CRI aus SPD berechnen?

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Moderator: T.Hoffmann

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fsg4u
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Do, 23.05.13, 17:45

Moin moin,

Ich hab recht viel bei Tante Google gesucht, aber leider noch keinen Weg hierzu gefunden.
Ich habe ein Spektrum (SPD) von einer Lichtquelle(LED) als Datenwerte.(380nm bis 725nm)
Nun kann ich aus diesem Spektrum schon XYZ und damit auch den CCT errechnen.
Das klappt so weit ganz gut.
Ich würde aber gern die Ri werte und damit den CRI wert bzw Ra Wert berechnen.
Ich weiß, dass diese Werte Referenzwerte für verschiedene Farben bzw Abtrahlungen sind, aber man hat ja immer nur eine Lichtquelle.
Wie kann ich also also meiner SPD bzw aus den XYZ Werten die Ri Werte berechnen.
Jemand eine Idee?
Für die gesamten Rechnungen benutze ich VBA. Ich suche also nach der Formel und nicht nach einem Tool, was es für mich tut.

Danke Euch schon mal vielmals.
Ist quasi mein erster Post hier.
Ciao FSG
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Achim H
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Do, 23.05.13, 18:52

Lichtanalyse (PDF, 15 Seiten deutsch), relevant: Gleichung 6 auf Seite 12.

Zitat (das i müsste eigentlich tiefer gestellt werden):
Ri = 100 - 4,6 x ΔE



Wikipedia: Farbabstand Delta E

Zitat:
Der Wert von Delta E zwischen den Farborten Bild und Bild wird nach ISO 12647 und ISO 13655 als euklidischer Abstand berechnet:
Bild



Die Formeln für die Umrechnung der Farbräume findest Du ebenfalls bei Wikipedia:
Lab-Farbraum: Umrechnung von XYZ zu Lab



Keine Ahnung, ob das alles so richtig ist, was ich hier labere. :wink:
fsg4u
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Do, 23.05.13, 18:55

Moin moin,
Danke für die schnelle Antwort.
Die Formel kenne ich natürlich. Aber ich muss ja den Abstand zu den Referenzwerten herstellen.(Zu was würde man sonst den Abstand berechnen)
Eine Idee wo ich diese 15 Referenzwerte herbekomme?
Ich finde dieses leider nicht auf den normalen CIE Seiten.
Ciao fsg

edit:
diese werte hab ich gerade gefunden.(Anhang) Das sind ja wahrscheinlich die richtigen L*a*b Werte oder?
Jemand die gleichen Werte?

Sample Name,L*,a*,b*
PANTONE 21-4-1 C,58.54,19.74,11.34
PANTONE 150-1-2 C,61.88,2.41,28.96
PANTONE 135-3-4 C,61.02,-14.46,52.91
PANTONE 124-1-2 C,65.27,-23.67,20.23
PANTONE 94-4-3 C,60.40,-13.90,-8.84
PANTONE 83-1-2 C,61.96,-6.13,-28.74
PANTONE 58-1-1 C,64.02,13.59,-24.63
PANTONE 35-1-2 C,61.85,25.08,-11.02
PANTONE 26-2-7 C,37.38,59.36,23.97
PANTONE 4-1-3 C,87.45,4.40,73.64
PANTONE 114-1-6 C,50.79,-40.99,17.69
PANTONE 88-3-3 C,31.85,-18.98,-35.98
PANTONE 14-1-1 C,85.31,17.26,24.72
PANTONE 131-1-5 C,39.91,-5.85,24.33
PANTONE 16-4-2 C,59.84,21.06,15.88
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Achim H
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Do, 23.05.13, 19:27

Auf kruschwitz.com gibt es fast am Ende der Seite eine Tabelle mit den 14 Testfarben. Allerdings sind die Werte dort nach der Munsell Notation geschrieben worden.

Ich habe gerade die 14 Testfarben in Irfan-View gepickt:
#1 Altrosa, RGB: 178, 141, 134
#2 Senfgelb, RGB: 158, 143, 101
#3 Gelbgrün, RGB: 131, 155, 72
#4 Hellgrün, RGB: 108, 164, 121
#5 Türkisblau, RGB: 105, 149, 159
#6 Himmelblau, RGB: 116, 134, 184
#7 Asterviolett, RGB: 150, 115, 164
#8 Fliederviolett, RGB: 182, 114, 154
#9 Rot gesättigt, RGB: 255, 59, 74
#10 Gelb gesättigt, RGB: 255, 255, 0
#11 Grün gesättigt, RGB: 32, 227, 105
#12 Blau gesättigt, RGB: 101, 74, 235
#13 Rosa (Hautfarbe), RGB: 192, 157, 132
#14 Blattgrün, RGB: 68, 85, 54

Die Formeln zum Umrechnen des RGB-Farbraumes findest Du hier: Lab-Farbraum: Umrechnung von RGB zu Lab

So ganz richtig ist das aber nicht: die Umrechnung erfolgt zu XYZ. Von dort müsstest Du in einem weiteren Schritt nach Lab umrechnen.


Edit: Link zu Wikipedia funktionierte nicht
Zuletzt geändert von Achim H am Fr, 24.05.13, 11:55, insgesamt 1-mal geändert.
fsg4u
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Do, 23.05.13, 23:06

Super vielen Dank.

Meine Codes von RGB zu XYZ zu Lab funktionieren gut. Das ist also kein Problem.
Ich hatte mir es am Anfang nur komplizierter vorgestellt und dachte ich brauche für all diese Farben ein komplettes Spektrum. Und danach hab ich immer gesucht und keins gefunden.

Werd Deine RGBs mal umrechnen und dann versuchen.
Danke noch mal.
Ciao fsg
olafh
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Fr, 24.05.13, 07:23

Hi,

Der CRI gibt die Güte der Farbwiedergabe der Quelle (Q) relativ zu einer idealen Lichtquelle Q(ref) an.
Damit benötigst Du zu Deiner SPD die einer zweite SPD gleicher Farbtemperatur, nämlich die von von Q(ref).

Du bestimmst also erst die CCT von (Q) und dann berechnest Du für kleine CCT die SPD des entsprechenden
Schwarzkörperstrahlers oder für höhere CCT die entsprechenden SPD von Sonnenlicht aus den CIE Tabellen.

Nun benötigst Du die Remissionsspektren der Testfarbsamples. Diese geben die Energiemenge an,
die von den Farbsamples abhängig von der Wellenlänge zurückgestrahlt wird.

Jetzt errechnest du anhand von SPD x Remission(i) und SPD(ref) x Remission(i) je zwei Farben pro Sample.
Je größer nun der Abstand der Farben ist, desto schlechter ist R(i). Sind die Farben gleich, so ist R(i)=100

hier findest Du jedes einzelne Detail der Rechnung: http://web.archive.org/web/200711091059 ... lation.xls
Falls jemand damit herumspielen möchte sind folgende Hinweise vielleicht ganz hilfreich http://blog.cinciala.eu/?p=58 :wink: :wink:

lg olaf
Loong

Fr, 24.05.13, 09:54

olafh hat geschrieben:Falls jemand damit herumspielen möchte ...
... lade er die Excel-Datei in Open Office, das sich nicht um eventuelle in Excel gesetzte Passwörter kümmert 8)
fsg4u
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Fr, 24.05.13, 11:24

Moin moin,
Also irgendwie klappt es leider immer noch nicht.
Ich hab mal mein Spectrum
angehängt und direkt auch die SPD

Als X Y Z Werte kommen bei mir diese Werte raus:
X=82,255977
Y=79,67121642
Z=44,26403126

Sind diese vielleicht schon total off? Rechnung
X= Summe [SPD(lamda)*xfunction(lamda)]
Die funktionen hab ich auch mal angehängt. (1nm Schritte)

dazu sind dann dies die xy Werte x=(X/X+Y+Z)
x=0,3990
y=0,386

n=(x-0,332)/(0,1858-y)
n=-0,334

und somit CCT =(437*n^3)+(3601*n^2)+(6831*n)+5517
CCT:3622

Das passt ja noch recht gut.
Aus diesen XYZ Werten nun L*a*b
über:
ref_X = 95.047
ref_Y = 100
ref_Z = 108.883

var_X = X / ref_X 'ref_X = 95.047 Observer= 2°, Illuminant= D65
var_Y = Y / ref_Y 'ref_Y = 100.000
var_Z = Z / ref_Z 'ref_Z = 108.883

var_X = var_X ^ (1 / 3) 'werte sind groß genug
var_Y = var_Y ^ (1 / 3)
var_Z = var_Z ^ (1 / 3)

CIE_L = (116 * var_Y) - 16 'Light Intensity
CIE_a = 500 * (var_X - var_Y)
CIE_b = 200 * (var_Y - var_Z)

L=91,53713749
a=12,95969746
b=32,98709368

Wenn ich nun mit den
Lab Werten von dem ersten Testsample #1 Altrosa, RGB: 178, 141, 134 rechne
L=61,86
a=12,92
b=9,06

komme ich auf ein deltaE=Wurzel ((L1-L2)^2+(a1-a2)^2+(b1-b2)^2)
deltaE=38,12138347

Was natürlich ein bisschen quatsch ist denn damit würde ich ein R1 bekommen von: R1=100-4,6*deltaE
R1=-75,358

Ich hoffe, das war so ausführlich wie möglich.
Jemand eine Idee?
(Wollte eigentlich das spectrum und die luminous functions auch als txt hochladen. Geht leider nicht.)

Danke Euch für Eure Hilfe.
Ciao FSG
Dateianhänge
XYZ functions.jpg
die luminous functions die ich benutze
XYZ functions.jpg (25.51 KiB) 12190 mal betrachtet
spectrum 4000K LED.jpg
eine von mir gemessene LED
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Achim H
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Was natürlich ein bisschen quatsch ist denn damit würde ich ein R1 bekommen von: R1=100-4,6*deltaE
R1=-75,358
Das wird schon richtig sein.
Im verlinkten PDF (meine 1. Antwort) steht nach der Gleichung folgender Text:
"Nach unten hin ist Ri nicht begrenzt und kann bei schlechter Farbwiedergabe sogar negative Werte annehmen."
fsg4u
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Fr, 24.05.13, 13:48

@ Achim,
danke für die wieder schnelle Antwort,
aber dann hab ich gerade für meine gemessenen 25 Produkte(unterschiedliche LEDs)
24 negative Werte für R1
Einmal sogar -234

Irgendwas ist in meiner Rechnung wohl noch falsch.
Ist 390nm bis 725nm vielleicht nicht ausreichend?


edit:
also das File ist echt super. Da kann ich einfach meine Spektren reinkopieren und ein bisschen anpassen. Und man kann die einzelnen Formeln gut nachvollziehen. In dem File komm ich auch auf normale CRI Werte um die 80
Vielen Dank! Muss jetzt nur noch ein wenig weiter messen(also von 360-840)
Vielen Dank
Gerd_Carl
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Di, 07.04.20, 14:38

Hi,
die Ermittlung der Ri Werte bezieht sich normalerweise auf das Spektrum von 380nm bis 780nm
Hier ist ein Link auf eine amerikanische Seite in der der CRI recht gut erklärt ist:
https://www.waveformlighting.com/tech/c ... amples-tcs
Einige Spektren erzeugen in der Tat auch negative Werte beim CRI, insbesondere im Patch 9 (intensives Rot) das habe ich schon sehr häufig gemessen bei Leuchtstoffröhren. Bei LEDs über CRI Ra 80 durch das "vollständigere" Spektrum habe ich es noch nicht gesehen.
@Olaf: Danke für den Tip mit dem Excelbaltt ist eine sehr gute Quelle.

Ich befasse mich primär mit Beleuchtung im Bereich der Druck- und Medientechnik und da kommt es auf sehr hohe CRI Werte an.
Die Fogra hatte im Jahr 2013 die letzte Version des Vergleichsrechners zur Bewertung von CRI, MIvis und MIuv herausgebracht. Der ist entstanden als Tool zur Erarbeitung der Grundlagen der ISO3664:2009.
Wer mit D50 als Referenzlichtquelle arbeitet kann diesen Rechner sicher gut brauchen um die spektralen Daten der Leuchtmittel auf Qualität zur Farbwiedergabe zu prüfen. Hie rist aber zu beachten, dass die Referenzlichtquelle für den CRI nicht die ähnliche CCT ist, sondern D50.
Website:
https://www.fogra.org/fogra-forschung/m ... proof.html
Hier die Excel Datei:
https://www.fogra.org/index.php?menuid= ... poreid=200

Besten Gruß, Gerd
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