CCS 3.0 Система Согласованности Цвета, версия 3.0…


Сергей Жраков

Художники могут изображать небо красным, ведь они знают, что оно синее.
А вот не художники должны рисовать все, как оно есть, иначе люди подумают, что рисовал дурак.

Джулз Фейффер

banner CCS.jpg

В 2017 году компания Silver Star разработала новую систему управления цветом матрицы светодиодов и впервые представила ее в 2018 году на XXIII Международной выставке освещения в Гуанчжоу.
Что такое Color Consistency System — «Система Согласованности Цвета», версия 3.0 (CCS 3.0)?

Для тех, кому не надо глубоко погружаться в теорию, сформулировать основные возможности системы CCS 3.0 можно так:

• CCS 3.0 калибрует все LED-изделия для получения одинакового цвета и мощности, как каждого светодиода в каждой LED-матрице и в каждом приборе, так и во всех выпускаемых партиях приборов. Иначе говоря, LED-светильники из разных производственных партий, использующие светодиодные чипы из разных поставок, даже произведенные в разные годы, будут выдавать одинаковый цвет и световую мощность.

• CCS 3.0 калибрует цветовую согласованность всех типов LED-светильников. Даже разные модели, но с одинаковым цветовым набором светодиодов (RGBW, RGBL, RGBAL, RGBALC), будут давать одинаковый результат смешения цветов. В большинстве основных цветов даже разные по набору LED-матрицы будут выдавать одинаковый цвет, но с разной спектральной насыщенностью и индексом цветопередачи.

• CCS 3.0 обеспечивает управление цветом по привычной для дизайнеров, работающих в среде Photoshop, системе смешения цвета HSI (hue, saturation, lightness (intensity)) — в цветовой модели, в которой цветовыми координатами являются цветовой тон, насыщенность и светлота. Любой цвет можно интерпретировать через привычные преобразования RGB <> CMY <> HSI.

• CCS 3.0 обеспечивает точность координат любого цвета XY ± 0,009 (на основе диаграммы цветности CIE 1931 года) и обеспечивает управление общей мощностью и каждым цветом с точностью 16 бит.

• CCS 3.0 обеспечивает правильное диммирование цветов — при снижении мощности светового потока цвет и цветовая температура не смещаются, обеспечивая плавные градиенты цветов во всем диапазоне изменений.

• При точности соблюдения цветовой палитры система CCS 3.0 обеспечивает высокий индекс цветопередачи до CRI > 96.

• CCS 3.0 предлагает набор встроенных в светильник цветовых палитр — аналогов наиболее популярных театральных фильтров ROSCO и LEE: 24 готовых оттенка для 4-цветных и 48 готовых оттенков 5-цветных и более LED-систем.

• CCS 3.0 дает управляемый по DMX выбор из 14 цветовых температур от очень теплого 1800К до очень холодного 10 000К с высоким индексом цветопередачи для приборов с микшированием цвета. HSIC персонализация управления, дополнительно к управлению цветом через HSI добавляется канал управления цветовой температурой цвета CTO.

Сегодня рынок перенасыщен, особенно дешевыми предложениями разнообразных LED-светильников, имеющих матрицы от RGB до многоцветных, например, RGBWAUv-схем. Но чаще всего такие модели, при попытке получить качественные цвета, создают лишь цветовую «кашу» с низким CRI, а также обладают низкой световой эффективностью.
Чтобы понять, в чем суть системы управления CCS 3.0, и чем современные LED-системы компании Silver Star отличаются от невероятного разнообразия светодиодной продукции, присутствующей на рынке, надо погрузиться в теорию и немного в историю развития LED-технологий.
Теоретический материал немаленький, но после его изучения станет понятно, почему одни LED-системы воспринимаются пользователями с уважением, а от других светодизайнеры воротят нос и часто незаслуженно переносят негативное восприятие на все LED-технологии.

Итак, азы

Согласно теории цветового зрения, сформулированной впервые в 1736 году М. В. Ломоносовым, все цвета могут быть получены путем сложения (смешения) трех световых потоков: красного, зеленого и синего, называемых основными, или первичными. Цветоощущающий аппарат глаза человека содержит рецепторы трех видов, причем излучение различной длины волны возбуждают эти рецепторы не одинаково. Один вид окончаний наиболее чувствителен к длинноволновой части видимого спектра (красно-оранжевой), другой — к средневолновой части спектра (зелено-желтой), а третий — к коротковолновой (сине-фиолетовой).

Чувствительности глаза.jpg

На рис. 1 показаны кривые спектральной чувствительности рецепторов глаза, которые называются кривыми основных возбуждений.

Обычно световое излучение возбуждает все три вида рецепторов одновременно, и совокупность трех различных возбуждений воспринимается человеческим глазом как один какой-либо цвет. Зрительный аппарат анализирует воздействующий на него свет, определяя в нем относительное содержание различных излучений, а затем в мозгу человека происходит синтез трех возбуждений в единый цвет. Следовательно, правильно выбрав три основных источника цвета и смешав их в определенных пропорциях, можно получить любой из наблюдаемых цветовых оттенков.

Всем известно, что при аддитивном смешении цветов, например, Red + Green + Blue, получается белый цвет, а в промежутках, при равном смешивании — Cian, Magenta, Yellow.
Основы смешения цветов описаны законами Грассмана.

Основы смешения цветов

Первый закон (трехмерности): Любой цвет однозначно выражается тремя, если они линейно независимы. Линейная независимость заключается в том, что ни один из этих трех цветов нельзя получить сложением двух остальных.
Второй закон (непрерывности): При непрерывном изменении излучения цвет смеси также меняется непрерывно. Не существует такого цвета, к которому нельзя было бы подобрать бесконечно близкий.
Третий закон (аддитивности): Цвет смеси излучений зависит только от их цвета, а не от спектрального состава. Следствием является аддитивность цветовых уравнений: если цвета смешиваемых излучений описаны цветовыми уравнениями, то цвет смеси выражается суммой цветовых уравнений. Таким образом, если
Ц1 = R1 + G1 + B1, Ц2 = R2 + G2 + B2 … Цn = Rn + Gn + Bn, то
Ц сумм. = (R1 + R2 + ... + Rn) + (G1 + G2 + ... + Gn) + (B1 + B2 + ... + Bn)

Этот закон имеет первостепенное значение для теории цвета.
Обычно никто не задумывается, какой именно «белый» цвет получается при смешении R+G+B. Какой световой мощности должны быть цветные источники излучения для получения этого результата? И вот тут кроется самое главное — цветовой тон результирующей смеси всегда зависит от соотношения интенсивностей смешиваемых цветов. Если увеличить (или уменьшить) интенсивность первичных цветов в одинаковое число раз, то цветовой тон смеси останется неизменным, изменится лишь его яркость. А любое изменение относительных интенсивностей смешиваемых цветов неизбежно приводит к изменению результирующей смеси. Смешивать цвета в свете для получения белого цвета необходимо в определенной пропорции.

Данные исследования базировались на данных спектральной чувствительности рецепторов глаза и были применены в построении систем цветного телевещания, где, смешивая всего 3 цвета, добивались практически любых оттенков. Экспериментально установлено, что количественно и качественно световой поток Е' может быть определен следующим равенством: Е'Y = rЕ'R + gЕ'G + bЕ'B.
Значения коэффициентов R, G, B определяются координатами основных цветов и белого цвета. Однако исторически сложилось так, что для всех систем телевещания приняты одинаковые значения коэффициентов, соответствующих основным цветам и белому (это цвет свечения абсолютно черного тела при температуре 6500°С). При этом формула имеет вид Е'Y = 0,299Е'R + 0,587Е'G + 0,114Е'B.

Если привести все к одному знаменателю, например, принять «зеленый» цвет за единицу, то можно записать эту формулу так: для получения белого цвета с цветовой температурой примерно 6800К и при использовании источников света (например LED) с одинаковой интенсивностью (!) надо использовать их в соотношении R = 51, G = 100, B = 19 (это в идеале), соблюдая при этом Первый закон Грассмана, то есть источники должны быть определенной длины волны R = 613-620 нм, G = 515-520 нм, B = 455-460 нм.

Вернемся к истории создания LED-приборов

Genio Mobile.jpg

Один из ярких примеров объяснения приведенной выше формулы — прибор, созданный примерно 15 лет назад, Genio Mobile (SGM), в котором для получения цветовой температуры до 6000К использовались 16 светодиодов (4R x 3 Вт + 8G x 4,5 Вт + 4B x 4,5 Вт). К сожалению, мощность LED не показывает интенсивность света источника, но соотношение говорит само за себя… В то время выбор цветных светодиодов был весьма ограничен, и построение таких LED-систем с разным количеством отдельно расположенных «точек» излучения монохромного цвета стало их основным недостатком. Визуально, особенно при работе какого-то одного цвета (например, синего), луч света смотрелся просто ужасно.

YG-LED317XWA

Чуть позже, примерно в 2009 году, компания Silver Star одной из первых вывела на рынок целую серию LED-светильников, использующих одинаковое количество и примерно одинаковую мощность светодиодов, располагая их очень близко друг к другу для получения наиболее равномерной матрицы излучения. Один из примеров — линейный светильник YG-LED317XWA ROXCYC/TZ, в котором использовались 72 LEDs (18R + 18G + 18B + 9W + 9A). В данном типе приборов источники RGB подбирались именно по правильной интенсивности излучаемого света (см. формулу и рис. 1) и с точной подборкой цветовых бинов. И именно поэтому при стандартном смешении R + G получался желтый цвет, а R + B — маджента.

То есть реально получался нужный цвет, а янтарными и белыми светодиодами можно было добавить теплых или холодных оттенков, что и демонстрировалось ранее на семинарах «Имлайт». Данные модели (выпускаемые под маркой Silver Star) уже сняты с производства по той же причине — недостаточная равномерность светового луча, особенно при узкой оптике и в ближней зоне. Но ввиду популярности модели, правильности цветосмешения и интуитивного удобства управления, они продолжают выпускаться по ODM-соглашению для компании Chauvet под названием COLORado Batten 72X.

prod_colorado_

Понимая взаимосвязь законов смешения цвета в свете с технологиями построения LED-светильников, можно переходить к самому интересному.
С появлением, примерно в 2011 году, полноцветных 10-ваттных RGBW-чипов началась новая эра построения светодиодной техники для шоу-индустрии. Инженеры ROBE, DTS, Silver Star, да и другие, начали создавать светильники и поворотные головы со сплошной поверхностью излучения, чем добились большей схожести светового луча с традиционными ламповыми светильниками. Новые модели с полноцветными чипами стали популярны и постепенно начали вытеснять предыдущие схемы построения LED-светильников в сценических инсталляциях, хотя в сегменте архитектурного света приборы с отдельными источниками по-прежнему актуальны.

Однако, как говорил тот же Ломоносов, «если в одном месте прибавится, то…» — RGBW-сборки решили проблему единой «точки» излучения света, но баланс цветов по-прежнему оставляет желать лучшего. Зеленый цвет ярче красного, а синий значительно ярче зеленого, и эта проблема до сих пор не решена окончательно.

rock-concert-on-stage-outside-silhouette-of-singers-on-stage.jpgfrontwash

Что вы видите на этих фотографиях? Фантазию художника на тему фиалок?

Всем эта «картина» известна… Для получения максимальной световой мощности, заявленной производителем, оператор светового пульта выводит все RGBW-параметры на максимум и получает этот, всем уже опостылевший, светло-фиолетовый оттенок. Так же, экспериментально, пытаясь добиться нормального белого света, желательно «теплого», все вдруг обнаруживают, что синий приходится убирать наполовину и даже немного «глушить» зеленый, и при этом значительно теряется световой поток.

Pic 7.jpg

Вот так выглядит спектр RGBW-светильника для получения белого цвета в 3000К. При этом RGBW-светильник имеет достаточно низкий индекс цветопередачи CRI ввиду ненасыщенности спектра.

Для решения этой проблемы в 2016 году Silver Star вводит модели с добавлением дополнительных светодиодов цвета Лайм и Янтарный. Янтарный, PC Amber, широкий по спектру и яркий цвет, призван не только добавить в цветосмешение теплые оттенки, но и значительно заполнить спектр света в основных цветах, где человеческий глаз имеет более высокую восприимчивость яркости цветов.

Pic 1.jpg

Ученые обнаружили, что человеческий глаз может видеть высокий уровень детализации в оттенках зеленого, желтого и цвета апельсина, и меньше деталей — в оттенках красного, синего и фиолетового.

Но вопрос — почему добавили именно Lime (лаймовый)? Не желтый, например — средний цвет между красным и зеленым. Ответ в решении задачи по сохранению или усилению световой мощности и компенсации «паразитного» фиолетового света в RGBW-модели. Ответ на поверхности, если вы знакомы с цветовым кругом и комплементарными цветами. Не вдаваясь еще больше в теорию, отметим лишь, что комплементарные цвета — это те, которые находятся в цветовом круге друг напротив друга и при смешивании нейтрализуют друг друга.

Комплементарные

Подмешивая Lime в RGBW-синтез цвета, повышается выход световой энергии, заполняется спектр излучения с повышением CRI и исчезают «фиалки» в световых картинах.

Такие прожекторы, как ECLIPSE 1000 RGBAL и FREZNO ZE-2 RGBAL, с широким диапазоном изменения цветовой температуры «белого» от 2700 до 8000К и индексом цветопередачи > 90Ra получили очень высокие оценки везде, где их тестировали или использовали в инсталляциях.

Pic 2.jpg

Но технологии не стоят на месте, требования художников по свету к качеству светильников повышаются, а стремление к сбережению ресурсов диктует необходимость широкого применения светодиодных источников. В двух словах. Традиционные вольфрамовые (tungsten) светильники имеют широкий спектр излучения, но лампа производит спектр, который состоит из длинных красных и желтых волн, и ему не хватает глубины в голубых волнах. Дуговые лампы производят более глубокий синий цвет, но им не хватает «апельсинового» и красного. Различные типы театральных, студийных, выставочных и концертных инсталляций требуют применения приборов, различных по цветовой температуре «белого» и цветовых оттенков. Было бы великолепно, если бы это был один прибор, отвечающий всем требованиям, с высоким CRI и высокой мощностью светового потока во всем диапазоне визуального спектра.
Если взглянуть на спектр света уже упомянутого ECLIPSE 1000 RGBAL, то можно легко заметить провал посередине между зеленым и синим цветом.

Photometrics SS847 (SECURED)

Таким образом, для решения очередной задачи повышения светового потока, повышения насыщенности спектра, повышения CRI, разнообразия передаваемых цветов в 2019 году Silver Star включает недостающий цвет CYAN в светодиодную матрицу театральных и сценических светильников. Первыми стали SS820XHM AURORA 150 HEX и SS819XSE ULTIcyc.

AURORA _2809 main

Далее, в 2020 году, выходят новые прожекторы с линзой Френеля SS816XH FREZNO 150 HEX и SS826XH FREZNO 250 HEX, а также новые WASH-головы PLUTO 2000XE HEX и PLUTO 4000XE HEX. А уже сейчас готовятся к выпуску новые 6-цветные HEХ-модели профильных прожекторов и заливных циклорамных светильников.
На сегодня стандарт цветосмешения с высоким индексом цветопередачи, который наилучшим образом приближен к солнечному свету, выглядит так:

CYANLIME AMEBER



Silver Star SS646Silver Star SS656

Blue-Red


Но при чем здесь CCS 3.0?

Хотя дополнительные цвета (Cian, Lime, Amber) — это долгожданное усовершенствование качества света, каждый цвет привносит свой канал для управления (даже два: 8 и 16 бит), что усложняет математические расчеты результирующего значения. При попытке синтезировать цвет отдельные уровни каждого цвета могут быть вычислены с помощью сложной серии расчетов, которые учитывают не только цветовые координаты каждого светодиода в цветовом пространстве CIE 1931.

МКО 1931

Для шести цветов он включает не менее шести переменных (тональность, насыщенность, интенсивность, положение координат на цветовом пространстве, кривые температурных зависимостей светового потока для каждого LED и т. д.), которые зависят друг от друга, поэтому процесс еще больше усложняется. И это справедливо для идеальных источников света с точной длиной волны и интенсивностью. А в жизни все не совсем так… или совсем не так.

DTS color

48 colors

Как бы ни старались производители светодиодов сделать идеальные чипы или отдельные LED, разброс параметров источников света по бинам (длине волны) и по интенсивности света все равно существует. Для нивелирования этого расхождения Silver Star, во-первых, отбирает наиболее подходящие по длине волны светодиоды, а во-вторых, калибрует матрицы приборов на специальных стендах с использованием профессиональных спектрографов. При этом достигается выравнивание всех светодиодов одного цвета до необходимого общего уровня (пусть и с минимальными потерями в мощности).
Далее в процессор обработки управления цветом закладывается программа сложения цветов на основе цветовых координат стандарта CIE 1931. При этом алгоритм расчета цветов имеет обратную связь с датчиками прибора, отвечающими за температуру светодиодов, так как изменение светового потока в зависимости от температуры кристалла для разных по цвету светодиодов имеет разную зависимость (например, «красный» теряет яркость от высокой температуры значительно больше других).

CCT 1800 - 10000

Итак, CCS3.0 на основе заложенных данных о длине волны и интенсивности излучения светодиода управляет правильным согласованием цвета по координатам XY стандарта CIE1931 и корректирует цвет во всем диапазоне диммирования и изменения критических температур LED.

Это дает: 1) повторяемость результата смешения цветов (с высокой точностью 0,009) в приборах различных партий и цветовых систем; 2) управление цветом всего тремя каналами HSI (тон, насыщенность и светлота), фактически как создание цвета в Photoshop; 3) сохранение цвета при диммировании для формирования правильных цветовых градиентов; 4) готовые расширенные наборы цветовых палитр и широкий диапазон регулировки цветовой температуры белого света от 1800 до 10 000К с высоким индексом цветопередачи до CRI > 96.

Данную технологию высоко оценили многие поставщики светодиодов, такие как Osram и Philips. А некоторые именитые ОDM-партнеры, например, Varilite*Strand, ставят новые театральные светильники c RGBALC-смешением цвета в топ своего модельного ряда.

Светильники Silver Star — это новые приборы с инновационной системой контроля цвета и с более чем демократичной ценой. Они обязательно найдут свое применение на самых серьезных театральных сценах.

01-8759-203-9257-2.jpg8695-2

d&b audiotechnik представляет усилитель D40 - новый этап воплощенной эволюции

d&b audiotechnik представляет усилитель D40 - новый этап воплощенной эволюции

Немецкая компания - производитель аудио-технологий и решений d&b audiotechnik объявила о выпуске нового мобильного усилителя D40. Четырехканальный усилитель класса D отличается уменьшенными размерами и массой, улучшенным управлением напряжением и увеличенной производительностью системы при значительном снижении энергопотребления для повышения экологичности.


Ильяс Низамов о Yamaha RIVAGE PM5

Ильяс Низамов о Yamaha RIVAGE PM5

В январе 2021 года в Москве состоялся концерт группы Therr Maitz где впервые в России в живой концертной работе были использованы новые микшерные консоли Yamaha серии RIVAGE.
Ранее мы публиковали интервью с FOH звукорежиссером концерта, Данилом Хабибуллиным. В этот раз своими впечатлениями поделится мониторный звукорежиссер группы, Ильяс Низамов.

«Торнадо» в день «Нептуна»

«Торнадо» в день «Нептуна»

2019 год стал для компании Guangzhou Yajiang Photoelectric Equipment CO.,Ltd очень богатым на новинки световых приборов. В их числе всепогодные светодиодные поворотные головы высокой мощности: серии Neptune, выпускаемые под брендом Silver Star, и Tornado – под брендом Arctik.

Panasonic в Еврейском музее

Panasonic в Еврейском музее

Еврейский музей и центр толерантности открылся в 2012 году в здании Бахметьевского гаража, построенного по проекту архитекторов Константина Мельникова и Владимира Шухова. Когда этот памятник конструктивизма передали музею, он представлял собой практически развалины. После реставрации и оснащения его новейшим оборудованием Еврейский музей по праву считается самым высокотехнологичным музеем России.
О его оснащении нам рассказал его IT-директор Игорь Авидзба.

Ильяс Низамов о Yamaha RIVAGE PM5

Ильяс Низамов о Yamaha RIVAGE PM5

В январе 2021 года в Москве состоялся концерт группы Therr Maitz где впервые в России в живой концертной работе были использованы новые микшерные консоли Yamaha серии RIVAGE.
Ранее мы публиковали интервью с FOH звукорежиссером концерта, Данилом Хабибуллиным. В этот раз своими впечатлениями поделится мониторный звукорежиссер группы, Ильяс Низамов.

Денис Солнцев: У меня не было к себе вопросов по выбору профессии

Денис Солнцев: У меня не было к себе вопросов по выбору профессии

Интервью с художником по свету, создавшим световое оформление 200 музыкальных, драматических и кукольных спектаклей, неоднократным номинант Национальной театральной премии «Золотая Маска» и ее лауреат в номинации «художник по свету».

Мониторинг. Урок 18. Активные контрольные комнаты

Мониторинг. Урок 18. Активные контрольные комнаты

Не следует путать новые возможности дизайна активных помещений с «поддерживаемой реверберацией», которая с 1950-х годов использовалась в Королевском фестивальном зале (Royal Festival Hall), а позже в студиях «Лаймхаус» (Limehouse Studios). Это были системы, использующие настраиваемые резонаторы и многоканальные усилители для распределения естественных резонансов до нужной части помещения.

Синхронизация. Часть VIII RTP-MIDI (Apple MIDI)

Синхронизация. Часть VIII RTP-MIDI (Apple MIDI)

RTP (Real-time Transport Protocol) – протокол высокого уровня, который базируется на UDP, но при этом имеет свои особенности, которые были специально разработаны для стриминга аудио и видео.

Прокат как бизнес. Попробуем разобраться

Прокат как бизнес. Попробуем разобраться

Андрей Шилов: "Выступая на 12 зимней конференции прокатных компаний в Самаре, в своем докладе я поделился с аудиторией проблемой, которая меня сильно беспокоит последние 3-4 года. Мои эмпирические исследования рынка проката привели к неутешительным выводам о катастрофическом падении производительности труда в этой отрасли. И в своем докладе я обратил внимание владельцев компаний на эту проблему как на самую важную угрозу их бизнесу. Мои тезисы вызвали большое количество вопросов и длительную дискуссию на форумах в соцсетях."

Ильяс Низамов о Yamaha RIVAGE PM5

Ильяс Низамов о Yamaha RIVAGE PM5

В январе 2021 года в Москве состоялся концерт группы Therr Maitz где впервые в России в живой концертной работе были использованы новые микшерные консоли Yamaha серии RIVAGE.
Ранее мы публиковали интервью с FOH звукорежиссером концерта, Данилом Хабибуллиным. В этот раз своими впечатлениями поделится мониторный звукорежиссер группы, Ильяс Низамов.

Денис Солнцев: У меня не было к себе вопросов по выбору профессии

Денис Солнцев: У меня не было к себе вопросов по выбору профессии

Интервью с художником по свету, создавшим световое оформление 200 музыкальных, драматических и кукольных спектаклей, неоднократным номинант Национальной театральной премии «Золотая Маска» и ее лауреат в номинации «художник по свету».

Прокат как бизнес. Попробуем разобраться

Прокат как бизнес. Попробуем разобраться

Андрей Шилов: "Выступая на 12 зимней конференции прокатных компаний в Самаре, в своем докладе я поделился с аудиторией проблемой, которая меня сильно беспокоит последние 3-4 года. Мои эмпирические исследования рынка проката привели к неутешительным выводам о катастрофическом падении производительности труда в этой отрасли. И в своем докладе я обратил внимание владельцев компаний на эту проблему как на самую важную угрозу их бизнесу. Мои тезисы вызвали большое количество вопросов и длительную дискуссию на форумах в соцсетях."

Форум

Словарь

Y-кабель

- кабель, расщепляющий сигнал от монитора, необходим для одновременной работы монитора и жидкокристаллической панели.

Подробнее