TM-30 المقياس الجديد للألوان - مؤشر تجسيد اللون (CRI) الأفضل

المعيار الجديد لمؤشر تجسيد الألوان

بالتعاون مع علماء من SORAA Inc. وجمعية Illumination Engineering Society (IES)، طُورت طريقة جديدة ومحسّنة لقياس جودة تجسيد الألوان في المصابيح.

TM-30 طريقة عالية الدقة قائمة على أسس علمية، وتتفوق على الطريقة السابقة لتحديد ما يُعرف بـ CRI

الفيزياء
يأخذ TM-30 في الحسبان أحدث المعارف العلمية في الفيزياء البصرية التي تصف الضوء وألوانه.
والنتيجة أكثر دلالة بكثير من قيمة CRI وحدها.

الدقة
يوفر TM-30 معلومات أدق بكثير، مثل مؤشر حيوية تجسيد الألوان (Rf).
تحل هذه القيمة محل مؤشر CRI السابق. ويتيح المؤشر الجديد التنبؤ بوضوح بمدى ظهور الألوان بصورة طبيعية.

فهم أعمق
يوفر TM-30 أيضًا فهمًا أعمق لما يُعرف بمؤشر النطاق اللوني (Rg).
يتيح هذا المؤشر التمثيل البياني لتشبع الألوان والدقة المحققة في تجسيد كل لون على حدة. 

في تدوينة سابقة، شرحت CRI وألوان الاختبار المستخدمة فيه.

هنا نريد التعمق أكثر وإلقاء نظرة أدق على كيفية تأثير ما يُعرف بـ الانزياحات على ألوان جسم ما.

عمومًا، قد يحدث مزيج من انزياح الدرجة اللونية وانزياح التشبع، سواء بزيادته أو خفضه. وكما رأينا، يهتم CRI فقط بالمقدار المطلق لهذا الانزياح، ولذلك لا يقدم معلومات عن نوعه، رغم أهمية ذلك لإدراكنا. أود اليوم شرح كيف يوفر TM-30 هذه المعلومات الإضافية.

لننظر أولًا في كيفية تمثيل انزياحات الألوان بصريًا داخل فضاء لوني. الفضاء اللوني ببساطة حيز تُصنَّف فيه جميع الألوان التي نستطيع رؤيتها.

تستند الفكرة إلى بعض الرياضيات، لكن تفسيرها بديهي إلى حد كبير. يوضح الشكل أدناه رسمًا تخطيطيًا لفضاء لوني؛ وتتميّز الألوان المختلفة بدرجتها اللونية وتشبعها. وللتبسيط، لا يظهر البعد الثالث، وهو السطوع، أي كون اللون داكنًا أو فاتحًا. يقابل اللون الطبيعي لجسم مضاء بمصدر ضوء نقطةً في هذا المخطط؛ وقد يسبب مصدر إضاءة، مثل LED، انزياحًا لونيًا يجعل الجسم يبدو عند نقطة أخرى. يوضح الشكل 1 مثالًا لمصدر LED يزيد تشبع الأجسام الحمراء (انزياح تشبع موجب)، ويجعل الأجسام البرتقالية تبدو مائلة إلى الأصفر (انزياح في الدرجة اللونية)، وذلك كله مقارنة بالألوان الطبيعية. وكما نرى، يمكن برسم أسهم داخل الفضاء اللوني التعرف إلى كيفية تشويه مصدر LED للألوان.

الشكل 1. يسارًا: رسم تخطيطي لفضاء لوني. يزداد التشبع من مركز المخطط نحو حافته. في هذا المثال، تُسجّل الإحداثيات اللونية لجسمين، حبة طماطم وبرتقالة، تحت الضوء الطبيعي وتحت ضوء LED. يزيد ضوء LED تشبع الطماطم فتبدو أكثر نضجًا، ويزيح درجة لون البرتقالة نحو الأصفر فتبدو أشبه بليمونة. يظهر المظهر المقابل في الجهة اليمنى.

هكذا تمامًا تعمل طريقة TM-30:

تفحص تسعة وتسعين جسمًا حقيقيًا بألوان متنوعة، اختيرت بعناية وفق خصائص انعكاسها، لكن تلك قصة لمناسبة أخرى! سنكتفي هنا بعرض لوحة ألوان طريقة TM30... وبالمقارنة بها، تبدو ألوان اختبار CRI البالغ عددها 14 محدودة 😉 

يُحسب لكل جسم التغير اللوني الذي يسببه مصدر الضوء المعني. ثم تُجمع الأجسام حسب مناطق درجات اللون ويُحسب متوسط التغير لكل منطقة. نحصل بذلك على المخطط في الشكل 2، المسمى مخطط المتجهات اللونية، وهو من نتائج TM-30. يوضح المخطط متوسط تشوه الألوان المختلفة. وتفسيره البصري مباشر: الأسهم المتجهة إلى الخارج تعني ألوانًا أكثر تشبعًا، وإلى الداخل ألوانًا أكثر بهتانًا، وإلى الجانبين تغيرًا في درجة اللون، وعدم وجود سهم يعني أن اللون لم يتشوه!


الشكل 2. مخططات المتجهات اللونية من TM-30. توضح الأسهم كيف تغير مصادر الضوء المختلفة الألوان الطبيعية الموجودة على الدائرة البيضاء. تقلل مصابيح LED منخفضة الجودة تشبع ألوان مختلفة، خصوصًا الأحمر والدرجات الدافئة الأخرى، فتجعلها باهتة، وتتميز بقيم منخفضة لكل من Rf وRg. تعيد SORAA Vivid إنتاج الألوان الطبيعية مع تشوه ضئيل، وتتميز بقيمة Rf مرتفعة. تزيد SORAA Enhance تشبع الدرجات الدافئة انتقائيًا، وتتميز بقيمة Rf متوسطة وقيمة Rg مرتفعة.

السؤال التالي بالطبع: ماذا نفعل بهذه المعلومات؟ تصبح المسألة أعقد قليلًا هنا، لأن الإجابة تتوقف على ما ننتظره من مصدر الضوء.

ومع ذلك، توجد بعض الأمور العامة.

• لا نحب الألوان الباهتة، خصوصًا الألوان الدافئة مثل الأحمر والوردي والبرتقالي
• لا نحب تغير درجات الألوان، لأنه يجعلها تبدو غير مألوفة
• نريد في بعض الحالات أن تبدو الألوان طبيعية، وعندئذ لا نريد أي تغير لوني.
• وفي حالات أخرى نحب الألوان زائدة التشبع، وخصوصًا الدرجات الدافئة أيضًا

لذلك تقول قاعدة عامة بسيطة إن الناس يريدون إما مصادر ضوء لا تشوه الألوان، أو مصادر «تعزز» بعض الألوان. ويمكننا تحليل ذلك كله وتحديده باستخدام مخطط المتجهات اللونية.

يقودنا ذلك إلى الخطوة التالية في TM-30، وهي اختزال المخطط للتبسيط إلى رقمين فقط. الأول هو مؤشر دقة الألوان Rf، أي عدم تحريف الألوان. يقيس Rf ببساطة متوسط أطوال الأسهم في مخطط المتجهات اللونية. عندما تكون جميع أطوال الأسهم صفرًا، تكون الألوان «طبيعية»، ويبلغ Rf قيمته القصوى 100. وعند حدوث تغيرات لونية، تطول الأسهم وتنخفض قيمة Rf حتى الصفر كحد أدنى. يشبه ذلك CRI Ra، لكن الأسس العلمية الأدق والأحدث في TM-30 تجعل تنبؤ Rf أكثر دقة.

الرقم الثاني هو مؤشر النطاق اللوني Rg. يوضح ما إذا كان مصدر الضوء يزيد تشبع الألوان أو يقلله في المتوسط. ويُحسب Rg من مساحة الشكل الذي يصل بين رؤوس الأسهم. تعني القيمة 100 أن مساحة الشكل تماثل المساحة تحت الضوء الطبيعي، أي لا يوجد تغير متوسط في التشبع. وتعني القيمة الأعلى من 100 ميلًا إلى زيادة التشبع، والعكس عندما تكون Rg أقل من 100.

من المهم فهم الارتباط الوثيق بين Rf وRg. عندما تساوي Rf القيمة 100، لا يوجد تغير لوني، ويجب أن تساوي Rg أيضًا 100. أما عند انخفاض Rf، فتحدث تغيرات لونية ويمكن أن تزيد Rg على 100 أو تقل عنها. وتقريبًا، يمكن مبادلة نقطة من Rf بنقطة من Rg. لذلك إذا أردنا مصدرًا «يعزز الألوان» بقيمة Rg=120، فيجب أن تكون Rf مساوية لـ80 أو أقل. بعبارة أخرى، لا شيء مجاني: زيادة التشبع تأتي على حساب دقة الألوان!

لذلك يمكن ترتيب مصادر الضوء على مخطط بقيم Rf-Rg، كما يوضح الشكل 3.

الشكل 3. توضيح للموازنة بين Rf وRg. لا يمكن أن تقع مصادر الضوء إلا في المنطقة غير الرمادية. توجد ثلاث مناطق ذات أهمية خاصة: باللون الأخضر، منطقة دقة الألوان العالية التي تقع فيها SORAA Vivid؛ وباللون الأحمر، منطقة النطاق اللوني الواسع التي تقع فيها SORAA Enhance؛ وباللون الأزرق، منطقة المنتجات ذات جودة الألوان المنخفضة.

أوضح في هذا الشكل عدة مناطق. والمناطق الثلاث المهمة هي:

• منطقة الدقة والنطاق اللوني المنخفضين التي لا يفضلها أحد، لكن توجد فيها منتجات كثيرة لأن زيادة كفاءة هذه المصادر من حيث اللومن لكل واط أسهل.
• منطقة دقة الألوان العالية Rf، التي تقابل المنتجات ذات CRI المرتفع مثل SORAA Vivid ، وتتمتع بجاذبية واضحة مع انخفاض طفيف في الكفاءة (لومن/واط).
• منطقة النطاق اللوني الواسع Rg، التي «تعزز» الألوان، وهو أمر مرغوب في بعض الاستخدامات.

تنبيه بشأن النقطة الأخيرة:

تخبرك Rg بأن بعض الألوان تُعزز، لكنها لا تحدد أي ألوان! في النهاية، ينبغي لمستخدمي المصادر التي تزيد التشبع فحص تفاصيل مخطط تشوه الألوان لمعرفة النتيجة الفعلية والألوان والمناطق اللونية المتأثرة.

يساعدك ذلك كله على فهم إحدى مشكلات قيمة CRI البسيطة. نفترض أحيانًا أن انخفاض CRI أو Rf أمر سيئ في ذاته. لكن هذا ليس صحيحًا دائمًا، إذ قد يكون مصدر بقيمة Rf متوسطة وRg مرتفعة مريحًا أيضًا.

لكن معظم المصادر ذات CRI المنخفض المتوفرة حاليًا في السوق لها أيضًا Rg منخفضة، لأنها تفضل اللومن على اللون أو دقته. وبعبارة أخرى، فإن اكتمال الطيف اللوني وارتفاع CRI لجميع ألوانه يأتيان على حساب الكفاءة. لذلك يكون ناتج اللومن/واط المقاس أقل مما هو في مصباح ذي CRI منخفض، أو مصباح LED يجسد عددًا قليلًا من الألوان بجودة عالية.

كانت هذه معلومات كثيرة عن فهم TM-30، لكنني آمل أنها أوضحت الموضوع بعض الشيء. 

لمزيد من القراءة، يمكن الوصول إلى وثيقة TM-30 الرسمية هنا. كما يتوفر هنا مجانًا المقال العلمي الذي يشرح تطوير TM-30، ويمكنك أيضًا التواصل معنا.

مجموعة المنتجات الكاملة: مصابيح SORAA LED كاملة الطيف 

احجز موعد استشارتك المجانية الآن!