Hur beskriver vi färger? Oberoende färgmodeller

År 1931, på begäran av "Commission Internationale de l’Eclairage" (International Commission on Lighting) har det utvecklats en färgmodell oberoende av enheter. Den skapades på grundval av forskning utförd på en grupp på ett tjugotal personer som kunde urskilja färger korrekt. Denna grupp visades, i ett mycket smalt synfält (2o), olika färger och hade till uppgift att särskilja dem. Statistisk analys av svaren gjorde det möjligt att utveckla en standardobservatörsmodell. Den visar den genomsnittliga mänskliga förmågan när det gäller färguppfattning (t.ex. våglängdsområde, känslighet, etc.). Baserat på standardobservatörsmodellen utvecklades CIE XYZ-modellen – den första enhetsoberoende färgmodellen. CIE XYZ- metoden hänvisas till som en färgrymd som tas som referens och standard för andra färgrymder skapade av "Commission Internationale de l’Eclairage" (CIE LUV, CIE Lab). Konceptet med XYZ:s trekromatiska värden bygger på idén om att se färger, som säger att ögat är uppbyggt av tre typer av fotoreceptorer som låter dig se de tre grundfärgerna (röd, grön, blå), medan alla färger är blandningar av de tre grundfärgerna. Därför beskrivs färgen i de trikromatiska koordinaterna X,Y,Z. Dessa koordinater motsvarar respektive procentandel av de tre grundfärgerna R (röd), G (grön) och B (blå).

Den tredimensionella beskrivningen av CIE XYZ omvandlades till ett tvådimensionellt CIE xyY-rum. Den omvandlar färgkomponenterna X, Y, Z till de trikromatiska koordinaterna x, y, Y. X- och y-koordinaterna är ansvariga för kromaticiteten och Y för ljusstyrkan. xyY-utrymmet representeras i färgrymden, som är kromaticitetsgrafen, som en Maxwell-triangel eller en färgtriangel. Detta presenteras som ett område som omges av två linjer – en monokromatisk färgkurva och en rak lila linje. Som ett resultat av arbete med frågan om uppfattning om färgskillnader, utfört av Wright, MacAdam och Stiles, skapades frågan om enhetlighet i färgrymden. När CIE XYZ-utrymmet bestämmer intervallen för färguppfattningsskillnaden (Fig. nedan), kommer ellipser av olika storlekar (så kallade MacAdams ellips) att visas. De kommer att bildas i gröna områden, som ellipser med relativt stor diameter och i blåa områden, men här med relativt liten diameter. Så när vi markerar två punkter i ett sådant utrymme kan det mänskliga ögat uppfatta dem som två subjektivt olika nyanser. Å andra sidan kan två punkter lika långt borta i intervallet av gröna färger bestämma färgerna mellan vilka det mänskliga ögat inte kommer att märka skillnaden, dvs det kommer att vara en subjektivt bestämd enfärg. Tack vare forskning om enhetligheten i färgrymden var CIE LUV och CIE Lab också skapas. CIE LUV- modellen skapades (1960) som ett resultat av omvandlingen av xy-variabler till uv-variabler. De skulle bättre återspegla skillnaderna mellan färgerna. Under ytterligare forskning visade det sig dock att en sådan uppsättning variabler starkt begränsar områdena kring brunt, orange och gult. De nämnda nyanserna är mycket viktiga i måleriet, särskilt i olje- eller naturfotografier, därför måste ytterligare försök till förvandling göras. 1976 utvecklades variablerna u’ och v’, vilket skapade CIE LU’V’- utrymmet. Det är viktigt att bokstaven "L" i namnen kommer här från ordet "lätthet" och precis som "Y" i xyY-modellen definierar den ljusstyrka. Båda färgrepresentationerna visas i figuren nedan: a) CIE uv-diagram b) CIE u’v’-diagram Den näst mest använda färgmodell oberoende av enheten är CIE Lab . Detta är ytterligare en transformation av CIE XYZ-rymden, som skapades 1976. Vid definitionen antogs det att färger som är på samma avstånd från varandra kommer att uppfattas som lika olika. Förutsatt att färgen inte kan vara lila och blå och gul eller grön samtidigt, har följande komponenter valts för beskrivningen: L – ljusstyrka (luminans), a – färg från grönt till magenta och b – färg från blått till gult . En viktig fördel med en given modell är dock att det är lätt att jämföra färger. Skillnaden mellan de två färgerna i CIE Lab-utrymme uttrycks som ΔE, vilket beräknas utifrån följande förhållande: ΔE är det normala euklidiska avståndet mellan två punkter i det tredimensionella rummet. Det antas att en standardobservatör känner igen färgskillnaden enligt följande indikatorer: 0 < ΔE < 1 – ser ingen skillnad, 1 < ΔE < 2 – endast en erfaren observatör märker skillnaden, 2 < ΔE < 3,5 – också en oerfaren observatören märker skillnaden, 3,5 < ΔE < 5 – observatören märker en tydlig färgskillnad, 5 < ΔE – observatören uppfattar de två färgerna som helt olika. Precis som CIE XYZ-utrymmet är CIE Lab-modellen relaterad till den direkta uppfattningen av färger av det mänskliga ögat. Det är därför vi hänvisar till det som en enhetsoberoende färgmodell. CIE LCh- färgrymden använder samma schema som CIE Lab-färgrymden, men använder cylindriska koordinater istället för rektangulära. I denna färgrymd är L ljusstyrkan och är samma parameter som L i CIE Lab-utrymmet, C är mättnaden och h är nyansen. Färgmättnadsvärdet C är 0 i mitten av sfären, vilket är bilden av färgrymden och ökar med avståndet från mitten. Skugga h är den vinkel vars mätning börjar vid + a-axeln och uttrycks i grader. Hunter Labs färgrymd utvecklades 1966 av RS Hunter som en mer visuellt homogen färgrymd än CIE 1931 Yxy och mycket lik CIE Lab. Det används för närvarande i olika områden, inklusive färgindustrin i USA, men appliceras mindre ofta än CIE Lab-utrymmet som utvecklades lite senare, vilket har fått fler anhängare. Både Hunter Lab- och CIE Lab-skalorna använder lite olika funktioner för att beräkna Lab-värden med XYZ-trikromatiska komponenter som argument. Hunter Lab utför transformationen med kvadratrötter, medan CIE Lab använder kubikrotfunktioner. En annan skillnad är synlig i utbudet av individuella färgområden. Hunter-skalan krymper i det gula området i färgrymden och expanderar i det blå. CIE Lab-skalan, å andra sidan, är något utökad i det gula området, vilket är mer uppenbart när CIE-värdet från provet är mindre än ett. En ytterligare fördel med CIE Lab-skalan är att den vanligtvis bättre återspeglar den visuella bedömningen av färgskillnader för mycket mörka färger.