Színekről világítástechnikusoknak Schanda János Virtuális Környezet és Fénytani Laboratórium Pannon Egyetem

Virtuális Környezetek és Fénytani Laboratórium Mi a szín? észlelet, mely az agyban keletkezik; színinger, mely a környezetből érkező, a szemünkbe bejutó elektromágneses sugárzás látható része; érzéklet, az érzékelő sejtekben kiváltott ingerület. Pannon Egyetem Virtuális Környezetek és Fénytani Laboratórium

Színes fények keveréke Additív színkeverés Az észlelet a látórendszerünk-ben keletkezik Pannon Egyetem Virtuális Környezetek és Fénytani Laboratórium

Színkeverés a monitorban vörös, zöld, kék fénypor sugárzásánakkeveréke adja a színes fényingert a monitoron. Pannon Egyetem Virtuális Környezetek és Fénytani Laboratórium

Virtuális Környezetek és Fénytani Laboratórium A szín észlelet Az agyban keletkezik. A színingerek időbeni és térbeni kölcsönhatása az inger hatását, az észleletet módosítja. Példák: háttér hatása színkontraszt asszimiláció színkülönbség észlelése Pannon Egyetem Virtuális Környezetek és Fénytani Laboratórium

Virtuális Környezetek és Fénytani Laboratórium Háttér hatása Pannon Egyetem Virtuális Környezetek és Fénytani Laboratórium

Virtuális Környezetek és Fénytani Laboratórium Színkontraszt Pannon Egyetem Virtuális Környezetek és Fénytani Laboratórium

Virtuális Környezetek és Fénytani Laboratórium Asszimiláció Pannon Egyetem Virtuális Környezetek és Fénytani Laboratórium

A színkülönbség észlelete A háttér hatása az észlelt színkülönbségre Pannon Egyetem Virtuális Környezetek és Fénytani Laboratórium

Virtuális Környezetek és Fénytani Laboratórium Színes utókép Pannon Egyetem Virtuális Környezetek és Fénytani Laboratórium

Virtuális Környezetek és Fénytani Laboratórium Színes utókép Pannon Egyetem Virtuális Környezetek és Fénytani Laboratórium

Virtuális Környezetek és Fénytani Laboratórium Tematika Az emberi színlátás mechanizmusa A színinger objektív meghatározása fényforrások színi jellemzése Magasabbrendű színtan színi adaptáció, áthangolódás; Színvisszaadás; szín megjelenés. Pannon Egyetem Virtuális Környezetek és Fénytani Laboratórium

Virtuális Környezetek és Fénytani Laboratórium A szem szerkezete Pannon Egyetem Virtuális Környezetek és Fénytani Laboratórium

Virtuális Környezetek és Fénytani Laboratórium A retina szerkezete Pannon Egyetem Virtuális Környezetek és Fénytani Laboratórium

Virtuális Környezetek és Fénytani Laboratórium Csapok és pálcikák Pannon Egyetem Virtuális Környezetek és Fénytani Laboratórium

Csapok eloszlása a foveában Pannon Egyetem Virtuális Környezetek és Fénytani Laboratórium

Virtuális Környezetek és Fénytani Laboratórium Normál színlátó Caroll J, Gray DC, Roorda A, Williams DR: Recent advances in retinal imaging with adaptive optics, Opt. & Photonics News, Jan. 2005, 161, 36-42. Pannon Egyetem Virtuális Környezetek és Fénytani Laboratórium

Csapok és pálcikák eloszlása a retinában Pannon Egyetem Virtuális Környezetek és Fénytani Laboratórium

A három csap típus színképi érzékenysége Pannon Egyetem Virtuális Környezetek és Fénytani Laboratórium

Virtuális Környezetek és Fénytani Laboratórium Ép színlátás Pannon Egyetem Virtuális Környezetek és Fénytani Laboratórium

Antagonisztikus színcsatornák és a világossági csatorna Pannon Egyetem Virtuális Környezetek és Fénytani Laboratórium

Színlátási rendellenességek Dichromát protanope deuteranope tritanope Anomális trichromázia protanomalia deuteranomalia tritanomalia Monochromat csap monochromat pálcika monochromat Pannon Egyetem Virtuális Környezetek és Fénytani Laboratórium

Virtuális Környezetek és Fénytani Laboratórium  1,00 %  0,02 % Pannon Egyetem Virtuális Környezetek és Fénytani Laboratórium

Virtuális Környezetek és Fénytani Laboratórium  1,10 %  0,01 % Pannon Egyetem Virtuális Környezetek és Fénytani Laboratórium

Virtuális Környezetek és Fénytani Laboratórium  0,002 %  ? % Pannon Egyetem Virtuális Környezetek és Fénytani Laboratórium

A színtévesztés alaptípusai Protanópia Tritanópia Deuteranópia Pannon Egyetem Virtuális Környezetek és Fénytani Laboratórium

Az ingerület útja a szemtől az agyig Pannon Egyetem Virtuális Környezetek és Fénytani Laboratórium

Virtuális Környezetek és Fénytani Laboratórium Neurális út - 1 Akromatikus csatorna: L + M csap jel spektrális érzékenység: VM(l) flicker fotometria kis lépések világosság összehasonlítás jó térbeli felbontás Gyors észlelés Neuronok a magnocellularis réteghez Pannon Egyetem Virtuális Környezetek és Fénytani Laboratórium

Virtuális Környezetek és Fénytani Laboratórium Neurális út - 2 Színi csatornák Parvocellularis neurális ingerületvezetés az ikertestekhez (Lateral Geniculate Nucleus, LGN) (L+M) < - > S; L < - > M csatorna jel processzálás lasúbb téri felbontás nem nagyon jó Pannon Egyetem Virtuális Környezetek és Fénytani Laboratórium

Virtuális Környezetek és Fénytani Laboratórium Mezopos fotometria Fénysűrűség tartomány 10-3 cd/m2 < 3 cd/m2 Csap – pálcika kölcsönhatás Látóélességet a mezopos tartományban is a foveális látás szabja meg Világosság értékelés: equivalens fénysűrűség Pannon Egyetem Virtuális Környezetek és Fénytani Laboratórium

Szabványos színképi érzékenységi görbék 1.2 V(l) VM(l) 1 V´(l) y(l)10 0.8 0.6 rel. sensitivity 0.4 0.2 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 wavelength, nm Pannon Egyetem Virtuális Környezetek és Fénytani Laboratórium

Virtuális Környezetek és Fénytani Laboratórium Színinger metrika Színinger-megfeleltetés A CIE (Nemzetközi Világítástechnikai Bizottság) színinger-mérő rendszerei R,G,B alapszíningerek XYZ színminger metrika 2°-os észlelő 10°-os észlelő x,y-színinger diagram egyenletes közű színinger-terek Pannon Egyetem Virtuális Környezetek és Fénytani Laboratórium

Az additív színegyeztetés alapkísérlete Pannon Egyetem Virtuális Környezetek és Fénytani Laboratórium

Virtuális Környezetek és Fénytani Laboratórium CIE színingermetrika, 1 A színinger-egyenlet feltételei: 2° osztott látómező, központi fixálás, sötét környezet. Alapszíningerek (megfeleltető, refrencia, primér ingerek, -stimulusok): vörös (R): 700 nm, 1 cd/m2 zöld (G): 546,1 nm, 4,5907 cd/m2 kék (B): 435,8 nm, 0,0601 cd/m2 Pannon Egyetem Virtuális Környezetek és Fénytani Laboratórium

Színingermegfeleltető függvények Pannon Egyetem Virtuális Környezetek és Fénytani Laboratórium

A színinger-megfeleltetés additív Pannon Egyetem Virtuális Környezetek és Fénytani Laboratórium

Additivitás: összetett színkép Pannon Egyetem Virtuális Környezetek és Fénytani Laboratórium

Additivitás: összetett színkép Leírás integrálok formájában Pannon Egyetem Virtuális Környezetek és Fénytani Laboratórium

X,Y,Z színinger tér: CIE 1931 szabványos színinger-észlelő Pannon Egyetem Virtuális Környezetek és Fénytani Laboratórium

RGB - XYZ matrix transformáció Pannon Egyetem Virtuális Környezetek és Fénytani Laboratórium

A CIE 1931 színinger-megfeleltető függvények Pannon Egyetem Virtuális Környezetek és Fénytani Laboratórium

A színinger-összetevők értéke Pannon Egyetem Virtuális Környezetek és Fénytani Laboratórium

Felület/test színingerek mérése Sugársűrűségi tényező b(l)= Lrefl (l)/Lbe (l) Színinger-összetevő: Pannon Egyetem Virtuális Környezetek és Fénytani Laboratórium

Színességi koordináták Pannon Egyetem Virtuális Környezetek és Fénytani Laboratórium

Virtuális Környezetek és Fénytani Laboratórium Szín (inger-) diagram vagy színességi Pannon Egyetem Virtuális Környezetek és Fénytani Laboratórium

CIE 1931 és 1964 szabványos színingermérő észlelők Pannon Egyetem Virtuális Környezetek és Fénytani Laboratórium

Virtuális Környezetek és Fénytani Laboratórium MacAdam ellipszisek The CIE x,y diagram színinger-megkülön-böztetési ellipszisek-kel Pannon Egyetem Virtuális Környezetek és Fénytani Laboratórium

Szabványos sugárzáseloszlások Pannon Egyetem Virtuális Környezetek és Fénytani Laboratórium

Felület (test) színingerek mérése 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 Pannon Egyetem Virtuális Környezetek és Fénytani Laboratórium

CIE 1976 (L*a*b*) szín(inger)tér, CIELAB színtér L* 116(Y/Yn)1/3 - 16 a* 500 ( X/Xn)1/3 - (Y/Yn)1/3  b* 200 (Y/Yn)1/3 - (Z/Zn)1/3 ha X/Xn > 0,008856 Y/Yn > 0,008856 Z/Zn > 0,008856 Pannon Egyetem Virtuális Környezetek és Fénytani Laboratórium

CIE 1976 a,b színinger-különbség és összetevői Eab   (L*)2 + (a*)2 + (b*)21/2 CIE1976 a,b króma: Cab*  (a*2 + b*2)1/2 CIE 1976 a,b színezeti szög: ha  arctan (b*/a*) CIE 1976 a,b színezeti különbség: Hab*  (Eab*)2 - (L*)2 - (Cab*)21/2 Pannon Egyetem Virtuális Környezetek és Fénytani Laboratórium

Virtuális Környezetek és Fénytani Laboratórium Munsell rendszer képe Pannon Egyetem Virtuális Környezetek és Fénytani Laboratórium

Virtuális Környezetek és Fénytani Laboratórium Az NCS színtér Pannon Egyetem Virtuális Környezetek és Fénytani Laboratórium

A Coloroid színtér alakja Pannon Egyetem Virtuális Környezetek és Fénytani Laboratórium

Különböző hőmérséklet fogalmak Valódi hőmérséklet Sugárzási hőmérséklet Eloszlási hőmérséklet színhőmérséklet Korrelált színhőmérséklet Pannon Egyetem Virtuális Környezetek és Fénytani Laboratórium

Fényforrások színi jellemzése Fény(forrás) színinger-mérése színességi koordináták (domináns hullámhossz – gerjesztési tisztaság) színhőmérséklet korrelált színhőmérséklet Fényforrás színképe színvisszaadás Pannon Egyetem Virtuális Környezetek és Fénytani Laboratórium

Virtuális Környezetek és Fénytani Laboratórium Szín (inger-) diagram vagy színességi Pannon Egyetem Virtuális Környezetek és Fénytani Laboratórium

Korrelált színhőmérséklet Azonos korrelált színhőmérsékletű vonalak (az u,v-diagramban merőlegesek a Planck görbére) Pannon Egyetem Virtuális Környezetek és Fénytani Laboratórium

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 Pannon Egyetem Virtuális Környezetek és Fénytani Laboratórium

Virtuális Környezetek és Fénytani Laboratórium Színi áthangolódás - 1 Pannon Egyetem Virtuális Környezetek és Fénytani Laboratórium

Virtuális Környezetek és Fénytani Laboratórium Pannon Egyetem Virtuális Környezetek és Fénytani Laboratórium

Virtuális Környezetek és Fénytani Laboratórium Pannon Egyetem Virtuális Környezetek és Fénytani Laboratórium

Két sugárzó színképe, melyek színingerpontja azonos Spetrális teljesítményeloszlás 180 160 140 120 rel. teljesítmény 100 80 60 40 20 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 Pannon Egyetem Virtuális Környezetek és Fénytani Laboratórium hullámhossz, nm

A két sugárzó színpontja és a velük megvilágított minta színpontjai Pannon Egyetem Virtuális Környezetek és Fénytani Laboratórium

Színvisszaadási index Minták színmegjelenése összehasonlítva ideális fényforrással történő megvilágítás alatt látható színmegjelenéssel Ideális fényforrás, a vizsgálandóval azonos korrelált színhőpmérsékletű: 5000 K alatt: Planck sugárzó 5000 K felett nappali (Daylight, természetes) sugárzáseloszlás Minták: 8 + 5 Munsell színminta von Kries színi áthangolódás Színinger-különbség U*,V*,W* térben Ri =100-DEi, Ra = S(Ri )/8, i= 1 ... 8 Pannon Egyetem Virtuális Környezetek és Fénytani Laboratórium

A színvisszaadás számítás folyamatábrája Ref. illuminant Test source Equal CCT test source U*V*W* transf. Test smpls. illum. test smpl. CIE XYZ ref. illum. Colour CRI diff. CRA Chrom. adapt. Pannon Egyetem Virtuális Környezetek és Fénytani Laboratórium

A színvisszaadás aktuális kérdései Színhűség: legkisebb eltérés az egyes színeknél a referencia fényforrás alatt látott színtől Preferált színvisszaadás: A látvány legyen kellemes, „természetes”, „élénk” Pannon Egyetem Virtuális Környezetek és Fénytani Laboratórium

Főbb színvisszaadási modelek CIE 13.3: jelenlegi szabvány nCRI: színhűséget leíró model CQS (Color Quality Scale): színminőséget leíró skála, preferenciát is figyelembe vesz: nagyobb telítettség kedvező, túlzottan sárgás vagy kékes fehér színt bünteti Pannon Egyetem Virtuális Környezetek és Fénytani Laboratórium

Kísérleti módszerek Doboz kísérlet: színhűség Kísérleti szoba: színpreferencia

nCRI 2 x 90 minta: Nagy és kis színállandósággal + 4x20 bőr szín CIECAM02 színmegjelenési model Négyzetes átlagolás Nem-lineáris DE-Ri transzformáció

Színpreferencia vizsgálatok fényforrás Megvilágí-tás, lux L-00 Incandescent 721 L-01 RGB-LED 716 L-02 CFL 684 L-03 Ph-LED 682 L-04 P/L LED-bulb 690 Abszolút preferencia természetes tárgyak esetén Relatív preferencia lépek esetén Kérdések: élénkség természetesség preferencia

Preferencia: természetes tárgyak Naív és szakértő észlelők

Preferencia kísérleteke Kérdések: természetes élénk preferált

Tárgyaktól való függés: portré virágok gombolyagok

Világosság - fénysűrűség viszony A fénysűrűség nem a világosság korrelátuma Fénysűrűség csak az akromatikus világosságot írja le Ware-Covan korrekció: C=0.256 - 0.184y - 2.527 xy + +4.656x3y + 4.657xy4 Pannon Egyetem Virtuális Környezetek és Fénytani Laboratórium

Azonos fénysűrűség által keltett világosság észlelet Pannon Egyetem Virtuális Környezetek és Fénytani Laboratórium

Virtuális Környezetek és Fénytani Laboratórium CIECAM02 modell Bemenő mennyiségek: Jel színinger összetevői Megvilágító színinger összetevői Fehér pont Y színinger összetevője Háttér fénysűrűsége Környezet jellemzői: világos, félhomályos, sötét Pannon Egyetem Virtuális Környezetek és Fénytani Laboratórium

Virtuális Környezetek és Fénytani Laboratórium CIECAM02 modell Kimenő mennyiségek: Színezeti szög / quadráns Relatív világosság (korrelátum) Világosság (korrelátum) Telítettség (korrelátum) Chroma Színgazdagság Pannon Egyetem Virtuális Környezetek és Fénytani Laboratórium

Virtuális Környezetek és Fénytani Laboratórium Összefoglalás Fényforrás jellemzők: Színinger-koordináták Színhőmérséklet Korrelált színhőmérséklet Színvisszaadási index Tervezni kell Fénysűrűségre Világosságra Színvisszaadásra Pannon Egyetem Virtuális Környezetek és Fénytani Laboratórium

Virtuális Környezetek és Fénytani Laboratórium Jövőkép Fotometria, mely figyelembe veszi a Feladatot Látótérben lévő többi tárgyat Optimalizál a hasznos és káros hatások között (láthatóság, észlelhetőség, káprázás stb.) Képfeldolgozó fotométerek és színmegjelenést leíró berendezések Pannon Egyetem Virtuális Környezetek és Fénytani Laboratórium