پرسش و پاسخ
ما در آپارات

اساس درک رنگ‌ و اندازه‌گیری آن‌‌(بخش ۱)

تاثیر طرح و رنگ بر سلامت روان

اساس درک رنگ‌ و اندازه‌گیری آن‌‌ | چگونه می توان رنگ این گل رز را تشریح کرد؟ آیا این گل زرد رنگ است؟ یا زرد لیمویی؟ یا زرد قناری؟ درک و فهم هر انسان از یک رنگ به حساسیت چشمی، سن افراد، فاکتورهای فیزیولوژیکی و پارامترهای متعدد دیگری وابسته است.

همه این موارد در کنار نیاز ایجاد شده در صنایع امروزی جهت مقایسه رنگ های محققان را به حرکت در مسیر ایجاد استانداردهای لازم و دستگاه های اندازه گیری مشخصات رنگی سوق داده است.

اساس-درک-رنگ‌ها-و-اندازه‌گیری-آن‌‌ها
چگونه می‌توان رنگ این گل را تشریح کرد؟

 

امروزه رایج ترین ابزارها برای اندازه گیری رنگ اسپکتروفوتومتر و کالری متر می باشد. در مقاله پیش رو که از ۴ قسمت تشکیل شده است در ابتدا به مفهوم رنگ اشاره شده،

 سپس روش های اندازه گیری پارامترهای رنگی و مقیاس هایی که برای این کار ارائه شده اند و نیز انواع دستگاه هایی که جهت اندازه گیری های رنگی رایج هستند معرفی شده و کارکردهای آن ها با هم مقایسه می گردد. 

در قسمت بعدی اثر مشخصات سطحی بر چگونگی دیده شدن رنگ های یکسان مورد بررسی قرار می گیرد و در انتها نحوه ارزیابی رنگ ها و چگونگی پذیرفتن و یا رد کردن یک رنگ در بازرسی ها مورد بحث قرار می گیرد.

طرح کاشی و مدیریت دیجیتال رنگ

مفهوم رنگها

برای دیدن یک رنگ به سه عنصر نیاز است:

• منبع نور

• شئ

• بیننده

برای ساخت دستگاهی که درک انسان از یک رنگ را اندازه گیری کند و به آن جلوه کمی و عددی ببخشد نیاز است تا هر کدام از این سه پارامتر را بتوان به صورت جدولی از اعداد بیان کرد.

منبع نور

منبع نور که در حالت عادی و کاربردهای روزانه نور خورشید در نظر گرفته می شود، نوری سفید رنگ ساطع می کند که اگر این اشعه سفید از منشور عبور داده شود به تمامی طول موج های تشکیل دهنده نور مرئی تجزیه میشود.

در واقع نور مرئی طول موج کوچکی از طیف الکترومغناطیس است که در مقیاس نانومتریاندازه گیری می شود.

محدوده طول موج نور مرئی در بازه ۴۰۰ تا ۷۰۰ نانومتر می باشد. نمودار انرژی هر طول موج از نور مرئی، منحنی توزیع انرژی نشان داده شده در زیر را می سازد.

اساس-درک-رنگ‌ها-و-اندازه‌گیری-آن‌‌ها-
نمودار انرژی طول موجهای نور مرئی

 

انواع رایج روشن کننده در علم فیزیک عبارتند از :

• نور سفید نئونی (A)

• نور متوسط روز (C)

• نور روز در هنگام ظهر (D65)

• نور سفید فلورسانت (F۲)

شئ

اشیاء بر روی نور برخوردی به آنها اثرگذارند و باعث ایجاد تغییراتی در نور می شوند به این معنی که با برخورد نور به یک شئ اجزاء رنگی آن جسم مثل رنگدانه ها به طور انتخابی بعضی از طول موج ها را جذب کرده و بعضی دیگر را عبور می دهند یا منعکس می کنند.

 در نتیجه پس از برخورد نور به یک سطح بخشی از نور بصورت آینه ای منعکس شده و بخشی دیگر توسط رنگ دانه ها جذب گشته و مجددا منکسر میگردد.

مقدار نور منعکس شده یا عبور داده شده از جسم در هر طول موج مشخصی قابل اندازه گیری است. به این نمودار منحنی مشخصه طیف رنگی شئ گفته می شود. 

با اندازه گیری مقدار انعکاس یا پراکنش نور توسط شئ دومین عنصر از عناصر سهگانه دخیل در پروسه بینایی یک رنگ اندازه گیری می شود.

 این نمودار مانند اثر انگشت مختص رنگ مورد ارزیابی و نور تابیده شده در هنگام بررسی می باشد و منحصر بفرد است.

 برای رسم این نمودار، دستگاه از درصد نور انعکاسی از سطح حسب طول موج مربوط به هر انعکاس استفاده می کند.

اساس-درک-رنگ‌ها-و-اندازه‌گیری-آن‌‌ها
ابزارهای مورد نیاز جهت مشاهده رنگ ها

 

بیننده

در چشم انسان دو نوع گیرنده وجود دارد که گیرنده های میله ای شکل چشم جهت دید در شب و گیرنده های مخروطی شکل جهت دید در روز و نیز دیدن رنگ ها استفاده می شوند. سه نوع گیرنده مخروطی شکل در چشم وجود دارد که مسئول دیدن رنگهای قرمز، سبز و آبی هستند.

اولین بار در سال ۱۹۳۱ میلادی آزمایشاتی جهت اندازه گیری قدرت چشم انسان برای دریافت رنگ ها انجام شد. 

طی این آزمایش بیننده در برابر صفحه سفیدی قرار گرفت و ما بین آنها مانعی با سوراخی تعبیه شده در آن قرار داده شد تا زاویه دید بیننده نسبت به صفحه سفید را به ۲ درجه برساند.

اساس درک رنگ‌ها و اندازه‌گیری آن‌‌ها
طیف های سازنده نور مرئی

 

نیمی از این صفحه توسط یک منبع نور آزمایشی روشن شده و در نیم دیگر رنگ های اصلی سبز، قرمز و آبی تابانده شدند و وظیفه بیننده این بود که با تغییر میزان شدت هر کدام از این رنگ های اصلی، رنگ نهایی دو نیمه صفحه را مشابه کند.

 میزان حساسیت متوسط چشم انسان به رنگ های قرمز، سبز و آبی به عنوان توابع y، x و z در استاندارد CIE۱۹۳۱ °۲شناخته می شوند.

 در واقع بیننده استاندارد نشان می دهد که اکثریت مردم چگونه رنگ ها را در طول موج نور مرئی مشاهده می کنند. با انجام اصلاحاتی در آزمایش، این تحقیقات در سال ۱۹۶۴ و با افزایش زاویه دید تا ۱۰ درجه تکرار شد و استاندارد CIE۱۹۶۴ °۱۰ معرفی گردید. 

این روش نتایجی نزدیک تر به واقعیت و قابل استفاده تر در اختیار می گذارد و امروزه از همین روش استفاده میشود. در اشکال زیر مقایسه این دو روش قابل مشاهده است.

اساس-درک رنگ‌ها و اندازه‌گیری آن‌‌ها
اساس-درک-رنگ‌ها-و-اندازه‌گیری-آن‌‌ها

به این ترتیب هر سه پارامتر اثرگذار و لازم در مشاهده رنگ ها مورد بررسی قرار گرفتند و می توان آنها را به شکل جدولی از اعداد بیان کرد: منبع نور که به عنوان یک روشن کننده مورد آنالیز قرار گرفت،

 شئ که با اندازه گیری نور منعکس و منکسر شده آنالیز گردید و بیننده که با استاندارد CIE بررسی شد.

 اندازه گیری رنگ ها و مقیاس های مورد استفاده

همانطور که برای دیدن یک رنگ به وجود منبع نور، شئ و بیننده نیاز است برای اندازه گیری آن نیز حضور ابزارهایی مشابه لازم و ضروری می باشد. 

پس جهت بررسی و آنالیز رنگ یک نمونه به منبع نور استاندارد و آشکارساز که همان بیننده استاندارد است نیاز می باشد.

اساس درک رنگ‌ها و اندازه‌گیری آن‌‌ها

 

از طرف دیگر برای بیان مشخصات رنگی و مقایسه رنگ ها با هم به مقیاسی برای اندازه گیری نیاز است. بدین منظور و برای کاربردهای مختلف مقیاس های گوناگونی تعریف شده است:

١- مقیاس رنگی CIE X,Y,Z

۲- مقیاس رنگی CIE L,a,b

٣- مقیاس رنگی CIE L, a*, b

۴- مقیاس رنگی CIE L,C,h

۵- مقیاس رنگی CMC

اساس-درک-رنگ‌ها-و-اندازه‌گیری-آن‌‌ها
مقادیر پارامترهای X,Y,Z در استاندارد ۱۹۳۱ CIE2° بر حسب طول موج

 

۱-مقیاس رنگی CIE X,Y,Z

برای به دست آوردن مقادیر ،X و ۲ هر رنگ، نحوه کار بدین شکل است که اطلاعات به دست آمده از منبع نور، شئ و بیننده در هم ضرب می شود. سپس جوابهای به دست آمده از تمام طول موج نور مرئی با هم جمع شده و مقادیر نهایی حاصل می گردد.

همانگونه که گفته شد دو دستگاه پر استفاده در بررسی و آنالیز رنگ ها عبارتند از:

۱- کالریمتر یا اسپکتروفوتومتر Visible

۲- اسپکتروفوتومتر UV-VIS

هر کدام از این دستگاه ها کارکرد خودشان را دارند و نقش ویژه ای در آزمایشگاههای مطالعات رنگی بازی می کنند. کالریمتر در واقع نوعی اسپکتروفوتومتر است که در محدوده نور مرئی کار می کند.

 یعنی نور را در طول موج نور مرئی (بین ۴۰۰ تا ۷۰۰ نانومتر) به نمونه تابانده و آنرا آنالیز می کند. هدف از این کار بررسی رنگ به نحوی است که مورد دید بیننده قرار می گیرد چرا که چشم انسان تنها محدوده طول موج نور مرئی را می تواند ببیند.

 نحوه کار کالریمتر به این شکل است که برای ارزیابی نمونه مورد نظر از یک منبع نورانی مشخص استفاده می گردد. نوری که از س طح نمونه منعکس می شود از فیلتر شیشه ای سبز، قرمز و آبی رنگ عبور می کند تا شرایطی مشابه بیننده استاندارد فراهم گردد.

 پشت سر هر فیلتر شیشه ای یک شمارنده نور قرار گرفته است تا مقدار نور عبوری از فیلترها را اندازه بگیرد. این سیگنال ها بعدا به عنوان مقادیر Y، X و Z معرفی می شوند.

اساس-درک-رنگ‌ها-و-اندازه‌گیری-آن‌‌ها
: مقایسه مقادیر پارامتهای Y، X و Z بر حسب طول موج در استانداردهای ۱۹۳۱ CIE2° و ۱۹۶۴ CIE10°

 

اما در اسپکتروفوتومتر محدوده وسیع تری از نور (بین ۳۰۰ تا ۱۰۰۰ نانومتر) به س طح نمونه تابانده میشود و آنالیز تا طول موجهای فرابنفش ادامه پیدا می کند. 

بر خلاف کالریمتر که تنها درک بیننده عادی از رنگ را بررسی می کند، اسپکتروفوتومتر از طریق دادههای طیفی نیز رنگ را آنالیز می نماید. 

در اسپکتروفوتومتر نیز از یک منبع نورانی برای بررسی نمونه استفاده میشود. نور منعکس شده از نمونه پس از برخورد به ابزار پراش به طیف های سازنده اش تبدیل شده و وارد دیود می گردد تا شدت نور در هر طول موج اندازه گیری شود. 

این اطلاعات سپس به پروسسور مربوطه فرستاده می شود تا با داده های مربوط به منبع نور مورد استفاده و نیز اطلاعات مربوط به بیننده استاندارد ضرب گشته و نتیجه نهایی اعلام گردد.

اساس-درک-رنگ‌ها-و-اندازه‌گیری-آن‌‌ها
نحوه محاسبه مقادیر Y، X و Z هر رنگ

 

کالریمتر به این سؤال پاسخ می دهد که «این چه رنگی است؟» و برای این منظور کافی است هر ۵ تا ۱۰ نانومتر از رنگ را بررسی کند.

 در اسپکتروفوتومتر با آنالیز هر ۲ نانومتر از نمونه رنگی می توان مشخص کرد که در هر رنگ چه مقدار از ترکیب مورد نظر حضور دارد و این کار با آنالیز هر طول موج برگشتی یا عبوری از جسم انجام می شود. 

این دستگاه پیچیده تر، کامل تر و گران تر از کالریمتر است و در جایی که کالریمتر وظیفه عادی خود یعنی مقایسه رنگ ها و شناسایی تفاوت های جزئی بین آن ها در شرایط یکسان را انجام می دهد اسپکتروفوتومتر جهت فرمولاسیون رنگ ها و شناسایی عناصر و ترکیبات موجود استفاده می گردد.

اطلاعات به دست آمده از این بررسی ها را می توان جهت مقایسه رنگ ها استفاده کرد. اما به دلیل این که مقادیر ، X و L به راحتی قابل درک نیستند و برای سهولت فهم پارامترهای رنگ ها، ایجاد ارتباط بین تصویر رنگ با پارامترهای آن و مقایسه آسان تر رنگ ها مقیاس های دیگری نیز معرفی گردیدند. در واقع از این سه مقدار بیشتر جهت محاسبه سایر پارامترها استفاده می گردد.

اساس درک رنگ‌ها و اندازه‌گیری آن‌‌ها
اگر محتوای این مقاله برایتان مفید بود، لطفا آن را با دوستانتان نیز به اشتراک بگذارید. همچنین شما می‌توانید نظرات خود را درباره این مقاله با ما و سایر کاربران سرام‌ پخش در میان بگذارید.  

اینستاگرام ما را دنبال کنید

نظرات ۰

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *