مفهوم رنگ

مفهوم رنگ:

رنگ ادراکی است و زمانی رخ می دهد که نور به شبکیه می رسد. این ادراک با این واقعیت مشخص می شود که نور به مواد برخورد می کند و تا حدی جذب و تا حدی منعکس می شود که به آن تنالیته رنگ یا رنگ می گویند. یک سلول گیرنده نوری نوع خاصی از نورون است که در شبکیه چشم یافت می شود و نور را به سیگنال های الکتریکی تبدیل می کند. همانطور که در بحث وضوح بینایی گفته شد دو نوع کلی گیرنده نوری وجود دارد که به آنها میله ای و مخروطی می گویند. و نوع سلول سوم که در دهه 90 اختراع شد “گانگلیون” است. سلول های گانگلیونی سیگنال های الکتریکی تولید شده توسط سلول های گیرنده نوری را به مرکز بینایی مغز حمل می کنند

 

مفهوم دمای رنگ

(Correlated Color Temperature – CCT)

دمای رنگ یك منبع نور برابر است با دمایی که به جسم سیاه تابیده میشود و در هر دما رنگ آن تغییر میکند. منابع نوری از نظر دمای رنگ به سه دسته تقسیم می ­شود:

• منابع نوری گرم: کمتر از 3300 درجه­ی كلوین
• منابع نوری خنثی یا طبیعی: 3300 تا 5000 درجه­ی كلوین

• منابع نوری سرد: بیشتر از 5000 درجه­ی كلوین

از نظر فنی، این یک مقدار عددی برای رنگ ساطع شده از منبع نور است که بر حسب کلوین اندازه گیری می شود. دمای رنگ، درجه حرارت یک جسم سیاه را تصور می کند که به حدی گرم می شود که جسم شروع به درخشش می کند. همانطور که گرمتر می شود، رنگ درخشان آن از سایه های قرمز به سفید  و سپس به سمت آبی شدن تغییر می کند.

دمای رنگ بر روان‌شناسی انسان تأثیر دارد و دمای رنگ مناسب باید با توجه به ویژگی‌ها و عملکرد مکان مورد نظر انتخاب شود.

به عبارت دیگر دمای رنگ عددی است که برحسب کلوین (k)بیان میگردد و نشان دهنده رنگ نوری است که یک منبع نوری تولید میکند. هرچه این عدد بزرگتر باشد نور سردتر و سفیدتر و میل به آبی شدن دارد و هرچه این عدد کوچکتر باشد، نور گرمتر و زردتر  و مایل به قرمز شدن خواهد بود. نورهای گرم (دمای رنگ پایین)
برای مکانهای عمومی و محل استراحت و نورهای سرد (دمای رنگ بالا) برای فضاهایی که افراد در آن فضا نیاز به تمرکز بالایی دارند نظیر کلاس درس، محل کار و … مناسب است. بر طبق استاندارد ANSI C78.377 توصیه شده است که دمای رنگ اسمی منابع نوری یکی از مقادیر K2700 ، K3000 ، K3500 ، K4000 ، K4500 ، K5000 ، K5700 و یا K6500 باشد که همگی این دماها در نورپردازی جزو نور سفید محسوب میشوند.

نور سفید ترکیبی از رنگ های طیف مرئی است. نور سفید را می توان با ترکیب نور قرمز، نور سبز و نور آبی ایجاد کرد. یکی دیگر از روش های بدست آوردن نور سفید با LED، استفاده از یک لایه فسفر بر روی LED است که نور سفید مایل به آبی تولید می کند.

در نورپردازی:

دمای حرارت 2700 تا 3500 کلوین در دسته سفید گرم یا Warm White با علامت اختصاری WW

و دمای حرارت 3500 تا 5000کلوین در دسته سفید طبیعی یا Natural White با علامت اختصاری NW

و دمای حرارت 5000 تا 7000کلوین در دسته سفید سرد یا day light قرار میگیرند ( به نور سفید سرد Cold White نیز گفته میشود)  و با علامت اختصاری CW آنرا نمایش میدهند.

 

مفهوم آنالیز طیف نور (Spectral Power Distribution)

منحنی طیف نور، نموداری است كه شدت امواج تابیده از یك منبع نوری را در هر طول موج تابش مرئی نشان می­دهد. كارخانه ­های سازنده­ لامپ، منحنی طیف نوری مربوط به لامپ را تهیه و چاپ می­ كنند. ساختار طیفی یك منبع نوری، مشخص كننده­ توانایی لامپ در تولید نور طبیعی است. در لامپ­ التهابی شدت نورِ طول­ موج­های بلندتر بیشتر است و در نتیجه نور حاصل متمایل به قرمز خواهد بود.

در بعضی از لامپ­های­ فلورسنت شدت نور طول ­موج­های كوتاه ­تر بیشتر است و به همین دلیل رنگ آبی را زیر نور این لامپ­ها بهتر می ­توان دید. تركیب امواج با طول موج­های و شدت­های مختلف می­تواند نور سفید ایجاد كند.

مفهوم ضریب نمود رنگ (Color Rendering Index or CRI)

مقایسة رنگ اجسام، وقتی كه تحت منبع نور مورد نظر قرار دارد و زمانی كه تحت منبع نور مبنا قرار می گیرد، با ضریب نمود رنگ بیان می شود. برای تعیین ضریب نمود رنگ یك لامپ، ابتدا 8 رنگ آزمایشی استاندارد را زیر نور لامپ مبنا – با دمای رنگ یكسان با لامپ مورد نظر- قرار می دهند و میزان رنگ هر كدام را اندازه می گیرند. بعد از نسبت دادن ضریب 100 به هر رنگ، میزان رنگ همان رنگ ها زیر نور لامپ تحت آزمایش سنجیده می شود و در نهایت میانگین نتایج به دست آمده، به عنوان ضریب نمود رنگ ارائه می گردد.

ضریب نمود رنگ یك مشخصه­‌ی عمومی است كه نشان می­دهد نور اجسام در زیر نور لامپ خاص تا چه اندازه شبیه به رنگ طبیعی است.

بازده رنگ ضعیف	بازده رنگ متوسط	بازده رنگ خوب	بازده رنگی عالی	تطابق كامل با   تابش گر سیاه كامل
50%   كمتر از	50-70%	70-90%	90-100%	100%

شاخص نمایش یا CRI نوعی اندازه گیری چگونگی نمایش رنگ اجسام توسط منبع نور مورد نظر در مقایسه با منبع نور مرجع میباشد. CRI میتواند برای مقایسه ی نور افکن های مشابه مورد استفاده قرار گیرد.

یک پالت رنگ مشخص شده برای این کار وجود دارد و محاسبات CRI تفاوت هر رنگی را با نور افکن تست شده و نوع استاندارد مشخص میکند. این عدد بین ۰ تا ۱۰۰ مقایسه شده واین عدد حاکی از بالاترین انطباق با نور مرجع است.

 CRI  بالاتر نشان دهنده ی نور بهتر و طبیعی  و رنگهای واقعی تر است  که بالاترین آن با عدد 100 مربوط به نور خورشید میباشد.

این شاخص برای جسمی که زیر نور خورشید دیده شود عدد 100 تعریف میگردد. هرچه این شاخص برای یک لامپ به 100نزدیکتر باشد، بیانگر این نکته است که یک جسم با تابش نور لامپ تا چه اندازه به رنگ واقعی خود (رنگی که به ازای تابش نور خورشید دارد) دیده میشود. به عبارت دیگر، لامپی که نور تابش شده از آن دارای شاخص نمود رنگ 80 است از لامپی که نور تابش شده از آن شاخص نمود رنگ 70 دارد، رنگ اجسام را با وفاداری بالاتری نشان میدهد.

مفهوم ضریب بازتاب (Reflectance)

نسبت شار منعكس از یك سطح به شار تابیده به آن را ضریب انعكاس می ­گویند. ضریب انعكاس درصد نوری را نشان می ­دهد كه از سطح برمی­ گردد. اختلاف بین شار نور تابیده به سطح و منعكس از آن ناشی از جذب و عبور نور است. از ضریب انعكاس سطوح اتاق برای تعیین میزان بهره­ چراغ استفاده می‌كنند. هم­چنین ضریب انعكاس به عنوان معیاری برای سودمندی چراغ­ها به كار می­ رود.

جنس یا رنگ سطح بازتاب­دهنده	میزان بازتاب
رنگ سفید با كیفیت بالا	90%
لایه نقره	95%
آلومینیوم با بازتاب بالا	85%
آلومینیوم با بازتاب بهبود یافته	95%
سقف آكوستیك سفید	70-80%
دیوارهای رنگ روشن	40-60%

 مفهوم بازده­ نوری (Efficiency)

نسبت شار خروجی چراغ به شار خروجی لامپ و یا لامپ­های یك چراغ را بازده­ نوری چراغ می­ گویند. بازده­ نوری چراغ درصدی از شار اولیه­ لامپ را مشخص می­ كند كه در نهایت از چراغ خارج می­ شود. بازده­ نوری چراغ لزوماً شار خروجی مؤثر را كه به صفحه­ كار می­ رسد را تعیین نمی­ كند.

زنندگی نور یا خیرگی (Glare)

درخشندگی بیش از حد یك سطح، سبب ایجاد ناراحتی برای چشم و كاهش میزان بینایی آن می ­شود. احساس ناشی از زنندگی نور به عواملی مانند اندازه، موقعیت مكانی و میزان روشنایی منبع نور، تعداد منابع و هم­چنین میزان تطابق چشم با شدت روشنایی وابسته است. از لحاظ منبع، زنندگی نور را به دو دسته­ مستقیم و بازتابی تقسیم می‌­كنند. زنندگی نور مستقیم ناشی از اجسام نورانی مانند چراغ­ها، دریچه­ ها و پنجره ­هاست كه مستقیماً در دید انسان قرار دارد. زنندگی نور بازتابی ناشی از نور بازتابیده از سطوح صیقلی است.

احســاس ناشــی از روشــنایی در میــدان دیــد وقتــی ایــن روشــنایی از میزانــی کــه چشــم مــی توانــد بــا آن تطابــق پیــدا کنــد بیشــتر باشــد، بطــوری کــه ســبب ناراحتــی، آزار یــا کاهــش عملکــرد دیــداری یــا دیــد بشــود در اصطلاح روشنایی خیرگی بوجود آمده است. ایـن مزاحمـت ناشـی از خیرگـی یـک پدیـده روانـی اسـت و مزاحمتـی مـی باشـد کـه در یـک دوره طولانی ممکـن اسـت ایجــاد خســتگی کنــد. البتـه ناراحتـی ایجـاد شـده لزومـا قابلیـت دیـد یـک موضوع را کاهـش نمـی دهـد ولـی باعـث حـس رنـج و زحمـت مـی شــود. ایــن ناراحتــی بوســیله تضــاد زیــاد یــا توزیــع غیــر یکپارچـه از روشـنایی در میـدان دیـد ایجـاد مـی شـود کـه بـا کاهـش روشـنایی منبـع نـور یـا افزایـش روشـنایی پـس زمینـه حـول منبـع یـا اصـلاح زاویـه و راسـتای تابـش منبـع نـور، کاهـش مـی یابـد.

تابش خیره کننده یک احساس بصری است که در اثر روشنایی بیش از حد و کنترل نشده ایجاد می شود. می تواند ناتوان کننده یا به سادگی ناراحت کننده باشد. اثر ذهنی است و حساسیت به تابش خیره کننده می تواند بسیار متفاوت باشد. افراد مسن معمولاً به دلیل ویژگی های پیری چشم، نسبت به نور خیره کننده حساس تر هستند. تابش نور ناتوانی کاهش دید ناشی از منابع نور شدید در میدان دید است، در حالی که تابش خیره کننده ناراحتی احساس آزار یا حتی درد ناشی از منابع بیش از حد روشن است (Rea 2000). تابش خیره کننده نور خیابان نشان داده شده در تصویر اول ذیل را با تابش خیره کننده چراغ های نشان داده شده در تصویر دوم مقایسه کنید. کاهش تابش خیره کننده یک راه موثر برای بهبود روشنایی است.

تابش خیره کننده پدیده ای است که توسط منابع نور بسیار روشن یا تضاد روشنایی شدید در میدان بینایی ایجاد می شود. (روشنایی، به نوبه خود، احساس ادراکی است که توسط یک منبع نورانی یا سطح بازتابنده ایجاد می‌شود.) منابع تابش نور شامل پنجره‌ها، صفحات مجلات براق، صفحه‌نمایش رایانه یا نور مصنوعی نادرست طراحی و نصب شده است.

تأثیر تابش خیره کننده به درخشندگی یک منبع یا سطح مرتبط است – یعنی شدت نور آن در یک جهت معین در هر سطح، که بر حسب کندلا بر متر مربع اندازه گیری می شود. اما به پارامترهای دیگری مانند کنتراست، درخشندگی در میدان بینایی، سن بیننده، رنگ عنبیه و حساسیت فردی به نور نیز میتواند بستگی داشته باشد.

روشنایی بیش از حد می تواند تأثیر مستقیم جدی بر روی دید و توانایی ما در درک اشیاء داشته باشد. وقتی روشنایی چنین تأثیری روی ما می گذارد، ما را در معرض تابش خیره کننده ناتوانی قرار می دهد. یک مثال معمولی از تابش خیره کننده مستقیم در سطح بالا زمانی است که هنگام رانندگی در بزرگراه در شب، به طور خطرناکی توسط چراغ های جلوی روشن خودرو که از جهت مخالف به سمت شما می آیند. در داخل ساختمان، نور شدید خورشید که از پنجره وارد می شود می تواند باعث تابش خیره کننده مستقیم شود.

از سوی دیگر، تابش خیره کننده میتواند زمانی اتفاق بیوفتد که افراد با شرایط نوری خاص خود احساس راحتی نمی‌کنند، اما در واقع بینایی خود را مختل نمی‌دانند. این نوع تابش به عنوان “نور روانی” نامیده می شود، زیرا تست های فیزیولوژیکی نمی توانند آن را اندازه گیری کنند و مقادیر فیزیولوژیکی نمی توانند آن را توضیح دهند. تابش خیره کننده منحصراً در سطح فردی اندازه گیری و ارزیابی می شود. علیرغم چندین دهه تحقیق، پدیده و دلایل دقیق تابش خیره کننده هنوز به طور کامل شناخته نشده است.

روش های متعددی برای اندازه گیری تابش نور مستقیم در طول سال ها پیشنهاد شده است. تا همین اواخر پرکاربردترین رتبه بندی یکپارچه تابش نور (UGR) بود که توسط سورنسن در سال 1987 پیشنهاد شد و قبل از اینکه برای کاربرد بین المللی توصیه شود توسط کمیسیون بین المللی روشنایی (CIE) در سال 1995 به تصویب رسید.

UGR سهم همه منابع تابش نور در میدان بصری را با در نظر گرفتن درخشندگی منبع، اندازه منبع، موقعیت منبع و درخشندگی پس‌زمینه جمع‌آوری می‌کند. مقدار UGR همچنین ممکن است بسته به اندازه اتاق، عوامل بازتاب سقف، دیوارها و کف و موقعیت و جهت مشاهده ناظر در اتاق متفاوت باشد. 5 کلاس UGR با مقادیر محدود کننده UGR 16 (کمترین تابش خیره کننده)، 19، 22، 25 و 28 (بالاترین تابش خیره کننده) وجود دارد.

برای ارائه ایده ای در مورد مقدار UGR توصیه شده برای یک فعالیت معین، جدول زیر مقادیر محدود کننده UGR را برای برخی از برنامه های معمولی داخلی نشان می دهد. این هنجارها توسط EN-12464-1 ایجاد شده است

تابش غیر مستقیم چیست و چرا اهمیت دارد؟

تابش خیره کننده علاوه بر شکل مستقیم، دارای نوع غیرمستقیم نیز است که می تواند منبع ناراحتی بصری نیز باشد. تابش غیر مستقیم از انعکاس درخشندگی بالا از سطوح صیقلی یا براق در میدان دید ناشی می شود. به گفته انجمن مهندسی روشنایی، معمولاً با بازتاب هایی از درون یک کار بصری یا از مناطق نزدیک به منطقه مورد مشاهده همراه است. تابش خیره کننده غیرمستقیم باید در محیط های کاری و اداری به ویژه مورد توجه قرار گیرد.

نمایشگرهای صفحه نمایش یکی از دلایل اصلی تابش خیره کننده غیرمستقیم – یا همان طور که به آن تابش بازتابی نیز گفته می شود – در محل های کاری امروزی هستند. مهم است که لامپ های مناسب را انتخاب کنید و آنها را به درستی مکان یابی و مرتب کنید تا از آن جلوگیری کنید. CEN، کمیته اروپایی استانداردسازی، محدودیت های روشنایی را برای لامپ هایی که می توانند از مانیتورهای کامپیوتر منعکس شده و باعث تابش خیره کننده غیرمستقیم شوند، مشخص می کند. این محدودیت ها در زوایای ارتفاع 65 درجه، در ناحیه اطراف چراغ روشنایی مشخص می شوند.

تابش خیره کننده یکی از اولین عناصری است که در محیط هایی مانند محل کار اداری نیاز به توجه دارد، جایی که نور مستقیم و غیرمستقیم می تواند بر راحتی بصری تأثیر بگذارد. جدول بالا نشان می دهد که وقتی صحبت از منطقه کاری واقعی در دفاتر می شود، منابع نور باید مقدار UGR 19 یا کمتر داشته باشند.

در نتیجه، راحتی بصری برای رفاه ما بسیار مهم است. در دفاتر و سایر محیط‌های کاری، این مهم‌تر است، زیرا باعث بهره‌وری بیشتر ما می‌شود. تابش خیره کننده، یک پدیده پیچیده که به دو صورت مستقیم و غیرمستقیم ظاهر می شود، عامل اصلی ناراحتی بینایی و حتی ناتوانی بینایی است. با این حال، با نورپردازی مناسب، متخصصان نورپردازی می‌توانند آن را کاهش دهند یا حتی آن را از بین ببرند و محیط‌هایی را که برای نور شارژ می‌شوند و نحوه تعامل و کار افراد در آن‌ها را بهبود بخشند.

سایه

یکی از مسائل بسیار مهم در نورپردازی سایه‌است، زیرا سایه‌ها به شدت می‌توانند به حس فضا کمک کنند. دو نوع مهم سایه وجود دارد که هر دو در ترکیب بندی سینمایی نقش مهمی دارند:

• سایه پیوسته (Attached Shadow): هنگامی که بخشی از یک شی، جلوی تابش نور، بر بخش دیگر آن را بگیرد سایه ایجاد شده، سایه پیوسته‌است. برای مثال وقتی در اتاق تاریکی رو به روی شمعی می‌ایستید، بخش‌هایی از صورت و بدنتان در تاریکی قرار می‌گیرد. این پدیده سایه پیوسته‌است.
• سایه افکنده (Cast Shadow): در همان مثال شمع، بدن شما جلوی تابش نور را می‌گیرد و سایه‌ای روی دیوار پشتی ایجاد می‌شود، این سایه، سایه افکنده‌است.

شدت

کیفیت نورپردازی به شدت نسبی نور بستگی دارد. به این ترتیب دو حد نورپردازی داریم:

• نورپردازی سخت:  همان‌طور که از نامش نیز پیداست، نورپردازی را سخت گویند که در آن از نورهای شدید استفاده می‌شود. برای مثال در طبیعت، آفتاب ظهر نور سخت ایجاد می‌کند. در نورپردازی سخت، سایه‌ها کاملاً مشخص و تند هستند و بافت‌ها و کناره‌های تیز ایجاد می‌شود.

• نورپردازی نرم: در نورپردازی نرم، روشنایی‌ها پخشیده هستند و شدت نور به نسبت نورپردازی سخت کمتر و ملایم تر است. برای مثال نور آسمان ابرآلود، نرم است. در این نورپردازی، خطوط و بافت‌ها کمی نرم، پخشیدگی نور بیشتر و تضاد ملایم تری بین نور و سایه وجود دارد.

جهت

جهت نورپردازی، بر مسیری اشاره می‌کند که نور به شی می‌تابد. این مسیرها عبارت اند از:

• نور جلویی: نوری که از رو به رو به سوژه می‌تابد.

• نور پشتی: این نور از پشت موضوعی که قرار است نمایان شود به آن می‌تابد و می‌تواند در زوایای مختلف از پشت بتابد برای مثال مستقیم، از بالا، از پهلو و…. همچنین این نور کمک می‌کند خطوط مرزی مشخص شوند و سوژه از پس زمینه جدا شود.

• نور پایین: نوری که از جلو و از پایین به سوژه می‌تابد برای مثال کسی که در کنار آتش نشسته و نور آتش از پایین چهره او را روشن می‌کند. از آنجا که نورپردازی از پایین، چهره را تحریف می‌کند، در سینما ممکن است برای خلق وحشت از آن استفاده شود اما در نمای ساختمان برای نمایان کردن ستون ها و دیواره ها بیشتر از این تکنیک استفاده میشود.

• نور بالا: نوری که از جلو و از بالا به سوژه می‌تابد. این نور اگر بر چهره بازیگر بتابد استخوان بندی صورت او را به خوبی نشان می‌دهد، به همین خاطر هر گاه فیلم‌ساز بخواهد حالت چهره و حس موجود در چهره بازیگر، نمایان شود از این نور استفاده می‌کند هچنین از این روش در نورپردازی گالری ها برای نمایش تابلوها بسیار استفاده میشود.

جهاتی که در اینجا گفته شد جهات اصلی هستند. کمی تغییر زاویه می‌تواند، جهات نوری دیگر و در نتیجه کاربردهای بیشتر ایجاد کند.