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TM-30-15(TM-30-18)とは何か、また使用すべきか?

by サム・ナダ|2023/01/10

前書き。

TM-30-15は、IES(Illuminating Engineering Society)が発行している演色評価数システムです。 演色評価数とは、ある光を物体に当てたとき、その物体の色をどれだけ正確に再現できるかを示すものです(黒体放射体(太陽など)と比較して)。 TM-30-15は、先行するCRIシステム(CIE CRI、GAI、CQS)に続くもので、それぞれが以前の設計を改良することを意図している。 今回は、TM-30-15について、そのメリットと重要性を説明します。

(カラーレンダリングインデックスの紹介は こちら)

CIE CRIレビュー

まず、CIE CRIを確認しよう。これは一般的な規格であり、TM-30-15と比較するための材料になるからだ。 オリジナルのCIE CRIは、8つの基準色(R1~R8)を使って、光源が太陽光(または他の黒体放射体)と比較して、それらの色をどのようにレンダリングするかを決定しています。 その後、R9〜R15の色も追加された。

この比較は、CIE1960色度図を代表とするカラーダイアグラム(またはカラーマップ)を用いて行われる。

次の図で可視化できますね。 黒い点は太陽光による基準色8色(R1~R8)の表現、赤い点はテスト光源による8色の表現を表しています。 黒点と赤点の間の距離は100点満点で、最終的なCRIスコアは平均化されます。 100に近いほど、テストライトは太陽光に近くなります。

CIE 1960色度図

CRIR9値

CRI R1〜R8(後にR9〜R15が追加されました。)

TM-30-15は99色のリファレンスカラーを使用しているため、より優れている

CIE CRI8色の原型は、衣料や建築用途に使われるパステルカラーだった。 TM-30-15では99色のリファレンスカラーを使用し、より実用的な色彩を豊富に取り揃えています。

これらの色は、実世界に存在する膨大なデータベースから選ばれたものです。

TM-30-15カラーサンプル (99)

このグラフから、テストライトとリファレンスライト(太陽光)の演色性を総合的にサンプリングし、より細かいグラデーションと正確な演色性を実現していることがわかると思います。

https://www.energy.gov/sites/default/files/2015/09/f26/tm30-technical-webinar_9-22-15.pdf

TM-30-15は、CAM02-UCS色空間を使用しているため、より優れています。

TM-30-15で欠かせないのが、CIE機関が推奨する最新のColor SpaceであるCAM02-UCSの色空間である。 カラースペースは、色の「3D空間マップ」で色を識別するために使用します。 CAM02-UCSは、従来の色空間(CIE1931、CIE1960、CIE1976、CIELUV、CIELAB)の改良を目的とした次のラインアップである。 しかし、CAM02-UCSはどのようにその精度を高めているのでしょうか。

前述のように、ほとんどのCIE CRI比較分析は、CIE 1960カラーマップというフラットな2次元表現で行われ、レンダリングカラー(忠実度)だけが太陽光と並置される。

CIE 1960色空間

しかし、最近のCRIシステムでは、色の知覚と識別は、アルバート・H・マンセルの3次元図が示すように、特に 明度や彩度といった他の次元が関与しており、より複雑であることが認識されている。

マンセル1943カラーソリッド円柱座標。SharkD - 微分作業。データマイザー

また、この新しい色彩感覚を利用して、CAM02-UCSは3次元の色空間で表示されることになります。 マンセル図の3次元(色相、明度、彩度)と同じようなものです。 人間の知覚に基づく色の識別方法が向上することは、より正確な演色情報を意味します。

CAM02-USC 色空間: https://www.energy.gov/sites/default/files/2015/09/f26/tm30-technical-webinar_9-22-15.pdf

さらに、CAM02-USCは、色の均一性に影響を与える歪みも緩和します。 歪みの例として、CIE1931のカラーマップ(MacAdamの楕円で表示)を見てみましょう。 その結果、楕円の任意の点内の色は区別がつかず、色空間の領域が歪むことがわかりました。 楕円が長くなるほど、図の形は歪みます。

https://www.energy.gov/sites/default/files/2015/09/f26/tm30-technical-webinar_9-22-15.pdf

CAM02-USCはCIELABと比べても歪みが緩和されている(より円形の楕円が多く、歪みも少ない)。

TM-30-15の仕組みについて教えてください。

光の演色性を測定するには、UPRtek MK350S Premiumなどの光源分光器や、TM-30-15のプロトコルで測定する装置が必要です。

 

MK350Sの精度と精度

UPRtekの分光計は、CIE CRI、CQS、TM-30-15など、さまざまなプロトコルで演色性を測定することができます。

テストライトから光を取り込み、そこからデバイスに取り込みます。 なお、99個の試料と太陽光のSPDと分光反射率データは、すでに装置内に保存されている。 この装置では、テスト光と太陽光のレンダリング格差をアルゴリズムで数学的に判断し、2つの指標と2つのグラフを明らかにします。

Rfの 指標は、CIE CRI「CRI」値と同様で、99個のテストサンプルのテスト光と太陽光の色の忠実度の格差の平均値です。 その違いを100点満点で判定し、数値が高いほど太陽光に近い色を出すことができるテストライトであることを示しています。

Rgは、人間が色を認識する上で重要なもう一つの要素である「彩度」を表す指標です。 また、試験光と太陽光の格差の平均値でもある。 基準値(100点)をもとに、点数が高い(100~140点)ほど飽和度が高く(平均的に)、それ以外(60~100点)ほど飽和度が低いことを示しています。

カラーベクトルグラフ – Rg指標は、全体の彩度過不足を反映する数値ですが、どの色領域に問題があるのかを示すものではありません。 TM-30-15では、色空間上に円形のベクトルグラフを重ね合わせ、彩度異常の発生箇所を表現することで、これを改善した。 なお、CAM02-USC色空間は3次元空間ですが、彩度次元のシフトを表示するために「平坦化」されています。

彩度異常の発生箇所を示すカラーベクターグラフィックスの3つのインスタンス。

MK350S Premium TM-30のメトリックスとカラーベクター図。 図は過飽和(黄緑&マゼンタ)と過少飽和(オレンジ&緑青)を示す

Rf-Rgプロットグラフ – RfとRgを単純にプロットしたグラフで、ライトのレンダリング品質を全体的に視覚的に表現します。 ライトを比較する際に、とても便利なビジュアルツールです。

このRf-Rgグラフは、照明(赤い点)の全体的なレンダリング品質を示すものです。 ドットが収束点(右側)に近づくと、光の質が良くなることを示す。

なぜTM-30-15とTM-30-18を使う必要があるのですか?

TM-30-15システムは、洗練された比較的最近(2015年)の演色評価数システムです。 CIE公認のCAM02-USC色空間と99色のカラーサンプルを使用し、測定の階調と結果の精度を高めています。

CIE CRIは現在でも確立された演色評価基準ですが、その欠陥はよく知られており、近年では新しいプロトコルがその地位を脅かしています。

TM-30-15は、市場での検証を大きく進めた。 TM-30-15については、すでにWeb上でかなりの話題と議論があり、その優位性は疑う余地がない。 2018年、IESはTM-30-15をTM-30-18にバージョンアップし、CIEのより新しいColor Fidelityの変更(CIE 224:2017)を採用、グローバルコミュニティでの受容に向けて大きく動き出しました。

でも、待つ必要はありません。 UPRtekのモデルは、最近TM-30-15からTM-30-18に更新されました。 すでにお持ちの方は、TM-30-18の最新アップデートに素早くアップグレードし、設定や構成なしにテストすることができます。 CIE CRIの測定値と比較し、TM-30-18の優位性を体感してください。

UPRtek TM-30-18の仕様

参考文献

米国エネルギー省(Office of Energy Efficiency & Renewable Energy)、IES(Illuminating Engineering Society)、2015年9月28日、https://www.energy.gov/eere/ssl/downloads/webinar-technical-discussion-tm-30-15

米国エネルギー省(Office of Energy Efficiency & Renewable Energy)、IES(Illuminating Engineering Society)、2015年9月15日、https://www.energy.gov/sites/default/files/2015/09/f26/tm30-intro-webinar_9-15-15.pdf。

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