Природа цвета. Рассказываем, что такое цвет и CRI

Наши продвинутые заказчики, когда приобретают светильники для личного пользования или для своих любимых сотрудников и беспокоятся о комфорте для глаз, интересуются показателем под названием «CRI», но про него мало кто слышал даже в 2018 году. Мы уже говорили о цветовой температуре, и теперь, продолжая обзор основных характеристик светодиодного освещения, мы расскажем что такое CRI, почему этот параметр так важен, и остановимся на, казалось бы, простом, но очень интересном вопросе: "как видимые и привычные для нас объекты обретают свой цвет?" и как выбрать светильники, чтоб видеть естественные цвета вокруг себя.

Знания из этой статьи помогут вам всегда выбирать качественные и экономичные светильники домой, в офис или на улицу, и навсегда забыть про искажение цветов и усталость глаз. Особенно важно понимание индекса CRI будет для тех людей, чьи профессии напрямую связаны с цветом: художники, колористы, реставраторы кожаных изделий, визажисты или парикмахеры. Но даже в магазине или офисе высокая цветопередача способствует улучшению «картинки» и положительный эффект заметен каждому посетителю, особенно в помещении без окон.

Природа цвета или откуда он вообще берется?

Видимый нами солнечный белый свет, как мы уже говорили ранее, представляет собой спектр различных цветовых тонов. В этом вы можете ещё раз убедиться сами и даже продемонстрировать себе и ребенку такой простой эксперимент: возьмите призму (толстое оргстекло, любую другую толстую прозрачную пластмассу) и поставьте её под солнечные лучи.

Увидели разноцветные полосы? Это и есть спектр цветовых тонов, из которых состоит солнечный свет. Каждый цвет спектра на самом деле является электромагнитной волной, цвет которой характеризуется таким параметром как длина волны. Длина волны измеряется в нанометрах (нм). Это как миллиметр, только ещё в миллион раз меньше.

Таким образом, видимый свет представляет собой набор таких волн (тот самый спектр) и каждый цвет в спектре – это ни что иное, как электромагнитная волна определенной длины. То есть любое излучение, видимое или невидимое – это электромагнитные волны, а цвет волны определяется ее длиной в диапазоне видимого электромагнитного излучения – 380-780 нанометров.

Например, красный цвет имеет длину волны 640 нм, зеленый – 545 нм, а синий 450 нм. Эти параметры особенно важно учитывать при выборе фитосветильников для ваших растений.

Помимо видимого излучения (полный диапазон – 380-780 нм) существуют также излучения с ещё меньшей длиной волны, такие как рентгеновское и ультрафиолетовое. Они тоже представляют собой электромагнитные волны, только с очень высокой проникающей способностью. Самые длинные – это радиоволны, их длина может достигать десятки и даже сотни метров, они могут распространяться на большие расстояния и предназначены для передачи звуковой и цифровой информации.

Но откуда появляются цвета?

Теперь снова вернемся к вопросу о цвете окружающих нас объектов. Посмотрите вокруг − рядом с вами множество предметов, освещенных солнечными лучами. Цвет окружающих предметов – это результат отражения определенной длины волны (а длиной волны, как мы уже поняли, измеряется ее цвет). Зелёный газон воспринимается нами именно в зелёном цвете потому, что его поверхность отражает только зелёную (520-580 нм) составляющую спектра светового потока (будь то солнце или лампочка в качестве источника), а остальные цветовые составляющие поглощаются.

Если же при освещении естественным белым светом объект полностью поглощает все световые составляющие спектра, тогда он будет видим для нас в черном цвете. К примеру, черный камень Обсидиан даже при ярком свете остается черным. Кстати, заметьте, что предметы черного цвета нагреваются на солнце сильнее остальных, и это не только от того, что они поглощают весь цветовой спектр солнечных лучей, но ещё и тепловое излучение солнца.

Но если есть полное поглощение света, то имеет место быть и полное отражение. Когда весь спектр светового луча белого света отражается от поверхности предмета, то предмет принимает белый цвет.

Почему трава зеленая, камень черный, а кружка белая?

Способность тел поглощать и отражать видимый свет обусловлена молекулярной структурой вещества.
Проще осознать это на примере. Листья деревьев летом зелёного цвета, а осенью они уже жёлтые. Спектр светового излучения в данном случае не изменился (солнце, т.е. наш источник света, каким было, таким и осталось) – в разные времена года менялась молекулярная структура вещества листьев, поэтому после того, как они опали, они уже не способны отражать зелёную составляющую спектра и отражают только жёлтую или даже красную составляющие.

Некоторые представители животного мира способны самостоятельно изменять окраску своего тела, приобретая цвет вне зависимости от источника света. Структура кожи таких животных содержит пигментсодержащие и светоотражающие клетки, которые способны быстро перемешиваться между собой, изменяя молекулярную структуру и образуя различные цветовые сочетания. Такой процесс используется для маскировки и называется физиологической сменой цвета или мимикрией цвета.

В темноте все черное, потому что объектам «нечего отражать»

Но почему же зелёная трава, кроны деревьев или песчаные холмы – все они ночью предстают перед нами в черном цвете? Потому что здесь нет отражения или поглощения цвета. В данном случае наблюдается полное отсутствие света, а отсутствие света – есть чёрный цвет. То есть черный цвет может быть как следствием полного поглощения света (как у камня обсидиан, который черный всегда вне зависимости от того темно или светло), так и результатом полного отсутствия света, когда все окружающие объекты перестают что-либо поглощать или отражать, так как свет попросту отсутствует.

Цвет объекта легко можно изменить

В продаже существуют RGB светильники (от слов red, green, blue) с по канальным ручным управлением цветом, например с помощью протокола DMX, таким образом вы можете полностью выключить красный (red) спектр в вашем светильнике или светодиодной ленте и красная банка Coca-Cola станет для вас полностью черной, такой же, как ее содержимое внутри, так как красного цвета (читай электромагнитной волны длиной ±640 нм) в помещении нет и красный свет попросту от нее не отражается, ведь окрашенная в красный цвет банка из-за своей молекулярной структуры не может отражать ничего, кроме красного цвета, которого нет, потому что мы его выключили, поэтому красный цвет объекта мы не увидим и банка станет черной.

Свет – физическое явление, а вот цвет – явление физиологическое

Итак, пора разделить понятие «свет» от понятия «цвет». Свет – это видимое электромагнитное излучение, которое испускается источником с определённым спектральным составом (иначе говоря − набором волн разной длины).
Цвет – это качественная характеристика этого излучения, которая определяется на основании возникающего зрительного ощущения (субъективного!). Мы не видим цвет лучей света, мы видим лишь цвет окружающих нас вещей, которые освещаются этим светом. Но и один и тот же цвет разные люди воспринимают по-разному, хотя спектральный состав источника света при этом одинаковый. Объективно будет оценивать цвет длиной волны.

Белый (солнечный) свет является эталоном светового излучения, он содержит в себе весь видимый для наших глаз спектр цветов. В белом свете мощность всех его компонентов (смесь электромагнитных волн) равная. Остальные смеси – объективно не белые.
Как противоположность белому свету можно рассматривать черный цвет, но только при условии отсутствия света вообще. Ведь черный цвет может быть результатом и полного поглощения света, как у камня обсидиан или черного автомобиля – тогда это будет субъективная оценка.

Освещение солнечным светом в полдень дает нам возможность увидеть 100% цвет (истинный цвет) предметов, а наши светильники на 95% соответствуют цветопередаче солнечного излучения. Сегодня это околопредельный для отрасли показатель, но каждый производитель светодиодов грезит полным соответствием истинному цвету. И как только всё это станет доступным к промышленному производству – сразу же появится в нашей линейке светильников.

Цвет объекта не заложен в нем от природы

Если окружающие нас предметы осветить световым источником красного или синего света, то практически все цвета будут видимы для нас в красных или синих цветовых тонах, потому что в спектрах этих двух цветовых источников попросту нет других цветов.

Таким образом, можно сделать вывод о том, что цвет объекта определяется именно светом, которым этот объект освещается. А способность отражать и поглощать свет определятся молекулярной структурой вещества, иначе говоря – физическими свойствами объекта. Один и тот же объект под разным освещением может выглядеть по-разному – цвет зависит от источника света. Или наоборот, один и тот же объект под одинаковым освещением может выглядеть по-разному – значит изменился его молекулярный состав, как в примере с желтеющими осенними листьями.

Цвет объекта и цвет источника излучения неразрывно связаны между собой, и эта взаимосвязь описывается тремя условиями.

• Первое условие. Свой цвет объект может принимать только при наличии источника освещения. Если нет света, не будет и цвета! В темноте красная краска в банке будет выглядеть черной, хотя по своему молекулярному составу она отражает красный свет. В темной комнате мы не видим и не различаем цветов, потому что их нет. Есть только черный цвет всего окружающего пространства и находящихся в нем предметов;
• Второе условие. Цвет объекта зависит от цветового тона (и как следствие, от цветовой температуры) освещения. Если источник освещения красный светодиод, то все освещаемые этим светом объекты будут иметь только красные, черные и серые цвета;
• И наконец, третье условие. Цвет объекта зависит от молекулярной структуры вещества, из которого состоит объект. Также, можно сказать, что цвет зависит от восприятия – разные люди по-разному воспринимают свет одного и того же спектрального состава.

Так а что такое CRI и для чего он нужен?

Простыми словами можно сказать так: CRI (индекс цветопередачи) – это качественная характеристика света (светового потока), излучаемого светильником, которая показывает нам насколько этот самый свет, генерируемый прибором, по своему составу соответствует эталону – истинному солнечному. Индекс цветопередачи следует отличать от цветовой температуры – это разные параметры.

Теперь, прочитав этот материал, вы понимаете природу цвета и какие условия влияют на наше цветовое восприятие окружающих вещей. В предыдущей статье мы рассказывали о понятии цветовой температуры и говорили, что она является характеристикой цветового тона светового потока. Но на практике случается так, что два источника освещения с одинаковыми значениями цветовой температуры дают разные цветовые оттенки. На фото изображена композиция тюльпанов при солнечном свете и при освещении светодиодной лампой.

Как вы видите, даже при одинаковой цветовой температуре источников света, наблюдается различие в цветовом восприятии этих изображений: правое изображение имеет отличительный желтый оттенок. Так случается из-за низкого CRI в светодиодной лампе, показатель которого здесь равен RA 75.

Индекс CRI как критерий оценки качества светильника

Чтобы не допустить искажения и чтобы все цвета максимально соответствовали видимым цветам при солнечном эталонном свете, перед покупкой для оценки качества светодиодных светильников используют параметр CRI (colour rendering index - индекс цветопередачи, иногда обозначается Ra) – чем выше CRI, тем больше цвет объекта, освещенного светильником, соответствует цвету при естественном солнечном освещении.

Особенно важно обращать внимание на высокие показатели CRI при выборе освещения для дома, детских учебных заведений и детских садов. Это важно, потому что у детей в раннем возрасте формируется цветовосприятие и связанные с ним ассоциации окружающих вещей. Кроме того, качественный свет необходим для учебных и творческих процессов, а также непосредственно влияет на психическое состояние здоровья.

В нашем интернет-магазине «Технологии света» большой выбор светодиодных светильников с индексом цветопередачи CRI 90+. С такими светильниками цвета максимально соответствуют видимым при освещении солнечным светом.

Цвет – это информация

Завершая публикацию, скажем, что любой цвет – это информация. По желтому цвету мы отличаем цитрусовые на прилавке, по зеленому цвету мы сразу видим на том же прилавке петрушку и зелень. По их цвету мы определяем свежесть (молекулярную структуру, о которой говорили выше). Художнику, колористу, или маляру нужна будет уже более тонкая и подробная информация – профессионалу нужно видеть все цветовые переходы и градиенты, чтоб качественно выполнять свою работу.

Качество и полнота этой информации зависит от того, какое освещение применяется для того или иного пространства. В крупных ритейлерских сетях даже действуют специальные правила установки светильников в торговых залах: для того, чтобы подчеркнуть аппетитный вид выпечки, фруктов и овощей, их освещают теплым светом 2700K с уровнем CRI не менее Ra 90, а для освещения зон с морепродуктами применяют светильники с цветовой температурой 6500К и индексом цветопередачи не менее 80 – холодный белый спектр подчеркивает свежесть рыбы.

Какие делаем выводы?

Для кого-то из вас понимание того, что цвета не существует, оказалось открытием, но мы привели множество доказательств и примеров, чтобы вы смогли это осознать и убедиться в этом сами. Понимание природы цвета даст вам возможность грамотно подбирать необходимые для ваших задач светодиодные светильники.

Монах рисует мандалу песчинками

• Всегда обращайте внимание на цветовую температуру (Кельвины) и на показатели цветопередачи CRI (Ra), чтобы не разочароваться в светодиодном свете
• Перед покупкой смотрите на тесты ламп в интернете или запрашивайте протоколы испытаний светильников у производителей