Blog categories

Comments

Oddawanie barw

Współczynnik oddawania barw

Czyli wszystko o jednym z najważniejszych parametrów źródeł światła.

Co to jest CRI?

Image module

Spójrz na truskawki.

Widać różnicę, prawda? Owoce na górze wyglądają blado. Te na dole są soczyście czerwone i prezentują się naturalnie. Jeśli nie chcesz, żeby kolory we wnętrzu były takie, jak truskawki na górze, poznaj jeden z najważniejszych parametrów światła. Współczynnik oddawania barw. Jeśli wydaje Ci się, że już o nim wszystko wiesz, tym bardziej przeczytaj te artykuł.

Oznaczany jest skrótem CRI (od Color Rendering Index) albo Ra. Opisuje, jak dane źródło światła oddaje kolory. Polega na porównaniu jakości oddawania kolorów badanego źródła światła ze światłem słonecznym o takiej samej barwie światła. Maksymalna wartość CRI to 100 i maleje wraz ze spadkiem jakości oddawania barw. Wartość 90 i powyżej określana jest jako bardzo dobra. 80 i powyżej – dobra. 60-80 – przeciętna. 40 – słaba. 20 – bardzo słaba.

Wartości CRI

CRI 100 ma światło słoneczne, tradycyjna żarówka i żarówka halogenowa.

CRI 90 i powyżej (do CRI 97-98) uzyskują dobrej jakości oprawy z wbudowanym modułem LED i  niektóre „żarówki ledowe” (tzw. „retro-fity” – ledowe źródła światła przeznaczone do „wkręcenia” w lampy, gdzie wcześniej zamontowane były zwykłe żarówki lub świetlówki kompaktowe). Jeśli zależy Ci na naturalnych kolorach we wnętrzu, szukaj opraw o CRI minimum 90.

CRI 80 mają prawie wszystkie świetlówki kompaktowe i świetlówki liniowe (są wyjątki – świetlówki liniowe o CRI 90, ale jest to produkt specjalistyczny i coraz trudniej dostępny, więc najlepiej o nim zapomnij). Zdecydowana większość „żarówek ledowych”, w tym dostępne w marketach budowlanych i hurtowniach elektrycznych modele z gwintem E27 lub E14, które można „wkręcić” do żyrandola lub innej dekoracyjnej lampy, mają CRI = +/-80. Czyli oddają kolory dobrze, ale nie bardzo dobrze. Jest to absolutne minimum do wnętrz, gdzie barwy mają znaczenie. Niestety dosyć często można natrafić na modele, których CRI  jest niższe, w okolicach 70.

O źródłach światła z CRI poniżej 80 najlepiej zapomnij. Takim parametrem mogą „pochwalić” się najtańsze retro-fit’y LED nieznanych marek, ale też produkty, których producenci nie podają CRI, a także świetlówki przeznaczone do magazynów, składów i t.p., gdzie rozróżnianie kolorów nie ma istotnego znaczenia.

A co powiesz na światło o CRI = 25?  To jest dopiero widowiskowy efekt. Widzisz go zawsze, kiedy nie wracasz do domu przez zmrokiem. Tak świecą lampy sodowe, które wciąż oświetlają wiele ulic, tras i chodników. Ich pomarańczowe światło daje nienaturalny efekt – jakby użyć na wszystkim filtru sepii. Kiedyś były to najwydajniejsze źródła świata, ale na szczęście dla kolorów są obecnie sukcesywnie wypierane przed LED’y.

Image module

Biel śniegu w świetle sodowym o CRI 25.

Podsumowanie pierwsze. Ale nie ostatnie.

Podsumowując – jeśli zależy Ci na naprawdę dobrym oświetleniu we wnętrzu i prawidłowo oddanych kolorach, wybierz oprawy i źródła światła o CRI minimum 90. Jeśli wystarczy, że kolory będą oddane przyzwoicie, CRI 80 też będzie OK.

I to by sprawę załatwiało. Gdyby nie pewien problem. Może się zdarzyć, że świeżutkie truskawki oświetlone światłem o CRI 90 wcale nie będą takie soczyście czerwone. A w świetle o CRI 80 zupełnie stracą swój owocowy powab.

Wynika to z pewnej niedoskonałości współczynnika oddawania barw, o której rzadko się wspomina.

Jak wylicza się CRI?

Wartość CRI (Ra) oblicza się, sprawdzając jakość odwzorowania barw 8 testowych próbek kolorów. Są to ściśle określone barwy, należące do odcieni pastelowych. Uzyskuje się w ten sposób wartości R1 do R8, z których obliczana jest średnia wartość Ra, podawana przez producenta w karcie katalogowej, na opakowaniu czy na stronie internetowej.

Image module

Łatwo zauważyć, że wśród próbek brakuje intensywnych barw, jak czerwień, żółty czy niebieski. I może się okazać, że źródło światła o CRI na poziomie 90, będzie bardzo przeciętnie oddawać na przykład barwy czerwieni.

Dlatego został wprowadzony rozszerzony współczynnik oddawania barw CRI, czasami oznaczany jako Re. Opisuje on jakość odwzorowania 8 podstawowych próbek kolorów i 7 dodatkowych, wśród których jest intensywna czerwień i mocny niebieski. Dwie próbki odpowiadają odcieniom ludzkiej skóry.

Image module

Dlaczego CRI 80 to za mało?

Niestety producenci opraw i źródeł światła podają podstawowy CRI, czyli Ra. Jeśli chcesz dowiedzieć się, jaka będzie wartość odwzorowania koloru czerwonego, albo żółtego, musisz poprosić producenta o podanie takiej informacji.

Oczywiście możesz teraz stwierdzić, że przesadzam. Bo jaka może być ta różnica w kolorach? Albo uznasz, że w ogóle CRI 80 w zupełności wystarczy. I wybierzesz do łazienki dwa ładne kinkiety z wbudowanym modułem LED o CRI 80. Znalazłeś takie dostępne od ręki i pasują formą do projektu. Pora, bym Ci pokazał, jak wygląda rozszerzony CRI typowego „LED’a” z CRI 80.

Image module

Pierwsze 8 kolorów odwzorowanych jest dobrze. R3 i R7, czyli żółto-zielony i jasny fiolet nawet lepiej. Razem dają Ra na naprawdę przyzwoitym poziomie. A co z dodatkowymi kolorami testowymi, które nie są uwzględnione w obliczeniach? Zieleń liści (R14) wyjdzie prawie idealnie. Jasna skóra (R13) też nieźle. Za to trochę ciemniejsza karnacja wypadnie nieco niezdrowo, bo R15 wynosi 75. Ale naprawdę ciekawie robi się przy czerwieni. R9 na poziomie 18, czyli bardzo słabym? To nie może dobrze wyglądać.

A teraz wyobraź sobie, że w takim świetle robisz makijaż albo po prostu patrzysz na czerwone płytki, jakie masz na ścianach. Krwista barwa wprawdzie nie musi być ceglana, ale już na pierwszy rzut oka zauważysz, że coś jest z nią nie tak. A to i tak nic takiego w porównaniu z ważniejszym problemem. Makijaż w takich warunkach to rzecz niełatwa. To sztuka przewidywania, jak podkład, puder, róż do policzków czy błyszczyk do ust zmieni odcień przy innym, lepszym oświetleniu. Nietrudno tu o sytuację, gdy po wyjściu z domu, w świetle dnia okaże się, że skóra twarzy ma wyraźnie inny odcień niż szyja. Albo gdy policzki wcale nie są tylko odrobinę zaróżowione.

Od czego zależy oddawanie barw?

Skąd to się bierze, że niektóre kolory, w tym czerwony, są tak słabo odwzorowane przy CRI = 80?

Wspomniałem na początku, że światło słoneczne ma CRI 100. Wyłącznie dlatego, że w jego widmie spektralnym są wszystkie długości fal, czyli jest światło o wszystkich kolorach. I jest tych różnych fal mniej więcej po równo (światła fioletowego jest mniej, ale wciąż jest). Wykres spektralny światła słonecznego wygląda mniej więcej tak (może się nieco różnić w zależności od pogody, pory dnia, czy pory roku).

Image module

A tak wygląda przykładowy wykres spektralny światła świetlówki kompaktowej o CRI = 80:

Image module

Jak widać, wykres jest poszarpany, brakuje w nim wielu kolorów, niektórych jest dużo, a innych za mało. W różnych modelach świetlówek ten wykres będzie wyglądał nieco inaczej. Ale zawsze będzie taki nierównomierny. Wynika to ze sposobu w jaki świetlówka kompaktowa emituje światło. (Przeczytasz o tym tu). I właśnie dlatego nie będzie dobrze oddawać kolorów. Przedmioty w kolorach światła, którego w spektrum tej świetlówki nie brakuje, będą wyglądać dobrze. Ale pozostałe, w tym intensywna czerwień, już nie.

Oddawanie barw przez źródła LED

Teraz przedstawię Ci wykres spektralny bardzo konkretnego modułu LED o CRI = 80. Wyniki badań otrzymałem z działu technicznego jednego z polskich producentów opraw oświetleniowych.

Image module

Wykres wygląda już dużo lepiej, niż w przypadku świetlówki. Jest pełniejszy. Ale niektórych kolorów wciąż brakuje. W tym wykresie mało jest światła koloru intensywnie czerwonego, za to najwięcej żółtego i zielonego. Niebieskiego jest całkiem sporo, ale im ciemniejszy, tym jest go mniej.

A tak przedstawiają się wartości CRI dla poszczególnych kolorów testowych:

Image module

Mimo, że producent podaje wartość CRI=80, z obliczeń wychodzi średni CRI=83. Współczynnik oddawania barw koloru czerwonego R9 wynosi tylko 12. Za to kolor żółto-zielony (R3) ma aż 96. Niebieski (R12) osiągnął wartość 70. Widzisz już, skąd takie różnice? W  wykresie spektralnym mało jest światła koloru intensywnie czerwonego, za to najwięcej żółtego i zielonego. Niebieskiego jest całkiem sporo, ale im ciemniejszy, tym jest go mniej.

Ten sam producent ma w swojej ofercie taki sam model oprawy z modułem LED o CRI 90 jak również z modułem o CRI 97.

Wykres spektralny wersji z CRI 97 wygląda tak:

Image module

Obecna typowa technologia LED nie pozwala na “wypłaszczenie” wykresu. Ale jest w nim dużo więcej czerwieni i niebieskiego.

CRI dla poszczególnych kolorów wygląda tak:

Image module

R9 (odwzorowanie czerwieni) jest na bardzo wysokim poziomie (94), a R12 (niebieski) wynosi 82. Też nieźle. Pozostałe parametry R mają wartość od 96 do 99. Wszystkie barwy w tym świetle będą prezentować się świetnie. Chyba, że będą to okropne kolory, np.  brązowy Pantone 448 C (wybrany najbrzydszym kolorem świata). Takiemu nawet dobre światło nie pomoże.

To by było na tyle teorii. Pora, bym przedstawił Ci, jak te różnice między różnymi wartościami współczynnika oddawania barw wyglądają w rzeczywistości. Do testu wybrałem kilka małych kolorowych glazur, kawałek blatu z gresu wielkoformatowego imitującego marmur, fragment blatu dębowego, próbki kolorów farb, jabłko champion i cytrynę. Taki zestaw oświetliłem oprawą z wbudowanym modułem LED o bardzo wysokim CRI=98 a następnie oprawą z zamontowaną “żarówką” LED o wątpliwym pochodzeniu i niewątpliwie niskim CRI (wartość nie jest podana, więc można sądzić, że jest poniżej 80 – efekt tylko to potwierdza). Obydwa źródła światła mają zadeklarowaną taką samą barwę (3000K). Zdaję sobie sprawę, że jakość zdjęć nie dowodzi talentu fotograficznego ich autora. Ale wystarczy, by pokazać różnicę w jakości odwzorowania barw.

Image module

Wątpliwa “żarówka” całkiem dobrze i intensywnie oddaje odcienie żółci, bo w wykresie spektralnym LED’a o ciepłej barwie żółtego światła jest najwięcej. Widać to również na gresie imitującym marmur. Dużo jest też zieleni, co da się zauważyć na fragmencie dębowego blatu, który “łapie” zielonkawy odcień.  Czerwień jabłka straciła swój wyraz i delikatnie zbrązowiała. A turkus kwadratowych płytek powędrował w stronę seledynu. Wniosek jest jeden – światło o CRI<80 źle wpływa na kolory.

Na czym polega oddawanie barw?

Pora wrócić do truskawek.

Image module

Kolor, który widzimy to po prostu odbite światło. Truskawki są czerwone, bo odbijają światło czerwone, a zatrzymują inne. Ich szypułki są zielone, bo odbijają zielone światło, a pochłaniają pozostałe. Gdy brakuje części światła czerwonego lub zielonego, owoce zaczynają tracić swoje nasycone odcienie. Bo przedmioty nie mają kolorów. One po prostu odbijają konkretne części spektrum światła widzialnego. Jeśli części tego spektrum brakuje lub jest go niewiele, kolor nie będzie widziany we właściwy sposób. Im większe braki w spektrum światła, tym gorzej.

Dowodem na to jest prosty eksperyment. Co się stanie, gdy zieloną kulę oświetlimy czerwonym światłem? Nie będzie ani zielona, ani czerwona. Będzie szara, bo zabraknie zielonego światła, które mogłoby się od niej odbić.

Image module

Skąd różnice w oddawaniu barw różnych źródeł światła?

Co z tego wynika?

Że warto wiedzieć, chociaż mniej więcej, jak wyglądają wykresy spektralne różnych źródeł światła.

Image module

Światło słoneczne ma CRI 100. Wszystkich kolorów jest w nim w bród i mniej więcej tyle samo. To wzór do naśladowania.

Tradycyjna żarówka też ma CRI100, bo spektrum jej światła jest ciągłe. Najwięcej jest w nim czerwieni, więc ten kłopotliwy kolor na pewno będzie odwzorowany dobrze. Najmniej jest niebieskiego i fioletu. Ale niczego nie brakuje.

Również halogen może się pochwalić CRI100. Jego wykres spektralny też jest ciągły, choć nieco inny niż żarówki. Najwięcej jest w nim pomarańczu, dużo czerwieni, najmniej niebieskiego i fioletu. Ale tu też żadnego koloru nie zabrakło.

Świetlówka ma bardzo wybrakowane spektrum, stąd nie osiąga CRI wyższego niż około 80. Wielu kolorów po prostu nie ma, innych ma za to dużo. Moim zdaniem najlepiej unikać jej szerokim łukiem.

Natomiast typowe, dostępne obecnie na rynku LED’y będą miały podobny wykres spektralny, z jednym dużym wierzchołkiem na kolorach w okolicy pomarańczu i drugim, mniejszym, na kolorach niebieskiego (ważna uwaga – dotyczy to światła o barwie ciepłej białej, przy chłodniejszej, neutralnej, większy będzie wierzchołek niebieski, a spłaszczy się pomarańczowy). LED o CRI 80 będzie miał bardzo słabe oddawanie koloru czerwonego i niezbyt dobre niebieskiego. Pozostałe kolory będą odwzorowane dobrze.  Ale będą odwzorowane inaczej niż w przypadku świetlówki o takim samym CRI. LED o CRI 90 odda większość barw bardzo dobrze, ale R9 (czerwony) i R12 (niebieski) będzie na poziomie około 75. LED o CRI 98 odda kolor czerwony bardzo dobrze, a niebieski dobrze. Reszta będzie odwzorowana bardzo dobrze.

CRI – podsumowanie.

Najlepiej stosuj we wnętrzu oświetlenie LED o CRI 90 lub wyższym.

Jeśli zależy Ci na idealnym odwzorowaniu niebieskiego lub czerwonego, tym bardziej stosuj oprawy o CRI > 90.

Uważaj na “żarówki ledowe”. Wiele z nich ma CRI około 80 lub niższy. Gdy CRI nie jest podany, wynosi często ok. 70. Takich źródeł światła unikaj. Odwzorowanie czerwieni mogą mieć nawet ujemne!

Unikaj świetlówek. Mają CRI max. 80.

Pamiętaj, że nic tak dobrze nie oddaje barw, jak światło słoneczne.

Staraj się nie mieszać różnych typów źródeł światła, bo nawet przy identycznym CRI mogą różnie oddawać te same kolory.

Jeśli to możliwe, stosuj w jednym pomieszczeniu oprawy z takim samym źródłem światła (np. jedna konkretna “żarówka” LED lub jeden rodzaj modułu LED jednego producenta. Wszystkie kolory będą dzięki temu oddane identycznie.

Współczynnik oddawania barw nie zależy od temperatury barwowej światła. Światło neutralne białe (temp. barwowa 4000K) o CRI 98 inaczej odda kolory niż światło ciepłe białe (temp. barwowa 2700K) o CRI 98.

Na kolory we wnętrzu wpływa również temperatura barwowa. O niej przeczytasz tutaj.

There is 1 comment
  1. […] PoprzedniO świetle. Część 205 lutego 2020NastępnyOddawanie barw23 marca 2020 […]

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *

div#stuning-header .dfd-stuning-header-bg-container {background-image: url(https://warsztatwnetrz.pl/wp-content/uploads/2020/03/CRI-header-1.jpg);background-size: initial;background-position: top center;background-attachment: initial;background-repeat: no-repeat;}#stuning-header div.page-title-inner {min-height: 380px;}