표준 광원 – HiSoUR – 안녕하세요.

표준 발광체는 공개 된 프로파일 (스펙트럼 출력 분포)을 가진 가시 광선의 이론적 원천입니다. 표준 광원은 서로 다른 조명 하에서 기록 된 이미지 또는 색상을 비교하기위한 기초를 제공합니다.

CIE 광원
국제 조명위원회 (일반적으로 프랑스어로 CIE로 약칭 함)는 잘 알려진 표준 광원을 모두 게시하는 기관입니다. 이들 각각은 문자 또는 문자 번호 조합으로 알려져 있습니다.

일루미네이터 A, B, C는 평균 백열등, 직사광선 및 평균 일광을 각각 나타내는 것으로 1931 년에 소개되었습니다. 광원 (D)은 일광의 위상을 나타내고, 광원 (E)은 등가 광원이며, 광원 (F)은 다양한 조성의 형광 램프를 나타낸다.

이전 광원에 해당하는 광원 ( “표준 광원”)을 실험적으로 생산하는 방법에 대한 지침이 있습니다. 상대적으로 새로운 것 (예 : 시리즈 D)의 경우, 실험자는 소스의 프로파일을 측정하고 공개 된 스펙트럼과 비교할 수 있습니다.

현재 CIE 표준 광원 D65 또는 다른 CCT의 다른 광원 D를 구현하기 위해 인공 광원이 권장되지 않습니다. 광원 및 필터의 새로운 개발이 결국 CIE 권고안을위한 충분한 근거를 제공 할 것으로 기대됩니다.

– CIE, 기술 보고서 (2004) 비색 측정, 제 3 판, 간행물 15 : 2004, CIE Central Bureau, Vienna
그럼에도 불구하고 그들은 일광 시뮬레이터의 품질을 평가하기 위해 Metamerism Index라고 불리는 측정법을 제공합니다. Metamerism Index는 테스트 및 기준 광원 하에서 5 세트의 메타 샘플 샘플이 얼마나 잘 일치 하는지를 테스트합니다. 연색성 지수와 유사한 방식으로, 메타 머 간의 평균 차이가 계산됩니다.

광원 A
CIE는 광원 A를 다음과 같이 정의합니다.

CIE 표준 광원 A는 일반적인 가정용 텅스텐 필라멘트 조명을 나타냅니다. 그것의 상대적 스펙트럼 파워 분포는 약 2856K의 온도에서 Planckian 라디에이터의 분포입니다. CIE 표준 광원 A는 다른 광원을 사용해야하는 구체적인 이유가없는 한 백열등 사용과 관련된 모든 측색 분야에 사용되어야합니다.

– CIE, CIE 비색계 표준 광원
흑체의 분광 복사 방출은 플랑크의 법칙을 따른다 :
$(\ lambda, T) = {\ frac {c_ {1} \ lambda {- 5}} {\ exp {left} {\ frac {c_ {2}} { λ T}} \ right) -1}}.}$
광원 A를 표준화 할 때, $c_ {1} = 2 \ pi \ cdot h \ cdot c ^ {2}$ (상대 SPD에 영향을 미치지 않음) 및 $c_ {2} = h \ cdot c / k$ 달랐다. 1968 년에 c ₂ 의 추정치는 0.01438 m ∙ K에서 0.014388 m ∙ K로 수정되었다 (이전에는 광원 A가 표준화되었을 때 0.01435 m K이었다). 이 차이는 플랭 키스 궤적을 이동시켜 광원의 색온도를 공칭 2848 K에서 2856 K로 변경합니다.
$1.002,648 = 2,855.54 \ {\ text {K}} {\ text {K}} {\ text {K}} { }.}$
CIE는 색온도의 가능한 변경을 피하기 위해 원래 c1 값 (1931)을 기반으로 SPD를 직접 지정합니다.
${\ displaystyle S_ {A} (\ lambda) = 100 \ left {\ frac {560} {\ lambda} \ right} ^ {5} {\ frac {\ exp {\ frac {1.435 \ times 10 ^ 7}} {2,848 \ times 560}} - 1} {\ exp {\ frac {1.435 \ times 10 ^ {7}} {2,848 \ lambda} - 1}}}$
계수는 560nm에서 100nm의 피크 SPD를 달성하도록 선택되었습니다. 삼자 극치는 (X, Y, Z) = (109.85, 100.00, 35.58)이며 표준 관찰자를 사용하는 색도 좌표는 (x, y) = (0.447,58, 0.407,45)입니다.

광원 B와 C
광원 B와 C는 일광 시뮬레이션을 쉽게 수행 할 수 있습니다. 액체 필터를 사용하여 광원 A를 수정합니다. B는 정오의 햇빛을 나타내는 것으로, 상관 색온도 (CCT)는 4874K이고 C는 평균 일광을 CCT 6774K로 나타 냈습니다. 불행히도 자연광의 모든 단계, 특히 단파 가시 및 자외선 스펙트럼 범위. 보다 현실적인 시뮬레이션이 가능 해지면, Illuminants B & C는 D 시리즈를 위해 더 이상 사용되지 않습니다. 필터링 된 백열 램프를 사용하는 Spectralight III와 같은 조명 캐비닛은 형광등 일광 시뮬레이터보다 400nm ~ 700nm 범위의 D 광원에 더 잘 맞습니다.

광원 C는 CIE 표준 광원의 상태를 갖지 않지만, 많은 실용적인 측정기구 및 계산이이 광원을 여전히 사용하므로, 표 T.1 및 표 T.3에 그 상대 스펙트럼 전력 분포, 삼자 극값 및 색도 좌표가 주어진다.

– CIE, 발행물 15 : 2004

발광체 B는 2004 년에 그렇게 영광스럽지 않았습니다.
1931 년 Raymond Davis, Jr.와 Kasson S. Gibson이 디자인 한 액체 필터는 백열 램프의 CCT를 일광 레벨까지 효과적으로 증가시켜 스펙트럼의 적색 부분에서 비교적 높은 흡광도를 갖습니다. 이것은 사진 작가와 촬영 기사가 오늘날 사용하는 CTO 컬러 젤과 기능상 유사하지만 훨씬 편리하지는 않습니다.

각 필터는 특정 양의 증류수, 황산동, 만 니트, 피리딘, 황산, 코발트 및 황산 암모늄을 포함하는 한 쌍의 용액을 사용합니다. 솔루션은 무색 유리 시트로 구분됩니다. 성분의 양은 신중하게 선택되어 색온도 변환 필터를 얻을 수 있습니다. 즉, 필터링 된 빛은 여전히 흰색입니다.

Illuminant 시리즈 D
Judd, MacAdam, Wyszecki에서 파생 된 D 시리즈의 광원은 자연광을 표현하기 위해 만들어졌습니다.인공적으로 생산하기는 어렵지만 수학적으로 특성화하기 쉽습니다.

뉴욕의 Rochester에있는 Eastman Kodak Company의 HR Condit과 F. Grum, Enfield의 Thorn Electrical Industries의 ST Henderson과 D. Hodgkiss는 독립적으로 스펙트럼 전력 분포를 측정했습니다. SPD)를 측정하여 총 622 개의 시료를 측정 하였다. Judd 외. 이 샘플을 분석하여 (x, y) 색도 좌표가 단순한 2 차 관계를 갖는 것을 발견했습니다.
${\ displaystyle y = 2.870x-3.000x ^ {2} -0.275.}$

Simonds는 SPD의 특성 벡터 분석을 감독했습니다. 그의 방법을 적용하여 평균 (S0)과 처음 두 특성 벡터 (S1 및 S2)를 사용하여 SPD가 만족스럽게 근사화 될 수 있음을 나타 냈습니다.
$S_ {0} (\ lambda) + M_ {1} S_ {1} (\ λ) + M_ {2} S_ {2} (\ λ).$

보다 간단한 용어로, 연구 된 일광 샘플의 SPD는 3 개의 고정 된 SPD의 선형 조합으로 표현 될 수 있습니다. 첫 번째 벡터 (S0)는 모든 SPD 샘플의 평균이며 고정 된 벡터로만 형성 할 수있는 최상의 SPD입니다. 두 번째 벡터 (S1)는 구름 또는 직사광선의 유무로 인한 상관 색 온도의 변화를 나타내는 노란색 – 파랑 변화에 해당합니다. 제 3 벡터 (S2)는 수증기 및 헤이즈 형태의 물의 존재에 의해 유발 된 분홍색 – 녹색 변화에 상응한다.
특정 상관 색온도의 데이라이트 시뮬레이터를 구성하기 위해서는 특성 벡터 S1과 S2의 계수 M1과 M2를 알아야합니다.

색도 x와 y를 다음과 같이 나타냅니다.
${S_ {0} + M_ {1} S_ {1} + M_ {2} {X_ {0} + M_ {1} X_ {1} + M_ {2} } S_ {2}}},}$
${S_ {0} + M_ {1} S_ {1} + M_ {2} {S_ {0} + M_ {1} } S_ {2}}}}$

평균 벡터에 대해 알려진 삼자 극값을 사용하여 다음과 같이 M1과 M2를 표현할 수 있었다.
${\ displaystyle M_ {1} = {\ frac {-1.351,5-1.770,3x + 5.911,4y} {0.024,1 + 0.256,2x-0.734,1y}}}$ ${\ displaystyle M_ {2} = {\ frac {0.030,0-31.442,4x + 30.071,7y} {0.024,1 + 0.256,2x-0.734,1y}}}$
유일한 문제는 이것이 일광의 특정 단계에 대한 좌표 (x, y)의 계산을 해결하지 못했다는 것입니다.Judd 외. 5500 K, 6500 K 및 7500 K와 같이 일반적으로 사용되는 상관 색 온도에 해당하는 특정 색도 좌표의 값을 간단하게 표로 나타냅니다. 다른 색온도의 경우 켈리가 만든 그림을 참고할 수 있습니다.이 문제는 4000K에서 25,000K까지 유효한 x 좌표의 근사치를 가진 광원 D를 공식화 한 CIE 보고서에서 다루었습니다. y 좌표는 저드의 2 차 관계에서 사소하게 따랐습니다.

Judd 외. 지구 대기의 달의 분광 흡광도 데이터를 사용하여 재구성 된 SPD를 300 nm-330 nm 및 700 nm-830 nm까지 확장했다.
CIE에 의해 제시된 표로 만들어진 SPD는 5nm로 설정된 10nm 데이터의 선형 내삽에 의해 유도됩니다. CIE 표준 색채 계 관찰자의 색 일치 기능은 380 nm에서 780 nm까지 5 nm 단위로 표를 작성하기 때문에 측광 데이터의 제한된 특성은 CIEXYZ 삼자 극값의 계산에 장애가되지 않습니다.

유사한 연구가 세계의 다른 지역에서 수행되었거나 Judd et al.의 분석을 현대의 계산 방법으로 반복했다. 이 연구들 중 몇몇에서, 일광 궤적은 Judd et al.보다 Planckian 궤적에 더 가깝다.
계산

상대적 분광 전력 분포 (SPD) $S_ {D} (\ lambda)$ D 시리즈 광원의 색좌표는 CIE 1931 색 공간의 색도 좌표로부터 도출 할 수 있습니다. $(x_ {D}, y_ {D})$ :
${\ displaystyle x_ {D} = {\ begin {cases} 0.244,063 + 0.09911 {\ frac {10 ^ {3}} {T}} + 2.967,8 { {K} \ {\} \\ \ mathrm {K} \ 4,000 \ 0.237,040 + 0.24748 {\ frac {10 ^ {3}} {T}} + 1.901,8 {\ frac {10 ^ {6}} {T ^ {2}}} - 2.006,4 {\ frac { 10 ^ {9}} {T ^ {3}}} & 7,000 \ \ mathrm {K} <T \ leq 25,000 \ \ mathrm {K} \ end {cases}}}$ $y_ {D} = -3.000x_ {D} ^ {2} + 2.870x_ {D} -0.275$

여기서 T는 광원의 CCT입니다. Illuminants D의 색도 좌표는 CIE Daylight Locus를 형성한다고합니다. 상대 SPD는 다음에 의해 주어진다 :
$S_ {0} (\ lambda) + M_ {1} S_ {1} (\ λ) + M_ {2} S_ {2} (\ λ),}$ ${\ displaystyle M_ {1} = (- 1.351,5-1.770,3x_ {D} + 5.911,4y_ {D}) / M}$ $M_ {2} = (0.030,00-31.442,4x_ {D} + 30.071,7y_ {D}) / M}$ ${\ displaystyle M = 0.024,1 + 0.256,2x_ {D} -0.734,1y_ {D}}$

어디에 $S_ {0} (\ lambda), S_ {1} (\ λ), S_ {2} (\ λ)$ 위에 묘사 된 평균 및 첫 번째 두 고유 벡터 SPD입니다. 모든 상대 SPD가이 점에 대해 정규화 되었기 때문에 특성 벡터는 모두 560nm에서 0을 갖습니다.

정준 발광체 인 D50, D55, D65 및 D75의 CCT는 이름에서 알 수있는 것과 약간 다릅니다. 예를 들어, D50은 CCT가 5003K ( “수평”표시 등)이고 D65는 CCT가 6504K (정오 불빛)입니다. 이전 섹션에서 설명한 바와 같이 이것은 Planck 법칙의 상수 값이 Planck 법칙의 원래 값을 기반으로하는 이러한 표준 광원의 정의 이후 약간 변경 되었기 때문에 발생합니다. 정식 발광체의 공개 된 데이터의 모든 유효 자릿수를 맞추기 위해 M1과 M2의 값은 SD 계산 전에 소수점 이하 3 자리로 반올림되어야합니다.

발광체 E
광원 E는 동등한 에너지의 라디에이터입니다. 그것은 가시 스펙트럼 안에 일정한 SPD를 가지고있다.그것은 이론적 인 참고 자료로서 유용하다; 모든 파장에 동등한 무게를 부여하여 균일 한 색을 나타내는 광원. 또한 CIE XYZ 삼자 극값이 동일하므로 색도 좌표는 (x, y) = (1 / 3,1 / 3)입니다. 이는 의도적으로 설계된 동작입니다. XYZ 색상 매칭 기능은 가시 스펙트럼에 걸친 적분이 동일하도록 표준화됩니다.

광원 E는 흑체가 아니기 때문에 색온도가 없지만 5455K의 CCT를 가진 D 시리즈 광원으로 근사 할 수 있습니다 (표준 광원 중에서 D55가 가장 가깝습니다). 자극 순도를 계산하기 위해 광원 E에 대한 광원.

일루미네이터 시리즈 F
형광체 F 시리즈는 다양한 종류의 형광등을 나타냅니다.
F1-F6 “표준”형광 램프는 칼륨 할로 포스 파이트 (halophosphate) 인산염에서 안티몬 및 망간 활성화의 두 가지 반 광대역 방출로 구성됩니다. F4는 CIE 컬러 렌더링 인덱스를 보정하기 위해 사용 되었기 때문에 특히 중요합니다 (CRI 수식은 F4가 CRI 51을 갖도록 선택되었습니다). F7-F9는 다중 형광체가있는 “광대역”(full-spectrum light) 형광 램프 및 높은 CRI입니다. 마지막으로, F10-F12는 가시 스펙트럼의 R, G, B 영역에서 세 가지 “협 대역”방출 (희토류 형광체의 삼원 조성으로 인한)으로 구성된 좁은 트리뷴 광원입니다. 원하는 CCT를 얻기 위해 형광체 무게를 조정할 수 있습니다.

이러한 발광체의 스펙트럼은 Publication 15 : 2004에 게시되어 있습니다.

FL 1-6 : 표준
플로리다 7-9 : 광대역
FL 10-12 : 협 대역

일루미 네이터 시리즈 L
L 시리즈의 발광체 발표는 2018 년 중반이 될 것으로 예상됩니다. 다양한 종류의 LED 조명을 나타냅니다.

화이트 포인트
표준 광원의 스펙트럼은 다른 조명 프로파일과 마찬가지로 삼자 극치로 변환 될 수 있습니다. 광원의 세 가지 삼자 극 좌표 집합을 흰색 점이라고합니다. 프로파일이 정규화되면, 백색 점은 등가 적으로 한 쌍의 색도 좌표로 표현 될 수 있습니다.
이미지가 삼자 극 좌표 (또는 삼각형 좌표로 변환 될 수있는 값)로 기록 된 경우 사용 된 광원의 흰색 점은 이미지의 어느 점 에나 기록 될 삼자 극 좌표의 최대 값을 제공합니다. 형광이 없다. 이를 이미지의 흰색 점이라고합니다.
백색 점을 계산하는 과정은 광원의 윤곽에 대한 많은 정보를 폐기합니다. 따라서 모든 광원에 대해 정확한 백색 점을 계산할 수는 있지만 실제로는 백색 점을 알고있는 것이 아닙니다. 이미지만으로는 그것을 기록하는 데 사용 된 광원에 대해 많은 것을 알 수 있습니다.

**표준 광원의 화이트 포인트**
이름	CIE 1931 2 °		CIE 1964 10 °		CCT (K)	색조	RGB	노트
이름	x ₂	y ₂	x ₁₀	₁₀	CCT (K)	색조	RGB	노트
에이	0.44757	0.40745	0.45117	0.40594	2856			백열등 / 텅스텐
비	0.34842	0.35161	0.34980	0.35270	4874			정오에 직사 광선이 뚝진 다.
기음	0.31006	0.31616	0.31039	0.31905	6774			{쓸모없는} 평균 / 북쪽 하늘 일광
D50	0.34567	0.35850	0.34773	0.35952	5003			수평선 빛. ICC 프로파일 PCS
D55	0.33242	0.34743	0.33411	0.34877	5503			중순 / 중순 일광
D65	0.31271	0.32902	0.31382	0.33100	6504			정오 일광 : 텔레비전, sRGB 색상 공간
D75	0.29902	0.31485	0.29968	0.31740	7504			북쪽 하늘 일광
이자형	1/3	1/3	1/3	1/3	5454			동등한 에너지
F1	0.31310	0.33727	0.31811	0.33559	6430			일광 형광등
F2	0.37208	0.37529	0.37925	0.36733	4230			쿨 화이트 형광
F3	0.40910	0.39430	0.41761	0.38324	3450			백색 형광
F4	0.44018	0.40329	0.44920	0.39074	2940			따뜻한 백색 형광
F5	0.31379	0.34531	0.31975	0.34246	6350			일광 형광등
F6	0.37790	0.38835	0.38660	0.37847	4150			라이트 화이트 형광
F7	0.31292	0.32933	0.31569	0.32960	6500			D65 시뮬레이터, 일광 시뮬레이터
F8	0.34588	0.35875	0.34902	0.35939	5000			D50 시뮬레이터, Sylvania F40 Design 50
F9	0.37417	0.37281	0.37829	0.37045	4150			쿨 화이트 디럭스 형광
F10	0.34609	0.35986	0.35090	0.35444	5000			필립스 TL85, 울트라 럼 50
F11	0.38052	0.37713	0.38541	0.37123	4000			필립스 TL84, 울트라 럼 40
F12	0.43695	0.40441	0.44256	0.39717	3000			필립스 TL83, 울트라 럼 30

표준화 된 광원의 목록, 완벽하게 반사하는 (또는 투과하는) 확산기의 CIE 색도 좌표 (x, y) 및 해당 상관 색온도 (CCT)가 아래에 나와 있습니다. CIE 색도 좌표는 2도 시야 (1931)와 10도 시야 (1964) 모두에 대해 제공됩니다. 색상 견본은 휘도 Y = 0.54 및 표준 관찰자로 계산 된 각 흰색 점의 색조와 RGB를 나타내며 올바른 sRGB 디스플레이 보정이라고 가정합니다.