什麼是 TM-30-15 (TM-30-18),我應該使用它嗎?

by Sam Nada | 2023/01/10

介紹

TM-30-15是由IES (Illuminating Engineering Society) 照明工程學會發布的顯色指數。 顯色指數這個系統指的是當光源照射在物體上時,光源能夠準確地重現物體本身顏色的數值(將光源與黑體輻射相比 – 例如太陽光)。 TM-30-15 是前一版 CRI 顯色指數系統(CIE CRI、GAI、CQS)中的下一代,每一個系統的宗旨都是在改進以前的設計。 在本文中,我們將解釋 TM-30-15,及其優點和重要性。

(點擊此處閱讀顯色指數介紹)

Photo by Andrew Leu on Unsplash

CIE CRI 顯色指數評價

我們先回顧一下 CIE CRI顯色指數,因為它是一個普及的標準,可以提供一些相關內容與 TM-30-15 進行比較。 最初的 CIE CRI顯色指數使用了 8 個樣本參考顏色 (R1-R8) 來確定光源與太陽光(或其他黑體輻射體)相比之下是如何重現這些顏色。 後來增加了R9 – R15其他樣本顏色。

這些比較是使用色度空間(或色圖)進行的,特別是 CIE 1960 色度空間。

您可以在下一張圖表中視覺化這個要點。 圖中的黑點代表八種參考顏色(R1-R8)重現太陽光的顏色,紅色的點則是測試光源重現的八種顏色。 黑點和紅點之間的距離基於 100 點刻度,並取其平均值做為最終的 CRI分數。 當CRI的數值越接近 100,測試光源就越接近太陽光。

CIE 1960 色度空間

CRI R9 數值

CRI R1-R8(後來添加了額外的 R9-R15)

TM-30-15 更好,因為它使用了 99 種參考色

最初CIE CRI 顯色指數所使用的8 種顏色。 主要是應用於服裝和建築的粉彩。相比之下,TM-30-15 使用了 99 種參考顏色,它的樣本基礎更為廣泛了,這也代表著更實用且更真實的顏色。

這些顏色是從真實世界中廣泛的數據庫中挑選出來的。

TM-30-15顏色樣品(99)

從綜合採樣的圖表中你可以看出,測試光源和參考光源(太陽光)之間的色彩重現,其層次更精細,顯色的結果更準確。

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

TM-30-15 更好,因為它使用 CAM02-UCS 色度空間

TM-30-15 採用 CAM02-UCS 色度空間作為根本,這是 CIE 照明工程學會認可的最新色彩空間。 色度空間使用彩色“3D立體圖” 識別顏色。 CAM02-UCS 是一系列色彩空間中的下一個,宗旨是在改進其前身(CIE 1931、CIE 1960、CIE 1976、CIELUV、CIELAB)。 但是 CAM02-UCS 是如何使其更加準確的呢?

如前所述,CIE CRI顯色指數的比較分析是在 CIE 1960 色彩空間上完成的,它是以平面二維的方式表示,其中只有重現顏色(保真度)與陽光並列。

CIE 1960 Color Chromaticity Diagram

然而,最近的 CRI 系統意識到顏色感知和識別更加複雜了,其色彩空間涉及到其他維度,特別是亮度和色度(飽和度),正如 Albert H. Munsell 的 3D 圖所示。

Munsell 1943 彩色立體柱坐標:SharkD - 衍生作品:Datumizer

同樣利用這種新的色彩感知,CAM02-UCS 將出現在 3D 色彩空間中。 這三個維度與孟塞爾圖的三個維度(色調、亮度、飽和度)類似。 這是一種基於人類感知來識別顏色較佳的方法,這意味著更準確的顯色信息。

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

此外,CAM02-USC 還可以減輕影響色彩均勻性的失真。 你可以使用 CIE 1931 色彩空間(圖為麥克亞當橢圓)的例子中查看色彩失真的情況。 他們發現橢圓的任何點內的顏色彼此都無法區分,從而扭曲了顏色空間的區域。 橢圓越長,整個色彩空間的形狀就越扭曲。

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

CAM02-USC 減輕了色彩失真,甚至與 CIELAB 相比也是如此(更多橢圓形,更少的失真)。

TM-30-15 是如何運作的?

要測量光源的顯色能力,您需要一個光源光譜儀,如 UPRtek MK350S Premium,或者其他使用 TM-30-15 協議進行測量的設備。

 

MK350S accuracy and precision

UPRtek 光譜儀可以使用多種測量顯色性的協議; CIE CRI、CQS 和 TM-30-15

光譜儀於量測時取得你的測試光源資訊。 請注意,99 個樣本,太陽光的 SPD 和光譜反射率數據已存儲在設備中。 該設備的演算法將從數學的角度判斷出測試光源與太陽光之間的顯色差異,並顯示兩個指標和兩個圖表。

Rf (Color Fidelity Index) 色彩逼真度指數類似於 CIE CRI顯色指數的“CRI”值,即測試光源與太陽光以 99 個測試樣本顏色在保真度差異的平均值。 差異以 100 分來判斷,分數越高表示測試光源的能力越接近太陽光的顏色。

Rg (Color Gamut Score) 色彩飽和度指數代表了人類對顏色感知的另一個重要因素;飽和度。 它也是測試光源和太陽光之間差異的平均值。 它的基礎分數是 (100) – 較高的分數 (100-140) 表示較高的飽和度(平均),而較低的分數 (60-100) 表示飽和度不足。

色彩向量圖——Rg 指標是一個反映整體飽和度不足或過高的數字,但是無法顯示哪些顏色區域有問題。 TM-30-15 通過在顏色空間上疊加色彩向量圖來解決這個問題,以此來表示色彩飽和度異常發生的位置。 請注意,CAM02-USC 色彩空間是一個 3D 空間,但它已被“扁平化”以顯示飽和度在維度上的變化。

色彩向量圖的三個實例顯示顏色飽和度異常發生的位置

MK350S Premium TM-30 指標和色彩向量圖。 該圖顯示了過飽和度(黃綠色和洋紅色)和欠飽和度(橙色和綠色藍色)

Rf-Rg Plot 圖表——該圖簡單地繪製了 Rf 與 Rg 的關係,顯示出光的顯色品質的整體視覺。 這是比較燈光時非常方便的視覺工具。

此 Rf-Rg 圖顯示了燈光(紅點)的整體顯色的品質。 如果點接近會聚點(右側),則表明光源品質就更好。

為什麼要使用 TM-30-15 和 TM-30-18?

TM-30-15 顯色系統是一個複雜且相對較新的顯色指數系統 (2015)。 它使用 CIE 照明工程學會認可的 CAM02-USC 色彩空間和 99 個顏色樣本來提高測量的層次和結果的準確性。

儘管 CIE CRI 顯色指數仍然是既定的顯色標準,但其缺陷已得到充分證明,近年來,其地位受到新的顯色指標的挑戰。

TM-30-15 已在市場上大力推動與驗證。 網絡上已經有相當多關於 TM-30-15的討論,其優勢是無可爭辯的。 2018 年,IES 將 TM-30-15 升級為 TM-30-18,使用 CIE 最新版的色彩保真度 (CIE 224:2017),推向全球化的重大的舉動。

但是,你不必再等待了! UPRtek 機種已於最近從 TM-30-15 更新為 TM-30-18。 如果您已經有一台UPRtek的光譜儀,您可以快速更新,升級到最新的 TM-30-18 並對其進行測試,無需做額外的設定。 不妨試試看將TM-30-18與 CIE CRI測量值進行比較,您就可以體驗到 TM-30-18 的優勢。

UPRtek TM-30-18 規格

參考資料:

US Department of Energy (Office of Energy Efficiency & Renewable Energy), IES (Illuminating Engineering Society), September 28, 2015, https://www.energy.gov/eere/ssl/downloads/webinar-technical-discussion-tm-30-15

US Department of Energy (Office of Energy Efficiency & Renewable Energy), IES (Illuminating Engineering Society), September 15, 2015, https://www.energy.gov/sites/default/files/2015/09/f26/tm30-intro-webinar_9-15-15.pdf

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