Работая со светом невозможно развиваться без ежедневного изучения тенденций и новинок рынка. Одним из последних наших открытий стало приложение, благодаря которому с помощь обычного смартфона можно замерять количество света в помещении. Безусловно, с профессиональной точки зрения мы не могли остаться равнодушными к такому вызову. Немецкий Институт Прикладной Светотехники (DIAL GmbH) опубликовали статью, в которой рассматривался именно интересовавший нас вопрос: может ли смартфон стать достойной заменой люксметру?
Люксметр против смартфона: может ли специальное приложение стать альтернативой измерительному прибору?
Если такая замена действительно себя оправдывает, то это стало бы не то чтоб революцией, но, как минимум, очень выгодным предложением. Посудите сами, люксметр — удовольствие недешевое. А вот смартфон есть практически у каждого. И специальные приложения либо бесплатные, или стоят дешево. Поскольку наша компания профессионально работает со светом, идея замера фотометрических параметров с помощью телефона нас умиляет. Но, справедливости и любопытства ради, мы решили провести эксперимент. Цель исследования: сравнение результатов работы соответствующих приложений с показателями нашего штатного люксметра.
Тестируемое оборудование
В нашем эксперименте принимали участие iphone разных серий, а также телефоны Sony, Samsung и Nokiа:
| Производитель | Операционная система |
|---|---|
| iPhone5 | iOS |
| iPhone 5S | iOS |
| iPhone 6 | iOS |
| Sony Xperia Z1 | Android |
| Sony Xperia Z2 | Android |
| Samsung Galaxy S5 | Android |
| Nokia Lumia 925 | Windows Phone |
Программное обеспечение
Мы выбрали следующие приложения (большинство из них бесплатны), и установили их на каждой из систем:
| Название | Производитель | Операционная система | Возможность калибровки | Цена |
|---|---|---|---|---|
| Galactica Luxmeter | Flint Soft Ltd. | iOS | нет | — |
| LightMeter by whitegoods | Whitegoods | iOS | есть | — |
| LuxMeterPro Advanced | AM PowerSoftware | iOS | есть | 7,99€ |
| Luxmeter | KHTSXR | Android | есть | — |
| Light Meter Pro | Mannoun.Net | Android | есть | — |
| Lux Light Meter | Geogreenapps | Android | есть | — |
| Sensor List | Ryder Donahue | Windows Phone | есть | — |
Для справки
Контрольное измерение произведено с помощью откалиброванного люксметра PRC Krochmann (Model 106e, специальная модель, класс А).
Используемые источники света
Для теста мы выбрали три различных источника света:
- галогенная лампа низкого напряжения;
- компактная люминесцентная лампа (цветовая температура 2700 K);
- LED (цветовая температура 3000 K).
Чтоб упростить наши исследования, мы решили оставить один источник света — LED.
Условия тестирования
Испытание проходило в помещении без источников дневного или искусственного освещения. На горизонтальной поверхности мы разместили источники света. На них поочередно устанавливалась освещенность 100 лк, 500 лк и 1000 лк. Фотометрическая головка нашего люксметра была расположена перпендикулярно оси светильника. Затем, точно так же, мы размещали смартфоны с установленными приложениями. Фронтальная камера и датчик яркости находились там же, где до этого располагался фотометр.
Такое расположение подходило всем приложениям кроме платного «Luxmeter Pro Advanced», так как оно для измерения освещённости использует свет, отраженный от поверхности. В этом приложении также доступны настройки типов источника света, расстояния до него и т.д.
Некоторые приложения позволяли произвести калибровку, и, если была такая возможность, мы проводили ее в соответствии с инструкциями производителя, а именно на 100 лк.
Результаты
Во время нашего теста мы выяснили, что хотя в некоторых приложениях можно было произвести калибровку до определенного значения, определить его точно было достаточно сложно. Таким образом, или шаг был большим, либо значение в 100 лк вообще не устанавливалось (например, максимальное значение, которое удалось установить на iPhone 5 с LightMeter by whitegoods — 34 лк). Часто отклонения от контрольных значений оказывались весьма высокими (до 113% у Samsung Galaxy S5 с приложением «Lux Light Meter» от Geogreenapps). При использовании эталонна 500 лк дисплей смартфона показывал 1,063 лк. Самое низкое отклонение в 3% было на iPhone 5 с «LightMeter by whitegoods». При 500 лк этот смартфон показывал 484 лк. В то же время, мы не можем утверждать, что именно эта комбинация всегда будет приводить к наименьшим возможным отклонениям. В случае использования значения 100 лк и этого же приложения, отклонение достигало 89%, а устройство показывало 11 лк.
Также мы заметили, что отображаемые значения на устройствах от Sony, Samsung и Nokia были значительно выше эталонных, в то время, как на iPhone существенно ниже. Среднее отклонение во всех приложениях на Android-смартфонах и на телефонах с Windows Phone были приблизительно на 60% выше контрольных. Расхождение значений измеренных различными iPhone было на 60% ниже опорных.
Мы также заметили, что различные приложения, установленные на смартфонах от Samsung и Sony, показывали близкие значения. Скорее всего, в этих устройствах для измерения освещенности используется датчик яркости, а не камера.
В некоторых моделях Samsung можно переключиться в режим инженерного меню с помощью комбинации *#0*#. Выбрав пункт «Датчик света», вы можете узнать предполагаемую освещенность без установки приложения. Так что в этом случае специальная программа может и не понадобиться. Тем не менее, показатели на этих устройствах также отклонились от эталонного значения в рамках 37%-113%.
Будут ли совпадать результаты на аналогичных смартфонах с одинаковыми приложениями?
Чтобы проверить это, мы использовали 4 идентичных iPhone 5 с установленными на них приложениями «Galactica Luxmeter» и «LightMeter by whitegoods». К сожалению, нас ждало разочарование. Все четыре смартфона показали совершенно разные показатели.
Мы считаем, что причиной таких колебаний является отличие комплектующих в телефонах. Такие отклонения пользователь не замечает при повседневном использовании, но при непосредственном тестировании они заметны.
Всегда ли есть процентное отклонение от эталонного значения?
Если вы всегда используете смартфон с одним и тем же приложением, вы можете предположить, что можно достаточно точно производить замеры, зная процентное отклонение от эталонного значения. Но всегда ли этот процент одинаковый?
Для того, чтобы проверить это, мы провели измерения освещённости на 10 лк, 100 лк, 1000 лк и 10000 лк с помощью iPhone 5 размещенным на оптической скамье в черной комнате. Увеличение яркости можно очень точно задавать путем регулировки расстояния между источником света и приемником.
В качестве источника излучения снова использовался светодиодный светильник с цветовой температурой 3000 K. В этом тесте мы рассмотрели показатели двух различных приложений. Оказалось, значения разных программ отклоняются друг от друга, в некоторых случаях до 358% (12 лк до 55 лк при эталоне 100 лк). Если рассмотреть процент отклонений от эталонных значений, то никакой закономерности мы не увидим.
При использовании приложения «Galactica Luxmeter» значения были выше контрольных на 180% при 10 лк и на 50% ниже эталонных значений при 10 000 лк. «LightMeter by whitegoods» было откалиброванным на 10 лк. При опорных 100 лк отклонение составило 88% в меньшую сторону, а при 10 000 лк — 59%. Значения всех остальных приложений были так же существенно ниже контрольных, а сам процент отклонений все время менялся.
К тому же, мы обнаружили, что измерения, проведенные с помощью передней и задней камеры показывают различные значения. К тому же, некоторые приложения никогда не показывают 0 лк, даже если на камеру свет не попадает и она закрыта «заглушкой».
Заключение
Результаты доказывают, что серьезные измерения освещенности возможны только с помощью профессионального оборудования. Оно оснащено откалиброванным датчиком, гарантирующим, что оценка освещенности будет проведена в соответствии с чувствительностью человеческого глаза при дневном свете. Кроме того, приборы позволяют измерить количество света в зависимости от угла падения луча. Смартфоны не могут сделать ни того, ни другого, в противном случае они не смогут выполнять свои функции как телефон.
Разработчики приложений не утверждают, что смартфоны могут заменить профессиональные приборы. Утверждение, что некоторые приборы позволяют провести калибровку звучит эффектно, но, к сожалению, технически почти невозможно установить нужное значение. Даже при использовании одного и того же приложения на идентичных смартфонах результаты оценки отличаются.
Поэтому, к сожалению, приложения на самом деле не слишком помогают, даже в том, чтобы получить общее представление об освещенности. Более того, результат может оказаться кардинально противоположным и ввести пользователя в заблуждение.
Поэтому, если вам действительно понадобится измерить освещенность, воспользуйтесь люксметром, а телефон оставьте для звонков любимым.
Люксметры смартфонов: кто в лес, кто по дрова
Когда речь заходит о приборах для измерения освещённости, многие говорят «зачем какой-то прибор, если в любом смартфоне есть люксметр».
Я проверил точность работы датчиков освещённости в пяти смартфонах.
На все смартфоны было установлено приложение Light Meter. Показания смартфонов сравнивались с показаниями спектрометра Uprtek MK350D и люксметра-пульсметра Radex Lupin. Заодно я проверил результаты датчиков BH1750 и TSL2561, подключённых к Arduino.
В качестве источника света я использовал светильник Gauss 2020122 с матовым рассеивателем, управляемый по Wi-Fi. Светильник располагался над столом, в приложении менялась его яркость.
Датчики смартфонов и всех приборов располагались в одной точке на одной высоте.
Первое измерение сделано при фоновом освещении от люстры в комнате, остальные четыре на четырёх яркостях светильника от минимальной до максимальной.
Как видно из таблицы, результаты датчика BH1750 и спектрометра MK350D оказались достаточно близки и я думаю спектрометр и этот датчик дают наиболее точные результаты измерения освещённости.
Из смартфонов самым точным оказался Redmi Note 10 Pro.
Показания встроенного датчика освещённости смартфонов очень сильно отличаются, отличие может быть даже втрое.
Я попробовал добавить поправочный коэффициент, рассчитав его по значениям измерения освещённости 457 лк. Вот что получилось (коэффициент в последней колонке), уже гораздо ближе к истине, если не смотреть на первую колонку с совсем малыми освещённостями.
Посмотрим, на сколько процентов значения, полученные с коэффициентом, отличаются от показаний MK350D.
Отклонения обычно не превышают 10%, что совсем неплохо.
Выводы можно сделать следующие:
- Смартфон в качестве люксметра без корректирующего коэффициента использовать не стоит: показания могут отличаться от реальных втрое;
- Если установить коэффициент (многие приложения, в том числе использованный мной Light Meter это позволяют), смартфон вполне может измерять освещённость с приемлемой точностью (5-10%), но для расчета коэффициента понадобится точный люксметр.
© 2022, Алексей Надёжин
Стоит ли покупать дорогостоящее оборудование для замеров освещенности, если производители смартфонов разработали специальные программы позволяющие делать замеры с помощью обычного смартфона?
Будем разбираться в этой теме.
На сайте одного из производителей смартфонов пишут: «Чтобы не оказаться в сложной ситуации, обычно данную проблему решают с
помощью специального прибора — люксметра, но сегодня дорогостоящий
инвентарь лучше заменить одноименным приложением для iPhone, которое
можно загрузить из App Store…»
«Приложение «Люксметр» для определения степени освещенности использует
данные, полученные с передней или задней камеры смартфона, и является
настоящим карманным измерителем освещенности. Программа откалибрована с
помощью использования люксметра АТТ-1508: выборка калибрации составляет
5000 замеров, а коэффициент детерминации — 0,87 (со следующими
обновлениями — 0,9 на всем диапазоне измерений) — все это гарантирует
исключительную точность замеров.»
Или читаем «Приложение «Люксметр» создано для того, чтобы его пользователи могли
сэкономить на покупке дорогостоящего профессионального оборудования»!!!
А Вы верите этому? Я очень долго сомневалась. Может быть правда пишут. Скачала себе как то программку и измерила освещенность. Получила на рабочем столе 53 люкса и решила, что тут не все гладко. Но решила, что надо попробовать и сравнивать с хорошим люксметром, но до эксперимента руки все не доходили.
И вот наконец то и компания DIAL, профессионал в области светотехники, разработавшая программу DIALux и DIALux evo, которая имеет и собственную лабораторию и проводит замеры и научную деятельность, взялась за дело и проверила смартфоны и приложения для измерения освещения.
В эксперименте участвовали:
| Производитель | Платформа |
| iPhone 5 | iOS |
| iPhone 5 S | iOS |
| iPhone 6 | iOS |
| Sony Xperia Z 1 | Android |
| Sony Xperia Z 2 | Android |
| Samsung Galaxy S 5 | Android |
| Nokia Lumia 925 | Windows Phone |
Программное обеспечение:
| Название | Производитель | Платформа | Возможность калибровки | Цена |
| Galactica Luxmeter | Flint Soft Ltd. | iOS | нет | бесплатно |
| LightMeter by whitegoods | Whitegoods | iOS | да | бесплатно |
| LuxMeterPro Advanced | AM PowerSoftware | iOS | да | 7,99€ |
| Luxmeter | KHTSXR | Android | да | бесплатно |
| Light Meter Pro | Mannoun.Net | Android | да | бесплатно |
| Lux Light Meter | Geogreenapps | Android | да | бесплатно |
| Sensor List | Ryder Donahue | Windows Phone | да | бесплатно |
Для эксперимента уровни освещения замеряли от 3 видов источников освещения: низковольтная галогенная лампа, компактная энергосберегающая лампа (2700К) и лампа LED (3000К).
Для удобства понимания результаты для LED смотри на графике. То есть измерения проводились для всех ламп, но результаты опубликовали только для источника света: LED.
Измерения проводились для всех смартфонов. Для этого в специальной лаборатории были намечены уровни освещенности в 100 люкс, 500 и 2000 люкс от тестируемого источника света.
Результаты удивляют. Только в одном случае при измерении 500 люкс смартфон iPhone5 показал результат в 484люкс, что является очень близким значением. Во всех остальных случаях измерения были в интервале от 37 до 113%.
После таких результатов в DIAL решили проверить несколько одинаковых смартфонов iPhone 5 и приложения «Galactica» и «LightMeter by whitegoods».
К сожалению и здесь единства результатов не было.
Эксперты DIAL подытоживают, что, к сожалению, не в профессиональных не в домашних условия измерять уровни освещенности при помощи смартфонов не следует. На основании экспериментов с различными смартфонами и различным программным обеспечением было выявлено, что у таких измерений нет ни точности, ни правильности. Все зависит от случая.
По материалам статьи: «Luxmeter-App vs. Messgerät: Sind Smartphones zum Messen geeignet?» авторы Jaqueline Goldschmidt und Thomas Pittner
Фотографии с сайта DIAL.de
Для смартфонов
существует множество приложений, облегчающих нашу жизнь. Есть множество
приложений для светотехников. Но значит ли это что можно использовать
смартфон для измерения освещенности?
Мы задаемся этим вопросом все чаще и чаще, потому что выгода
очевидна. Ведь такие приложения бесплатны или стоят не очень дорого. Было
бы замечательно заменить люксметр, который, в зависимости от производителя
и точности, стоит от 100 до 2000 евро (алиэкспресс не согласен и показывает суммы даже меньше 10 евро), на приложение для смартфона, который
и так есть почти у каждого.
Как аккредитованная светотехническая лаборатория
мы можем только улыбаться идеи измерения освещенности с помощью смартфона. Тем
не менее, нам показалась эта идея весьма любопытной, что и побудило
нас провести эксперимент. Таким образом, мы начали искать различные
приложения для различных операционных систем. Нам хотелось выяснить, насколько
точно они измеряют по сравнению с люксметром из нашей лаборатории.
Аппаратное обеспечение
Для этого теста мы использовали различные модели iPhone, а также: Sony,
Samsung и Nokia.
| производитель | Операционная система |
| iPhone 5 | Ios |
| iPhone 5с | Ios |
| iPhone 6 | Ios |
| Sony | Android |
| Sony | Android |
| Samsung | Android |
| Nokia | Windows |
Программное обеспечение
Мы установили следующие приложения, большинство из которых бесплатны:
| Программа | Разработчик | Операционная система | Возможность калибровки | Цена |
| Galactica | Flint | Ios | нет | бесплатно |
| LightMeter | Whitegoods | Ios | да | бесплатно |
| LuxMeterPro | AM | Ios | да | 7,99 € |
| Luxmeter | KHTSXR | Android | да | бесплатно |
| Light | Mannoun.Net | Android | да | бесплатно |
| Lux | Geogreenapps | Android | да | бесплатно |
| Sensor | Ryder | Windows | да | бесплатно |
Эталонный прибор
Мы провели контрольные измерения с помощью люксметра PRC Krochmann (Model 106e, special model, class A) И, конечно же, прибор
был откалиброван.
Используемые источники света
Для этого теста мы выбрали три различных источника света:
·
низковольтная галогеновая лампа
·
компактная люминесцентная лампа (цветовая температура: 2700 K)
·
LED (цветовая температура: 3000 K)
Что бы не усложнять статью мы оставили
только LED источник.
Наша тестовая установка
Тест проходил в темном помещении без источников искусственного и естественно
света. Для применяемых источников света мы устанавливали освещенность
поочередно на 100 лк, 500 лк и 1000 лк (наверно
всё же 2000) на горизонтальной поверхности. Для этого фотометрическая
головка люксметра была расположена перпендикулярно оси светильника.
Затем,
так же помешались смартфоны с различными приложениями так что бы фронтальная
камера и датчик яркости находились под светильником. Датчик или фронтальная
камера была расположены точно в той точки где ранее была расположена
фотометрическая головка люксметра.
Так были расположены все устройства, за
исключением iPhone с платным приложением «Luxmeter Pro
Advanced» так как это приложение для измерения освещённости предполагает
замер света, отраженного от поверхности. В этом приложении достаточно
много настроек включая типы источников света, расстояние до источника света и т.д.
Так
же при использовании некоторых приложений возможна калибровка. Калибровка
была проведена в соответствии с инструкциями, а именно 100ЛК.
Оценка
Во время нашего теста мы выяснили, что, хотя калибровка в некоторых
приложений и была возможна до определенного значения, не удалось установить
значение достаточно точно. Это произошло из-за того что шаг с которым
устанавливалось значение был большим, либо значение в 100лк вообще не
устанавливалось, так например в приложении LightMeter
by whitegoods для iPhone 5 значение для калибровки удалось установить максимум на 34лк.
Отклонения
от эталонных значений порой были весьма высоки (доходило до 113% у Samsung
Galaxy S5 с приложением «Lux Light Meter» от Geogreenapps). При установки
эталонного значения в 500 лк на дисплее смартфона отображалось значение в 1,063
лк. Самое низкое отклонение в процентах (3%) было зафиксировано при
использовании iPhone 5 и приложения «LightMeter
by whitegoods». При установки эталонного значения в 500 лк, этот смартфон показал
484 лк. Однако мы не можем сделать из этого вывод что именно данный
смартфон с конкретной программой всегда будет показывать верное значение. При
установки освещенности на 100лк и при использовали это же приложения на том же
смартфоне отклонение достигало 89% и устройство показывало 11 лк.
Нам
удалось выявить тенденцию, что отображаемые значения на устройствах от
Sony, Samsung и Nokia были значительно выше эталонных значений, в то время, как
правило, на iPhone отображаемые значения значительно ниже эталонных
значений. Среднее отклонение от эталонного значения, измеренного во
всех приложений на Android-смартфонах и на телефонах с Windows Phone, были в среднем на 60% выше эталонных
значений.
Среднее отклонение всех значений, измеренных различными iPhone было на 60% ниже эталонных значений. Мы
также заметили, что различные приложения, установленные на смартфонах
от Samsung и Sony, показывали близкие значения. По всей видимости, что в
этих моделях для измерения используется датчик яркости, а не камера.
В
некоторых моделях Samsung можно переключиться в режим инженерного меню —
с помощью набора с клавиатуры комбинации *#0*#. Выбрав пункт меню «Датчик
света», вы можете узнать предполагаемую освещенностью без установки
приложения. Так что установка приложений в данном случае будет лишним. Тем
не менее, все отображаемые этими устройствами значения также отклонилась от 37%
до 113% от эталонного значения.
Будут ли значения в одних и тех же приложениях и аналогичных смартфонах
сходится?
Мы спросили себя, а будут
ли смартфоны одной модели с одними и теме же установленными приложениями
показывать схожие результаты. Чтобы проверить это, мы использовали 4
идентичных «iPhone 5» с установленными на них приложениями «Galactica
Luxmeter» и «LightMeter by whitegoods». К сожалению, и
здесь нас ждало разочарование. Диаграмма показывает, что четыре смартфона
которые мы тестировали, показали в некоторых случаях совершенно разные
результаты измерений.
Мы подозреваем, что причиной
этих колебаний является использование отличных друг от друга компонентов, что
пользователь не замечает при повседневном использовании, но что становится
заметным при непосредственном сравнении.
Сохраняется ли динамика процентного отклонений от эталонного значения?
Если вы всегда используете смартфон с одним
и тем же приложением, вы можете предположить, что можно достаточно точно
производить замеры, если вы уже знаете, процентное отклонение от
эталонного значения.
Но всегда ли одинаковый процент на которое
отклоняется значение? Для того, чтобы ответить на этот вопрос, мы
провели измерения освещённости на 10 лк, 100 лк, 1000 лк и 10000 лк с помощью iPhone
5 расположенным на оптической скамье в нашей черной комнате. Приращение яркости
можно очень точно задавать путем регулировки расстояния между источником света
и приемником. В качестве источника излучения снова использовался светодиодный
источник света с цветовой температурой 3000 K.
В этом тесте мы рассмотрели показания двух
различных приложений. Как показывает опыт, значения приложений отклоняются
друг от друга — в некоторых случаях до 358% (значения составляют от 12 лк до 55
лк при эталоном значении 100 лк), если мы посмотрим на процентное значение
отклонений от эталонных значений, то никакой закономерности мы не увидим.
При использовании приложения «
Galactica
Luxmeter» значения были выше 180% эталонных при 10 лк и на 50% ниже эталонных
значений при 10 000 лк.
При использовании приложения «LightMeter by whitegoods» откалиброванным на 10 лк. При
эталонном значении 100 отклонение составила 88% в меньшую сторону, а при 10 000
лк 59%. Значения всех остальных
приложенный были так же значительно ниже. При всех остальных значениях
показания были так же ниже.
Совершенно случайно мы обнаружили, что
измерения проведенные с помощью передний и задней камеры показывают различные
значения. В дополнение к этому, некоторые приложения никогда не показывают
0 лк, даже если на камеру не попадает никакой свет, и она закрыта «заглушкой».
Заключение
Результаты доказывают, что серьезные
измерения освещенности возможны только с помощью профессионального оборудования. Оно
оснащено откалиброванным датчиком, который гарантирует, что оценка освещенности
будет проведена в соответствии с чувствительность человеческого глаза.
Кроме того, приборы позволяют провести
оценку освещенности в зависимости от угла падения луча. Смартфоны не могут
сделать ни того, ни другого, так как в противном случае они не смогут
выполнять свои функции.
Несмотря на то что разработчики
утверждают, что они могут заменить профессиональные приборы, поскольку в их
приложениях есть различные умные функции типа калибровки, но колибровка не
позволяет установить точные значения. А если это и возможно, то все равно
возникают отклонения при измерениях. Даже при использовании одного и того же
приложения и идентичных смартфонов получаются разные результаты измерений.
Поэтому, к сожалению , приложения на самом
деле бесполезны – даже просто для того
что бы получить общее представление о освещенности.
from Thomas Pittner and Jaqueline Goldschmidtabout
the topic Light