Spektraalne sarnasuse indeks (SSI) – Spectral Similarity Index

Miks SSI on oluline?

Kujutleme leedvalgusallikat CRI-väärtusega 92. See näib kõrge, kuid mõõtes sama valgusallikat SSI-ga võib selle SSI olla [3200K] vaid 76. See tähendab, et valgus võib küll inimsilmale näha hea välja, kuid kaameras tekitada ebatäpseid ja ebamääraseid värve, kuna spekter ei vasta traditsioonilise hõõglambi spektrile.

Teises näites võib kaks leedlampi omada sama SSI-väärtust 76, kuid erinevaid spektreid. See tähendab, et need võivad eri kaameratel anda erinevat värviedastust, isegi kui SSI väärtus on sama. See aitab filmitegijatel valida kõige sobivama valgusallika oma konkreetse produktsioonikeskkonna jaoks.

Rakendusvaldkonnad

SSI on loodud eelkõige filmi- ja televisioonitootmiseks, kuid sobib ka:

• Fotograafidele, kes vajavad ühtlast värviedastust erinevates valgusoludes.
• Valgustitootjatele, kes arendavad paremaid leedtooteid filmikogukonna vajadusteks.
• Inimese värvinägemise uurimiseks ja rakendusteks, sest SSI saab kohandada ka inimnägemise mudelitele.

Filmi- ja televisioonitootmises on leedvalgustus muutunud standardiks, kuid selle värviedastus on sageli keeruline. SSI pakub tööriista, mis aitab hinnata, kui hästi konkreetne valgusallikas kaameras toimib.

SSI on skaleeritav, kohandatav erinevatele värvitemperatuuridele ja kasutatav väga erinevate referentsvalgusallikate puhul. See on oluline samm täpsema ja usaldusväärsema valguskvaliteedi hindamise suunas visuaalse meedia tootmises.

SSI tööpõhimõte

SSI tugineb täielikult valgusallika spektraalsele analüüsile ega arvesta kaamera või inimese spektraalset tundlikkust. See töötab nii, et testitava valgusallika spektraalset jaotust võrreldakse tuntud võrdlusvalgusallikaga, näiteks:

• Päevavalgus (D55, D65 (6500K) jne)
• Hõõglamp (3200 K)
• Xenon-valgus

Võrdlusallikas valitakse sõltuvalt sellest, millist valgustusstandardit kasutatakse. Mida sarnasem on testitava valgusallika spekter võrdlusallika spektrile, seda kõrgem on SSI väärtus. Mida suurem erinevus, seda madalam on indeks.

SSI väärtuse tõlgendamine

• 100 = täiuslik vastavus võrdlusvalgusallikale
• 90+ = väga sarnane, suurepärane värviedastus
• 80–90 = üsna hea, väikeste erinevustega
• 60–80 = märgatavad erinevused värviedastuses
• Alla 60 = suured kõrvalekalded, võib tekitada värviedastuse probleeme

Taust ja probleemid traditsioonilistes mõõdikutes

Filmi- ja fotograafiatööstuses on ajalooliselt kasutatud päevavalgust ja hõõglampe, mille spektraalne jaotus on ühtlane ja hästi tuntud. Digitaalkaamerate ja pooljuhtvalgustite (SSL), eriti leed-ide, laialdase kasutuselevõtuga on värviedastuse täpsus muutunud oluliseks väljakutseks. leedvalgustid erinevad traditsioonilistest valgusallikatest, kuna:

• Nende spektraalne jaotus on sageli mitme tipuga (piikjas), mitte ühtlane.
• Kaamerasensorid reageerivad erinevatele lainepikkustele erinevalt, mis põhjustab ebaühtlast värviedastust.
• Traditsioonilised värviedastusindeksid, näiteks CRI, põhinevad inimeste värvinägemisel ega arvesta kaamerate erinevaid spektraaltundlikkusi.

Näiteks CRI mõõdab valgusallika võimet taastada 8–14 testvärvi, kuid need ei hõlma kõiki olulisi värve, nagu naha pooltoone. Lisaks ei taga kõrge CRI hea värviedastust digikaameratel, sest kaamerad “näevad” värve teistmoodi kui inimeste silm.

SSI arvutusmeetod

SSI arvutamine põhineb testitava valgusallika spektraalse jaotuse võrdlemisel referentsvalgusallikaga. Arvutamine hõlmab järgmisi etappe:

1. Valgusallika spektraalne jaotus mõõdetakse vahemikus 380–670 nm.
2. Mõõteandmed normaliseeritakse ja jagatakse 10 nm laiusteks segmentideks.
3. Spektraalne erinevus arvutatakse testvalguse ja referentsvalguse spektraalse võimsuse võrdluse teel.
4. Erinevused skaleeritakse ja kaalutakse lainepikkuste kaupa.
5. Lõpuks arvutatakse indeks väärtusele 0–100.

Matemaatiliselt tugineb SSI Fourier’ analüüsile ja konvolutsioonile, mis aitavad eemaldada väikesed mõõtevead ja ebaolulised spektraalsed piigid. Arvutustes võetakse arvesse ka valgusallika heleduse kõikumised, et tagada võimalikult järjepidev tulemus.

SSI eelised CRI ja teiste indeksite ees