3.1 A fényforrások színminőség meghatározásának lehetőségei
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
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 szín-megkülönböztetési 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
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
5A színkészlet nagysága a CQS meghatározásakor használt 15 tesztminta színkoordinátáinak összekötésével nyert sokszög CCT [K] színkészlet
nagysága5 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
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 színinger-különbséget 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:
∑
=Δ
=
Δ 15
1 2
15 1
i i
RMS E
E (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.
[
exp( /10) 1]
ln
10∗ +
= in
out R
R (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.