David MacAdam, 1940'larda renk farkı algısı alanında öncü çalışmalara imza attı. Özellikle, aygıtı tasarladı ve nicelleştirilecek bir hedef rengin etrafındaki kromatiklik toleranslarını mümkün kılan istatistiksel süreci geliştirdi.
MacAdam, iki ışık kaynağının yaydığı rengin birbiriyle ne kadar yakın (ya da değil) eşleştiğini belirlemek için Standart Sapma Renk Eşleştirme'yi (SDCM) kullandı. Herhangi iki numune arasındaki standart sapma arttıkça, aralarındaki renk farkı daha fazla kişi tarafından anlaşılır hale gelir.
Standart Sapma Renk Eşleştirme neden önemlidir?Aydınlatma mühendisi için bir renk toleransı 1 adımlı, 2 adımlı, 3 adımlı (vs) MacAdam elipsi olarak ifade edilir.
Hiçbir iki ışık kaynağı asla tam olarak aynı renkte ışık yaymaz, ancak birden fazla ışık genellikle yan yana yerleştirildiğinden, bir dereceye kadar tutarlılık çok arzu edilir. Bu nedenle, aydınlatma mühendislerinin, bir makine mühendisinin bir boyut etrafında bir toleransı ifade etmesi gibi, bir hedef renk etrafında bir toleransı ifade edecek bir yola ihtiyacı vardır.
Bu makale, bir hedef renk etrafında bir tolerans ifade etme aracı olarak MacAdam elipsinin artık evrensel kullanımına yol açan David MacAdam'ın çalışmalarını açıklayacaktır.
Tarih. David MacAdam, Kodak için Rochester, New York'taki araştırma laboratuvarında çalışan bir bilim adamıydı. 1940'larda Kodak, insan gözünün benzer renkleri ne kadar doğru bir şekilde ayırt edebildiğini öğrenmekle ilgilendi.
Renk eşleştirme kolay mı?
Renk eşleştirme kolay mı? Hayır, renk eşleştirme hiç de kolay değil. İki farklı rengi çok benzer olarak algılayabiliriz veya iki benzer rengi çok farklı olarak algılayabiliriz çünkü renk görme ile ilgili birden fazla faktör vardır.
Parlaklık veya sıradan olmayanların terimleriyle, bir şeyin ne kadar parlak olduğu. Örneğin aynı kırmızı ışık kaynağı, ne kadar parlak olduğuna bağlı olarak çok farklı görünecektir. Aynı şekilde, biri diğerinden daha parlaksa, iki farklı renk benzer görünebilir. David MacAdam'ın aygıtı, karşılaştırılan iki ışık kaynağının renginden bağımsız olarak parlaklık sabit bir seviyede tutulacak şekilde tasarlandı.
renk tonu Bu, dalga boyuna göre belirlenen ışık kaynağının rengidir. Doğada gördüğümüz renklerin çoğu baskın bir dalga boyundan ve bazı diğerlerinden oluşur.
Saflık veya doygunluk. İki ışık kaynağının her ikisi de aynı parlaklığa ve baskın dalga boyuna sahip olabilir, ancak biri çok saf bir ışık kaynağıysa (yani, yüksek derecede doygundu, yani ışık çekirdeğindeki enerjinin çoğu baskın dalgada veya yakınında yoğunlaşmıştı). uzunluk) ve diğeri, farklı görünecekleri farklı dalga boylarının daha büyük bir karışımını içeriyordu.
David MacAdam'ın çalışması yayınlanmadan önce, aydınlatma topluluğu, dalga boyu eşikleri (saf kırmızılar, yeşiller ve maviler gibi spektral veya doygun renkler için) ve saflık eşikleri (olmayanlar için) açısından benzer renkler arasında ayrım yapma yeteneğini ifade etmeye çalışmıştı. -kahverengi, pembe ve macenta gibi spektral renkler).
Diğer araştırmacılar tarafından yapılan önceki çalışma, “sadece fark edilebilir bir fark” arayarak renk algısını ölçmeye çalışmıştı. Bu tekniğin avantajı, uygulanmasının kolay olması ve çok özel ekipman gerektirmemesiydi. Ancak, değerlendirilen renk gamında düzensiz sonuçlar üretti.
Diğer araştırmacılar (Wright ve Pitt, "Normal renk görüşünde ton ayrımcılığı"), renk tablosunun her noktasında çok sayıda eşleşme yapmak ve daha sonra gözlemlerin yayılmasını analiz etmek için daha iyi bir yaklaşım olacağını öne sürmüşlerdir, ancak bunun “inanılmaz derecede uzun bir süreç” olacağı yorumunu yaptılar.
David MacAdam'ın araştırması – bir özet
MacAdam, Wright ve Pitt'in birden fazla gözlemin gerekli olduğu konusunda haklı olduklarını ve denenen eşleşmelerin hedef renklere ne kadar yakın (ya da değil) olduğunu analiz etmek için istatistiksel bir sürece ihtiyaç olduğunu fark etti.
Wright ve Pitt'in beklediği zorlukların üstesinden gelmek "inanılmaz derecede uzun bir süreç" yaratacaktır. tek kadran. Yaklaşık 25.000 okuma boyunca David MacAdam'ın asistanı Bay Perley G. Nutting, Jr.'ın yeteneği 25 referans renk üzerinde test edildi.
MacAdam, CIE 1931 renk uzayı diyagramında geniş çapta dağıtılan 25 noktayı seçerek başladı - MacAdam'ın orijinal makalesinden aşağıdaki şekil 48'e bakın.
Her elipsin merkez noktası, David MacAdam tarafından seçilen bir hedef renktir.
MacAdam makalesinde ICI 1931 standart renklilik diyagramına atıfta bulunur. ICI, bugün daha yaygın olarak Fransızca kısaltması olan CIE (Commission Internationale d'Eclairage) tarafından bilinen Uluslararası Aydınlatma Komisyonu'dur.
MacAdam'ın elipsleri, CIE 1931 renk uzayı diyagramının renkli bir versiyonuna çizilmiş.
Bu renk noktalarının her biri, o sırada piyasada bulunan tek bir filtre kullanılarak üretilebilir. MacAdam'ın seçtiği renk noktalarından bazıları, ortaya daha yakın olanlardan daha doygundur (renk uzayı diyagramının kenarına yakındır). Bu renk noktaları, bir gözlemcinin bir eşleşme oluşturmaya çalışacağı 25 hedef renk olacaktı.
Hedef renkleri çoğaltmak için filtreler
MacAdam'ın oluşturduğu ek renk filtreleri, CIE 1931 renk uzayı diyagramında çizilmiştir.
Her hedef renk (yukarıda), bu ek filtrelerin 8 çiftine kadar ışığın (değişen oranlarda) birleştirilmesiyle çoğaltılabilir.
MacAdam daha sonra yaklaşık 100 ek renk filtresinden oluşan bir dizi oluşturdu. Bunlar, hedef renklerin (yukarıda) her birinin, bir çift ek filtreden gelen ışığı (gerekli olan oranlarda) karıştırarak (ton ve saflıkta) kopyalanabileceği şekilde tasarlanmıştır. Genel olarak, her hedef renk, doğru oranlara ayarlanmışsa 8 farklı ek filtre çifti ile çoğaltılabilir.
Hedef ve ayarlanabilir renkleri oluşturmak için MacAdam'ın aparatı
MacAdam'ın tasarladığı aparat aşağıda detaylandırılmıştır. Özetle, renk filtreleri (7& 8) olan tek bir ışık kaynağından (sağda), prizma ve merceklerden (ortada) ve bir okülerden (solda) oluşur.
Cihaz, tek ışık kaynağından (en sağda) iki çift ışın üretir. Bir çift dikey, diğeri yatay olarak polarize edilir. Her iki çift de filtre 7'den gelen bir ışın ve filtre 8'den gelen bir ışından oluşur.
Göz merceğinde (en solda) gözlemciye sunulan görüntü aşağıdaki gibidir.
Test alanı iki bölümden oluşuyordu: bir tarafta, 48 cd/m² aydınlatma ile CIE 1931 renk uzayı diyagramındaki hedef renklerden biriyle eşleşmesi için önceden sabitlenmiş oranlarda bir çift ışın tarafından üretilen hedef renk vardı.
Diğerinde, aynı filtrelerden gelen bir çift ışın tarafından üretilen ve gözlemcinin tek bir kadranı çevirerek ayarlayabildiği ayarlanabilir bir renk vardı. Döner kadran bir prizmaya bağlandı ve prizma döndürüldüğünde filtrelerden gelen ışığın oranı 7& 8 buna göre değişti. Hangi ayar yapılırsa yapılsın parlaklık 48 cd/m²'de kaldı.
25.000 okuma alma
Okumalar başlamadan önce, bir çift filtre seçildi ve prizmaların konumu, birleşen ışık huzmeleri hedef renkle eşleşecek şekilde hesaplama ve gözlem yoluyla ayarlandı. Ardından gözlemler başladı ve test alanının sağındaki renk soldaki renkle eşleşecek şekilde kadranı ayarlamak gözlemcinin (bunu yaklaşık 25.000 kez yapan sabırlı Bay Nutting'in) göreviydi (yukarıdaki şemaya bakın) .
Nutting, eşleşme olduğunu düşündüğü şeyi elde ettiğinde kadranın (ve dolayısıyla prizmaların) konumu not edildi. MacAdam'ın aygıtının tasarımına göre, prizmaların konumunda herhangi bir değişiklik, bir kromatiklik değişikliğine karşılık geliyordu.
Hedefle renk eşleşmesi yapabilen 5-8 çift filtrenin her biri için okumalar 50 kez tekrarlandı.
Her 50 okuma seti için sonuçlar kaydedildi ve standart sapma hesaplandı ve CIE 1931 renk uzayı diyagramında çizildi. 25 hedef rengin her biri için sonuç temelde aynıydı, her sette denenen tüm renk eşleşmelerinin standart sapması, hedef merkezli bir elipsi tanımlayan bir modele düştü.
MacAdam'ın elipsleri, 1942'deki orijinal makalesinde sunulduğu şekliyle.
Her elipsin merkezinde, renk eşleşmesi oluşturmaya çalıştığı 25 referans renk bulunur. Referans renklerden denenen eşleşmelerin standart sapması, burada 10x gerçek boyutta çizilen elipslerle tanımlanır.
MacAdam'ın elipsleri neden önemlidir?
MacAdam'ın elipsleri önemlidir çünkü kullandığı teknikler bize bir hedef renk etrafında toleransı ifade etme araçlarını vermiştir.
Makine mühendisliğinde toleranssız bir boyutun anlamsız olduğu söylenir. Aydınlatmada da aynısı geçerli. Bir renk uyumu asla mükemmel olamaz, bu nedenle toleranslar çok önemlidir.
Bir aydınlatma armatürünü SDCM<3'e (örneğin)="" sahip="" olarak="" tanımladığımızda,="" bu,="" yeni="" olduğunda,="" bu="" armatürlerden="" herhangi="" biri="" tarafından="" yayılan="" ışığın="" renginin="" 3="" standart="" sapma="" ile="" tanımlanan="" sınırın="" içine="" düşeceği="" anlamına="" gelir.="" merkez="" noktadan="" veya="" hedef="" renkten="" renk="" uyumu.="" insanların="" büyük="" çoğunluğu="" için="" bu="" varyasyon="" seviyesi="" algılanamaz.=""><5 daha="" gevşek="" bir="" standarttır="" ve="" daha="" yüksek="" düzeyde="" değişkenlik="" sergileyecektir,="" ancak="" yine="" de="" birçok="" uygulama="" için="" tamamen="" kabul="">
MacAdam'ın elipsleri ne yapmaz?
MacAdam, toleransları tanımlamanın bir yöntemini açıklamakla ilgilendi. Bir bütün olarak insan popülasyonu genelinde renk algısının doğruluğunu ölçmekle ilgilenmiyordu. Çalışması, Nutting'in gözlemlerinin anormal olmadığını (az sayıda başka gözlemci tarafından tekrarlandı) gösterse de, MacAdam farklı cinsiyetler, yaşlar veya etnik kökenler arasındaki renk algısının doğruluğu konusunda sistematik bir çalışma yapmadı.
