Trong ngành chiếu sáng và thiết kế nội thất, chỉ số hoàn màu (CRI) là một thước đo quan trọng để đánh giá khả năng phản xạ màu sắc của ánh sáng.
Mục lục
CRI là gì?
Chỉ số hoàn màu – Color Rendering Index (CRI) là phép đo màu sắc tự nhiên giữa nguồn sáng nhân tạo với ánh sáng mặt trời. Chỉ số được đo từ 0-100, với 100 hoàn hảo cho biết màu sắc của vật thể dưới nguồn sáng trông giống như màu sắc của chúng dưới ánh sáng mặt trời tự nhiên.
Chỉ số hoàn màu (Color Rendering Index – CRI) là một chỉ số đánh giá khả năng của nguồn sáng phản ánh màu sắc của các vật thể so với ánh sáng tự nhiên. Chỉ số này được tính toán bằng cách so sánh khả năng phản ánh màu sắc của nguồn sáng được đo với nguồn sáng chuẩn có cùng nhiệt độ màu.
Chỉ số CRI bao nhiêu là tốt nhất?
Chỉ số CRI càng cao thì khả năng phản ánh màu sắc của nguồn sáng càng tốt. Tuy nhiên, không phải lúc nào chỉ số CRI cao cũng đảm bảo chất lượng ánh sáng tốt, vì một số loại đèn có thể có chỉ số CRI cao nhưng lại có hiệu suất phát sáng thấp, hoặc có màu sắc không đáp ứng được yêu cầu của người sử dụng.
Chỉ số hoàn mầu thấp sẽ phản ánh sai lệch màu sắc các vật thể hoặc không gian xung quanh nó. Ví dụ: Khi đứng dưới đèn đường, màu vàng của đèn halogen làm sai lệch màu sắc chiếc áo màu đỏ, nhìn sẽ ngã sang màu nâu nhạt.
Trong ngành chiếu sáng, chỉ số CRI trên 80 được coi là tốt, và chỉ số trên 90 được coi là rất tốt. Tuy nhiên, với một số ứng dụng đặc biệt như trong phòng phẫu thuật hay phòng chụp ảnh, cần đến chỉ số CRI trên 95 để đảm bảo màu sắc được tái tạo chính xác và trung thực.
Ngày này các loại đèn, đặc biệt là đèn LED đã có chỉ số hoàn màu CRI từ 80 trở lên đến hơn 90. Kết quả là một căn phòng sáng hơn, nhưng với ánh sáng tự nhiên, chính xác hơn.
Khác với đèn huỳnh quang có thể tạo ra một cái nhìn không tự nhiên, đèn LED phù hợp hơn với môi trường trong nhà. Chúng tôi khuyên bạn nên chọn CRI trên 90 khi mua đèn LED trắng. Tuy nhiên, trong một số trường hợp, giá trị CRI 85 cũng đủ.
Tiêu chuẩn
Các tiêu chuẩn quốc tế định nghĩa mức độ trung thực của CRI cho các thiết bị chiếu sáng. Chẳng hạn như trong tiêu chuẩn ANSI (American National Standards Institute), chỉ số CRI tối thiểu là 80. Tuy nhiên, trong thực tế, các nhà sản xuất có thể tự đưa ra chỉ số CRI của sản phẩm của mình mà không cần tuân thủ các tiêu chuẩn quốc tế. Điều này có thể gây ra sự nhầm lẫn cho người dùng, vì vậy người tiêu dùng nên tìm hiểu kỹ trước khi mua sản phẩm chiếu sáng.
Một đèn có chỉ số CRI cao không nhất thiết có hiệu suất phát sáng cao. Tuy nhiên, thường thì đèn có chỉ số CRI cao sẽ có hiệu suất phát sáng thấp hơn sovới đèn có chỉ số CRI thấp. Điều này có thể là do đèn có chỉ số CRI cao thường sử dụng các loại bóng đèn hoặc LED đặc biệt để đảm bảo khả năng phản ánh màu sắc tốt hơn.
Việc lựa chọn đèn có chỉ số CRI phù hợp là rất quan trọng trong thiết kế nội thất, đặc biệt là trong các khu vực như phòng khách, phòng làm việc, phòng ngủ và phòng tắm. Với các khu vực này, cần đến ánh sáng có chỉ số CRI cao để đảm bảo màu sắc của các vật dụng, trang trí và da người được phản ánh chính xác và trung thực.
Chỉ số này có liên quan trực tiếp đến khả năng phát sáng và chất lượng ánh sáng của đèn. Người tiêu dùng và nhà thiết kế nội thất nên tìm hiểu kỹ về chỉ số CRI và lựa chọn đèn có chỉ số phù hợp để đảm bảo màu sắc được phản ánh chính xác và trung thực.
Cách đo chỉ số hoàn màu CRI như thế nào?
Phương pháp tính toán CRI rất giống với ví dụ đánh giá trực quan nêu trên, nhưng được thực hiện thông qua tính toán thuật toán sau khi đo quang phổ của nguồn sáng liên quan.
Trước tiên phải xác định nhiệt độ màu (CCT) cho nguồn sáng được đề cập. Điều này có thể được tính toán từ các phép đo quang phổ.
Nhiệt độ màu của nguồn sáng phải được xác định để chúng ta có thể chọn phổ ánh sáng ban ngày thích hợp để sử dụng để so sánh.
Sau đó, nguồn sáng được đề cập sẽ được chiếu ảo lên một loạt mẫu màu ảo được gọi là mẫu màu thử nghiệm (TCS) với màu phản xạ được đo.
Có tổng cộng 15 mẫu màu:
Sẽ chuẩn bị sẵn một loạt phép đo màu phản xạ ảo cho ánh sáng ban ngày tự nhiên có cùng nhiệt độ màu.
Cuối cùng, so sánh các màu phản chiếu và xác định theo công thức điểm “R” cho từng mẫu màu.
Giá trị R cho một màu cụ thể cho biết khả năng của nguồn sáng hiển thị màu cụ thể đó một cách trung thực.
Do đó, để mô tả khả năng hiển thị màu tổng thể của nguồn sáng trên nhiều màu khác nhau, công thức CRI lấy giá trị trung bình của các giá trị R.
Giá trị nào và bao nhiêu giá trị R được tính trung bình sẽ phụ thuộc vào định nghĩa CRI mà bạn đang sử dụng – CRI chung (Ra) hoặc CRI mở rộng (Re).
Ra là gì? Nhầm lẫn về CRI và Ra?
Khi so sánh các sản phẩm chiếu sáng, chắc chắn bạn sẽ bắt gặp các chỉ số CRI và Ra để mô tả chất lượng màu sắc. Bạn có thể cho rằng không có sự khác biệt giữa CRI và Ra, nhưng hãy đọc tiếp để tìm hiểu xem đây có thể là một sai lầm như thế nào!
Mỗi điểm mẫu màu thử nghiệm TCS (ảnh bên trên), được gọi là Ri, trong đó R là viết tắt của Điểm kết xuất và i là số chỉ mục TCS.
Ví dụ: điểm cho TCS04 (“Lục hơi vàng vừa phải”) sẽ được tính và gắn nhãn là R4. Khi mỗi giá trị R được tính toán, có thể tính được hai loại CRI, được gọi là CRI Chung và CRI Mở rộng.
CRI chung được tính bằng giá trị trung bình của R1 đến R8. Về mặt công thức, điều này thường được gọi là Ra, trong đó a là từ viết tắt của “trung bình”. Lưu ý rằng chỉ R1 đến R8 được sử dụng và R9-R15 KHÔNG được sử dụng trong tính toán Ra.
CRI mở rộng được tính bằng giá trị trung bình của R1 đến R14. Đôi khi ký hiệu “Re” được sử dụng, trong đó chữ “e” đại diện cho “mở rộng”. Đáng chú ý, CRI mở rộng nắm bắt được ảnh hưởng của các màu bão hòa như đỏ đậm (R9) và xanh đậm (R12) mà CRI chung không có.
Đây là một trong những lời chỉ trích đối với CRI chung, và do đó, luôn luôn nên xem xét CRI mở rộng và các giá trị R cụ thể khi làm việc trong một dự án mà chất lượng màu sắc là vấn đề quan trọng.
Về mặt kỹ thuật, Ra chỉ là một ký hiệu trong các công thức tính toán CRI chung, nhưng đã được sử dụng rộng rãi như một từ đồng nghĩa với CRI chung.
Nói cách khác, Ra cũng là giá trị trung bình của R1 đến R8.
Bảng mức độ trung thực của CRI cho các thiết bị chiếu sáng
| Chính xác | 90-100 | Kết xuất màu chính xác nhất |
| Tốt | 60-85 | Chấp nhận được, có thể bị sai màu |
| Tệ | 0-55 | Sai màu rõ ràng |
Mối quan hệ giữa chỉ số hoàn màu và hiệu suất phát sáng
Một đèn có chỉ số CRI cao không nhất thiết có hiệu suất phát sáng cao. Tuy nhiên, thường thì đèn có chỉ số CRI cao sẽ có hiệu suất phát sáng thấp hơn so với đèn có chỉ số CRI thấp hơn.
Việc đạt được một mức độ trung thực màu sắc cao đồng nghĩa với việc sử dụng một số chất liệu và kỹ thuật sản xuất đặc biệt, từ đó có thể dẫn đến giá thành cao hơn. Do đó, người tiêu dùng cần cân nhắc giữa chất lượng ánh sáng và giá thành trước khi lựa chọn sản phẩm.
Phân biệt sự khác nhau giữa CRI với CCT
CCT (Correlated Color Temperature) là một thước đo độ nóng hay độ lạnh của ánh sáng. Trong khi đó, CRI đo khả năng phản ánh màu sắc của nguồn sáng. Hai chỉ số này là độc lập với nhau và cần được đánh giá cùng nhau để đảm bảo chất lượng ánh sáng.
CCT được đo bằng độ Kelvin (K) và thường được chia thành ba loại: ánh sáng ấm (2700-3000K), ánh sáng trung tính (3500-4000K) và ánh sáng lạnh (5000-6500K). Việc lựa chọn CCT phù hợp tùy thuộc vào mục đích sử dụng và không ảnh hưởng đến chỉ số CRI.
Tiêu chuẩn IES TM-30-18
Bản ghi nhớ kỹ thuật TM-30-18 cung cấp một phương pháp thống kê và khách quan để định lượng cả các thuộc tính trung bình tổng thể (độ trung thực của màu, diện tích gam màu) và các thuộc tính dành riêng cho màu sắc (độ trung thực, độ dịch chuyển sắc độ, độ dịch chuyển màu sắc).
TM-30 là một khung đánh giá bao gồm ba thành phần chính:
- Một hệ thống để xác định chất chiếu sáng tham chiếu
- Thông số kỹ thuật của các mẫu màu
- Triển khai mô hình tầm nhìn của con người.
Phương pháp này sử dụng 99 mẫu đánh giá màu (CES – Color Evaluation Samples) để định lượng sự khác biệt về khả năng thể hiện màu giữa nguồn thử nghiệm và chất chiếu sáng tham chiếu. Điều quan trọng cần lưu ý là khung này không được thiết kế để mô tả trực tiếp nhận thức của con người, chẳng hạn như sở thích màu sắc hoặc để cung cấp một giá trị duy nhất nắm bắt được chất lượng hiển thị màu kết hợp của nguồn sáng.
Hai chỉ số được cung cấp trong phương pháp này để nắm bắt độ trung thực của màu sắc và diện tích gam màu tương ứng.
Chỉ số độ trung thực (Rf), tương tự như một giá trị Ra do CRI cung cấp, biểu thị độ trung thực màu trung bình được tính bằng cách xác định sự khác biệt giữa tọa độ CAM02-UCS (CIE Color Appearance Model 02) của từng CES trong nguồn thử nghiệm và nguồn chiếu sáng tham chiếu, sau đó xác định số học ý nghĩa của những khác biệt màu sắc này.
Rf có thể cung cấp dữ liệu đáng tin cậy và đại diện hơn về mặt thống kê, đồng thời sẽ chính xác hơn trong việc tái tạo màu sắc:
- Rf = 100 là giá trị lớn nhất, có nghĩa là không có sự khác biệt về màu sắc với nguồn sáng tự nhiên và hiệu ứng màu sắc là trung thực.
- Rf = 0 là giá trị nhỏ nhất, có nghĩa là sự khác biệt về màu sắc so với nguồn sáng tự nhiên là lớn nhất và hiệu ứng màu bị biến dạng.
Độ bão hòa màu Rg:
- Rg = 100, có nghĩa là độ bão hòa của nguồn sáng giống với độ bão hòa của ánh sáng tự nhiên và độ bão hòa màu là vừa phải.
- Rg> 100, có nghĩa là nguồn sáng có thể tăng độ bão hòa của màu sắc, và vật thể trông sống động và rực rỡ hơn.
- Rg <100, có nghĩa là độ bão hòa của màu sẽ giảm dưới nguồn sáng thử nghiệm, độ bão hòa màu sẽ không đủ và vật thể sẽ trở nên mờ và xỉn.
Thang đo cho Rf là từ 0 đến 100, trong đó giá trị 100 ngụ ý rằng nguồn hiển thị tất cả 99 màu theo cách giống với tham chiếu.
Chỉ số gam màu (Rg) mô tả sự tăng hoặc giảm sắc độ đối với nguồn sáng nhất định. Giá trị Rg là 100 biểu thị mức bão hòa giống hệt so với mức tham chiếu.
IES TM-30-18 cũng cung cấp biểu diễn trực quan về màu sắc và sự dịch chuyển xung quanh vòng màu sắc thông qua một công cụ trực quan gọi là đồ họa véc tơ màu (CVG).
Ứng dụng thực tế CRI
Vai trò quan trọng trong ngành sơn
Trong ngành sơn, chỉ số CRI cũng là yếu tố quan trọng để đảm bảo màu sắc được tái tạo chính xác. Khi sơn trên các bề mặt, màu sắc của sơn sẽ phản ánh khác nhau tùy vào ánh sáng môi trường.
Nếu sử dụng đèn có chỉ số CRI thấp, màu sắc của sơn sẽ không được phản ánh đúng màu sắc thật của nó, dẫn đến màu sắc được sơn trên bề mặt không đúng với mong đợi.
Đèn soi màu kiểm lỗi sơn 3M™ PPS™ SUN GUN™ II 16550
Mô phỏng lại ánh sáng mặt trời tự nhiên để dễ dàng phân biệt, xác định màu sơn trên trong quy trình sơn màu ô tô và trong các ngành công nghiệp khác
Vai trò trong thiết kế nội thất
Trong thiết kế nội thất, CRI là một yếu tố quan trọng để đảm bảo không gian được phối hợp màu sắc đúng cách.
Nếu sử dụng đèn có chỉ số CRI thấp, màu sắc của đồ nội thất sẽ không được phản ánh đúng màu sắc thật của chúng, dẫn đến không gian trở nên chìm trong màu sắc xám nhạt và tối tăm.
CRI sẽ đem lại độ trung thực màu, còn CCT sẽ đem lại tâm trạng cảm xúc không gian.
Ngoài ra, còn kế đến các loại đèn dành cho quay phim, chụp ảnh cũng cần có độ chân thực cao nên yêu cầu CRI cao. Như một mẫu đèn chuyên cho studio Đèn led CN 900SA Nanguang có CRI 90+
Nguồn tham khảo:
- What is CRI? The ultimate guide to the Color Rendering Index – https://www.waveformlighting.com/tech/what-is-cri-color-rendering-index
