สีถูกสร้างขึ้นมาอย่างไรและทำไมเราจึงเห็นพวกเขา? แบบจำลองสีและวิธีการอธิบาย

เมื่อทราบถึงความสำคัญของสีในชีวิตของผู้บริโภคและผู้ผลิต เราได้เตรียมข้อมูลจำนวนมากในหัวข้อนี้

แสงเป็นแหล่งของสี

เมื่อพูดถึงสี เป็นไปไม่ได้ที่จะไม่พูดถึงแสง เป็นประเด็นที่สำคัญที่สุดประเด็นหนึ่ง และความรู้ในสาขานี้จะช่วยให้คุณเข้าใจกลไกการสร้างสี และหาคำตอบสำหรับคำถามที่ว่าเรามาดูสิ่งต่างๆ ได้อย่างไร ดังนั้นให้เราเริ่มจากจุดเริ่มต้น ธรรมชาติของแสงนั้นลึกลับและเข้าใจยากมาหลายปีแล้ว วันนี้ เรารู้ว่าแสงทำหน้าที่เป็นทั้งคลื่นและเป็นกระแสของอนุภาค ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าความเป็นคู่ของอนุภาคคลื่น คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความยาว 380-780 นาโนเมตร เรียกว่า แสงที่มองเห็นได้ แสงสีขาวเกิดจากการผสมสีเดียวเจ็ดสีที่เรียกว่า สีพื้นฐาน หลังจากย่อยสลายแล้ว จะสังเกตเห็นได้ในรูปของสีรุ้งเจ็ดสีที่รู้จักกันทั่วไป ปรากฏการณ์นี้จะปรากฏบนท้องฟ้าในวันที่มีแดดจัดเมื่อฝนตก หยดน้ำที่ตกลงมาทำหน้าที่เป็นปริซึมและแยกแสงสีขาวออกเป็นส่วนประกอบ กล่าวคือ สี แต่ละสีในเจ็ดสีสอดคล้องกับช่วงความยาวคลื่นเฉพาะ คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความยาวคลื่นยาวที่สุด (635-770 นาโนเมตร) จะเป็นสีแดง ในขณะที่คลื่นที่สั้นที่สุด (380-450 นาโนเมตร) มีหน้าที่ในการมองเห็นสีม่วง สีพื้นฐานที่เราเห็นแสดงอยู่ด้านล่าง หากคลื่นมีความยาวปานกลางจากช่วงสองช่วงที่อยู่ติดกัน สีสำหรับเปลี่ยนผ่าน จะถูกสร้างขึ้น

ทำไมเราเห็นสี?

ตอนนี้เราทราบแล้วว่าความยาวคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าบางช่วงมีสีที่กำหนดไว้แล้ว ให้เราพิจารณาว่าทำไมเราจึงเห็นวัตถุที่มีสีสัน การมองเห็นสีเป็นผลโดยตรงจากความไวของตัวรับในตาไปจนถึงความยาวคลื่นแสง เราสามารถเห็นสีของวัตถุต่าง ๆ (เช่น สีเทียนหรือดอกไม้) เพราะมันสะท้อนและดูดซับรังสีของแสงที่ตกกระทบบนวัตถุเหล่านั้น วัตถุเหล่านี้ไม่ส่องแสงด้วยแสงของตัวเอง แต่จะดูดซับความยาวคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเฉพาะจากช่วงแสงที่มองเห็นได้ ซึ่งสะท้อนความยาวคลื่นที่เหลือ เราเห็นสีบางอย่างเนื่องจากส่วนหนึ่งของรังสีที่สะท้อนจากพื้นผิวของวัตถุมาถึงดวงตาของเรา เพื่อความเข้าใจที่ดีขึ้นเกี่ยวกับกลไกนี้ เป็นการดีที่สุดที่จะอธิบายด้วยตัวอย่าง ดอกป๊อปปี้สีแดงดูดซับรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าของความยาวคลื่นทั้งหมด ยกเว้นที่สอดคล้องกับสีแดง คลื่นที่มีความยาวนี้สะท้อนออกมา ทำให้ตาเห็นสีแดงเมื่อคลื่นไปถึงตา เมื่อวัตถุเป็นสีขาว แสดงว่าแสงสีขาวทั้งหมดสะท้อนออกมาจากวัตถุนั้น ในทางกลับกัน วัตถุสีดำดูดซับความยาวคลื่นทั้งหมดในช่วงแสงที่มองเห็นได้

สรีรวิทยาของการรับรู้สี – เกิดอะไรขึ้นที่เราเห็น?

ปรากฏการณ์การดูดกลืนและการสะท้อนของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ทำให้เราสามารถมองเห็นโลกรอบตัวเราเป็นสีได้ หากปราศจากตา พวกมันเป็นอวัยวะที่ไวต่อการมองเห็นอย่างมาก ซึ่งมีส่วนร่วมในการสร้างภาพ หรือที่เรียกกันทั่วไปว่าการมองเห็น ในการหาสาเหตุว่าทำไมเราถึงเห็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเป็นสี เราต้องดูที่โครงสร้างของดวงตา อวัยวะสายตาติดตั้งตัวรับแสง เช่น เซลล์แท่งและโคน เซลล์ไวแสงจะอยู่ที่ด้านหลังของลูกตาที่เรียกว่าเรตินา เซลล์แบบแท่งมีหน้าที่ในการรับรู้รูปร่างและการเคลื่อนไหว พวกมันไวมากจนจับได้แม้แต่โฟตอนเดียว ในทางกลับกัน Cones มีหน้าที่ในการเห็นสี ดวงตาของมนุษย์มีรูปกรวยอยู่สามประเภท ซึ่งตอบสนองต่อความยาวคลื่นที่แตกต่างกัน และทำให้มองเห็นสีแดง น้ำเงิน และเขียวได้ ถ้าตัวรับลงทะเบียนความยาวคลื่นปานกลาง กรวยทั้งสามกลุ่มจะตอบสนองต่อสิ่งเร้า ทำให้เกิดความรู้สึกเป็นสีกลางในสมองซึ่งประกอบด้วยสีพื้นฐานสามสี

กลไกการสร้างภาพ

แสงที่มองเห็นเป็นเพียงคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในช่วง 380-780 นาโนเมตร แสงที่ตกกระทบวัตถุจะถูกดูดกลืนและสะท้อนออกมาบางส่วน จากนั้น คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่สะท้อนจากวัตถุจะถูกส่งไปยังตัวรับในดวงตา กล่าวคือ เซลล์รูปกรวยและเซลล์รูปแท่งในเรตินา ซึ่งจะมีการสร้างภาพที่ลดขนาดและกลับด้าน ในขั้นต่อไป ตัวรับจะส่งแรงกระตุ้นไปยังสมอง ซึ่งข้อมูลจะถูกตีความ และบนพื้นฐานของการสร้างภาพของวัตถุ ทุกอย่างเกิดขึ้นเร็วมาก ซึ่งคุณสามารถเห็นได้โดยมองไปรอบๆ สีที่เราเห็นจะถูกลงทะเบียนและประมวลผลทันที เพื่อสร้างภาพ อวัยวะการมองเห็นที่น่าทึ่ง ดวงตา แยกแยะสีจำนวนมหาศาลได้ ตามวรรณคดีมีอยู่หลายล้านคน เป็นที่น่าสังเกตว่าสีไม่ใช่คุณสมบัติของแสง แต่เป็นเพียงความประทับใจที่เกิดจากคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความยาวระดับหนึ่งในสมอง การเห็นสีเป็นเพียงชั่วขณะ และไม่ได้บันทึกไว้ในความทรงจำของเรา ดังนั้นจึงเป็นเรื่องยากมากที่จะจดจำสีเดียวกันอีกครั้ง เนื่องจากเราไม่มีรูปแบบที่สามารถเปรียบเทียบสีได้ เมื่อรู้ว่าการมองเห็นสีเป็นเรื่องส่วนตัว สิ่งสำคัญคือต้องจำไว้ว่าการตีความสีโดยผู้สังเกตที่แตกต่างกันอาจมีความคลุมเครือและไม่แม่นยำ

วิธีการอธิบายสีและการประเมิน

ดวงตาของมนุษย์ไม่สามารถประเมินสีได้อย่างเป็นกลาง แต่มีอุปกรณ์ที่วัดสีได้อย่างแม่นยำ วิธีการใช้เครื่องมือ ช่วยในการกำหนดสีในรูปแบบตัวเลขตามการคำนวณมาตรฐานโดยใช้คัลเลอริมิเตอร์หรือสเปกโตรโฟโตมิเตอร์ บันทึกสีทางคณิตศาสตร์ได้รับการพัฒนาโดยคณะกรรมาธิการระหว่างประเทศด้านการส่องสว่าง (CIE) และสอดคล้องกับการประเมินด้วยภาพ สามารถอธิบายสีได้โดยใช้ คุณลักษณะสามประการ ได้แก่ เฉดสี ความสว่าง และความอิ่มตัวของสี

• ฮิว เป็นคุณลักษณะของสีที่ขึ้นอยู่กับการแผ่รังสีของความยาวคลื่นเฉพาะ ซึ่งจับโดยตัวรับในตา จากนั้นเราจะเห็นสีเฉพาะ เช่น เขียว แดง หรือน้ำเงิน สีที่มีเฉดสีเรียกว่าสีรงค์
• ความสว่าง หรือ ความเข้มของสี คือความไวต่อความเข้มของรังสีที่ทำให้สีพัฒนาขึ้น การวัดความสว่างของสีคือความส่องสว่าง ซึ่งในเวลากลางวันมีค่าสูงสุดสำหรับสีเขียวอมเหลืองที่มีความยาวคลื่น 555 นาโนเมตร และในเวลากลางคืนมีความยาวคลื่น 510 นาโนเมตรที่สัมพันธ์กับสีเขียวน้ำเงิน
• ความอิ่มตัว หมายถึงการผสมสีที่มีสีขาว สีเทาหรือสีดำ สีพาสเทลเรียกว่าสีไม่อิ่มตัวเพราะมีสีขาวจำนวนมาก

คุณลักษณะของสีที่นำเสนอยังเป็นมาตรฐานโดยระบบ CIE ซึ่งทำให้สามารถอธิบายสีได้อย่างเต็มที่โดยใช้ตัวแปรทั้งสาม

ความทนทานต่อสี

ด้วยข้อเท็จจริงที่ว่าแบบจำลองของการจับคู่สีในอุดมคติในระดับอุตสาหกรรมนั้นไม่สามารถบรรลุผลได้ จึงเป็นเรื่องปกติในการกำหนด ช่วงความคลาดเคลื่อนของสี การขาดการจับคู่สี 100%อาจเกิดจากหลายสาเหตุ รวมถึงความแตกต่างในการจัดหาวัตถุดิบสำหรับการผลิตที่มีการย้อมสี อีกสาเหตุหนึ่งคือการเปลี่ยนสีระหว่างกระบวนการติดตามในการผลิต อันที่จริง ผลิตภัณฑ์แต่ละชุดมีความคลาดเคลื่อนของสีที่แน่นอน ขอบเขตของข้อผิดพลาดนี้คือช่วงที่สีถือว่ายอมรับได้และเกือบจะสอดคล้องกับรูปแบบที่กำหนดไว้ คำจำกัดความของการยอมรับสีมักจะถูกกำหนดเป็นรายบุคคลระหว่างผู้รับเหมา

รุ่น RGB

อีกวิธีในการอธิบายสีคือโมเดล RGB เป็นวิธีการแสดงปริภูมิสีในระบบพิกัด อธิบายโดยตัวย่อ RGB ที่มีต้นกำเนิดมาจากชื่อสีภาษาอังกฤษ: R – แดง, G – เขียว, B – น้ำเงิน โดยอิงจากความประทับใจในการมองเห็นด้วยตามนุษย์ว่าสีใดๆ ก็ตามที่สร้างขึ้นจากการผสมลำแสงสามลำในสีเหล่านี้ในสัดส่วนเฉพาะ เฉพาะโมเดลนี้เท่านั้นที่สามารถอธิบายวิธีการสร้างความประทับใจสีในสมองของมนุษย์ได้ น่าเสียดายที่โมเดลมีข้อบกพร่องบางประการ – ตัวอย่างเช่น ไม่ได้อธิบายว่าทำไมสีที่อ่อนกว่าหรือสีขาวบริสุทธิ์จึงไม่เกิดขึ้นเมื่อมีการผสมสีสว่างเข้าด้วยกัน สิ่งสำคัญคือต้องจำไว้ว่ารุ่น RGB เป็นเพียงโมเดลทางทฤษฎีเท่านั้น และการสร้างซ้ำนั้นขึ้นอยู่กับอุปกรณ์เฉพาะ

รุ่น CMY หรือ CMYK

ในทางปฏิบัติแบบจำลองสี CMY ที่มีอยู่นั้นไม่เพียงพอสำหรับการได้สีทั้งหมดที่สร้างความแตกต่างด้วยสายตามนุษย์ การผสมส่วนประกอบของแบบจำลองเข้าด้วยกัน เช่น สีฟ้า (สีฟ้า) สีแดง (สีม่วงแดง) และสีเหลือง จะไม่ทำให้เกิดสีดำ นั่นคือเหตุผลที่เรามักพูดถึงโมเดล CMYK ที่เสริมด้วยสีดำที่เรียกว่า K ซึ่งเป็นสีหลัก (สีดำ) เป็นแบบจำลองสีที่ใช้กันมากที่สุดเพื่อสร้างงานพิมพ์หลายสีหรือคอมพิวเตอร์กราฟิก สามารถหาสีแต่ละสีของรุ่น CMYK ได้โดยการรวมสีหลักสี่สีเข้าด้วยกันโดยใช้สัดส่วนที่เหมาะสม

ทฤษฎีกับการปฏิบัติ – คำอธิบายและการประเมินสี

เมื่อคุณรู้จักโมเดลการประเมินสีที่ได้รับความนิยมมากที่สุดแล้ว ก็อาจกล่าวได้ว่าเพียงพอแล้วที่จะผสมสีของโมเดล RGB กับสีของโมเดล CMYK และในทางทฤษฎี เราควรได้สีที่เป็นไปได้ทั้งหมด อย่างไรก็ตามมันไม่เป็นเช่นนั้น ทำไม? เพราะตามนุษย์ไม่ทำปฏิกิริยาเชิงเส้น และสีย้อมและวัสดุที่มีสีสันก็ไม่สมบูรณ์ ดังนั้นในทางปฏิบัติจึงใช้วิธีการต่างๆ ในการปกปิดจุดบกพร่อง วิธีการชดเชยข้อบกพร่องเหล่านี้เรียกว่า การผลิตสี ซึ่งรวมถึงการพิมพ์ การย้อมอุตสาหกรรม หรือการผลิตดินสอสี สี และเคลือบเงา ปรากฎว่าปัญหาไม่ได้อยู่ที่การสร้างสีเฉพาะ แต่เพื่อแสดงออก ว่าสีนั้นควรเป็นอย่างไร จะกำหนดและตั้งชื่อสีอย่างไรเพื่อให้ทุกคนเข้าใจชื่อในลักษณะเดียวกัน? คำถามนี้ยังไม่ได้รับคำตอบ แต่บางทีในอนาคตอาจมีการพัฒนาระบบรหัสสีสากลเพื่อแก้ปัญหานี้