Slovník pojmů z oblasti barvy světla, chromatičnosti a fotometrie

Tato referenční příručka je určena pro profesionály, inženýry a odborníky v oblasti osvětlení, optického inženýrství a vědy o barvě. Každý pojem nabízí přesnou definici, teorii, metodiku měření i praktické letecké aplikace s odkazy na ICAO, CIE a další autoritativní zdroje.

A

Absorpce (světla)

Absorpce je proces, při kterém materiál zachycuje dopadající elektromagnetické záření (včetně viditelného světla) a přeměňuje jeho energii—obvykle na teplo, někdy na fotochemickou energii. Míra absorpce závisí na vlastnostech materiálu, dopadající vlnové délce a úhlu.

Aplikace:
Absorpce ovlivňuje spektrální složení světla v osvětlovací technice, fotometrii i kolorimetrii. Například v kabinovém osvětlení letadel jsou pro efektivitu voleny materiály s nízkou absorpcí viditelného světla, zatímco povrchové úpravy mohou cílit na selektivní absorpci pro snížení oslnění nebo UV záření.

Měření:
Kvantifikováno absorpčním koeficientem; měřeno pomocí spektrofotometrů nebo integračních koulí. Normy ICAO (Příloha 14) vyžadují testování povrchových materiálů pro dráhové osvětlení na absorpci, aby byla zajištěna viditelnost a věrnost barev.

Příklad:
Neutrální šedé filtry a sluneční brýle využívají řízenou absorpci k zeslabení světla. Ve fotometrii se provádí korekce absorpce pro přesné měření světelného toku nebo chromatičnosti.

B

Absolutně černé těleso (Planckův zářič)

Absolutně černé těleso je idealizovaný objekt, který pohlcuje veškeré dopadající záření a znovu vyzařuje energii podle Planckova zákona. Jeho vyzařované spektrum je určeno pouze teplotou; maximum vyzařování se s rostoucí teplotou posouvá podle Wienova posunovacího zákona.

Aplikace:
Záření absolutně černého tělesa je základem definic teploty barev. ICAO stanovuje chromatičnosti absolutně černého tělesa pro letecké osvětlení, aby byla zajištěna celosvětová konzistence. Planckova trajektorie v chromatičnostních diagramech je referencí pro korelovanou teplotu barev (CCT).

Měření:
Zdroje absolutně černého tělesa (např. wolframové lampy) se používají pro kalibraci fotometrických přístrojů. Jejich spektrální rozložení je porovnáváno se skutečnými zdroji pro určení CCT.

Příklad:
CIE Standardní světlo A (2856 K) je referenční zdroj založený na absolutně černém tělese pro kalibraci a podání barev. Displeje v kokpitech využívají referenci absolutně černého tělesa pro konzistentní bílou.

Jas

Jas je subjektivní vlastnost popisující, jak světlá se oblast pozorovateli jeví, bez ohledu na její fyzikální svítivost. Ovlivněn je intenzitou světla, adaptací oka, pozadím i kontrastem; jde o percepční jev a nikoliv přímo měřitelnou fyzikální veličinu.

Aplikace:
Svítivost (cd/m²) je fyzikální ekvivalent, ale lidské vnímání se může lišit vlivem efektu Purkyňova jevu nebo oslnění. ICAO stanovuje minimální svítivost a její rovnoměrnost pro letecké osvětlení dráhy, aby byla zajištěna vnímaná jasnost pro bezpečnost pilotů.

Měření:
Měřiče svítivosti nebo obrazové fotometry poskytují objektivní měření. Psychofyzikální testy vztahují vnímaný jas ke svítivosti ve výzkumu.

Příklad:
Okrajová světla dráhy musí splňovat minimální svítivost pro viditelnost, s ohledem na atmosférické zeslabení. Jas kokpitového osvětlení se upravuje, aby se zabránilo oslnění a zachovala noční adaptace.

C

Kandela (cd)

Kandela (cd) je základní jednotka SI pro svítivost—světelný výkon vyzařovaný zdrojem v daném směru na jednotkový prostorový úhel (steradián), vážený podle funkce V(λ) pro fotopické vidění člověka.

Aplikace:
Kandela vyjadřuje směrový výkon signálních a navigačních světel. ICAO stanovuje minimální a maximální hodnoty v kandelách pro letecké osvětlení, aby byla zajištěna viditelnost i prevence oslnění.

Měření:
Měří se goniofotometry nebo fotometrickými lavicemi, kdy je senzor nastaven do specifických úhlů a měří se tok na jednotku prostorového úhlu.

Příklad:
Středová světla dráhy musí vyzařovat minimálně 200 cd v hlavním paprsku dle ICAO Přílohy 14. Protisrážková světla letadel jsou udávána v kandelách pro viditelnost z daných úhlů.

Chromatičnost

Chromatičnost určuje barevnou kvalitu nezávislou na svítivosti—definuje odstín a sytost. Vyjadřuje se pomocí dvojic souřadnic (x, y) v diagramu CIE 1931 nebo (u’, v’) v diagramu CIE 1976.

Aplikace:
Zásadní pro specifikaci barev v osvětlení, displejích i materiálovém inženýrství. Letecké normy definují oblasti chromatičnosti pro signální světla, aby byly barvy bezpečně rozlišitelné.

Měření:
Odvozeno z tristimulusových hodnot (X, Y, Z) pomocí kolorimetrických funkcí CIE. Přístroje jako spektro-radiometry měří spektrální rozložení a umožňují výpočet chromatičnosti.

Příklad:
ICAO definuje hranice zelené chromatičnosti pro pojezdová světla. Výroba LED vyžaduje přesnou kontrolu chromatičnosti, aby nevznikl viditelný barevný rozptyl.

Chromatičnostní souřadnice

Číselné hodnoty, které určují polohu barvy v chromatičnostním diagramu—(x, y) v CIE 1931, (u’, v’) v CIE 1976 UCS.

Aplikace:
Používají se pro přesnou komunikaci a stanovení barevných tolerancí ve výrobě i regulaci. ICAO stanovuje přípustné souřadnice pro shodu leteckého osvětlení.

Výpočet:
Z tristimulusových hodnot:

• x = X/(X+Y+Z)
• y = Y/(X+Y+Z)
• u’ = 4X/(X+15Y+3Z)
• v’ = 9Y/(X+15Y+3Z)

Příklad:
LED moduly pro interiéry letadel se testují na souřadnice (x, y), aby byla zajištěna barevná jednotnost.

Chromatičnostní diagram

Dvourozměrné grafické znázornění všech vnímatelných chromatičností. Nejčastější jsou diagramy CIE 1931 (x, y) a CIE 1976 (u’, v’). Spektrální obvod tvoří hranici čistých spektrálních barev.

Aplikace:
Využívá se v návrhu osvětlení a displejů, kalibraci a regulaci. Normy ICAO a CIE stanovují barevné oblasti pro shodu.

Vizualizace:
Diagram CIE 1931 má tvar podkovy; Planckova trajektorie ukazuje průběh teploty barev.

Příklad:
Certifikace nových LED dráhových světel zahrnuje vykreslení chromatičnosti pro ověření splnění barevných hranic ICAO.

CIE (Mezinárodní komise pro osvětlení)

CIE je mezinárodní autorita v oblasti norem měření světla a barev. Stanovuje systémy a názvosloví pro fotometrii, kolorimetrii i radiometrii a tvoří základ pro normy ICAO, ISO a IES.

Klíčové přínosy:

• Standardní pozorovatel CIE 1931 a kolorační funkce
• Standardní světla (A, D65 aj.)
• Definice chromatičnosti, teploty barev, podání barev
• Měřící protokoly pro fotometrické jednotky

Příklad:
Barevné specifikace ICAO pro dráhové osvětlení vycházejí z norem CIE, což zajišťuje celosvětovou konzistenci a bezpečnost.

CIE 1931 Standardní pozorovatel

Matematický model průměrné odezvy lidského oka na barvu za denního (fotopického) světla, založený na koloračních funkcích (x̄(λ), ȳ(λ), z̄(λ)) pro 2° zorné pole (oblasti fovey).

Aplikace:
Referenční model pro všechny kolorimetrické výpočty—hodnoty XYZ, chromatičnostní souřadnice a barevné prostory. ICAO vyžaduje CIE 1931 pozorovatele pro certifikaci leteckého osvětlení.

Měření:
Kolorimetrické přístroje používají tyto funkce pro výpočet hodnot XYZ ze spektrálních měření.

Příklad:
Spektro-radiometr měří SPD navigačních světel a aplikuje funkce CIE 1931 pro výpočet barevných souřadnic k prokázání shody s předpisy.

Barevná souřadnice

Číselná hodnota (nebo sada), která určuje polohu barevného podnětu v barevném prostoru nebo chromatičnostním diagramu—(x, y) v CIE 1931, (u’, v’) v CIE 1976, (L*, a*, b*) v CIE Lab*.

Aplikace:
Používá se pro specifikaci barev, výrobní kontrolu, návrh osvětlení a zajištění shody. Letecká světla jsou definována konkrétními barevnými souřadnicemi ve spisech ICAO.

Příklad:
Pojezdová světla jsou testována v dávkách na souřadnice (x, y), aby vyzařovala předepsanou zelenou.

Kolorační funkce

Standardizované spektrální citlivostní křivky (x̄(λ), ȳ(λ), z̄(λ)), které představují odezvu CIE standardního pozorovatele na monochromatické světlo. Určují, kolik jednotlivých základních složek je třeba k vizuálnímu vyrovnání dané vlnové délky.

Aplikace:
Tvoří matematický základ pro převod spektrálních rozložení na tristimulusové hodnoty XYZ, používané ve všech kolorimetrických výpočtech.

Měření:
Používají se jako váhovací faktory pro měřená spektra v oblasti 380–780 nm.

Příklad:
SPD výstražných světel letadel se násobí koloračními funkcemi pro ověření shody chromatičnosti.

Kolorimetrie

Věda o kvantifikaci a popisu vnímání barev člověkem pomocí standardizovaných systémů a číselných popisů. Zahrnuje barevné prostory, měřící protokoly a matematické transformace spojující fyzikální světlo s vnímanou barvou.

Aplikace:
Základ pro specifikaci a kontrolu kvality barev v osvětlení a zobrazovačích. Normy ICAO a CIE využívají kolorimetrické metody pro stanovení přípustných parametrů leteckého osvětlení.

Měření:
Zahrnuje měření SPD, využití koloračních funkcí a výpočet tristimulusových hodnot, chromatičnosti a korelované teploty barev.

Příklad:
LED navigační světla jsou hodnocena kolorimetrickou analýzou pro splnění požadavků ICAO.

Podání barev (Index podání barev, CRI)

Podání barev popisuje, jak věrně světelný zdroj zobrazuje barvy objektů ve srovnání s referenčním zdrojem. Index podání barev (CRI, Ra) je metrika CIE (0–100), která tuto vlastnost kvantifikuje.

Aplikace:
Klíčové v prostředích, kde záleží na věrnosti barev—kabiny letadel, kontrolní místnosti, značení. ICAO a IES doporučují minimální hodnoty CRI pro vnitřní i vnější osvětlení z hlediska bezpečnosti a vizuální jasnosti.

Měření:
Hodnotí se osvětlením standardních barevných vzorků, měřením barevných rozdílů oproti referenci a průměrováním prvních osmi testovacích barev.

Příklad:
Osvětlení v kabině dopravních letadel je specifikováno s CRI nad 80 pro komfort a přesné vnímání barev bezpečnostního značení.

Barevný prostor

Matematický systém definující sadu barev jako kombinace souřadnic. Běžné prostory: CIE XYZ (zařízení nezávislý), sRGB (displeje), CIE Lab* (perceptuálně rovnoměrný).

Aplikace:
Umožňuje konzistentní komunikaci barev napříč zařízeními a médii. Letecké osvětlení, displeje a materiály odkazují na barevné prostory pro technickou specifikaci a shodu.

Příklad:
Displeje v kokpitech letadel jsou kalibrovány v sRGB pro správné zobrazení symbolů a výstrah.

Teplota barev

Teplota v kelvinech (K) absolutně černého tělesa, které vyzařuje světlo s nejpodobnější barvou danému světelnému zdroji. Popisuje odstín bílého světla od teplého (nízké K) po studené (vysoké K).

Aplikace:
Určuje odstín bílého světelného zdroje v návrhu osvětlení. ICAO využívá teplotu barev k rozlišení tříd bílého letištního osvětlení.

Měření:
Stanovuje se porovnáním chromatičnosti zdroje s Planckovou trajektorií v chromatičnostním diagramu.

Příklad:
Okrajová světla dráhy mohou být specifikována na 4000–6500 K pro neutrální až studeně bílou, což maximalizuje viditelnost.

Korelovaná teplota barev (CCT)

CCT je teplota absolutně černého tělesa, jehož chromatičnost je nejbližší chromatičnosti zdroje, který není absolutně černým tělesem (například LED), vyjádřená v kelvinech (K). Používá se k popisu odstínu bílého světla, pokud zdroj nevyzařuje dokonalé záření absolutně černého tělesa.

Aplikace:
CCT určuje „bělost“ LED, zářivek či jiných technických světel. V letectví CCT zajišťuje konzistentní vzhled signálních a dráhových světel i u moderních nečernotělesových zdrojů.

Měření:
Chromatičnost zdroje se zakreslí do diagramu a CCT je určena nejbližším bodem na Planckově trajektorii.

Příklad:
LED dráhová světla jsou specifikována na CCT, aby jejich bílá odpovídala stávajícím žárovkovým systémům.

Tento slovník se bude dále rozšiřovat, jak se bude vyvíjet osvětlovací technika, měřicí věda a normy.