컬러 렌더링

Color rendering

광원의 색 렌더링은 다양한 물체의 색상을 이상 광원이나 자연 광원과 비교하여 충실하게(즉, 빛의 변광성을 생성하기 위해) 드러내는 능력을 말한다. 신생아 치료나 예술 복원과 같은 색채에 중요한 애플리케이션에서는 색상 렌더링이 좋은 광원이 바람직하다. 국제조명위원회(CIE)는 다음과 같이 정의한다.[1]

색상 렌더링: 기준 조명제 아래에서 의식적 또는 잠재의식적 색상과 색상을 비교하여 물체의 색상에 미치는 광원의 효과.

정량적 조치

광원의 색상 렌더링을 사람의 눈이나 카메라로 측정하기 위한 다양한 정량적 방법이 고안되었다. 주목할 만한 사항은 다음과 같다.

  • 컬러 렌더링 인덱스(CRI), CIE 1974. 현재 결함이 있는 것으로 인정되지만, 여전히 소비자 조명에 널리 사용된다. 1999년 업데이트되었지만 거의 따라오지 않았다.
  • 텔레비전 조명 일관성 지수(TLCI), EBU 2012. 높은 CRI LED 조명으로 현저하게 다른 결과를 얻을 수 있는 카메라와 스크린의 스펙트럼 응답을 다룬다.[2]
  • 스펙트럼 유사도 지수(SSI), AMPAS 2016(2020 개정) 스펙트럼의 형상을 직접 설명하기 위해 CRI와 TLCI에서 색상 샘플의 개념을 변경한다. SMPTE 2122로 발행됨.[3]
  • IES TM-30, 2015년(2020년 개정) 업데이트된 색상 변환, 더 많은(99) 색상 샘플, 그리고 가무트 크기 및 색조 시프트와 같은 추가 "즐거움" 요인에 대한 점수를 획득한 CRI의 정신적 후손. 여전히 인간 참가자를 사용한다. CRI를 대체하기 위해 2015년 CIE에 의해 승인되었다.[4]

배경

연구원들은 일광을 전등의 색 렌더링을 비교하기 위한 벤치마크로 사용했다. 1948년에, 일광은 좋은 색상 렌더링을 위한 이상적인 조명의 원천으로 설명되었다. "그것은 (1) 다양한 색상을 표시하며, (2) 색조의 약간의 음영을 쉽게 구별할 수 있게 해주며, (3) 우리 주변의 물체의 색상은 분명히 자연스러워 보이기 때문이다."[5]

20세기 중반 무렵, 색채 과학자들은 색을 정확하게 재현하는 인공 조명의 능력을 평가하는 데 관심을 가졌다. 유럽 연구자들은 "대표적인" 스펙트럼 대역에서 스펙트럼 전력 분배(SPD)를 측정하여 광원을 설명하려고 시도했지만, 북미 연구자들은 기준 물체에 대한 광원의 색도 영향을 연구했다.[6]

저울

컬러 렌더링 인덱스

주요 기사: 컬러 렌더링 인덱스

1974년의 컬러 렌더링 지수(CRI)는 컬러 렌더링에 관한 CIE 위원회의 연구의 산물이다. 그것은 분광 측정이 필요한 대신에 인간 대상의 패널과 함께 미국의 색도 측광학적 접근법을 사용한다. 다양한 색상의 8개의 표본에 두 개의 조명체가 번갈아 가며 점등되며, 색상 외관은 비교된다. 당시 색상 외관 모델이 존재하지 않았기 때문에 적절한 색상 공간인 CIEUVW에서 색상 차이를 기준으로 평가를 하기로 했다. 색도의 잔류 차이는 기준 광원과 비교하기 전에 색도 적응 변환으로 해결한다. 각각의 색상 차이는 하위 점수로 번역되었고, 이 중 8개는 평균으로 R의a 최종 점수를 산출하였다.[7]

텔레비전 조명 일관성 지수

1971년에 이르면 BBC의 노동자들이 텔레비전용 CRI의 아날로그를 고안해냈다.[8] 당시 광원의 비교적 넓은 대역 특성은 CRI가 여전히 텔레비전 카메라의 컬러 렌더링에 근사치를 나타냈다는 것을 의미했는데, LED 조명의 등장으로 인해 가정은 금방 깨졌다. 그 결과 유럽방송연합은 2012년 TV조명정합성지수(TLCI) 개념을 재도입한 데 이어 2013년에는 혼합조명에 대한 텔레비전 루미너 매칭 백터(TLMF)가 등장했다.[2]

TLCI를 계산하려면 먼저 광원의 스펙트럼 전력 분배(SPD)를 완전히 측정한다. 이 SPD로부터 기준 광원을 제공하는 상관된 색 온도(CCT)가 발견된다. 시험 및 기준 광원 아래에서 ColorChecker 영상은 알려진 반사율과 평균 HDTV 카메라 및 디스플레이의 색상 곡선을 사용하여 시뮬레이션된다. 차이는 CIEDE2000에서 계산한다. TLMF에서 참조는 CCT가 아니라 사용자가 직접 지정한다.[9]

스펙트럼 유사도 지수

2016년의 스펙트럼 유사도 지수(SSI)는 하나의 광원의 SPD를 기준과 직접 비교하는 대신 컬러 샘플의 비교를 완전히 포기하는 척도다.[3] 그것의 개발자들은 카메라들 사이의 차이는 TLCI가 단칩 디지털 시네마, 스틸 카메라, 필름의 더 많은 조합의 스펙트럼 민감도를 설명할 수 없다는 것을 의미한다고 주장한다.[10] (이론적으로, 컬러 젤은 TLCI가 포착하기 어려운 변형을 도입하기도 한다.)

SSI는 380~670nm의 10nm 간격으로 두 개의 통합된 정규화된 SPD를 취하여 계산하며, 이들 사이의 가중 상대적 차이를 찾아낸다. 이 가중된 상대적 차이는 병합되며, 결과의 크기는 100 포인트 값으로 환산된다. 낮은 SSI는 잠재적인 색상 렌더링 문제에 대해 경고만 할 뿐, 한 가지 문제가 존재하는지 확인하지도 않고 어떤 오류가 발생할 가능성이 있는지를 표시하지도 않는다.[10]

TM-30

TM-30은 현재(2021년 기준) CIE 권장 색채 렌더링 측정값이다. 총 충실도 지수(Rf), 크로마 변경에 대한 전체 게이머트 지수(Rg), 게이머트 모양 그래프, 16개 색 범위 각각에 대한 크로마, 색조 및 색 충실도에 대한 상세 값, 99개 샘플 색상 각각에 대한 색상 충실도 점수를 포함하여 많은 출력 세트를 생성한다. CAM02-UCS 컬러 공간을 사용한다. R은f CIE에 의해 CIE 224:2017 "색채 충실도 지수"(CFI)로 채택되었다.[11]

다른 새로운 척도와 마찬가지로, TM-30은 동일한 CCT의 SPD를 기준으로 SPD로부터 계산된다.[11] TM-30의 특징은 색상 렌더링의 다른 측면을 설명하기 위해 충실함(색채 재현 정확성)을 넘어선다는 점이다. 이러한 추가 정보는 예를 들어 특정 설계 기준 하에서 피부 톤의 생동감을 위해 충절을 희생할 수 있다. 3가지 기준 설계 내용과 우선순위 수준은 TM-30 부록 E에 정의되어 있다.[12]

기타 저울

앞서 언급한 CRI를 대체하기 위한 척도가 마련되기 전에, 많은 다른 조치들이 제안되었다. 그러나 이들 중 어느 누구도 광범위한 사용법을 보지 못했다.

R96a, 1999
원래 색상 샘플의 진부화/손실 및 색상 측정의 일부 개선을 설명하기 위한 CRI 수정. ColorChecker 샘플, CIELAB 및 CIECAT94를 사용한다.[13]
색상 품질 척도, 2005
NIST가 제안한 CRI Ra. 포화 샘플, CILAB 및 CMCCAT2002를 사용한다. 점수 수정.[14]
가무트 지역 지수, 2010
게이머트 영역의 척도. 충실도 측정(예: CRI)과 함께 사용하면 둘 중 하나를 단독으로 사용하는 것보다 선호도를 더 잘 예측할 수 있다.[15]

참조

  1. ^ "CIE 17.4-1987 International Lighting Vocabulary". Archived from the original on 2010-02-27. Retrieved 2008-02-19.
  2. ^ a b "Television Lighting Consistency Index 2012". tech.ebu.ch. 31 May 2016.
  3. ^ a b "Spectral Similarity Index (SSI)". Oscars.org Academy of Motion Picture Arts and Sciences. 21 April 2017.
  4. ^ Michael Royer (March 31, 2016). "Evaluating Color Rendering With TM-30" (PDF). ENERGY STAR Webinar (US DOE).
  5. ^ P. J. Bouma (1948). Physical aspects of colour; an introduction to the scientific study of colour stimuli and colour sensations. (Eindhoven: Philips Gloeilampenfabrieken (Philips Industries) Technical and Scientific Literature Dept.).
  6. ^ American approach is expounded in Nickerson (1960), and the European approach in Barnes (1957), and Crawford (1959). 역사 개요는 Shanda & Sandor(2003) CITREFSchanda 을 참조하십시오.
  7. ^ Rea, M.; Deng, L.; Wolsey, R. (2004). "Light Sources and Color". NLPIP Lighting Answers. Troy, NY: Rensselaer Polytechnic Institute. Archived from the original on 2010-06-11. Retrieved 2010-06-17.
  8. ^ Sproson, W. N. & Taylor, E. W.(1971) 컬러 텔레비전 조명 일관성 지수. BBC 연구부 보고서 1971-45
  9. ^ European Broadcasting Union. "[Tech 3355] Method for the Assessment ofthe colorimetric properties of luminaires: The Television Lighting Consistency Index (TLCI-2012) &Television Luminaire Matching Factor (TLMF-2013)" (PDF). Retrieved 16 November 2021.
  10. ^ a b Academy of Motion Picture Arts and Sciences (2020-09-16). "Academy Spectral Similarity Index (SSI): Overview" (PDF).
  11. ^ a b Royer, Michael P. (16 March 2021). "Tutorial: Background and Guidance for Using the ANSI/IES TM-30 Method for Evaluating Light Source Color Rendition". LEUKOS: 1–41. doi:10.1080/15502724.2020.1860771.
  12. ^ "Using TM-30 to Improve Your Lighting Design – Illuminating Engineering Society".
  13. ^ CIE (1999), Colour rendering (TC 1–33 closing remarks), Publication 135/2, Vienna: CIE Central Bureau, ISBN 3-900734-97-6, archived from the original on 2008-09-22, retrieved 2008-07-16
  14. ^ Davis, W.; Ohno, Y. (2005). "Toward an improved color rendering metric". Proc. SPIE. Fifth International Conference on Solid State Lighting. 5941: 59411G–1. CiteSeerX 10.1.1.470.2414. doi:10.1117/12.615388.
  15. ^ "Color Rendering" (PDF). Recommendations for Specifying Color Properties of Light Sources for Retail Merchandising. Vol. 8, no. 2. Alliance for Solid-State Illumination Systems and Technologies. March 2010. p. 6. Retrieved 2020-09-14.