Начало | Блог | История на измерването на цвета

Блог

История на измерването на цвета

История на измерването на цвета

Спектрофотометрите се използват в много индустрии, за да се идентифицират, формулират, измерват и комуникират цветовете. Те могат да сравняват проби и стандарти за идентифициране дори и на най-малките цветови разлики. От концепцията до формулирането и производството, спектрофотометрите са безценна част от всеки работен поток, който включва управление на цвета.

Но замисляли ли сте се някога как са разработени тези устройства? Тази статия е пътуване назад във времето, с цел запознаване с великите личности зад научните изследвания и експерименти, които са проправили пътя на устройствата за измерване на цвета.

Исак Нютон използва призма за да пречупи бялата светлина в цветовете от видимия спектър

Исак Нютон използва призма за да пречупи бялата светлина в цветове от видимият спектър.

Исак Нютон: Многото цветове на светлината

Въпреки че човечеството е имало бегла представа, че светлината е поне частично отговорна за цвета, Исак Нютон (1642-1727) е този, който е използвал стъклени призми, за да докаже, че лъч бяла светлина може да бъде разделен на видимия спектър. Неговите експерименти за пречупване и огъване на пътя на светлината, за да се раздели на съставните й компоненти, ни е дала смислен начин да опишем гамата от цветове, които можем да видим с ROY G. BIV - червено, оранжево, жълто, зелено, синьо, индиго и виолетово. С това знание, Нютон разработва цветна диаграма или още наричана цветен кръг на Нютон (Newton Color Circle), който подтиква интересни изследвания в областта на допълващите се цветове и адитивното смесване на цветовете.

 

Томас Йънг: Нашите смесващи цветовете очи

В началото на 19 век, Томас Йънг споделя убеждението си, че човешкото око съдържа три различни вида цветни рецептори, които се използват, за да се смесват червено, зелено и синьо, за да се създаде широката гама от цветове, които можем да видим. Той е бил прав.

Джеймс Кларк Максуел: електромагнитна енергия

Джеймс Кларк Максуел продължава тази мисъл през 60-те години на 19-ти век, като доказва, че комбинацията от червено, зелено и синьо може да се използва за създаване на почти всеки друг желан цвят. Той разбира, че не е възможно да се съчетаят тези три основни цвята в цялата гама на оттенъци, но скоро научава, че чрез изваждане, може да се постигне цялата гама. Днес, това явление е известно като Психо-физиологична оценка на въздействието на светлината върху трите вида рецептори.

Въпреки, че той не е първият, който предлага „вълнова“ теория за светлината, Максуел е могъл да докаже, че светлината е форма на електромагнитна енергия, която може да бъде количествено определена в дължини на вълните между 380 (виолетово) и 750 (червено) нанометъра (nm). Днес използваме този мащаб, за да зададем конкретни стойности за точки на видимия спектър ... много по-точен начин от ROY G. BIV на Нютон!

Какво да кажем за тези дължини на вълната под 380 nm и над 750 nm? Максуел теоретизира, че те съществуват, но очите ни не могат да ги видят. Днес познаваме дължините на вълните над 750 nm както инфрачервена светлина, а под 380 nm  като ултравиолетова светлина.

Максуел също признава, че оттенъкът и наситеността на цвета - известен като хроматичност - са независими от яркостта, което предоставя ранен поглед над това, което ще се превърне в диаграмата на CIE хроматичността. 

Тази графика показва количеството червена, зелена или синя светлинна енергия, необходима за да съответства на всеки цвят от видимия спектър.

Гилд и Райт: цветни пространства

В края на 20-те години на 20-ти век, Дейвид Райт и Джон Гилд продължават търсенето с експерименти, за да оценят колко червена, зелена или синя светлинна енергия е необходима, за да се видят всички цветове от видимия спектър. Тяхната работа ни показва, че съществува връзка между дължината на вълната на цветовете във видимия спектър и цветовете, които човешкото око може да възприеме.

Commission International de l’Eclairage (CIE) публикува изследванията на Гилд и Райт като 1931 RGB Color Space, което води до CIE 1931 XYZ Color Space. Въпреки, че тези математически уравнения ни помагат количествено да определим човешкия визуален отговор на цвят и са основа на устройствата за измерване на цвета, на учените не им отнема много време да разберат, че двумерен модел, състоящ се от толкова много зелено не е съвършен.

Публикувана по същото време като цветовото пространство CIE 1931, CIE хроматичната диаграма представлява двуизмерен опит за документиране на цветовете в графична форма.

Дейвид МакАдам: Толеранси

Цветът е бил много интересна тема за Дейвид МакАдам, който е работил за Kodak през 40-те години на 20-ти век. Той е искал да знае колко може да промени жълтото на Kodak  (Kodak Yellow) преди наблюдатели да забележат разликата. От еталонни проби, той променя оттенъка, наситеността на цвета и светлостта, докато наблюдателите му отбелязват разлика. След това той нанася резултатите на хроматичната диаграмата на CIE. Той повтаря този експеримент с голям набор от цветове, създавайки първата по рода си диаграмата на толерансите.

При всеки случай, разпределението на точки на съвпадение формира триизмерна елипса, или елипсоид. Интересното е, че елипсоидите са различни размери в зависимост от позицията на цвета в цветово пространство. МакАдам показва, че диаграмата на хроматичността не е равномерна, и за да може тя да бъде използвана като инструмент за толеранси, различни стойности на отклоненията трябва да бъдат посочени за всеки цвят. Резултатите също доказват, че нашите очи не отчитат промените в оттенък, светлост, и наситеност еднакво ... човешкото око е около два пъти по-чувствително към смяна на оттенъка, отколкото към промени в наситеността или светлостта.

Ограниченията около всяка цветна цел, показва размера на отклонението, което е позволено преди да бъде забелязано от човешкото око.

От работата на МакАдам знаем, че разликата в цветовите толеранси изисква по-големи елипси за някои цветове и по-малки елипси за други, и че 2D графика просто няма да работи.

Ричард Хънтър: L*a*b*

Използвайки работа на МакАдам като основа, Ричард Хънтър създава нов модел тримерен цветови модел през 40-години на 20 век. Това цветово пространство, което той нарича L*a*b*, използва три оси, за да представи почти равномерното разпределение на възприеманата цветова разлика. Вертикалата ос L представлява светлост/тъмнина, където при L=100 имаме бяло, а при L=0  имаме черно, и показва разлики между тъмни цветове и по-светли пастели. Хоризонталните и взаимно перпендикулярни оси, „a“ и „b“, представляват основните цветни координати, с преобладаващи червеното при положителна „a“, а зелено при отрицателна „a“; и жълто при положителна „b“ със синьо при отрицателна  „b“.

С този цветови модел, Хънтър разработва начин да се представят цветовете с точни координати в цветовото пространство и да се характеризира общата цветова разлика чрез Delta E.

CIE L*a*b*

Тридесет и една години по-късно, CIE публикува актуализиран CIE L*a*b* модел, само с няколко малки промени в първоначалната математика на Хънтър. Днес тя е препоръчителния метод за отчитане на цветови стойности, и е математиката, която се използва от повечето днешни измервателни уреди на цвят.

За да разберете как всичко това се прилага, прочетете статията СЪВРЕМЕНИ ИНСТРУМЕНТИ ЗА ИЗМЕРВАНЕ НА ЦВЕТА.

Най-популярни
Последни