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光源の演色性は、理想的な光源や自然光源と比較して、さまざまな物体の色を忠実に再現する能力（つまり、照明メタメリズムを生み出す能力）を指します。演色性の優れた光源は、新生児ケア[1]や芸術作品の修復など、色が重要視される用途に適しています。国際照明委員会（CIE）では、演色性を次のように定義しています。 [2]
基準光源下での色の見え方と意識的または無意識的に比較することによって、 光源が物体の色の見え方に及ぼす影響。
定量的測定
光源の色の表現を人間の目やカメラで測定するために、さまざまな定量的な測定方法が考案されてきました。注目すべきものには次のようなものがあります。
- 演色評価数(CRI)、CIE 1974。現在は欠陥があると認識されていますが、一般消費者向け照明では依然として広く使用されています。1999 年に更新されましたが、ほとんど採用されていません。
- テレビ照明一貫性指数（TLCI）、EBU 2012。高CRI LED照明では大幅に異なる結果をもたらす可能性があるカメラとスクリーンのスペクトル応答について説明します。[3]
- スペクトル類似度指数 (SSI)、AMPAS 2016 (2020 年改訂)。CRI と TLCI のカラーサンプルの概念を捨て、スペクトルの形状に直接対処します。カラーサンプルがないため、SSI はカラーレンダリングを測定できませんが、テスト光源と基準光源を比較した潜在的なカラーレンダリング品質を示すためによく使用されるため、ここに含まれています。SMPTE 2122 として公開されています。[ 4 ]
- IES TM-30、2015（2020年改訂）。CRIに関連する指標で、色変換が更新され、色サンプルが増え（99）、色域サイズや色相シフトなどの追加の「快適さ」要因のスコアリングが追加されています。依然として人間の参加者を使用しています。2015年にCIEによってCRIの代わりとして承認されました。[5]
背景
研究者たちは、電灯の色の再現性を比較するための基準として日光を使用しました。1948年、日光は「(1) 非常に多様な色を表示し、(2) 微妙な色合いを区別しやすく、(3) 周囲の物体の色が明らかに自然に見える」という理由で、色の再現性に優れた理想的な照明源であると説明されました。[6]
20 世紀中頃、色彩科学者は人工光が色を正確に再現する能力を評価することに興味を持ちました。ヨーロッパの研究者は「代表的な」スペクトル帯域におけるスペクトルパワー分布(SPD) を測定することで光源を説明しようとしましたが、北米の研究者は光源が基準物体に及ぼす色彩効果を研究しました。[7]
スケール
演色評価数
1974 年の演色評価数 (CRI) は、演色に関する CIE 委員会の研究成果です。分光測光法ではなく、被験者パネルによるアメリカの測色法を採用しています。色相の異なる 8 つのサンプルを 2 つの光源で交互に照らし、色の見え方を比較します。当時は色の見え方モデルが存在しなかったため、適切な色空間CIEUVWにおける色差に基づいて評価することに決定しました。色度の残差は、基準光源と比較する前に色順応変換で解決されます。各色差はサブスコアに変換され、その 8 つを平均して最終スコア R aが算出されます。[8]
テレビ照明一貫性指数
1971年にはすでに、テレビ用のCRIに相当するものがBBCの職員によって考案されていました。[9]当時は、光源の比較的広帯域な性質により、CRIは依然としてテレビカメラの演色性に近いものでしたが、LED照明の出現によりこの仮定はすぐに崩れました。その結果、欧州放送連合は2012年にテレビ照明一貫性指数（TLCI）の概念を再導入し、続いて2013年に混合光用のテレビ照明器具マッチング係数（TLMF）を導入しました。[3]
TLCI を計算するには、まず光源のスペクトル分布 (SPD) の完全な測定値を取得します。この SPD から相関色温度(CCT) が求められ、これが基準光源となります。テスト光源と基準光源の下で、ColorChecker の画像は、既知の反射率と平均的な HDTV カメラとディスプレイの色曲線を使用してシミュレートされます。差は CIEDE2000 で計算されます。TLMF では、基準は CCT ではなく、ユーザーが直接指定します。[10]
スペクトル類似度指数
2016年のスペクトル類似度指数（SSI）は、色サンプルの比較を完全に放棄し、代わりに1つの光源のSPDを基準と直接比較する尺度です。[4]その開発者は、カメラ間の違いにより、TLCIは3チップテレビカメラのみを記述でき、シングルチップデジタルシネマ、スチールカメラ、またはフィルムのより多様なスペクトル感度を記述できないと主張しています。[11]（理論的には、カラーゲルもTLCIで捉えるのが難しい変化をもたらします。）
SSIは、375～675nmの5nm間隔で2つの積分された正規化されたSPDを取得し、それらの間の加重相対差を求めることによって計算されます。この加重相対差は畳み込まれ、結果の大きさは100ポイントの値に変換されます。SSIが低いことは、潜在的な色再現の問題を警告するだけで、問題の存在を確認したり、どのようなエラーが発生する可能性があるかを示したりはしません。[11]
TM-30
TM-30は、人間が知覚する色再現性に関するCIE推奨の現在の（2021年時点）指標である。全体的な忠実度指数（R f）、彩度の変化に関する全体的な色域指数（R g ） 、色域形状グラフ、16色相範囲ごとの彩度、色相、色忠実度の詳細な値、および99のサンプル色ごとの色忠実度スコアを含む、多数の出力を生成する。CAM02 -UCS色空間を使用する。R f はCIEによってCIE 224:2017「色忠実度指数」（CFI）として採用されている。[12]
他の新しいスケールと同様に、TM-30 は同じ CCT の SPD を参照して SPD から計算されます。[12] TM-30 のユニークな点は、忠実度(色再現の正確さ)を超えて、色再現の他の側面を記述することです。この追加情報により、たとえば、特定の設計基準の下で肌の色の鮮やかさのために忠実度を犠牲にすることができます。3 つの参照設計意図と優先度レベルが TM-30 付録 E で定義されています。[13]
その他のスケール
前述の尺度が CRI に代わるものとして考案される前に、他の尺度がいくつか提案されました。しかし、どれも広く使用されることはありませんでした。
- R96 a、1999年
- オリジナルのカラーサンプルの陳腐化/消失と測色法のいくつかの改善を考慮してCRIを改訂。ColorCheckerサンプル、CIELAB、CIECAT94を使用。[14]
- 色品質スケール、2005
- NISTが提案したCRI R aの代替。より飽和したサンプル、CIELAB、CMCCAT2002を使用する。スコアリングに変更を加える。[15]
- 色域面積指数、2010
- 色域面積の尺度。忠実度尺度（CRIなど）と組み合わせて使用すると、どちらか一方だけを使用するよりも好みをより正確に予測できます。[16]
標準値
参考文献
- ^ 「新生児集中治療室の照明：最新情報と推奨事項」。
- ^ 「CIE 17.4-1987 国際照明用語集」。2010年2月27日時点のオリジナルよりアーカイブ。2008年2月19日閲覧。
- ^ ab 「テレビ照明一貫性指数2012」。tech.ebu.ch。2016年5月31日。
- ^ ab 「スペクトル類似度指数（SSI）」。Oscars.org | 映画芸術科学アカデミー。2017年4月21日。
- ^ Michael Royer (2016 年 3 月 31 日)。「TM-30 による色再現の評価」(PDF)。ENERGY STAR ウェビナー (米国 DOE)。
- ^ PJボウマ（1948年）。色の物理的側面、色刺激と色感覚の科学的研究の入門。 (アイントホーフェン: Philips Gloeilampenfabrieken (Philips Industries) 技術科学文献部門)。
- ^ アメリカのアプローチについては Nickerson (1960) で、ヨーロッパのアプローチについては Barnes (1957) と Crawford (1959) で詳しく説明されています。歴史的概要については Schanda & Sándor (2003) を参照してください。
- ^ Rea, M.; Deng, L.; Wolsey, R. (2004). 「光源と色」。NLPIP 照明の回答。ニューヨーク州トロイ: レンセラー工科大学。2010 年 6 月 11 日時点のオリジナルよりアーカイブ。2010年 6 月 17 日閲覧。
- ^ Sproson, WN & Taylor, EW (1971)。カラーテレビ照明一貫性指標。BBC 調査部レポート 1971-45
- ^ 欧州放送連合。「[Tech 3355]照明器具の色彩特性の評価方法：テレビ照明一貫性指数（TLCI-2012）およびテレビ照明器具マッチング係数（TLMF-2013）」（PDF） 。 2021年11月16日閲覧。
- ^ ab 映画芸術科学アカデミー (2020-09-16). 「アカデミースペクトル類似性指数 (SSI): 概要」(PDF)。
- ^ ab Royer, Michael P. (2021年3月16日). 「チュートリアル：ANSI/IES TM-30法を使用した光源色演色性評価の背景とガイダンス」. LEUKOS . 18 (2): 191–231. doi :10.1080/15502724.2020.1860771. S2CID 233697915.
- ^ 「TM-30 を使用して照明デザインを改善する – Illuminating Engineering Society」。
- ^ CIE (1999)、色彩表現（TC 1–33 最終発表）、出版物 135/2、ウィーン：CIE 中央事務局、ISBN 3-900734-97-6、2008年9月22日にオリジナルからアーカイブされ、2008年7月16日に取得
- ^ Davis, W.; Ohno, Y. (2005). Ferguson, Ian T.; Carrano, John C.; Taguchi, Tsunemasa; Ashdown, Ian E. (eds.). 「改良されたカラーレンダリングメトリックに向けて」Proc . SPIE . 第 5回国際固体照明会議。5941 : 59411G–1。Bibcode :2005SPIE.5941..283D。CiteSeerX 10.1.1.470.2414。doi : 10.1117 /12.615388。S2CID 121431482 。
- ^ 「カラーレンダリング」（PDF）。小売販売用光源の色特性を指定するための推奨事項。第8巻第2号。固体照明システムおよび技術連合。2010年3月。6ページ。 2020年9月14日閲覧。
引用文献
- バーンズ、ベントレーT. (1957 年 12 月)。 「色彩表現を評価するためのバンド システム」。JOSA。47 ( 12): 1124–1129。Bibcode : 1957JOSA ...47.1124B。doi : 10.1364/JOSA.47.001124。
- クロフォード、ブライアン・ヒューソン(1959 年 12 月)。「演色性許容値の測定」。JOSA。49 (12): 1147–1156。Bibcode : 1959JOSA ...49.1147C。doi : 10.1364/JOSA.49.001147。
- Nickerson, Dorothy (1960 年 1 月). 「光源と色再現」. JOSA . 50 (1): 57–69. Bibcode :1960JOSA...50...57N. doi :10.1364/JOSA.50.000057.
- Schanda, János; Sándor, Norbert (2003)。「色彩表現の過去・現在・未来」国際照明・色彩会議、南アフリカ、ケープタウン、2003年11月2～5日、76～85頁。