Radiometria, fotometria, színmérés. Radiometria, fotometria, színmérés 2014.03.18. RADIOMETRIA Elektromágneses sugárzás



Hasonló dokumentumok
Radiometria, fotometria, színmérés. Az anyagokat Prof. Schanda János jegyzeteiből összeállította: Várady Géza

Alapfogalmak II BME -VIK

Világítástechnika I. VEMIVIB544V A fény és tulajdonságai, fotometriai alapfogalmak és színmérés

VEMIVIB544V A fény és tulajdonságai, fotometriai alapfogalmak és színmérés

Világítástechnika I. VEMIVIB544V A fény és annak tulajdonságai, fotometriai alapfogalmak

MÉRŐÉRZÉKELŐK FIZIKÁJA. Hang, fény jellemzők mérése. Dr. Seres István

Dr. Nagy Balázs Vince D428

Alapfogalmak folytatás

Világítástechnikai alapfogalmak

Közvilágítás látás a közúton

Készítette: Bujnóczki Tibor Lezárva:

ϕ, [lm] lumen A fényforrás minden irányban sugárzott teljesítménynének összesége

Színinger egyeztetés elsődleges és másodlagos fényforrásokkal

A fényerősség egységének nemzeti etalonja

LED-ek fotometriája és színmérése (Photometry and Colorimetry of LEDs)

3D Grafika+képszintézis

Mit mond ki a Huygens elv, és miben több ehhez képest a Huygens Fresnel-elv?

Többszempontú színpreferencia vizsgálat a fényforrás színességi koordinátájának elhelyezkedése alapján

Abszorbciós spektroszkópia

Prizmás impulzuskompresszorok hômérsékleti stabilitásának modellezése

Szilárdtest fényforrások alkalmazása a közvilágításban, látásfizikai alapok

Az optikai jelátvitel alapjai. A fény két természete, terjedése

Fizika belépő kérdések /Földtudományi alapszak I. Évfolyam II. félév/

2. OPTIKA 2.1. Elmélet Geometriai optika

II. rész Anyagok fénytechnikai tulajdonságai; fényeloszlás, Lambert törvény fénysűrűségi tényező; belsőtéri világítás méretezése manuális

Hogyan és mivel világítsunk gazdaságosan?

u,v chromaticity diagram

Mikrohullámok vizsgálata. x o

GYAKORLÓ FELADATOK. Színmérés, színkeverés CIE RGB és CIE XYZ rendszerben március 10., Budapest

Szem, látás. 4.ea BME - VIK

X. Fénypolarizáció. X.1. A polarizáció jelenségének magyarázata

Anyagmozgatás és gépei. 3. témakör. Egyetemi szintű gépészmérnöki szak. MISKOLCI EGYETEM Anyagmozgatási és Logisztikai Tanszék.

Villamosságtan. Dr. Radács László főiskolai docens A3 épület, II. emelet, 7. ajtó Telefon:

NEMKOHERENS FÉNYFORRÁSOK I TERMIKUS ÉS LUMINESCENS SUGÁRZÓK

Nemkoherens fényforrások 1. Termikus és lumineszcens sugárzók

A SZÍNEKRŐL III. RÉSZ A CIE színrendszer

Feladatok GEFIT021B. 3 km

Fény kölcsönhatása az anyaggal:

Fizika 2. Feladatsor

Schanda János Veszprémi Egyetem Képfeldolgozás és Neuroszámítógépek Tanszéke

IES TM Evaluating Light Source Color Rendition

Általános mérnöki ismeretek

Fénytechnika. A fény. Dr. Wenzel Klára. egyetemi magántanár Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem. Budapest, 2013.

Tipikus megvilágítás szintek a szabadban (délben egy napfényes napon) FISHER LED

Villamosmérnöki BSc Záróvizsga tételsor Módosítva január 6. DIGITÁLIS ÁRAMKÖRÖK ÉS ALKATRÉSZEK

5. Trigonometria. 2 cos 40 cos 20 sin 20. BC kifejezés pontos értéke?

Összehasonlító fénytechnikai vizsgálat

Szegedi Tudományegyetem Természettudományi Kar Éghajlattani és Tájföldrajzi Tanszék FOGALOMTÁR 2. RÉSZ

I. Szín és észlelet Tartalom

Oktatási segédlet. Acél- és alumínium-szerkezetek hegesztett kapcsolatainak méretezése fáradásra. Dr. Jármai Károly.

Környezet. A. Fizikai környezet. A munkakörnyezet ergonómiai értékelése

Gravitáció mint entropikus erő

II./2. FOGASKEREKEK ÉS FOGAZOTT HAJTÁSOK

ISMÉT FÖLDKÖZELBEN A MARS!

Modern Fizika Labor. Értékelés: A mérés dátuma: A mérés száma és címe: A Zeeman-effektus. A beadás dátuma: A mérést végezte:

Az időtől független Schrödinger-egyenlet (energia sajátértékegyenlet), A Laplace operátor derékszögű koordinátarendszerben

ADDITÍV KONVOLÚCIÓS ÖSSZEGEK SPEKTRÁLIS FELBONTÁSA

LCD kijelzők működése és típusai

A.11. Nyomott rudak. A Bevezetés

Elektromágneses terek gyakorlat - 6. alkalom

Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

A műszaki rezgéstan alapjai

Első sorozat (2000. május 22. du.) 1. Oldjamegavalós számok halmazán a. cos x + sin2 x cos x. +sinx +sin2x =

Irányításelmélet és technika I.

Akuszto-optikai fénydiffrakció

LED alkalmazások a világítástechnikában

Körmozgás és forgómozgás (Vázlat)

Némethné Vidovszky Ágens 1 és Schanda János 2

B2. A FÉNY FOGALMA, FÉNYJELENSÉGEK ISMERTETÉSE,

Mire és hogyan alkalmazhatjuk a LEDeket?

REPÜLŐFEDÉLZETI TŰZFEGYVEREK LÖVEDÉK MOZGÁSÁNAK BALLISZTIKAI SZÁMÍTÁSA 2 BEVEZETÉS

A festéktelenítési folyamatban nyert pép illetve szűrlet optikai jellemzőinek mérése

A fény diszperziója. Spektroszkóp, spektrum

= szinkronozó nyomatékkal egyenlő.

Hang és ultrahang. Az ultrahangos képalkotás, A-, B- és M-képek. Doppler-echo. Echo elv - képalkotás. cδt = d+d = 2d

Lumineszcencia Fényforrások

Előadásvázlat Kertészmérnök BSc szak, levelező tagozat, okt. 3.

OPTIKA. Fotometria. Dr. Seres István

Távérzékelés - alapfogalmak

T LED. ready2apply. Spotlámpák Mélysugárzók Lineáris lámpatestek Térvilágítók Padló fali lámpák Szabadonsugárzók Dekor. lámpák Csarnokvilágítók

TERMÉSZETES VILÁGÍTÁS

MAGYAR KÖZLÖNY. 70. szám. A MAGYAR KÖZTÁRSASÁG HIVATALOS LAPJA május 7., péntek. Tartalomjegyzék. 162/2010. (V. 7.) Korm.

CCD detektorok Spektrofotométerek Optikai méréstechnika. Németh Zoltán

Segédlet Egyfokozatú fogaskerék-áthajtómű méretezéséhez

Elektrotechnika Feladattár

INTERFERENCIA - ÓRAI JEGYZET

Az aperturaantennák és méréstechnikájuk

Akusztika terem. Dr. Reis Frigyes előadásának felhasználásával

EUROTEST MI 2086

Sugárzási alapismeretek

EMELT SZINTŰ ÍRÁSBELI VIZSGA

Csavarkötés mérése ), (5) μ m a menetes kapcsolat súrlódási tényezője, β a menet élszöge. 1. Elméleti alapok

V. Gyakorlat: Vasbeton gerendák nyírásvizsgálata Készítették: Friedman Noémi és Dr. Huszár Zsolt

A médiatechnológia alapjai

A fény terjedése és kölcsönhatásai

Lineáris algebra I. Kovács Zoltán. Előadásvázlat (2006. február 22.)

Részecskék hullámtermészete

GEOMETRIAI OPTIKA - ÓRAI JEGYZET

Egy emelt szintű érettségi feladat kapcsán Ábrahám Gábor, Szeged

2. előadás: További gömbi fogalmak

Átírás:

Jelenségek leírására használt három kategória Radiometria, fotometria, színmérés Kategóriák mechanikai pld. fotometria Jelenség Mennyiség Egység távolság hosszúság méter világosság vagy láthatóság fénysűrűség cd/m 2 Radiometria, fotometria, színmérés A radiometria az optikai sugárzást fizikai mennyiségek formájában határozza meg. A fotometria ezt a sugárzást az átlagos emberi megfigyelő látására jellemző színképi függvény alapján értékeli. A színmérés a színészleléshez kíván objektíven mérhető mennyiségeket rendelni. RADIOMETRIA Elektromágneses sugárzás optikai sugárzás: 100 nm 1 mm hullámhosszú elektromágneses sugárzás látható sugárzás: 380 nm 780 nm fény: a látható sugárzás által kiváltott észlelet Elektromágneses színkép Radiometriai segédmennyiségek P ε φ dω dω térszög: a sugárkúp által a gömbfelületből kimetszett terület és a gömbsugár négyzetének hányadosa: dω=da/r 2 1

Színképfüggő mennyiségek hullámhossz függés: X(λ) szűrő áteresztés színképi eloszlás: dx/dλ = X λ Katódsugárcsöves monitor fényporainak színképi eloszlás Radiometriai mennyiségek Megnevezés Term Jele Egysége sugárzott energia radiant energy Q joule, 1 J = 1 kg m 2 s -2 sugárzott radiant flux φ vagy F watt (J s -1 ) teljesítmény besugárzás irradiance E W m -2 sugárerősség radiant I W sr -1 intensity sugársűrűség radiance L W m -2 sr -1 Radiometriai mennyiségek összefüggései sugárzott teljesítmény teljesítmény eloszlás sugárzott energia φ, F watt (J s -1 ) φ λ = dφ/dλ W m -1 Q = Φ dt Q joule, 1 J = 1 kg m 2 s -2 besugárzás E = dφ /da E W m -2 Besugárzás d Φ E = dφ /da sugárerősség I = dφ /dω I W sr -1 sugársűrűség L = d 2 φ/(dω da cosδ) L W m -2 sr -1 da P Sugárerősség, pontszerű forrás dφ I dω I = dφ /dω n d A δ Sugársűrűség L d ω A sugárzó felület da felületeleme által a felület normálisától (n) δ szögre elhelyezkedő irányban, a dω elemi térszögben kibocsátott dφ sugáráram L = d 2 φ /(dω da cosδ), spektrális sugársűrűség: L λ = dl /dλ = = d 3 φ /(dω da cosδ dλ) 2

Távolságtörvény (inverse square law) dφ = I dω dω = da 2 /d 2 dφ /da 2 = E 2 = (I dω)/da 2 = (I da 2 )/(da 2 d 2 ) = E 2 = I / d 2 P d dφ d ω d A 2 Általánosított távolságtörvény da 1 α 1 n 2 n 1 α 2 d d A 2 de 2 = (L cosα 1 cosα 2 da 1 ) / d 2 Lambert sugárzó Lambert radiator sugársűrűsége szögfüggetlen: L(δ) = L(ε,φ) = const. L dω Tükrös és diffúz reflexió n δ d ω ε P φ d A Lambert (reflektáló) felület Lambert reflektáló egyenletesen diffúzan reflektáló felület nincs tükrös reflexiója reflexiós együttható: ρ = φ refl / φ be φ refl = φ be cosδ ρ a reflektált sugársűrűség irányfüggetlen: L refl (δ)= const. megvilágítás: E visszavert sugárzás, a sugársűrűség irányfüggetlen: ρ E L = π beesõ sugárnyaláb reflektáló felület felület normálisa visszavert sugár sugársûrûségi vektor 3

Lambert cosinus törvény Lambert sugárzó fénysűrűsége független a Θ, φ szögtől R sin Θ d Θ R dφ A1 cosθ1 A2 cosθ2 dφ = L = L da sin Θ dθ dφ cosθ 2 R mivel a gömb felületén: da 2 = R sin Θ R dφ és az elemi térszög: dω = sin Θ dθ dφ Θ φ R a vetített térszög pedig: dω p = sin Θ dθ dφ cos Θ A féltérbe kisugárzott össz-fényáram: M = φ / da A féltérbe kisugárzott fényáram: 2π π / 2 M L sinθ cosθ dθ dφ = 0 0 Lambert sugárzó esetén: π / 2 M = 2π L sinθ cosθ dθ 0 1 2 = 2π L sin Θ 2 π / 2 0 = π L az optikai sugárzást a látószerv színképi érzékenységének megfelelően értékeli vizuális alapkísérlet: fényinger egyenlőség határvonal eltünése villogás minimum azonos világosság:ez más összefüggést ad! Fotometria színes vizsgáló sugárforrás összehasonlító sugárforrás Villogásos fotometria világosságészlelet egyenlőség meghatározása bizonytalan két fényingert felváltva juttatva a szembe, frekvenciát növelve, előbb szűnik meg a színkülönbség észlelet, mint az intenzitás észlelet (10 20 Hz-es tartomány) Villogásos fotométer elvi felépítése körszektor összehasonlító sugárzás forrása monokromátor motor tükör féligáteresztõ tükör megfigyelõ szeme fényrekesz 1 3 6 4 vizsgálandó sugárzás forrása sugárzás mérõ 4

Mit ír le av (λ) -láthatósági függvény? heterochromatikus villogásos fotometria eltünő-éles heterochromatikus fotometria látásélesség kritikus fúziós frekvencia látszólagos mozgás minimalizálás reakcióidő Láthatósági (visibility) függvények Nemzetközi Világítástechnikai Bizottság (Commission Internationale d Éclairage, CIE) 1924-ben szabványosította a V(λ) görbét (világosban, fotopos látás) : 3 cd/m 2 fölött érvényes 1954-ben a V (λ) görbét (sötétben, szkotopos látás): 10-3 cd/m 2 alatt érvényes További láthatósági függvények: V 10 (λ): nagylátószögű, 10 -os látószögre V M (λ): módosított láthatósági függvény Láthatósági függvények A V (λ) -láthatósági függvény rel. érzékenység 1 0,9 0,8 V'(λ ) 0,7 V(λ ) 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 A kék színképtartományban korrekció: V M (λ)- láthatósági függvény. Új ajánlás, mely a vörös és infravörös színképtartományban is ad korrekciót. Korrigált függvények csak tudományos célra, gyakorlati fotometria számára marad a V (λ)- láthatósági függvény. hullámhossz, nm Világosban és sötétben való látás színképi érzékenysége A fotometria kísérleti alapja rel. sens. 1.200 1.000 0.800 0.600 0.400 0.200 0.000 400 500 600 700 wavelength, nm V'(l) V2(l) V10(l) VM(l) szimmetria: ha A B, akkor B A; tranzitivitás: ha A B és B C, akkor A C; arányosság: ha A B, akkor αa αb; additivitás: ha A B, C D és (A+C) (B+D), akkor (A+D) (B+C) itt A, B stb. fényinger (stimulus): a sugársűrűség és a láthatósági függvény adott hullámhosszon vett értékének szorzata: pl. A=L λ V(λ), általánosítva a sugárzás teljesítmény-eloszlását írhatjuk: S λ V(λ). 5

Φ = K A V (λ) -láthatósági függvény használata 780 nm m e λ = 380 nm 780nm Φ ( λ) V ( λ) Δ λ = K Φ ( λ) V ( λ) dλ m e 380nm A fotometria alapjai a fenti összefüggések alapján a monokromatikus komponenseket összegezhetjük: S λ V ( λ) λ 780nm φ V = k φ V(, λ ) dλ e λ λ= 380nm ez adja a fotometria és radiometria kapcsolatát A fotometria alapjai Nappali (fotopos) látás: V(λ), csapok közvetítik sötétben (szkotopos) látás: V (λ), pálcikalátás; szembíbor (rhodopsin), additivitás és proporcionalitás fennáll: 780nm ' ' v = e, λ λ= 380nm φ k φ V '( λ)dλ Fotometriai mennyiségek és egységek - 1 k és k konstansok: 780 nm φ = K φe, ( λ ) V( λ ) dλ v m λ λ= 380 nm ahol K m = 683 lm/w alapján definiálhatjuk a fényáram egységét a lument. De a fényerősség egysége, a kandela az alapegység. K m = 1700 lm/w Fényáram jele:lm, egysége a lumen. Fotopos, mezopos, szkotopos fotometria lg(cd/m² ) -5-4 -3-2 -1 0 1 2 3 4 5 6 Fotometriai mennyiségek és egységek - 2 fényerősség a pontszerű fényforrásból adott irányban, infinitezimális térszögben kibocsátott fényáram és a térszög hányadosa: I v dφv = dω szkotopos mezopos fotopos jele: cd, egysége: kandela, 1 cd = 1 lm/sr 6

A kandela definíciója A kandela fényerősség SI egysége: azon 540.10 12 Hz frekvenciájú monokromatikus sugárzást kibocsátó fényforrás fényerőssége adott irányban, amelynek sugárerőssége ebben az irányban 1/683 W/sr. A fényáram származtatása a fényerősségből 1 cd fényerõsségû pontszerû fényforrás 1 m ω = 1 sr 1 m2 Fénysűrűség Megvilágítás a da 1 felületelemet elhagyó (azon áthaladó vagy arra beeső) és adott irányt tartalmazó dω térszögben sugárzott dφ fényáramnak, valamint az elemi térszögnek és a felületelem adott irányra merőleges vetülete szorzatának hányadosa: ε d 2 Φ d ω Az adott pontot tartalmazó felületelemre beeső fényáramnak és ennek a felületelemnek a hányadosa E = d φ / v da 2 2 φv Lv = Ω A cosε 1 1 da 1 egysége: lux, jele:lx; 1 lx = 1 lm/m 2 egysége:cd/m 2, jele: L v φ Kontraszt, kontrasztviszony Lt Lb c = L kontraszt: ahol L t a jel (target) fénysűrűsége L b a háttér (background) fénysűrűsége kontrasztviszony: L c v = L t b b Hatásfok, fényhasznosítás sugárzási hatásfok, jel: η a sugárzó sugárzott és felvett teljesítményének hányadosa sugárforrás fényhasznosítása, egysége: lm/w a kibocsátott fényáram és a sugárzó által felvett teljesítmény hányadosa 7

Fényforrások fényhasznosítása Fényforrás típusa Fényhasznosítás (lm/w) Izzólámpa/halogén izzó 14,4 / 17 LED 60 150 Kompakt fénycső 85 Nagynyomású fémhalogén lámpa 90 Nagynyomású Na-lámpa 116 Kisnyomású Na-lámpa 206 Fehér LED 120 200-270 Mezopos fotometria CAD laboratóriumokban és irányító központokban előforduló számítástechnikusi feladat útvilágítás 3 cd/m 2 és 10-3 cd/m 2 közötti fénysűrűség tartomány szem színképi érzékenysége V(λ)-tól V (λ) felé tolódik el. A szín fogalma A szín fogalmát kiegészítés nélkül ne használjuk! - inger vagy észlelet színészlelet - pszichológiai fogalom színinger - pszichofizikai fogalom radiometria - fizikai fogalom fotometria - a színinger egyik dimenziója Színészlelet - színmérés a szín észlelet, agyunkban keletkezik színinger, mely az észleletet kiváltja, számszerűen leírható, de csak adott külső körülmények közt ad azonos észleletet színinger-megfeleltetés színinger keltés: additív színkeverés : monitor szubtraktív színkeverés: színes film, nyomtató A színmeghatározás történetéből Young (1773-1829) Helmholtz (1821-1894) 3 szín-látás Ewald Hering (1834-1918): fehér-fekete vörös-zöld Sárga-kék ellenszínek Ellenszín elmélet 8

Színkeverés Az additív színegyeztetés alapkísérlete összehasonlító fényforrások intenzitást szabályozó fényrekesz Additív szubtraktív színkeverés vizsgálandó fényforrás Grassmann törvények 1. Minden színinger létrehozható 3 egymástól független színinger additív keverékeként. A függetlenség alatt azt értjük, hogy a három színinger közül egyik sem hozható létre a másik kettő additív keverékeként. 2. Színegyezés létrehozásához csak a választott alapszíninger a lényeges, a színképi összetétele nem. 3. Az egyes színingerek erősségének folyamatos változtatásának hatására az eredő színinger is folyamatosan változik. Additív színingerkeverés Additivitás: Ha C 1 R 1 (R)+G 1 (G)+B 1 (B) C 2 R 2 (R)+G 2 (G)+B 2 (B) akkor C R(R)+G(G)+B(B), és C C 1 + C 2 ahol R= R 1 + R 2, G= G 1 + G 2, B= B 1 + B 2 Additív színingerkeverés Proporcionalitás Ha C 1 R 1 (R)+G 1 (G)+B 1 (B) akkor ac 1 ar 1 (R)+aG 1 (G)+aB 1 (B) Színinger-megfeleltetés, színinger összetevők R = Σ S λ R(λ) λ G = Σ S λ G(λ) λ B = Σ S λ B(λ) λ R = k S r( λ) dλ λ G = k S g( λ) dλ λ B = k S b ( λ) dλ λ 9

A SZÍNINGER-METRIKA ALAPJAI Additív színegyeztetés Fennáll a disztributivitás, additivitás és proporcionalitás törvénye Összehasonlító színingerek: vörös: 700 nm zöld: 546 nm kék: 435 nm Az additív színegyeztetés alapkísérlete összehasonlító fényforrások vizsgálandó fényforrás intenzitást szabályozó fényrekesz Színigermegfeleltető kísérlet CIE színingermetrika, 1 A színinger-egyenlet feltételei: 2 osztott látómező, központi fixálás, sötét környezet. Alapszíningerek (megfeleltető, refrencia, primér ingerek, -stimulusok): vörös (R): 700 nm, zöld (G): kék (B): 546,1 nm, 435,8 nm C R( R) + G( G) + B( B) CIE színingermetrika, 2 Színinger-megfeleltető függvények (colour matching functions) A színinger-egyenlet: Alapszíningerek mennyiségei: a 3 alapszíninger egységnyi mennyiségének additív keveréke az equienergetikus színingerrel azonos észleletet keltsen. R, G, B alapszíningerek fénysűrűsége: vösös: 1,0000 cd/m2 = 1 új R egység zöld: 4,5907 cd/m2 = 1 új G egység kék: 0,0601 cd/m2 = 1 új B egység rgb színegyeztető fg. 0,40 0,35 0,30 0,25 G( λ ) R( λ ) 0,20 B( λ ) 0,15 0,10 0,05 0,00-0,05350 400 450 500 550 600 650 700 750 800-0,10-0,15 hullámhossz, nm r( λ), g( λ), b ( λ) 10

y 2014.03.18. X,Y,Z színinger tér: CIE 1931 szabványos színinger-észlelő 1. Az equienergetikus színkép színingerösszetevői azonosak legyenek. 2. A fotometriai információt egyetlen színingerösszetevő, (Y), hordozza (ha sugársűrűséget mértünk, úgy a fénysűrűséget kapjuk). Azaz az Y(λ) = V(λ). 3. Az összes reális színinger színinger-összetevői a színingertér első negyedében feküdjenek, s olyan kicsinyek legyenek, amennyire csak lehetséges. X Y Z RGB - XYZ matrix transformáció = 2,76888 1,00000 0,00000 1,75175 4,59070 0,05651 1,13016 0,06010 5,59427 Az inverse transformació: 0,41846-0,15866-0,08283-0,09117 0,25243 0,01571 0, 00092-0,00255 0,17860 R G B A CIE 1931 színingermegfeleltető függvények CIE XYZ trirtimulusos érték-ek (színinger-összetevők), önvilágítók (fényforrások) esetén 780 780 X = k Sλ x( λ) dλ; Y = k Sλ y( λ) dλ; Z = k Sλ z( λ) dλ 380 380 780 380 ( x( λ), y( λ), z( λ)) a színinger-megfeleltető függvények Az y( λ) k = 683 lm/w függvény azonos a V(λ) függvénnyel, szín(inger-) vagy színességi koordináták X x = X + Y + Z Y y = X + Y + Z Szín(inger-) vagy színességi diagram 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 520 nm 510 nm 500 nm 540 nm G 7000 K 100 000 K 560 nm 4000 K 580 nm 2000 K R 600 nm 650 nm R, G, B: katódsugárcsöves monitor alapszíningerei Planck sugárzók vonala 0,1 475 nm B 450 nm 400 nm 0 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 x 11

A színességi diagram színes ábrája Másodlagos sugárzók (nem önvilágítók) színmérése X = k S( λ) ρ( λ) x( λ)dλ Y = k S( λ) ρ( λ) y( λ)dλ Z = k S( λ) ρ( λ) z ( λ)dλ ahol 1 k = S( λ ) y( λ ) dλ S(λ) a megvilágító sugárforrás színképi teljesítményeloszlása ρ(λ) a minta spektrális reflexiója Szabványos sugárzáseloszlások és fényforrások CIE A sugárzáseloszlás CIE D65 sugárzáseloszlás további nappali sugárzáseloszlások, grafikus iparban: D50 CIE A fényforrás CIE D65 szimulátor CIE A sugárzáseloszlás c2 c1 5 T 1 e, (, ) = ( 1) L T e λ λ λ λ π ahol: c 0 = 299792458 +/- 1,2 m/s c = 2πhc 2 1 0 2 c 2 = hc o / k = (1, 438 769 ± 0, 000 012 ) 10 m K h = 6, 626 10 34 J s k = ( 1380658, ± 0, 000012 ) 10 23 J/K CIE A- és D65 sugárzáseloszlás színképe CIE 1931 és 1964 színingermérő rendszer 2 -os látószög: CIE 1931 10 -os látószög: CIE 1964 x ( λ λ λ 10 ), y10( ), z10 ( ) val X 10 (λ), Y 10 (λ), Z 10 (λ) színinger összetevők számítása 12

CIE 1931 és 1964 szabványos színingermérő észlelők 2,5 0 E + 0 0 2,0 0 E + 0 0 1,5 0 E + 0 0 1,0 0 E + 0 0 5,0 0 E - 0 1 The CIE x,y diagram színingermegkülönböztetési ellipszisekkel MacAdam ellipszisek 0,0 0 E + 0 0 3 5 0 4 0 0 4 5 0 5 0 0 5 5 0 6 0 0 6 5 0 7 0 0 7 5 0 w a v e le n g th, n m Egyenletes színességi skálájú diagram u' = 4X / (X+15Y+3Z) = 4x / (-2x+12y+3) v' = 9Y / (X+15Y+3Z) = 9y / (-2x+12y+3) u = u', v = (2/3)v' CIE 1976 u,v színezeti szög: h uv = arctg[(v' - v' n ) / (u' - u' n )] = v* / u* CIE 1976 u,v telítettség: s uv = 13[(u' - u' n ) 2 + (v' - v' n ) 2 ] 1/2 v' u,v színességi diagram 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 500 550 huv C Sn 450 400 600 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 u' 650 700 Átlátszatlan, nem fémes anyag Felület (test) színingerek mérése beeső fény diffúz reflexió tükrös reflexió A tárgy színe a diffúz reflexióból adódik A visszaverés etalonja: Tökéletesen visszaverő diffúzor A szórt visszaverési tényező másodlagos etalonjai Préselt BaSO4 por-tabletta halon" fehér etalon Szabványos mérési geometriák 45 /merőleges irányított visszaverési tényező (reflectance factor) diffúz/merőleges visszaverési tényező, tükrös komponenst belemérve/kiküszöbölve merőleges/diffúz, visszaverési tényező, tükrös komponenst belemérve/kiküszöbölve 13

A Hering féle opponens mechanizmus figyelembevétele: CIELAB színrendszer Színi áthangolódás: adaptálás a képernyőhöz Színvisszaadási kutatások (Sándor N.) Magasabbrendű színtan CIE 1976 (L*a*b*) szín(inger)tér, CIELAB színtér L*= 116(Y/Y n ) 1/3-16 a*= 500[ ( X/X n ) 1/3 - (Y/Y n ) 1/3 ] b*= 200[ (Y/Y n ) 1/3 - (Z/Z n ) 1/3 ] ha X/X n > 0,008856 Y/Y n > 0,008856 Z/Z n > 0,008856 CIE 1976 a,b színingerkülönbség és összetevői Színinger-különbség: E ab = [ ( L*) 2 + ( a*) 2 + ( b*) 2 ] 1/2 CIE1976 a,b króma: C ab * = (a* 2 + b* 2 ) 1/2 CIE 1976 a,b színezeti szög: h a = arctan (b*/a*) CIE 1976 a,b színezeti különbség: H ab * = [( E ab *) 2 - ( L*) 2 - ( C ab*)2 ] 1/2 Munsell rendszer képe Az NCS színtér A Coloroid színtér alakja 14

Különböző hőmérséklet fogalmak Valódi hőmérséklet Sugárzási hőmérséklet Eloszlási hőmérséklet színhőmérséklet Korrelált színhőmérséklet Szín (inger-) diagram vagy színességi diagram Világosság fénysűrűség összefüggés Színes fény világosabbnak tűnik: Helmholz- Kohlrausch hatás Equivalens fénysűrűség fogalma L**=log(L)+C Azonos fénysűrűség esetén észlelt világosság C=0,256-0,184y -2,527xy + + 4,656x 3 y + 4,657xy 4 Fényforrások színi jellemzése Fény(forrás) színinger-mérése színhőmérséklet korrelált színhőmérséklet Színvisszaadás Az észlelt felület-szín függ a megvilágító színképi teljesítményeloszlásától színi áthangolódás: von Kries törvény, Bradford transzformáció, leírás az észleletet követő színrendszerben Korrelált színhőmérséklet Azonos korrelált színhőmérsékletű vonalak (az u,vdiagramban merőlegesek a Planck görbére) 15

ISO-temperature lines in u,v diagram Színi áthangolódás - 1 Von Kries színi áthangolódási törvény Fiziológiai alapszíninger-rendszerben dolgozunk Ahhoz, hogy az adott megvilágító (R w, G w, B w) esetén az R, G, B-vel jellemzett szín a referencia megvilágító (R rw, G rw, B rw) alatt ugyanolyan színészleletet hozzon létre a minta jellemzői a referencia megvilágító esetén R r, G r, B r a következőképen számítandók: R r=(r rw/ R w) *R, G r=(g rw/g w) *G, B r=(b rw/b w) *B Színmegjelenés függ a megvilágítástól: Source standards and imaging Original scene Daylight: D50, D65 (Jackson - MacDonald - Freeman pictures) 16

Két sugárzó színképe, melyek színingerpontja azonos rel. teljesítmény 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0 Spetrális teljesítményeloszlás 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 y A két sugárzó színpontja és a velük megvilágított minta színpontjai 0.342 0.340 0.338 0.336 0.334 0.332 0.330 D65 3-line 0.328 0.300 0.350 0.400 x hullámhossz, nm Színvisszaadási index A színvisszaadás számítás folyamatábrája Minták színmegjelenése összehasonlítva ideális fényforrással történő megvilágítás alatt látható színmegjelenéssel Ideális fényforrás, a vizsgálandóval azonos korrelált színhőpmérsékletű: Ref. illuminant Test smpls. illum. ref. illum. XYZ U*V*W* 5000 K alatt: Planck sugárzó 5000 K felett nappali (Daylight) sugárzáseloszlás Minták: 8 + 5 Munsell színminta von Kries színi áthangolódás Színinger-különbség U*,V*,W* térben R i =100- E i, R a = Σ(R i )/8, i= 1... 8 Equal CCT Test source CIE test smpl. Test smpls. illum. test source XYZ U*V*W* Chrom. adapt. transf. Colour diff. CRI CRA Színmegjelenési modell CIECAM02 modell Színészleletnek megfelelő színinger leírása két különböző környezetben Számos próbálkozás az elmúlt 10 20 évben Hunt modell CIECAM02 modell, figyelembe veszi: Színi áthangolódást Környezet fénysűrűségét Vizuális rendszer nonlinearitásait Bemenő mennyiségek: Jel színinger összetevői Megvilágító színinger összetevői Fehér pont Y színinger összetevője Háttér fénysűrűsége Környezet jellemzői: világos, félhomályos, sötét 17

CIECAM97s modell Átfogó Tág ingerhatárok közt működjék: sötéttől világosig Tág adaptációs határok közt használható Az x,y,z függvényekre alapul Előrejelzések: színezeti-szög, világosság, telítettség, króma, színdússág Megfordítható Egyszerüsített és teljes változat Független színekre is alkalmas változat CIECAM97s modell Bemeneti adatok Az adaptációs mező fénysűrűsége, LA A minta színinger-összetevői a vizsgált fényforrással történő megvilágítás esetén A vizsgált körülmények közötti fehér-pont A vizsgált körülmények közötti háttér relatív fénysűrűsége,yb Környezet hatása, kromatikus indukció, relatív világossági kontraszt tényező Látási körülmények (világos, alkonyi, sötét) CIECAM97s modell Színi áthangolódás Színképileg kihegyezett csap érzékenységi eloszlások módosított vonkries adaptáció. Indukciós szorzótényező számítása Nemlineáris hatás-kompresszió Megjelenés korrelátumok Vörös-zöld, sárga-kék érték, színezeti szög Relatív és abszolút világosság korrelátum Színdússág, króma, telítettség CIECAM02 modell Kimenő mennyiségek: Színezeti szög / quadráns Relatív világosság (korrelátum) Világosság (korrelátum) Telítettség (korrelátum) Chroma Színgazdagság Magasabbrendű színtan Színmegjelenési modellek Különböző fényforrásokkal való megvilágítás szimulálás (Madár G., Beke L.) Színharmónia az eltérések detektálására (Szabó F.) Kognitív hatások Színmemória Memóriaszínek és felhasználásuk az informatikában (Tarczali T.) Érzelmek színi megjelenítésének leírása Kedvelt színek Kulturális különbségek 18

A világosság pszichofizikai korrelátuma A jelenlegi fotometriai rendszerben nincsen ilyen mennyiség A világosság információt más neurális hálózat továbbítja az agyba, mint amely a finom részletek felismerését biztosítja További bonyodalmak: tágasság, érdekesség stb.: esztétikai kategóriák 19