Lichtqualität messen

CRI Ra (CIE 13.3:1995) ist Mathematik von 1974: acht Pastell-Munsell-Proben, Farbunterschiede im längst veralteten U*V*W*-Raum von 1964 mit einer von-Kries-Adaptationstransformation, gemittelt zu einer Zahl. Gesättigtes Rot ist Probe 9, und R9 ist optional, nicht Teil von Ra.

Die Mittelung ist die Falle. Ein schmalbandiges LED-Spektrum lässt sich so abstimmen, dass es die acht Pastelltöne akzeptabel wiedergibt, während es alles dazwischen verfehlt; zwei Ra-90-Quellen können Haut, Holz und Frischware also sichtbar unterschiedlich wiedergeben. CRI wurde entworfen, um Leuchtstoffröhren mit Glühlampen zu vergleichen, breite Spektren mit breiten Spektren. Es war nie für die zackige Emission der Festkörperbeleuchtung gebaut, und in den 2010er-Jahren führte es Käufer aktiv in die Irre.

ANSI/IES TM-30 (2015, überarbeitet 2018 und 2020; sein Treueindex international als CIE 224:2017 harmonisiert) ersetzt die 8 Pastelltöne durch 99 Color Evaluation Samples, Reflexionskurven realer Objekte (Haut, Textilien, Farben, Pflanzen), so ausgewählt, dass ihre spektralen Merkmale gleichmäßig über die Wellenlänge verteilt sind. Diese Gleichmäßigkeit ist die Anti-Trick-Klausel: Es gibt keine Lücke zwischen den Proben, in der sich ein zackiges Spektrum verstecken könnte.

Farbverschiebungen werden in CAM02-UCS berechnet, einem modernen gleichförmigen Farbraum, gegen eine Referenz bei der eigenen CCT der Testquelle: Plancksch unter 4000 K, CIE-Tageslicht über 5000 K, dazwischen überblendet. Rf ist eine Transformation der mittleren Farbdifferenz über alle 99 Proben; 100 bedeutet ununterscheidbar von der Referenz. Typische Ra-80-Lampen landen bei einem Rf um die mittleren 70er, aber die Rangfolgen ordnen sich bei schmalbandigen Spektren neu, und genau das ist der Punkt.

Die 99 Proben werden zu 16 Farbton-Bins gemittelt. Verbindet man die 16 Bin-Mittelpunkte, erhält man das Polygon im Vector Graphic; Rg ist die Fläche dieses Polygons geteilt durch die Fläche des Referenzpolygons, ×100. Über 100 übersättigt die Quelle im Mittel; unter 100 trübt sie. Rg sagt nichts darüber, welche Farbtöne sich verschoben haben; das ist die Aufgabe des Vector Graphic.

Treue und Gamut sind gekoppelt: Rf 100 erzwingt Rg 100, und jeder Punkt zusätzlicher Gamut wird mit verlorener Treue erkauft: Eine Quelle bei Rg 120 kann etwa Rf 80 nicht überschreiten, weil dieselben Chroma-Verschiebungen, die das Polygon aufblähen, als Farbfehler gezählt werden. „Lebhaft“ ist nicht gratis; es ist eine kontrollierte Verzerrung.

Prüfen Sie zuerst Bin h1; es enthält Rottöne und den Großteil der Hautwiedergabe. Reale Spezifikationen benennen es ausdrücklich: Beleuchtungsvorgaben für farbkritische Umgebungen verlangen eine Haut-Bin-Treue Rf,h1 ≥ 90 und eine lokale Chroma-Verschiebung Rcs,h1, die etwa zwischen −9% und +9% gehalten wird. Ein nach innen zeigender h1-Pfeil bedeutet stumpfe, graue Haut; ein stark nach außen zeigender den geröteten, sonnenverbrannten Look.

Ausbuchtungen nach außen in h2–h3 (Orange) sind der Supermarkt-Trick: übersättigte Frischware verkauft sich. Nach innen bei h15–h16 stehen tote Holztöne und leblose Rottöne, die klassische Signatur der Budget-LED. Das Polygon ist die ganze Geschichte in einer Form: Rf ist im Wesentlichen die mittlere Pfeillänge, Rg die eingeschlossene Fläche, beide Ein-Zahl-Projektionen dessen, was Sie sehen.

Anhang E von TM-30-20 macht aus den Metriken eine Spezifikationssprache: drei Design-Absichten (Preference, Vividness, Fidelity), jede mit abgestuften Prioritätsstufen (P1–P3, V1–V3, F1–F3), aufgebaut aus Schwellenwerten für Rf, Rg und den Haut-Bin. Ein P1-Raum (Gastgewerbe, Wohnbereich) will hohes Rf mit einer leichten, kontrollierten Chroma-Anhebung; eine Retail-Installation mit V-Absicht kann Rg 102–108 vorgeben und dabei h1 schützen; ein Museum oder eine Grading-Suite gibt F vor: maximales Rf, Rg nahe 100 fixiert.

Das ist die praktische Verbesserung gegenüber „CRI ≥ 80“: Statt eines stumpfen Mittelwerts legt eine Spezifikation nun fest, was Farben unter dem Licht tun sollen, und das Vector Graphic zeigt auf einen Blick, ob eine Leuchte konform ist.

Ihr Auge adaptiert; eine Kamera nicht. High-CRI-LED-Leuchten, die am Set gut aussahen, erzeugten Material, das teures Grading brauchte, deshalb veröffentlichte die EBU 2012 TLCI (Tech 3355 / Recommendation R 137). Ihr Kniff: den menschlichen Normalbeobachter durch eine Standardkamera ersetzen, eine modellierte Drei-Chip-HDTV-Kette plus Rec. 709-Display, ein bewusstes Echo darauf, wie die CIE einst einen Menschen standardisierte.

Ablauf: SPD mit einem Spektroradiometer messen → CCT ableiten → Referenzlichtart wählen → einen 24-Feld-ColorChecker durch Kamera und Display unter beiden Quellen simulieren → die Farbfehler zu einem Wert von 0–100 mitteln. In Bändern lesen: ≥85 braucht keine Korrektur (>90 ist „television-ready“), 75–85 minimales Grading, 50–75 mit realem Aufwand korrigierbar, unter 50 sub-Broadcast. Seine bekannte Grenze: Es modelliert eine Drei-Chip-Broadcast-Kamera, und Einchip-Kinosensoren reagieren anders, und genau deshalb ging die Academy einen Schritt weiter.

Der Spectral Similarity Index der Academy (2016, überarbeitet 2020; standardisiert als SMPTE ST 2122) verwirft Beobachter, Kameras und Proben gleichermaßen. Er vergleicht die SPD selbst mit einer Referenz: Studio-Wolfram (SSI[P3200]), eine Tageslicht-Lichtart oder ein beliebiger Planckscher Strahler über 375–675 nm, in 10-nm-Bins zusammengefasst, beide auf gleiche Leistung normiert; dann ein gewichteter Relativdifferenz-Vektor (die Enden des Spektrums sind heruntergewichtet, wo Kameras und Film am wenigsten reagieren), geglättet und gefaltet zu SSI = 100 − 32·‖v‖.

Die Logik ist wasserdicht: Stimmen zwei Spektren überein, geben sie auf jeder Kamera, jedem Filmmaterial und jedem Beobachter identisch wieder, ohne Modell. Der Kompromiss: SSI unter 100 warnt, dass Wiedergabefehler möglich sind, nicht welche. Und es legt offen, was probenbasierte Metriken verbergen: Eine weiße LED mit CRI 92 kann SSI[P3200] ≈ 76 erreichen, weil ihre Blauspitze und ihre Phosphor-Täler genau dort liegen, wo die acht Pastelltöne nie hinsehen. Die Notation nennt stets die Referenz: SSI[P3200] = 100 bedeutet „ist Wolfram“, nicht „ist gut“.

Broadcast- und Studioleuchten: zuerst TLCI, TM-30 dafür, wie der Raum auf die Menschen darin wirkt. Filmsets, die Leuchtenhersteller mischen: SSI gegen die vom Gaffer gewählte Referenz; es sagt voraus, ob zwei „5600 K“-Panels ohne Grading gegengeschnitten werden können. Architektur- und Retail-Arbeit: TM-30-Design-Absichten in der Spezifikation, Vector Graphic in der Freigabeprüfung.

Displays sind die bewusste Ausnahme: Ein Display wird per ΔE gegen Signalziele beurteilt, nicht über Wiedergabeindizes (siehe das ΔE-ITP-Modul). Aber genau diese Spektren sind der Grund, warum die Messhardware zählt: Die drei Filter eines Colorimeters lassen sich von denselben zackigen Spektren täuschen, die CRI täuschen, und deshalb gibt es die displayspezifische Spektroradiometer-Profilierung. Jede Zahl auf dieser Seite begann als Spektroradiometer-Messung. Was nicht gemessen wird, ist nicht kalibriert.

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