Các phép đo màu

Các phép đo màu ( phần 1 ) 1 Đo màu. Các màu được đo bằng phương pháp kích thích 3 giá trị màu giống như cảm nhận của mắt người hoặc đo phổ phản xạ. Về nguyên tắc, cấu tạo của các thiết bị đo màu phải tuân theo phương thức tương tự mắt người nhìn màu. (Xem hình). Mực (mẫu đo) được chiếu sáng bởi một nguồn sáng phát xạ. Một phần ánh sáng chiếu tới bị mẫu đo hấp thụ và phần còn lại phản xạ. Ánh sáng phạn xạ được mắt người thu nhậ. Khi ánh sáng chiếu tới mắt, các tể bào hình nón nhạy với các màu Red, Green, Blue bị kích thích và được các tế bào thần kinh thị giác chuyển tín hiệu kích thích tới não bộ cho phép cảm nhận màu. Tíến trình cảm nhận màu tự nhiên này được mô phỏng lại trong các thiết bị đo. Trong quá trình đo ánh sáng được chịếu tới mẫu đo. Ánh sáng phản xạ đi qua một hệ thống ống kinh và tới bộ cảm biến, bộ cảm biến này dùng để đo cường độ ánh sáng của mỗi màu và chuyển tín hiệu cảm nhận được cho một máy tính. Tại đó, các tín hiệu này được đối chiếu với giá trị cảm nhận tương ứng của 3 loại tế bào hình nón trong mắt người được xác định theo chuẩn quan sát của CIE. Kết quả nhận được là các giá trị kích thích X, Y và Z. Sau cùng, các giá trị này được chuyển đổi thành các độ màu hay các toạ độ của các không gian màu khác (thí dụ như CIE LAB hay CIE LUV). 2 Các giá trị kích thích 3 thành phần/ Điểm trắng tham chiếu Trong đo màu, việc xác định các giá trị kích thích 3 thành phần từ các vật phản xạ hoặc phát xạ đòi hỏi những điều kiện phải được chuẩn hoá trước. Hầu hết các điều kiện được chuẩn hóa này được nhà sản xuất thiết bị đo dự kiến cố ý để người sử dụng đừng quan tâm xa hơn nữa. Tuy nhiên, trong phép đo màu của vật thể có 3 yếu tố thướng thay đổi và phải được người sử dụng điểu chỉnh, đó là: điểm trắng tham chiếu, loại ánh sáng và người (chủ thể) quan sát. Thông thường, các gía trị đo màu liên quan tới độ trắng tuyệt đối. Vì thế, việc cân chỉnh chính là cân chỉnh các đơn vị đo lần lượt theo một độ trắng tuyệt đối tho lý thuyết. Ngược với phép đo mật độ, giấy chỉ được dùnng như điểm trắng tham chiếu trong những trường hợp ngoại lệ. 3 Các điều kiện chiếu sáng chuẩn. Không có ánh sáng – không có màu sắc. Nhưng điều này cũng có nghĩa loại ánh sáng đó ảnh hưởng đến việc cảm nhận màu của chúng ta. Màu sắc của ánh sáng đựơc xác định bởi thành phần quang phổ của nó. Trong tự nhiên, ánh sáng mặt trời, tùy theo thời tiết cũng như mùa và từng thời điểm torng ngày đều có ảnh hưởng đến thánh phần quang phổ ánh sáng. Các nhà đạo diễn phim hoặc nhiếp ảnh gia thường phải đợi một thời gian dài cho đến khi điều kiện chiếu sáng đạt đựơc như ý họ. Hơn nữa, có sự khác biệt trong thành phần quang phổ của đèn chiếu sáng nhân tạo. Một vài lọai đèn tạo ra ánh sáng hơi ngả sang đỏ trong khi loại đèn khác toả ra ánh sáng hơi ngả sang lục hoặc xanh nhạt. Sự phản xạ phổ và cảm nhận màu thay đổi tuỳ thuộc vào điều kiện chiếu sáng. Do đó, việc xác định các giá trị kích thích 3 thành phần phải dựa trên cơ sở ánh sáng chuẩn. Theo tiêu chuẩn, sự phấn bố cường độ sáng cho các loại ánh sáng khác nhau nằm trong khoảng giữa 380 và 780 nm (cách nhau từng khoảng 5 nm). Hình minh họa ở trên cho thấy sự phân bố cho các nguồn chiếu sáng chuẩn A, C, D50 và D65. Các nguồn chiếu sáng chuẩn C, D50 và D65 tương đồng như áng sáng trung bình ban ngày với cường độ bức xạ cao nhất ở vùng màu tím. Hình minh hoạ tiếp theo cho thấy thành phần của nguồn sáng D65. Một nguồn chiếu sáng chuẩn A có cường độ đỉnh (cường độ cao nhất) nằm trong vùng màu Red thì nó ngả đỏ (ánh sáng buổi chiều và đèn điện). 4 Người quan sát chuẩn. Các đường cong phối hợp màu. Mỗi người có 3 đường cong phối hợp màu để ước lượng các màu Reb, Green và Blue. Đối với những người nhìn màu bìnhthường thì các đường cong này hầu như giống nhau. Vì thế, các màu chỉ được cảm nhận khác nhau tại các vùng biên. Thí dụ, vẫn có những màu được người này cảm nhận là xanh ngả lục, nhưng người khác lại cho là lục ngả xanh. Đó là lý do tại sao, đối với việc đo màu, cần thiết phải định nghĩa một cá nhân với cảm nhận về màu bình thường được xem như là:” người quan sát chuẩn”. Một loạt các cuộc thử nghiệm toàn diện với một số lượng lớn cho những người nhìn màu bình thường được tiến hành vào năm 1931. Trên cơ sở thử nghiệm này, các đườong con phối hợp màu x, y và z được xác định và trở thành các tiêu chuẩn quốc gia và quốc tế như DIN 5033 và ISO/ DC 12 647. Việc nghiên cứu được tiến hành cho người quan sát ở góc 20. Góc quan sát trong bối cảnh các tiêu chuẩn của phép đo màu là góc nhìn vào một vùng màu có đường kính 3,5 cm được quan sát ở khoảng cách 1m thì góc nhìn màu chính xác là 20. Năm 1964, cuộc thử nghiệm tươong tự đã được lặp lại nhưng với góc quan sát 100, và cũng như trước, các kết quả được trở thành tiêu chuẩn bổ sung. Người ta còn gọi góc quan sát 100 là “người quan sát chuẩn 1964”. 5 Đo màu bằng máy đo phổ. Các giá trị màu tiêu chuẩn được tính từ đường con bức xạ của nguồn ánh sáng )) và z(), y() cũng như là các đường cong phối hợp màu x (S( của chuẩn quan sát. để giữa 2 dấu ngoặc đơn cho thấy rằngDấu của ánh sáng (vd:việc tính toán phụ thuộc vào bước sóng của ánh sáng trong bước sóng giữa khoảng 400 – 700 nm, cách khoảng 5m). Trong bước đầu tiên của viẹc tính toán, các giá trị của hàm bức xạ của nguồn chiếu ) của mẫu đo cho() được nhân với giá trị phổ phản xạ sáng chuẩn S( mỗi bước sóng. Kết quả là có đường cong mới - đường cong kích thích màu ).( Ở bước thứ hai, các giá trị từ đường cong kích thích màu ) và), y(được nhân với các giá trị từ đường cong phối hợp màu x ( ). Kết quả cho 3 đường cong mới.z( Cuối cùng, bằng phép tính tích phân và nhân với các thông số được chuẩn hóa, các giá trị kích thích 3 thành phần X, Y, Z được tính từ các vùng nằm trong đường cong bằng phép tích phân khiến nó có khả năng mô tả màu đó một cách chính xác.