CQS индекс цветопередачи: Зачем он был создан?
С 1965 года в мире светотехники безраздельно правил индекс CRI (Color Rendering Index / Ra), разработанный Международной комиссией по освещению (CIE). Система отлично работала для ламп накаливания, люминесцентных ламп и классических ДНаТ, у которых с индексом CRI все очень плохо — 20-25 единиц. Шкала CRI оценивала качество света по 8 пастельным (ненасыщенным) цветам-эталонам. Ранее я уже писал большую и развернутую статью, где полностью раскрыл тему CRI (Color Rendering Index / Ra) и современный стандарт ТМ-30↗.
Однако в начале XXI века на рынок лавиной хлынули светодиоды (LED). И тут старый стандарт CRI дал сбой:
- Выяснилось, что производители LED-освещения научились «обманывать» систему CRI. С помощью "колдовства" с люминофором спектр ламп корректировали так, чтобы 8 блеклых тестовых цветов выглядели идеально. При этом лампа получала высокий балл (CRI > 80 или даже 90).
- Но в реальности, когда этот свет освещал яркие насыщенные объекты (например, спелое красное яблоко или человеческую кожу), они выглядели безжизненными, блеклыми или зеленоватыми.
В 2007 году Международная комиссия по освещению официально признала: Ra (Average Rendering Index) неприменим для адекватной оценки белых светодиодов. Хочу заметить, что Ra — это то же самое, что и CRI. Обычно именно Ra указывают на упаковках с лампочками и пишут Ra > 80, но теперь-то вы знаете, что это может быть не более чем маркетинг.
С массовым внедрением светодиодов инженерам стало очевидно, что старые методы оценки света больше не работают. За проблему взялись физики Венди Дэвис (Wendy Davis) и Йоши Оно (Yoshi Ohno). Как вы думаете, откуда? Конечно, из Национального института стандартов и технологий США (NIST).
В период с 2006 по 2010 годы они совместными усилиями разработали новую технологию для оценки индекса цветопередачи — CQS (Color Quality Scale)!
Спектр современных LED-источников имеет резкие пики и провалы, которые старые алгоритмы просто «не замечали», выдавая искаженные и завышенные результаты для светильников низкого качества. Новая же шкала оценки индекса цветопередачи CQS учитывала поправку на человеческие предпочтения.
Теперь, если лампа делала цвет чуть более насыщенным, чем при идеальном солнечном свете, CRI нещадно штрафовал такую лампу. Но CQS перестал штрафовать за умеренное повышение насыщенности, ведь человеческому глазу такая картинка кажется более красивой и сочной.
CQS и CRI отличие: В чем фундаментальная разница?
Разрыв между устаревшими и новыми методиками кроется в подходе к тестированию и математической обработке результатов. Ключевые параметры, определяющие CQS и CRI отличие:
- База тестовых образцов: Стандарт CRI оценивает свет всего по 8 блеклым, пастельным цветам. Новый метод использует 15 ярких, высоконасыщенных цветов, равномерно покрывающих весь видимый спектр.
Рис 1. Шкала индекса цветопередачи CQS из 15 эталонных цветов. - Математический аппарат: CRI использует среднее арифметическое. CQS применяет среднеквадратичное отклонение (RMS): $\Delta E_{RMS} = \sqrt{\frac{1}{15} \sum_{i=1}^{15} \Delta E_i^2}$. Из-за этого провал цветопередачи даже на одном оттенке резко снизит итоговый балл CQS, не позволяя скрыть недостаток спектра.
- Отношение к насыщенности: CRI жестко штрафует источник света, если он делает цвета более яркими. CQS учитывает физиологию — человеческий глаз предпочитает легкую перенасыщенность объектов, поэтому оценка за это не снижается.
Как устроена шкала CQS
Оценочная шкала CQS имеет классический диапазон от 0 до 100 баллов. Однако, в отличие от плоского CRI, она предоставляет разработчикам трехмерное понимание качества света, разбивая итоговый результат на три суб-метрики:
- Qa (Color Quality): Общий интегральный балл качества, учитывающий и техническую точность, и эстетическую привлекательность света.
- Qf (Color Fidelity): Индекс точности (строгое математическое соответствие эталонному источнику).
- Qg (Color Gamut): Индекс цветового охвата (показатель насыщенности и визуального объема освещаемых объектов).
Рис 2. Трехмерное сравнение площади цветового охвата (Color Gamut).
Будущее CQS LED технологий
Хотя этот стандарт технически превосходил базу CRI, он так и не был официально утвержден CIE (Международной комиссией по освещению) в качестве глобального стандарта, уступив место еще более сложной системе оценки индекса цветопередачи TM-30. Тем не менее, CQS и сейчас применяется в метриках для оценки качества LED света. Стандарт CQS был внедрен в программное обеспечение для спектрофотометров практически всеми ведущими мировыми производителями фотометрического оборудования, например Ocean Optics или UPRtek.
Индекс CQS по факту является более простой, но более элегантной и точной шкалой для оценки индекса цветопередачи, чем устаревшая шкала CRI. Тем не менее, именно история создания CQS проложила дорогу для создания самого совершенного на сегодняшний день глобального стандарта цветопередачи — IES TM-30 (появившегося в 2015 году), который взял из наработок CQS идею использования насыщенных цветов и анализа предпочтений человека.
Насколько мне известно, не существует закона, который бы обязал производителей бытового светодиодного оборудования указывать индекс цветопередачи своих изделий по стандарту CQS или TM-30. Большинство производителей по-прежнему указывают в документации или на упаковке индекс Ra (Ra > 80), который в мире светодиодов, как мы уже выяснили, мало о чем говорит в действительности.
Не стоит игнорировать качество света, особенно на рабочем месте и при работе с мелкими деталями. Например, чтобы без проблем рассмотреть цветовую маркировку↗ современных резисторов и не ошибиться, индекс цветопередачи действительно должен быть не менее 80 единиц, и желательно по шкале CQS или TM-30. Качественное промышленное и бытовое освещение — это, в первую очередь, залог здоровья ваших глаз, уровень вашего физического и психоэмоционального напряжения.
Рекомендую всегда проверять продукт, который вы покупаете, и пользоваться только качественными светодиодными приборами для освещения.