Fifth International Conference on Solid State Lighting, Proc. SPIE, 5941, 59411G, 2005.
158
43
Y. Nayatani, K. Takahama, and H. Sobagaki, “Formulation of a nonlinear Model of Chromatic Adaptation,” Color Research and Application, 1981; 6, p161
44
M. R. Luo, R. W. G. Hunt, A chromatic adaptation transform and a colour inconstancy index, Color Research and Application, 1998; 23, pp154-158, 45
Commission Internationale de l’Eclairage. A Review of Chromatic Adaptation Transforms, Publication CIE 160:2004.
46
P. Bodrogi, S. Brückner, T. Q. Khan: Re-defining the colour rendering index, In Proceedings of CIE Light and Lighting Conference with Special Emphasis on LEDs and Solid State Lighting, 2009, Budapest, Hungary
47
Nakano Y, Tahara H, Suehara K, Kohda J, Yano T, Application of multispectral camera to color rendering simulator. AIC Colour 05, Granada, Spain, 2005.
48
Changjun Li, Ronnier Luo, Mike Pointer, Xun Li, Cheng Li, Wei Ji: A new method for quantifying colour rendering, In. Proceedings of 26th session of the CIE, D1-14-17, Beijing, 2007
49
Sándor N.: Modern fényforrások színvisszaadásának vizsgálata, PhD disszertáció, 2007, Informatikai Tudományok Doktori Iskola, Pannon Egyetem, Veszprém.
50
S. Boissard, Fontoynont, Blanc-Gonnet, Colour Rendering of LED sources: Visual Experiment on Difference, Fidelity and Preference, In. Proceedings of Light and Lighting Conference with Special Emphasis on LEDs and Solid State Lighting pp24-25, 2009, Budapest, Hungary
51
K. Smet, W. R. Ryckaert, G. Deconinck P. Hanselaer, Colour Rendering: An object based approach, In. Proceedings of Light and Lighting Conference with Special Emphasis on LEDs and Solid State Lighting p26, 2009, Budapest, Hungary
52
K. Smet, S. Jost-Boissard, W. R. Ryckaert, G. Deconinck P. Hanselaer, Validation of a Colour Rendering Index based on Memory Colours, In. Proceedings of CIE 2010 - Lighting Quality & Energy Efficiency pp 101-103, 2010, Vienna, Austria
53
P. Bodrogi, S. Brückner, T. Khanh, Rank Order Based Description of Colour Rendering: Definition, Observer Variability and Validation, In. Proceedings of CIE 2010 - Lighting Quality & Energy Efficiency pp 104-106, 2010, Vienna, Austria
54
Y. F. Chou, M. R. Luo, A Sample Set for Evaluating Colour Rendering Property of Light Souces, In. Proceedings of 2nd CIE Symposium on Colour Appearance pp24-27, 2010, Ghent, Belgium
55
M. R. Luo, C. J. Li, R. G. W. Hunt, B. Rigg, K. J. Smith, The CMC 2002 Colour Inconstancy Index: CMCCON02, Coloration Technology, 119 280-285
56
C. Miller, Y. Ohno, W. Davis, Y. Zong, K. Dowling: NIST Spectrally Tunable Lighting Facility for Colour Rendering and Lighting Experiments, In. Proceeding of Light and Lighting Conference with Special Emphasis on LEDs and Solid State Lighting pp erratum 1-3, 2009, Budapest, Hungary
57
Commission Internationale de l’Eclairage. A Colour Appearance Model for Colour Management Systems: CIECAM02, CIE 159:2004 58
J. T. C. van Kemenade, P. J. M. van der Burgt (1995). Towards a user oriented description of colour rendition of light sources, CIE 119-1995-23rd Session, New Delhi, pp43-46
59
Commission Internationale de l’Eclairage, A method for assessing the quality of daylight simulators for colorimetry, Publication CIE 51.2-1999,
60
R. S. Berns and N. Katoh, “Methods of characterizing displays”, in Color Engineering: Achieving Device Independent Colour, P. Green and L. W. MacDonald, eds. (John Wiley & Sons, England, 2002), pp. 127-164.
61
Magyar Értelmező Kéziszótár, Szerk. Juhász József et al. Budapest: Akadémiai Kiadó, 2006. ISBN 963-05-8024-1
159
62
Judd, D. B. – Wyszecki, G.: Color in Business, Science and Industry, Wiley, New York – London, 1963
63
Li-Chen OU, Ming Ronnier LUO. A Study of Colour Harmony for Two-colour Combinations. Color Research and Application 2006; 31, pp191-204
64
McCann J. (2002) A spatial colour gamut calculation to optimise colour appearance. In Colour Image Science, Exploiting Digital Media, ed.: L W MacDonald and M R Luo, John Wiley and Sons, Ltd. Chichester UK
65
Suchitra Sueeprasan, Tetsuya Sato: An Effect of Colour Preference on Colour Harmony, In. Proceedings AIC 2008: Colour – Effects and Affects, Stockholm, Sweden
160
