Sifat rendering warna dari sumber cahaya

Pada umumnya, warna suatu objek cenderung dianggap unik dan melekat pada objek tersebut. Namun, ketika objek tersebut diterangi dengan cahaya yang memiliki komposisi (distribusi spektral) berbeda, ia akan tampak memiliki warna yang berbeda. Sifat-sifat sumber cahaya yang memengaruhi persepsi warna suatu objek disebut sifat rendering warna. Oleh karena itu, sumber cahaya dengan sifat rendering warna yang baik, umumnya merujuk pada sumber cahaya yang memiliki sifat yang baik untuk melihat warna. Rendering warna merupakan salah satu karakteristik terpenting dari sumber cahaya pencahayaan.
Mengevaluasi secara kuantitatif sifat-sifat rendering warna sumber cahaya, sangat penting untuk menentukan secara objektif kelebihan dan kekurangan sifat rendering warna, serta memilih sumber cahaya yang dibutuhkan. Secara keseluruhan, ada dua metode untuk mengevaluasi sifat rendering warna ini secara kuantitatif. Yang pertama adalah metode untuk mengevaluasi kesetiaan tampilan warna, dan yang satunya adalah metode untuk mengevaluasi daya tarik tampilan warna. Dengan metode untuk mengevaluasi kesetiaan tampilan warna, sumber cahaya subjek dibandingkan dengan sumber cahaya yang berfungsi sebagai standar (sumber cahaya standar), dan dievaluasi secara kuantitatif untuk menentukan seberapa akurat warna tersebut direproduksi. Sebaliknya, dengan metode untuk mengevaluasi daya tarik tampilan warna, pergeseran warna terjadi ketika sumber cahaya subjek dibandingkan dengan sumber cahaya standar, dan pergeseran warna tersebut dievaluasi secara kuantitatif untuk menentukan apakah pergeseran tersebut ke arah yang diinginkan atau tidak diinginkan.
Kedua metode evaluasi ini penting dalam mengevaluasi sifat rendering warna pada sumber cahaya, tetapi hingga saat ini, satu-satunya metode untuk mengevaluasi kesetiaan tampilan warna telah distandarisasi dan ditetapkan oleh Komisi Internasional untuk Penerangan (CIE), dan oleh Standar Industri Jepang (JIS) di Jepang. Sejauh ini, telah diusulkan beberapa metode untuk mengevaluasi daya tarik tampilan warna, tetapi belum ada metode standar yang ditetapkan. Oleh karena itu, bagian berikut akan menjelaskan metode JIS untuk mengevaluasi kesetiaan tampilan warna.

Sampai saat ini, telah banyak dilakukan pengujian yang mencoba mengevaluasi secara kuantitatif sifat rendering warna dari sumber cahaya, namun, pengujian yang paling banyak digunakan saat ini adalah metode evaluasi sifat rendering warna yang ditetapkan oleh CIE. Pada tahun 1965, CIE menerbitkan edisi pertama Metode Pengukuran dan Spesifikasi Sifat Rendering Warna Sumber Cahaya [1]. Selanjutnya, CIE merevisi sebagian edisi pertama metode evaluasi mereka pada tahun 1974 dan menerbitkan edisi kedua mereka [2]. Pada tahun 1995, kesalahan tipografi pada edisi kedua telah dikoreksi dan edisi ketiga telah diterbitkan [3].
Untuk mengevaluasi kesetiaan tampilan warna, digunakan 14 jenis warna uji, dan evaluasi dilakukan menggunakan metode yang dijelaskan di bawah ini. Singkatnya, untuk mengevaluasi sifat rendering warna dari sumber cahaya tertentu menggunakan 14 jenis warna uji, tampilan warna ketika suatu subjek diterangi oleh sumber cahaya tersebut kemudian dibandingkan dengan tampilan warna ketika subjek tersebut diterangi dengan sumber cahaya standar dengan suhu warna yang setara dengan sumber cahaya subjek, dan sifat rendering warna dari sumber cahaya subjek dinyatakan dengan besarnya pergeseran warna (perbedaan warna: ΔE).
Indeks rendering warna (CRI) rata-rata menyatakan pergeseran warna rata-rata (ΔE) pada bagan warna individual, yang masing-masing terdiri dari 8 dari 14 warna uji (rona mulai dari nuansa merah hingga nuansa ungu) (ΔEi; i=1–8) dengan kejernihan sedang (kroma Munsell 4 – 8) dan kecerahan setara (luminositas) (nilai Munsell 6), dan dihitung menggunakan rumus berikut:

CRI=100−4,6ΔE……………(1)
Tujuh warna uji lainnya terdiri dari bagan warna yang digunakan saat mencari indeks rendering warna khusus Ri (i=9–14): bagan warna representatif yang terdiri dari warna merah, kuning, hijau, dan biru yang sangat cerah (No. 9 hingga No. 12); bagan warna untuk warna kulit Kaukasia (No. 13), dan bagan warna hijau yang mendekati warna daun (No. 14). Indeks rendering warna khusus Ri menyatakan besarnya pergeseran warna untuk masing-masing warna uji (ΔEi; i = 9 – 14) dan dihitung menggunakan rumus berikut.
Ri=100−4,6ΔEi……………(2)

Gambar 3 menunjukkan bagan warna untuk delapan warna uji yang digunakan untuk menghitung indeks rendering warna rata-rata, dan Gambar 4 menunjukkan bagan warna untuk enam warna uji yang digunakan untuk menghitung indeks rendering warna khusus. Selain itu, indeks rendering warna sumber cahaya representatif yang dihitung berdasarkan metode CIE untuk mengevaluasi sifat rendering warna disajikan dalam Tabel 1.
Agar dapat diturunkan menggunakan Rumus (1) dan Rumus (2), indeks rendering warna rata-rata CRI dan indeks rendering warna khusus Ri keduanya memiliki nilai numerik 100 ketika tampilan warna sumber cahaya subjek sama dengan tampilan warna sumber cahaya standar. Semakin besar perbedaan tampilan warna antara keduanya, semakin besar pula perbedaan warna ΔE, dan indeks rendering warna dapat memiliki nilai negatif tergantung pada sumber cahaya. Namun, bukan berarti sumber cahaya yang indeks rendering warnanya bernilai negatif akan tampak sepenuhnya tidak berwarna. Sebagai contoh, indeks rendering warna khusus R9 (warna uji merah cerah: No. 9) untuk lampu neon putih memiliki nilai sekitar minus 100, tetapi sumber cahaya masih tampak merah, meskipun dengan rona kemerahan yang agak redup.
Saat menggunakan metode untuk mengevaluasi sifat rendering warna seperti ini, kesalahpahaman serius dapat muncul hanya karena hasil perhitungan dinyatakan sebagai nilai numerik, dan jika prinsip yang mendasari metode evaluasi tersebut tidak dipahami dengan baik.

a. Indeks rendering warna secara kuantitatif menyatakan kesetiaan tampilan warna dari sumber cahaya subjek dibandingkan dengan sumber cahaya standar. Oleh karena itu, ada kemungkinan bahwa evaluasi secara objektif hanya akan diperoleh ketika digunakan untuk tujuan yang memerlukan evaluasi kesetiaan tampilan warna, seperti perbandingan warna atau inspeksi warna.
b. Indeks rendering warna bukanlah indeks untuk menyatakan tingkat daya tarik tampilan warna suatu objek. Karena nilai CRI secara kuantitatif menyatakan besarnya pergeseran warna untuk sumber cahaya subjek dibandingkan dengan sumber cahaya standar, nilai CRI akan menurun terlepas dari apakah pergeseran warna tersebut ke arah yang diinginkan atau tidak diinginkan. Oleh karena itu, tidak mungkin untuk menentukan apakah warna tersebut bisa dibuat tampak menarik atau tidak berdasarkan besarnya nilai CRI. Sebagai contoh, dalam hal tampilan rona wajah manusia, sedikit pergeseran ke warna merah muda dari warna kulit normal dianggap menarik, tetapi pergeseran ke warna kuning atau hijau dianggap sangat tidak menyenangkan. Indeks rendering warna dihitung tanpa mempertimbangkan apakah pergeseran warna tersebut diinginkan atau tidak, sehingga meskipun nilai indeks rendering warna sama, nilai praktisnya akan sangat berbeda.
c. Sifat rendering warna pada sumber cahaya yang dinyatakan oleh nilai indeks rendering warna rata-rata (CRI) dan indeks rendering warna khusus (Ri) secara kuantitatif, menunjukkan perbedaan tampilan warna antara sumber cahaya subjek dan sumber cahaya standar dengan suhu warna yang sama seperti pada sumber cahaya subjek. Oleh karena itu, tidak ada artinya jika kita misalnya membandingkan besarnya indeks rendering warna dari dua sumber cahaya dengan suhu warna berbeda, lalu membandingkan atau mengevaluasi secara ketat kelebihan dan kekurangan sifat rendering warna dari kedua sumber cahaya tersebut. Sebagai contoh, bohlam pijar dengan suhu warna 2800 K dan cahaya alami siang hari dengan suhu warna 6500 K sama-sama memiliki nilai CRI 100, tetapi tampilan warnanya berbeda.
d. Untuk sumber cahaya yang memiliki indeks rendering warna (CRI) rata-rata rendah, misalnya, 60 atau di bawahnya, meskipun suhu warnanya sama, tidak mungkin untuk membandingkan secara ketat kelebihan dan kekurangan sifat rendering warna dari sumber cahaya berdasarkan ukuran CRI. CRI menyatakan pergeseran warna rata-rata untuk masing-masing delapan warna uji yang berbeda. Oleh karena itu, misalnya ada dua sumber cahaya dengan CRI 50, sumber cahaya pertama memiliki pergeseran warna 50 untuk kedelapan warna uji, sedangkan sumber cahaya lainnya memiliki skor berkisar dari 100 hingga nol tergantung pada warna uji yang digunakan. Secara alami, tampilan warna nyata dari kedua sumber cahaya tersebut akan berbeda. Namun, dalam kasus dua sumber cahaya yang memiliki CRI 80 atau lebih tinggi, indeks rendering warna untuk masing-masing delapan warna uji harus memiliki nilai yang tinggi, sehingga ketika suhu warna dan kromatisitas kedua sumber cahaya hampir sama, keduanya dianggap memiliki sifat rendering warna yang tinggi.
e. Nilai perbedaan warna ΔE = 1,0 menyatakan perbedaan warna antara dua objek yang hampir tidak dapat dibedakan oleh pengamat umum. Dengan demikian, agar perbedaan warna dapat ditemukan menggunakan rumus perhitungan indeks rendering warna yang ditunjukkan di atas (Rumus (2)), perbedaan yang signifikan secara praktis untuk rendering warna dikatakan sekitar 5,0. Jika perbedaan warna untuk indeks rendering warna lebih rinci daripada nilai ini, maka secara praktis, membahas kelebihan dan kekurangan sifat rendering warna suatu sumber cahaya menjadi tidak berarti.
Jika kita mempertimbangkan poin-poin di atas, dapat disimpulkan bahwa beberapa batasan perlu diterapkan saat menggunakan indeks rendering warna. Oleh karena itu, metode CRI untuk mengevaluasi sifat rendering warna adalah skala dengan rentang terbatas untuk mengetahui tampilan warna sumber cahaya, dan perlu kehati-hatian ketika membahas kelebihan dan kekurangan sifat rendering warna yang hanya berdasarkan pada besarnya nilai numerik.

(Referensi)
*Informasi pada halaman ini diformat berdasarkan situs web perusahaan kami dalam bahasa Jepang dan direvisi sesuai dengan standar IEC; namun, beberapa item diformat sesuai dengan standar JIS sebagai referensi.

1) Publication CIE No.13：Method of measuring and specifying colour rendering properties of light sources-1st edition (1965)
2）Publication CIE No.13.2：Method of measuring and specifying colour rendering properties of light sources-2nd edition (1974)
3）Publication CIE No.13.3：Method of measuring and specifying colour rendering of light sources (1995)