O Índice de Renderização de Cor , ou CRI , captura a capacidade de uma fonte de luz artificial de renderizar os tons de cor de uma superfície. Entre 0 e 100, é estabelecido em relação às cores reproduzidas com uma fonte de referência da mesma temperatura de cor . Esses dois fatores, temperatura de cor e índice de reprodução de cor, tornam possível qualificar brevemente uma fonte de luz.
O índice de reprodução de cor não depende da avaliação da luz por um grupo de observadores, mas da colorimetria de amostras normalizadas iluminadas pela fonte. O índice máximo Ra = 100 corresponde assim, dependendo da temperatura da cor, quer à luz do dia, quer a uma luz branca “ideal”, a do corpo negro , à qual se aproxima uma lâmpada incandescente . É estabelecida para as fontes "sobre branco" e não tem sentido sob 20 e para temperaturas de cor abaixo 2.300 K . Uma diferença de 5 representa aproximadamente a menor diferença percebida entre dois iluminantes.
O índice de reprodução de cores não é totalmente representativo da qualidade da iluminação. Desenvolvido para tubos fluorescentes , representa erroneamente a qualidade das lâmpadas LED . Os usuários podem julgar que duas luminárias com o mesmo CRI e temperatura de cor são diferentes, sendo uma de melhor qualidade do que a outra. Se a cor for mais importante que o preço e o consumo de energia, é necessário escolher lâmpadas com CRI maior que 90.
A aparência colorida de uma superfície iluminada depende de suas características físicas, da luz que a ilumina e da luz principal do ponto de vista do observador. O designer de iluminação e o decorador brincam com todos esses efeitos: a luz de uma lâmpada incandescente é dourada na luz do dia que sai de uma janela; em um palco, uma superfície cinza é tingida com um projetor colorido.
Para simplificar o problema, concordamos que as fontes são as luzes principais. Uma superfície colorida por um pigmento pode ser descrita por seu espectro de absorção , que indica, para cada comprimento de onda , a proporção de luz que ela reflete. Uma superfície que absorve mais azul e verde do que vermelho parece avermelhada, em comparação com uma superfície que reflete todos os comprimentos de onda igualmente. Essa sensação avermelhada persiste mesmo que a luz que incide sobre ela seja realçada em azul e verde, desde que a superfície avermelhada ocupe apenas uma pequena parte do campo de visão. Por isso, a cor parece se prender aos objetos, enquanto a luz que chega aos olhos é diferente.
A capacidade de distinguir duas cores depende da quantidade de luz que incide sobre ela nas regiões do espectro visível que a caracteriza. Assim, um azul claro feito com uma mistura de ultramar e branco parece cinza à luz de uma vela. A luz da vela contém uma quantidade insignificante de luz azul. O Ultramarine retorna apenas azul. Portanto, ele se comporta como preto à luz da vela. Este efeito é a principal diferença entre duas fontes de luz. Quanto mais próxima a temperatura da cor estiver da luz do dia, mais tons podem ser distinguidos no azul.
O problema é agravado com fontes de luz que exploram a fluorescência . Iluminando uma superfície branca, que também reflete a luz de todos os comprimentos de onda visíveis, eles equilibram as áreas azul, verde e vermelha do espectro, de modo que essa superfície parece branca em comparação com a iluminada pela luz do dia. Mas o detalhe de seu espectro é diferente, de modo que duas cores que seriam semelhantes sob a mesma luz agora parecem diferentes. Isso constitui um problema de metamerismo .
Exemplo:Você pode pintar uma superfície de azul celeste de duas maneiras diferentes, de modo que, à luz de uma lâmpada incandescente profissional com uma temperatura de cor de 3200 K , sua cor seja a mesma.
Nós apresentamos as amostras em um fundo branco à luz de um tubo fluorescente : as cores são diferentes, mesmo que é branco indistinguíveis um branco iluminado por uma lâmpada incandescente em 3200 K . Se as misturas são ajustadas para obter amostras idênticas à luz do tubo fluorescente, são diferentes sob a da lâmpada incandescente.
Comparar o desempenho de duas luzes para permitir trabalhar com cores envolve comparar a renderização de várias superfícies coloridas. A escolha das características de absorção é decisiva. Dois espectros diferentes podem produzir a mesma cor, é necessário definir seu espectro, e não simplesmente sua colorimetria. Alguns pigmentos fornecem espectros com zonas de absorção mais marcadas, mas mais estreitos do que outros fornecendo a mesma cor. A escolha dos espectros de amostra teve que ser objeto de muitos experimentos, para que o índice não contradisse muito a experiência dos usuários.
Situar em uma escala a qualidade de reprodução de uma cor sob a iluminação requer duas condições: uma iluminação que serve de referência e um método de avaliação numérica da diferença de cor. A luz natural, com suas variações de acordo com a cobertura de nuvens, horário do dia, luz solar direta ou não direta e métodos de iluminação incandescente, que são os mais antigos, servem de referência. Os padrões definem seus espectros convencionais. A diferença de cores é calculada assimilando os três valores que definem uma cor a um espaço euclidiano tridimensional: a diferença de cores é a distância entre os pontos que representam essas cores no espaço de cores. A pesquisa em colorimetria tem se empenhado em produzir espaços onde a distância entre dois pontos corresponda bem à percepção. Nesse espaço, o intervalo entre dois raios de luz no limite da diferença na percepção das cores é o mesmo em todos os lugares.
A temperatura da cor é o principal aspecto das diferenças entre os iluminantes. Não se pode esperar que todas as cores se destaquem igualmente, independentemente da temperatura de cor da iluminação. O índice de renderização é usado para comparar fontes com a mesma temperatura de cor.
A comparação entre duas fontes de luz é feita a partir de seus espectros. Para cada banda de frequência, o coeficiente de emissão de luz é multiplicado pelo complemento de um do coeficiente de absorção da mancha colorida e o resultado é multiplicado pelo coeficiente da função colorimétrica. A colorimetria resultante é a soma de todos os resultados obtidos para cada função colorimétrica. Esta operação é repetida com a luz de referência.
Obtemos assim uma série de desvios, correspondentes a cada amostra. Resta decidir se a qualidade é avaliada pelo desvio máximo ou por um desvio médio. O índice de reprodução de cores é a média aritmética dos desvios.
A pesquisa sobre métodos de comparação de iluminantes data da década de 1930.
A Comissão Internacional de Iluminação definiu um primeiro procedimento para comparar a renderização de cores, usando amostras padronizadas, em 1965. Uma atualização de 1974 levou em consideração a adaptação visual cromática; a edição final do método data de 1995. Pretendia-se fornecer aos profissionais um método de comparação objetiva entre a iluminação baseada na fluorescência e aquela baseada na incandescência, incluindo a luz do dia, do ponto de vista do seu efeito nas cores dos objetos iluminados .
A Comissão Internacional de Iluminação (CIE) define o índice de reprodução de cor sintética R a a partir da diferença colorimétrica entre as cores difundidas pelas faixas de amostras definidas por um espectro de reflexão, iluminadas pela fonte em teste, e aquelas que apresentam quando iluminadas por um fonte de referência com a mesma temperatura de cor e irradiando , como um corpo negro , luz do dia ou lâmpada incandescente .
O CIE definiu quatorze amostras, oito das quais são comumente usadas para a avaliação do índice de tubos fluorescentes.
A temperatura de cor proximal da fonte de luz a ser avaliada determina a fonte de referência.
As coordenadas tristimulus são calculadas para cada amostra com a luz a ser avaliada e com a luz de referência no espaço de cores CIE UVW . Esses resultados são corrigidos pela transformação de von Kries, que representa a adaptação cromática visual para a temperatura de cor comum à fonte de referência e iluminação a ser avaliada. Calculamos a diferença de cor, que é a raiz quadrada da soma dos quadrados das diferenças de cada componente. O IRC da fonte a ser quantificada é a média dos desvios. Uma vez que oito amostras são frequentemente usadas, os fabricantes costumam usar o prefixo “octo-” para suas lâmpadas de alto CRI .
Como as lâmpadas diurnas e incandescentes são as luzes de referência, a diferença de cor é zero e o CRI é 100.
O índice de restituição de cor foi criado para permitir uma comparação de luminárias “aproximadamente brancas” - ou seja, no momento da sua definição, tubos fluorescentes - o que também se aplica à sua variante fluorescente compacta, ou uma janela. Desde a sua introdução, os profissionais da cor notaram sua inadequação para qualificar iluminação e casos de metamerismo mostrando duas superfícies coloridas como idênticas ou diferentes sob iluminação com a mesma temperatura de cor e alto índice de reprodução de cor. O desenvolvimento da iluminação por diodo emissor de luz levou a CIE a definir um índice de fidelidade de cor , que inclui um espaço de cor baseado em desvios de cor onde 99 amostras de cores e seus espectros de absorção são melhor distribuídos em vez de 15. geralmente reduzido para 8 para o CRI de 1995. No entanto, a Comissão observa que, ainda mais preciso, o índice de fidelidade de cor ainda não pode servir como um índice de qualidade da iluminação, e que grupos de usuários podem julgar luminárias com resultados idênticos para o índice como diferentes.