Cum definim o culoare „exactă”? Cum am putea cuantifica culoarea într-o manieră „exactă”? Înainte de a trece la acest subiect, haideți să discutăm mai mult despre motivul pentru care cuantificarea culorii este importantă pentru fotografi, designeri, profesioniști în domeniul imaginilor, industria textilă etc.
Când încercăm să descriem o culoare, cel mai obișnuit mod de a face acest lucru este să ne referim la un obiect având culoarea în minte. De exemplu, atunci când descriem culoarea „roșu”, majoritatea oamenilor se vor referi la „măr” pentru a descrie „roșu”. Dar despre ce fel de măr vorbim? Ne gândim la același măr? Uitați-vă la Figura 1, există cel puțin șapte nuanțe diferite de „roșu” între diferite soiuri de mere. Să nu mai vorbim de ultima; nici măcar nu e roșu! Prin urmare, există discrepanțe atunci când folosim obiecte pentru a descrie culorile. Și trebuie să găsim un mod de a reduce discrepanțele într-o comunicare.
Figura 1: Diferite soiuri de mere
Oamenii tind să folosească „numere” pentru a exprima o măsurătoare precisă. De exemplu, folosim numere pentru a descrie lungimea, greutatea și, prin urmare, avem nevoie de o modalitate de a exprima culorile în forme numerice, astfel încât să putem spune că culoarea A și culoarea B sunt identice, deoarece au aceleași valori numerice. În 1913, CIE (Comisia Internațională pentru Iluminat) a definit valorile Tristimulus (valorile XYZ) pentru cuantificarea culorilor pe care oamenii le pot percepe. Valorile XYZ sunt construite prin înmulțirea următoarelor trei atribute: distribuția spectrală a puterii sursei de lumină, reflectanța obiectului și funcțiile de observator standard pentru a descrie caracteristicile sistemului vizual uman. Ca urmare, atunci când culoarea A și culoarea B au aceleași valori XYZ, am putea spune că culoarea A și culoarea B par la fel.
Figura 2: Formula pentru calcularea valorilor XYZ
Un alt avantaj al definirii culorilor în valori numerice este faptul că putem exprima cu ușurință culorile într-o diagramă cu un sistem de coordonate. Și aceasta formează un spațiu de culoare. Figura 3 prezintă diagrama de cromaticitate xy CIE 1931, care reprezintă toate culorile care pot fi percepute de oameni. Cu toate acestea, această diagramă nu reflectă cu adevărat sensibilitatea sistemului vizual uman. Să ne referim la albastru și verde, de exemplu. Oamenii sunt foarte sensibili la albastru și mai puțin sensibili la verde: un pic mai mult de roșu îl recunoaștem ca violet și un pic de verde îl recunoaștem drept cyan. Acest fenomen nu este reflectat în Figura 3, o diagramă de cromacitate xy CIE 1931. Ca urmare, în 1976, a fost propusă diagrama cromaticității u’ v’ pentru a reflecta senzația sistemului vizual uman.
Figura 3: Diagrama cromaticității xy CIE 1931
Figura 4: Diagrama cromaticității u’v’ CIE 1976
Acum, am definit un sistem care să descrie culorile în formă numerică.
Următoarea întrebare este: cum putem măsura culorile?
Putem folosi o riglă pentru a măsura lungimea și utiliza o scală pentru a măsura greutatea. Când măsuram culorile, trebuie să măsuram întâi lumina. Măsurarea luminii nu este la fel de simplă ca folosirea unei rigle sau a unui cântar, dar există instrumente care să ne ajute. De exemplu, am putea folosi un spectroradiometru pentru a măsura distribuția spectrală a luminii.
Aceste instrumente, însă, sunt voluminoase și scumpe și nu sunt ușor de transportat. Prin urmare, a fost dezvoltat un dispozitiv mai simplificat numit „colorimetru”. Un colorimetru măsoară lumina printr-un set de filtre XYZ, este mai rapid decât spectroradiometrul, dar are o precizie mai mică.
*Filtre XYZ: Filtre optice care imită caracteristicile optice ale valorilor XYZ (valorile tristimulus) în termeni de transmisie pe lungime de undă.
Așa cum am spus mai devreme, când avem un set de valori XYZ cu aceleași numere, putem spune că aceste culori par la fel. Dar există cazuri când valorile XYZ nu sunt aceleași, însă culorile par, totuși, foarte asemănătoare. De exemplu, atunci când vedem o lumină strălucitoare într-o cameră luminoasă, în comparație cu o lumină mai slabă într-o încăpere obscură, valorile XYZ măsurate nu sunt aceleași (din cauza intensităților diferite ale luminii percepem aceeași culoare a luminii. Acest lucru se datorează adaptării sistemului nostru vizual. Un alt scenariu este de a compara culorile de pe diferite mijloace media. De exemplu, una de la monitor şi alta de pe o hârtie tipărită. Deci, avem nevoie de o altă măsurătoare pentru a cuantifica acest fenomen de adaptare. Spaţiul de culoare L*a*b* (prezentat în Figura 5) a fost propus şi creat pentru acest scop de „normalizare”. Acesta defineşte cel mai luminos nivel de lumină într-o scenă sau suport (de exemplu, hârtie) ca 100, şi normalizează toate celelalte culori din decor sau media în funcţie de lumina cea mai strălucitoare. Ca rezultat, acum putem compara lumina cu diferite intensități sau culori de pe diferite mijloace media.
Figura 5: Spațiul de culoare L*a*b*
Când ne uităm la două culori similare, dar uşor diferite, ne vom întreba cât de apropiate sunt acestea? Fără a utiliza valori numerice pentru a reprezenta culorile, am putea spune „sunt aproape”. Dar cât de aproape? Și care este definiția pentru „închis”, deoarece percepția culorilor variază de la o persoană la alta. Cu spațiul de culoare XYZ sau cu spațiul de culoare L*a*b*, putem cuantifica diferența dintre culori. Prin calcularea distanței dintre două culori într-un anumit spațiu de culoare (este de obicei utilizat spațiul de culoare L*a*b*), poate fi obținută o valoare a diferenței. Această valoare a diferenței se numește „Diferența de culoare”. De obicei folosim delta E* pentru a desemna „Diferența de culoare”.
Cea mai simplă versiune a formulei de diferență de culoare se numește delta E*76 (delta E*ab).
O formulă mai complexă este utilizată în industria de artă grafică și textilă. Se numește delta E* 94, deoarece a fost lansată în 1994.
În 2000, cercetătorii au dezvoltat o versiune mai nouă a formulei de diferență de culoare pentru a reflecta cu adevărat ceea ce percepe sistemul vizual uman. Se numește delta E*2000 (delta E*00). Datorită numeroaselor studii de cercetare pentru a obține o corelație ridicată între valorile calculate și percepția umană, delta E*00 a devenit acum standardul internațional și este recomandată pentru a fi utilizată în toate activitățile de cercetare științifică.
După cum am văzut în formulele de mai sus, sunt necesare două seturi de valori L*a*b*. Dacă trebuie să evaluăm acuratețea unei anumite culori, atunci este necesar un set de valori L*a*b* măsurate și un set de valori L*a*b* definite. Am putea obține valorile măsurate folosind instrumentele menționate mai sus, dar cum obținem valorile „definite” sau „standard”? Valorile „definite” sau „standard” pot fi obținute prin utilizarea graficelor standard (Figura 6). Aceste grafice de culori au definit valorile L*a*b* pentru toate culorile din diagramă și fiecare diagramă este produsă foarte atent pentru a respecta toleranța. Prin urmare, aceste diagrame ar putea fi folosite ca referință, deoarece valorile nu se vor schimba.
Pentru a evalua acuratețea unei culori, se utilizează adesea delta E* 00. delta E*00 < 1,00 înseamnă că nu există nicio diferență perceptibilă pentru experți atunci când se compară două culori una lângă alta. delta E*00 < 3,00 înseamnă că nu există diferențe semnificative pentru o persoană tipică. (Experți înseamnă profesioniști în domeniul științei culorii sau fotografi experimentați, designeri, profesioniști în domeniul imaginilor etc.)
În concluzie, am învățat cum să folosim numerele pentru a defini culorile și motivul din spatele lor. De asemenea, am identificat diferențele dintre fiecare spațiu de culoare, cum ar fi XYZ și L*a*b*. În cele din urmă, am învățat modalități de măsurare a culorii și de definire a diferențelor de culoare. Utilizând valorile delta E*00, putem evalua dacă culoarea este exactă sau nu.
Figura 6-1: Graficul X-rite Classic ColorChecker
Figura 6-2: Graficul X-rite Digital ColorChecker SG
