Viste i recenti sviluppi, oggi ritorno su un tema a me caro: la valutazione della Resa Cromatica di una sorgente. Il tema è stato trattato originariamente  in uno dei primi articoli pubblicati su Luxemozione, poi successivamente ampliato ed aggiornato.

L’Indice di Resa Cromatica (Spesso citato con la dizione anglosassone Color Rendering Index – CRI) è un indice adimensionale che varia da 0 a 100, che descrive (per sommi capi) la capacità di una sorgente di restituire fedelmente i colori di un oggetto illuminato.

Indice di Resa Cromatica Campioni di colore
Nell’immagine sono rappresentati gli 8 samples di colore standard+6 estesi utilizzati nella valutazione dell’indice di resa cromatica CRI (Ra) e relative coordinate cromatiche su diagramma CIE Lab del 1976

Per maggiori approfondimenti vi consiglio, in ogni caso, una lettura propedeutica all’artcolo

Indice di Resa Cromatica

Come molti di voi certmente sapranno, il sistema di valutazione della Resa Cromatica attualmente in vigore, noto anche come Indice di Resa Cromatica Ra, definito secondo la procedura CIE 13.3 del 1995 , ma formulato originariamente in sede CIE Commission Internationale de l’Éclairage nel 1964, presenta delle limitazioni importanti, soprattutto se utilizzato per sorgenti LED.

IES-TM-30 Color rendering index
Evoluzione dell’indice di resa cromatica

L’inefficacia del sistema CRI (Ra) è noto ormai da diversi anni ed è argomento di dibattito in diverse sedi.
Si ricorda in merito il documento CIE 177:2007 Colour Rendering of White LED Light Sources in cui si afferma che:

CIE CRI is generally not applicable to predict the color rendering rank order of a set of light sources when white LED light sources are involved in this set

E così oggi, mentre i produttori forniscono ancora dati relativi all’indice di resa cromatica CRI (Ra), anche se oggettivamente non adeguati, dall’altra parte si ricercano alternative in grado di dare una lettura più completa possibile sul modo in cui una sorgente è in grado di rendere un colore, introducendo, come vedremo, una discriminante in grado di pesare anche la preferenza dell’osservatore.

Si pensi ad esempio all’aumento di saturazione di una tinta, che può favorire la selezione di un prodotto, e che dall’indice di resa cromatica CIE del 95 è letto come parametro “negativo”.

Negli ultimi anni si sta facendo molto, si pensi al CQS Color Quality Scale sviluppato dal NIST tra il 2010 e il 2012, che propone, una nuova scala basata su nuovi 15 samples di colore e altre evoluzioni rispetto al CRI (Ra) attualmente in uso e nuovi algoritmi

CQS color samples
Samples di colori campione utilizzati nella verifica del CQS

O ancora il sistema proposto nel 2014 dal LRC Lighting Research Center diretto da Marc Rea, che pone in relazione l’indice di resa cromantica CRI (Ra) con la Gamut Area (GAI),  definendo una “Classe A” di apparecchi caratterizzati da valori di CRI> 80 e un indice GAI compreso tra 80 e 100.

Si ricorda che con la Gamut Area è possibile valutare l’aumento (o la diminuzione) di saturazione di un oggetto illuminato dalla sorgente in esame. Come si diceva un lieve aumento di saturazione può tradursi in una preferenza.

Indice di Resa Cromatica Gamut Area Xicato
Gamut Area Index (GAI) è calcolato dividendo la Gamut area formata dalla sorgente campione con l’area formata illuminando i campioni con la sorgente di riferimento. In quest’immagine il confronto tra la GA riferita al corpo nero e GA riferita ad un LED Xicato Vibrant CCT 3000K

Tanto lavoro, ma lo scoglio principale per l’adozione di questi nuovi indici è l’approvazione da parte di CIE, che fino ad oggi non si è ancora sbilanciata ufficialmente a favore di nuovi standard.

Il nuovo arrivato: l’indice TM-30 di IES

Lo scorso agosto è stata approvata e pubblicata da IES Illuminating Engineering Society , la documentazione relativa ad un nuovo metodo di valutazione denominato TM-30, IES Method for Evaluating Light Source Color Rendition che ad oggi è sottoposto alla valutazione del CIE per l’approvazione del nuovo standard internazionale. Sembra avere buone chance. Staremo a vedere!

IES-TM-30 Color rendering index 02
Comprazione tra le 2 metriche CIE Ra e IES TM-30

Innanzitutto il nuovo Indice di Resa Cromatica TM-30 utilizza 99 colori campioni (Color Evaluation Samples – CES) che riprendono i colori delle foglie, fiori, tonalità della pelle , dipinti, e alcuni samples Munsell originali. I CES selezionati sono definiti all’interno dell’intero spazio colore, ed includono colori saturi e poco saturi.

TM-30 color renderin index CES

One index is not enough

Un solo indice non è sufficiente, questo l’altra grande novità rispetto al sistema CRI (Ra).

Il Tm-30 propone una metrica composta da due indici:

Metrics TM-30 color rendering index

Rf Fidelity Index simile al CRI (Ra) con un massimo uguale a 100 che corrisponde alla perfetta corrispondenza tra i samples illuminati da sorgente campione ed incognita.

Rg Gamut Index simile a quanto porposto con la Gamut Area (GAI) di LRC, calcolato confrontando l’area dello spazio cromatico della sorgente incognita e campione.

TM 30 comparison Rg vs Rf
Immagine credits DOE Department of Energy

Rg varia da 60 a 140, dove:

  • Rg=100 indica che, in media, la sorgente test non modifica la tinta e la saturazione dei CES, confrontati con la sorgente campione.
  • Un valore Rg>100 indica un aumento di saturazione dei colori e quindi colori più vividi
  • Un valore Rg<100 indica una diminuzione della saturazione.

Ma oltre al dato numerico il sistema di resa cromatica IES TM-30 aggiunge una rappresentazione grafica che consente di valutare dove avviene la variazione di saturazione dei colori

Rg plot TM 30 color rendering index
Immagine credits DOE Department of Energy

Per meglio comrpendere l’importanza della rappresentazione grafica qua sotto un esempio:

IES-TM-30 Color rendering index 05
Nella prima immagine a sistra una valore di Rf>90 senza variazioni di saturazione, nelle immagini successive oltre ad una diminuzione del Fidelity Index Rf=80 si ha un decremento ed incremento di saturazione rispettivamente.

Quindi ricapitolando qua sotto 2 immagini comparative di sorgenti in cui è utlizzato il nuovo indice di resa cromatica IES TM-30.

IES-TM-30 Color rendering index 03 IES-TM-30 Color rendering index 04

Nuovo indice TM-3 0 applicato ai LED

a testimoniare l’importanza di questo nuovo sistema di valutazione, alcune aziende produttrici di LED stanno iniziando a pubblicare dati ufficiali in cui è inserito sia il valore di CIE (Ra)  standard che il nuovo sistema TM-30. Tra queste Xicato

Qua sotto alcune immagini di riferimento su  prodotti Artist e Vibrant. qua il documento originale a cui vi rimando.

TM-30 Xicato Artist TM-30 Xicato vibrant TM-30 Xicato vibrant

 

Qua il video (sottotitolato) del webinar introduttivo di DOE sul nuovo TM-30

Il colore e il Mondo Reale

Concludendo, come accennavo ad inizio articolo la strada che si cerca di percorrere è verso una lettura del mondo meno oggettiva e più consapevole delle esigenze dell’individuo.

Anche l’aumento minimo di saturazione di una tinta, come dicevo, può favorire una preferenza.

Detto questo, mi preme però ricordare che, Progettare la Luce va oltre la mera selezione di una sorgente attraverso la lettura di un indice, seppur evoluto; così come progettare non significa semplicemente applicare una normativa alla lettera e fare due calcoli in dialux.

Il progetto è ideato per chi utilizza lo spazio, nel rispetto dello spazio: è impossibile tradurre in numeri la preferenza che un individuo ha costruito con la sua esperienza.

Color-Contrast
Tinta e Luminanza sono valori relativi e non assoluti che dipendono , ad esempio dallo sfondo in cui sono inseriti gli oggetti.

Piuttosto che studiare a memoria l’ennesima normativa dovremmo addentrarci un po’ di più negli studi del comportamento e della percezione e capire meglio per chi stiamo progettando. Così è il mondo reale.

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