BenQ Knowledge Center

Hur definierar vi ”exakt” färg?

2018/01/15

Hur definierar vi ”exakt” färg? Hur vi skulle kunna kvantifiera färg på ett ”exakt” sätt? Innan du läser in dig på det här ämnet, kan vi tala lite mer om varför kvantifieringen av färg är viktig för fotografer, verksamma inom textilbranschen med mera.

När vi provar att beskriva en färg är det vanligaste sättet att göra det genom att hänvisa till ett föremål med färg i åtanke. När vi exempelvis beskriver färgen ”röd”, kommer människor vanligen att använda ”äpple” för att beskriva färgen ”röd”. Men vilken typ av äpple talar vi om? Tänker vi på samma äpple? Titta på bild 1, det finns minst sju olika nyanser av ”rött” kopplat till olika äppelsorter. För att inte tala om den sista sorten; den är inte ens röd! Det finns avvikelser när vi använder objekt för att beskriva färger. Och vi behöver hitta ett sätt att minska avvikelserna i en kommunikation.

Bild 1: Olika äppelsorter

Människor tenderar att använda ”siffror” för att uttrycka ett exakt mått. Exempelvis använder vi siffror för att beskriva längd, vikt etc. Därför behöver vi ett sätt att uttrycka färger i numerisk form, så att vi kan säga att färg A och färg B är identiska, eftersom de har samma numeriska värden. År 1913, definierade CIE (Commission Internationale de l´Eclairage) Tristimulus-värden (XYZ-värden) för kvantifiering av färger som människorna kan uppfatta. XYZ-värdena är konstruerade genom multiplicering av följande tre attribut: spektral strömfördelning av ljuskällan, objektets reflektion, och standardobservatörsfunktioner för att beskriva egenskaperna för det mänskliga visuella systemet. Som ett resultat kan man säga att när färg A och färg B har samma XYZ-värden ser färg A och B identiska ut.

Bild 2: Formel för beräkning av XYZ-värden

En annan fördel i att definiera färger i numeriska värden är att vi lätt kan uttrycka färger i ett diagram med ett koordinatsystem. Och detta bildar ett färgområde. Bild 3 visar 1931 CIE xy kromatisitetsdiagram, som representerar alla färger som människorna kan uppfatta. Detta diagram reflekterar inte känsligheten i det mänskliga synsystemet. Ta exempelvis blått och grönt. Människor är mycket känsliga för blått och mindre känsliga för grönt: vid aningen mer rött uppfattar vi det som lila och vid aningen mer grönt som cyan. Detta fenomen reflekteras inte i bild 3, ett CIE 1931 xy kromatisitetsdiagram. Resultatet blev att år 1976 föreslogs att u’ v’ kromatisitetsdiagrammet skulle reflektera det mänskliga synsystemet.

Bild 3: CIE 1931 xy kromatisitetsdiagram

Bild 4: CIE 1976 u’v’ kromatisitetsdiagram

Nu har vi definierat ett system för att beskriva färgerna i numerisk form.

Nästa fråga är hur mäter vi färger?

Vi kan använda en linjal för att mäta längden och en våg för att kontrollera vikten. När vi mäter färger behöver vi först mäta ljuset. Att mäta ljus är inte lika enkelt som att använda en linjal eller våg, men det finns instrument att tillgå som hjälpmedel. Exempelvis kan vi använda en spektroradiometer för att mäta den spektrala effektfördelningen av ljuset.

Dessa instrument är dock skrymmande och dyra och de är inte lätta att transportera. Därför utvecklades en mer förenklad enhet som kallas för ”färgmätare”. En färgmätare gör en ljusmätning genom en uppsättning XYZ-filter, så hastigheten blir högre än med en spektroradiometer, men med mindre precision.

*XYZ-filter: Optiska filter som efterliknar de optiska egenskaperna i XYZ-värden (tristimulus-värden) i termer av sändning per våglängd.

Som vi nämnt tidigare kan vi säga att dessa färger ser likadana ut när vi har har en uppsättning XYZ-värden med samma siffror. Det finns dock tillfällen när XYZ-värden inte är identiska, men de påminner mycket om varandra. Om vi exempelvis ser en ljus lampa i ett ljust rum, jämfört med en dimmer i ett rum med dämpad belysning är uppmätta XYZ-värden inte identiska (på grund av olika ljusstyrka, men vi uppfattar samma färg i ljuset. Detta beror på anpassningen av vårt synsystem. Ett annat scenario är att jämföra färger från olika medier. Vi kan exempelvis titta på en färg på skärmen och en på tryckt papper. Här behöver vi ett annat mått för att kvantifiera detta anpassningsfenomen. L*a*b* färgområde (visas i bild 5) föreslogs och skapades i detta ”normaliseringssyfte”. Det definierar den ljusaste nivån i ett motiv eller media (t.ex. papper) som 100, och normaliserar alla andra färger i motivet eller mediet enligt den ljusaste nivån. Resultatet blir att nu kan vi jämföra ljus med olika styrka eller färg från olika medier.

Bild 5: L*a*b* färgområde

När vi studerar två liknande, men ändå lätt olika färger, undrar vi hur nära dessa färger ligger varandra? Utan att använda numeriska värden för att representera färger kan vi säga att ”de ligger nära”. Men hur nära? Och vad är definitionen av ”nära”, eftersom uppfattningen av färgerna varierar från person till person. Med XYZ-färgområdet eller L*a*b* färgområdet, kan vi kvantifiera skillnaden mellan färger. Genom att beräkna distansen mellan två färger i ett visst färgområde (L*a*b*-färgområdet används vanligen), kan ett differensvärde erhållas. Differensvärdet kallas ”Färgdifferens”. Vi använder delta E* för att tilldela ”Färgdifferens”.

Den enklaste versionen av färgdifferensformeln kallas delta E* 76 (delta E*ab).

En mer komplex formel används inom textilindustrin och grafisk konstindustri. Det lanserades år 1994, och kallas delta E* 94.

År 2000 utvecklade forskare en nyare version av färgdifferensformeln för att verkligen reflektera vad som uppfattas av det mänskliga synsystemet. Det kallas delta E*2000 (delta E*00). Tack vare ett stort antal forskningsstudier för att uppnå hög korrelation mellan beräknade värden och mänsklig perception har delta E*00 nu blivit Internationell standard, och rekommenderas för användning i allt vetenskapligt forskningsarbete.

Som vi sett tidigare i formlerna ovan krävs två uppsättningar L*a*b*-värden. Om vi behöver bedöma precisionen i en viss färg krävs uppmätta L*a*b*-värden och en uppsättning definierade L*a*b*-värden. Vi kan erhålla uppmätta värden med de instrument vi nämnde tidigare, men hur erhåller vi ”definierade” värden eller ”standard”-värden? ”Definierade” värden eller ”standard”-värden kan erhållas med standarddiagram (bild 6). Dessa färger har definierat L*a*b*-värden för alla färger i diagrammet, och varje diagram produceras med försiktighet för att möta toleransen. Dessa diagram kan användas som referens, eftersom värden inte förändras.

För att bedöma färgens exakthet används ofta delta E*00. delta E*00 < 1.00 innebär att det inte finns någon förnimbar skillnad för experter vid en jämförelse av två färger sida vid sida. delta E*00 < 3.00 innebär att det inte finns någon tydlig skillnad för en viss person. (Med experter menas fackmän som arbetar med färg och erfarna fotografer, designers, personer som arbetar med bildhantering etc.)

Sammanfattningsvis har vi lärt oss hur vi använder siffror för att definiera färger och orsaken bakom detta. Vi har också identifierat skillnaderna mellan varje färgområde, såsom XYZ och L*a*b*. Slutligen har vi lärt oss sätt att uppmäta färg, och hur vi definierar färgdifferenser. Genom att använda delta E*00-värden kan vi bedöma om färgen är exakt eller inte.

Bild 6-1: X-rite Classic ColorChecker-diagram

Bild 6-2: X-rite Digital ColorChecker SG-diagram

TOP