„BenQ“ žinių centras

Kaip apibrėžiame „tikslią“ spalvą?

2018/01/15

Kaip apibrėžiame „tikslią“ spalvą? Kaip galime „tiksliai“ kiekybiškai įvertinti spalvą? Prieš peršokdami prie šios temos, įsigilinkime, kodėl spalvų kiekio nustatymas yra svarbus fotografams, dizaineriams, vaizdų kūrimo bei tekstilės pramonės specialistams ir kt.

Kai bandome apibūdinti spalvą, įprastas būdas tai padaryti yra nurodyti šios spalvos objektą. Pavyzdžiui, apibūdindami raudoną spalvą žmonės paprastai turės omenyje obuolį. Bet apie kokią obuolių rūšį kalbame? Ar galvojame apie tą patį obuolį? Pažiūrėkite į 1 pav., yra mažiausiai septyni skirtingos „raudonos“ spalvos atspalviai tarp skirtingų obuolių rūšių. Jau nekalbant apie paskutinę; tai netgi nėra raudona! Todėl naudojant objektus spalvoms apibūdinti kyla neatitikimų. Turime rasti būdą, kaip sumažinti komunikavimo neatitikimus.

1 pav. Skirtingos obuolių rūšys

Norėdami atlikti tikslų matavimą, žmonės linkę naudoti „skaičius“. Pavyzdžiui, skaičius naudojame ilgiui, svoriui ir t. t. apibūdinti. Todėl mums reikia būdų spalvoms skaitmeninėmis formomis išreikšti, kad galėtumėte pasakyti jog spalva A ir spalva B yra vienodos, nes jų skaitinės vertės vienodos. Dar 1913 m. CIE („Commission Internationale de l'Eclairage“) nustatė tristimulų vertes (XYZ vertes), kad būtų galima suvokti spalvas, kurias žmonės geba matyti. XYZ vertės sukuriamos dauginant šiuos tris bruožus: šviesos šaltinio spektrinį energijos paskirstymą, objekto atspindėjimą ir standartines funkcijas, kurios naudojamos žmogaus regėjimo sistemos savybėms apibūdinti. Todėl kai spalva A ir spalva B turi tas pačias XYZ vertes, galime pasakyti, kad spalva A ir spalva B atrodo vienodai.

2 pav. Formulė XYZ vertėms apskaičiuoti

Kitas spalvų nustatymo skaitinėmis vertėmis privalumas yra tai, kad galime lengvai išreikšti spalvas diagramoje su koordinačių sistema. Tai sudaro spalvų erdvę. 3 pav. parodyta 1931 m. CIE xy spalvotumo diagrama, atspindinti visas spalvas, kurias geba suvokti žmonės. Tačiau ši diagrama tikrai neatspindi žmogaus regėjimo sistemos jautrumo. Pvz., paimkime mėlyną ir žalią spalvas. Žmonės jautresni mėlynai ir mažiau jautrūs žaliai spalvai; tam tikrą raudoną spalvą suvokiame kaip violetinę, o žalsvą kaip žydrą. Šis reiškinys neatsispindi 3 pav., CIE 1931 xy spalvotumo diagramoje. Todėl 1976 m. buvo pasiūlyta spalvotumo diagrama, kuri atspindėtų žmogaus regėjimo sistemos pojūtį.

3 pav. CIE 1931 xy spalvotumo diagrama

4 pav. CIE 1976 u’v’ spalvotumo diagrama

Dabar mes apibrėžėme sistemą, kuri apibūdina spalvas skaitmenine forma.

Kitas klausimas yra: kaip matuojame spalvas?

Ilgį pamatuoti galime liniuote, o svorį – svarstyklėmis. Kai matuojame spalvas, pirmiausia reikia išmatuoti šviesą. Šviesos matavimas nėra toks lengvas, kaip matavimas naudojant liniuotę ar svarstykles, tačiau tam tikslui yra priemonių. Pavyzdžiui, mes galėtume naudoti spektrinį radiometrą norėdami išmatuoti spektrinį šviesos energijos paskirstymą.

Tačiau šios priemonės yra gremėzdiškos ir brangios, be to, jas nėra lengva nešiotis. Todėl buvo sukurtas supaprastintas įrenginys, vadinamas kolorimetru. Kolorimetras matuoja šviesą per XYZ filtrų rinkinį, todėl greitis yra didesnis nei naudojant spektrinį radiometrą, tačiau jo tikslumas mažesnis.

*XYZ filtrai: Optiniai filtrai, imituojantys XYZ verčių optines charakteristikas (tristimulų vertes), atsižvelgiant į šviesos pralaidumą bangos ilgyje.

Kaip minėta anksčiau, kai turime XYZ reikšmių rinkinį su tais pačiais skaičiais, galime pasakyti, kad šios spalvos atrodo vienodai. Tačiau yra atvejų, kai XYZ vertės nėra vienodos, tačiau spalvos vis tiek atrodo labai panašios. Pvz., kai matome ryškią šviesą šviesioje patalpoje palyginti su prieblanda mažiau apšviestoje patalpoje, išmatuotos XYZ vertės nėra vienodos (dėl skirtingo šviesos intensyvumo), tačiau abiem atvejais mes vis tiek suvokiame šviesos spalvą vienodai. Taip yra dėl mūsų regėjimo sistemos adaptacijos. Kitas scenarijus – palyginti skirtingų medijų spalvas. Pavyzdžiui, vieną spalvą monitoriaus ekrane ir vieną ant atspausdinto popieriaus. Todėl mums reikia kitokio matavimo, kad kiekybiškai įvertintumėme šį adaptacijos reiškinį. Šiam „normalizavimo“ tikslui pasiūlyta ir sukurta L*a*b* spalvų erdvė (parodyta 5 pav.). Ji apibrėžia ryškiausios šviesos lygį scenoje ar medijoje (pvz., popieriuje) 100 balų ir adaptuoja visas kitas spalvas scenoje arba medijoje pagal ryškiausią šviesą. Tačiau ši diagrama tikrai neatspindi žmogaus regėjimo sistemos jautrumo.

5 pav. L*a*b* spalvų erdvė

Kai pažvelgsime į dvi panašias, bet šiek tiek skirtingas spalvas, mums bus įdomu, kiek šios spalvos yra artimos? Nenaudodami skaitmeninių verčių, atitinkančių spalvas, galime pasakyti, jog jos yra arti viena kitos. Bet kiek arti? Koks yra „artumo“ apibrėžimas, nes spalvų suvokimas skiriasi priklausomai nuo žmogaus. Naudodami XYZ spalvų erdvę ar L*a*b* spalvų erdvę, galime kiekybiškai įvertinti spalvų skirtumą. Apskaičiuojant atstumą tarp dviejų spalvų konkrečioje spalvų erdvėje (dažniausiai naudojama L*a*b* spalvų erdvė), gali būti gaunama skirtumo vertė. Ši skirtumo vertė vadinama „spalvų skirtumu“. Paprastai spalvų skirtumui žymėti naudojame „delta E“*.

Paprasčiausias spalvų skirtumo formulės variantas vadinamas „delta E* 76“ (delta E*ab).

Sudėtingesnė formulė naudojama tekstilės ir grafikos pramonėje. Ji buvo paskelbta 1994 m., todėl vadinama „delta E* 94“.

2000 m. mokslininkai sukūrė naują spalvų skirtumo formulės versiją, kuri iš tikrųjų atspindėtų tai, ką suvokia žmogaus regėjimo sistema. Ji vadinama „delta E*2000“ („delta E*00“). Dėl didelio mokslinių tyrimų kiekio, kad būtų pasiekta aukštesnė koreliacija tarp apskaičiuotų verčių ir žmogaus suvokimo, „delta E*00“ tapo tarptautiniu standartu ir rekomenduojama naudoti visuose moksliniuose tyrimuose.

Kaip matėme pirmiau pateiktose formulėse, reikalaujama dviejų L*a*b* verčių rinkinių. Jei norime spręsti apie konkrečios spalvos tikslumą, reikės išmatuotų L*a*b* verčių rinkinio ir apibrėžtų L*a*b* verčių rinkinio. Galėtume gauti išmatuotas vertes naudodamiesi anksčiau minėtomis priemonėmis, tačiau kaip mes gauname „apibrėžtas“ arba „standartines“ vertes? „Apibrėžtos“ arba „standartinės“ vertės gali būti nustatytos naudojant standartines diagramas (6 pav.). Šios spalvų diagramos apibrėžė L*a*b* vertes visoms diagramoje esančioms spalvoms, kiekviena schema paruošiama labai kruopščiai, kad atitiktų toleranciją. Taigi šios diagramos gali būti naudojamos kaip nuoroda, nes vertės nesikeis.

Norint įvertinti spalvos tikslumą, dažnai naudojama „deltaE*00“. „deltaE*00„“ <1,00 reiškia, kad specialistams lyginant dvi šalia esančias spalvas nėra jokio skirtumo. „delta E*00“ <3,00 reiškia, kad eiliniam žmogui reikšmingo skirtumo nėra. (Specialistais mes laikome spalvų mokslo profesionalus arba patyrusius fotografus, dizainerius, vaizdo kūrimo specialistus ir t. t.)

Apibendrinant mes sužinojome, kaip apibrėžti spalvas naudojant skaičius ir to priežastis. Taip pat nustatėme skirtumus tarp kiekvienos spalvų erdvės, pvz., XYZ ir L*a*b*. Ir galiausiai sužinojome, kaip išmatuoti spalvą ir apibrėžti spalvų skirtumus. Naudodami delta E*00 vertes, mes galime nuspręsti, ar spalva yra tiksli ar ne.

6–1 pav. „X-rite“ klasikinė „ColorChecker“ diagrama

6–2 pav. „X-rite“ skaitmeninė „ColorChecker“ SG diagrama

TOP