David MacAdam menjalankan kerja perintis dalam bidang persepsi perbezaan warna pada tahun 1940-an. Khususnya, beliau mereka bentuk radas dan memperhalusi proses statistik yang membolehkan toleransi kromatik bulatan warna sasaran dikira.
MacAdam menggunakan Padanan Warna Sisihan Piawai (SDCM) untuk menentukan sejauh mana (atau tidak) warna yang dipancarkan oleh dua sumber cahaya sepadan antara satu sama lain. Apabila sisihan piawai antara mana-mana dua sampel meningkatkan perbezaan warna antara mereka menjadi jelas kepada lebih ramai orang.
Mengapa Pemadanan Warna Sisihan Piawai penting? Bagi jurutera pencahayaan, toleransi warna dinyatakan sebagai elips MacAdam 1 langkah, 2 langkah, 3 langkah (dll).
Tiada dua sumber cahaya yang akan mengeluarkan warna cahaya yang sama, tetapi kerana berbilang lampu biasanya dipasang bersebelahan satu sama lain, tahap ketekalan adalah sangat diingini. Oleh itu, jurutera pencahayaan memerlukan cara untuk menyatakan toleransi di sekeliling warna sasaran, dengan cara yang sama seperti jurutera mekanikal akan menyatakan toleransi bulat dimensi.
Artikel ini akan menerangkan hasil kerja David MacAdam yang menimbulkan penggunaan universal MacAdam elips sebagai cara untuk menyatakan toleransi bulat warna sasaran.
Sejarah. David MacAdam ialah seorang saintis yang bekerja untuk Kodak di makmal penyelidikan mereka di Rochester, New York. Pada tahun 1940-an Kodak berminat untuk mengetahui seberapa tepat mata manusia boleh membezakan antara warna yang serupa.
Adakah padanan warna mudah?
Adakah padanan warna mudah? Tidak, padanan warna bukan mudah sama sekali. Kita boleh melihat dua warna berbeza sangat serupa, atau kita boleh menganggap dua warna serupa sangat berbeza kerana terdapat pelbagai faktor yang terlibat dalam penglihatan warna.
Cahaya, atau, dalam istilah orang awam, betapa terangnya sesuatu. Sumber cahaya merah yang sama, sebagai contoh, akan kelihatan sangat berbeza bergantung pada kecerahannya bersinar. Begitu juga, dua warna berbeza mungkin kelihatan serupa jika satu bersinar lebih terang daripada yang lain. Radas David MacAdam direka supaya tanpa mengira warna kedua-dua sumber cahaya yang dibandingkan, kecerahan dikekalkan pada tahap yang tetap.
Hue. Ini adalah warna sumber cahaya, ditentukan oleh panjang gelombangnya. Secara semula jadi, kebanyakan warna yang kita lihat terdiri daripada panjang gelombang dominan serta beberapa warna lain.
Kesucian, atau ketepuan. Dua sumber cahaya mungkin kedua-duanya mempunyai pencahayaan yang sama dan panjang gelombang dominan, tetapi jika satu adalah sumber cahaya yang sangat tulen (iaitu, ia sangat tepu, bermakna kebanyakan tenaga dalam biji cahaya tertumpu pada atau berhampiran gelombang dominan. panjang) dan yang satu lagi mengandungi campuran yang lebih besar daripada panjang gelombang yang berbeza yang akan kelihatan berbeza.
Sebelum karya David MacAdam diterbitkan, komuniti pencahayaan telah cuba untuk menyatakan keupayaan manusia untuk membezakan antara warna yang serupa dari segi ambang panjang gelombang (untuk warna spektrum, atau tepu, seperti merah tulen, hijau dan biru) dan ambang ketulenan (untuk bukan -warna spektrum seperti coklat, merah jambu dan magenta).
Kerja terdahulu, oleh penyelidik lain, telah cuba mengukur persepsi warna dengan mencari "perbezaan yang ketara". Teknik ini mempunyai kelebihan kerana ia mudah dilaksanakan dan tidak memerlukan peralatan yang sangat pakar. Walau bagaimanapun, ia menghasilkan keputusan yang tidak menentu merentasi keseluruhan warna yang dinilai.
Penyelidik lain (Wright dan Pitt dalam "Diskriminasi Hue dalam penglihatan warna biasa") telah mencadangkan bahawa pendekatan yang lebih baik adalah dengan membuat sejumlah besar padanan pada setiap titik dalam carta warna dan kemudian menganalisis penyebaran pemerhatian, tetapi mereka mengulas bahawa ini akan menjadi "proses yang sangat panjang".
Penyelidikan David MacAdam – ringkasan
MacAdam menyedari bahawa Wright dan Pitt adalah betul kerana berbilang pemerhatian diperlukan dan proses statistik diperlukan untuk menganalisis sejauh mana (atau tidak) padanan percubaan itu dengan warna sasaran.
Untuk mengatasi kesukaran yang Wright dan Pitt jangkakan akan mencipta "proses yang sangat panjang" MacAdam mereka bentuk dan membina instrumen yang bijak untuk menguji keupayaan pemerhati untuk memadankan warna ujian boleh laras dengan warna rujukan (atau sasaran) tetap hanya dengan melaraskan dail tunggal. Sepanjang kira-kira 25,000 bacaan, keupayaan pembantu David MacAdam, Encik Perley G. Nutting, Jr., telah diuji pada 25 warna rujukan.
MacAdam bermula dengan memilih 25 mata yang diedarkan secara meluas merentasi gambarajah ruang warna CIE 1931 - lihat rajah 48, di bawah, daripada kertas asal MacAdam.
Titik tengah setiap elips ialah warna sasaran yang dipilih oleh David MacAdam.
Dalam kertas kerjanya, MacAdam merujuk kepada rajah kromatik standard ICI 1931. ICI ialah Suruhanjaya Pencahayaan Antarabangsa, lebih dikenali hari ini dengan akronim Perancisnya, CIE (Commission Internationale d'Eclairage).
Elips MacAdam dilukis pada versi berwarna bagi gambar rajah ruang warna CIE 1931.
Setiap titik warna ini boleh dihasilkan dengan menggunakan penapis tunggal, tersedia secara komersial pada masa itu. Beberapa titik warna yang dipilih MacAdam adalah lebih tepu (berhampiran dengan tepi gambar rajah ruang warna) daripada yang lain yang lebih dekat ke tengah. Titik warna ini ialah 25 warna sasaran yang akan dicuba oleh pemerhati untuk mencipta padanan.
Penapis untuk meniru warna sasaran
Penapis warna tambahan yang dicipta MacAdam, diplot pada gambarajah ruang warna CIE 1931.
Setiap warna sasaran (di atas) boleh direplikasi dengan menggabungkan cahaya (dalam perkadaran yang berbeza-beza) daripada sehingga 8 pasang penapis tambahan ini.
MacAdam kemudian mencipta satu siri kira-kira 100 penapis warna tambahan. Ini direka bentuk supaya setiap warna sasaran (di atas) boleh direplikasi (dalam warna dan ketulenan) dengan mencampurkan bersama (dalam apa jua perkadaran yang diperlukan) cahaya daripada sepasang penapis tambahan. Secara amnya, setiap warna sasaran boleh ditiru dengan sehingga 8 pasangan penapis tambahan yang berbeza jika ia dilaraskan pada perkadaran yang betul.
Radas MacAdam untuk menjana sasaran dan warna boleh laras
Radas yang direka MacAdam diperincikan di bawah. Secara ringkasnya, ia terdiri daripada sumber cahaya tunggal (di sebelah kanan) dengan penapis warna (7& 8), susunan prisma dan kanta (di tengah) dan cebisan mata (di sebelah kiri).
Daripada sumber cahaya tunggal (paling kanan) radas menghasilkan dua pasang rasuk. Satu pasangan terpolarisasi secara menegak, satu lagi secara mendatar. Kedua-dua pasangan terdiri daripada rasuk dari penapis 7 dan rasuk dari penapis 8.
Pandangan yang dikemukakan kepada pemerhati pada kanta mata (paling kiri) adalah seperti di bawah.
Medan ujian adalah dalam dua bahagian: pada satu sisi adalah warna sasaran yang dihasilkan oleh sepasang rasuk dalam perkadaran yang telah ditetapkan terlebih dahulu untuk memadankan salah satu warna sasaran dalam rajah ruang warna CIE 1931 dengan pencahayaan 48 cd/m²
Di sebelah yang lain ialah warna boleh laras, juga dihasilkan oleh sepasang rasuk daripada penapis yang sama yang boleh dilaraskan oleh pemerhati dengan memutarkan satu dail. Dail berputar disambungkan kepada prisma dan semasa prisma diputarkan bahagian cahaya daripada penapis 7& 8 berubah dengan sewajarnya. Walau apa pun pelarasan yang dibuat, pencahayaan kekal pada 48 cd/m².
Mengambil 25,000 bacaan
Sebelum bacaan boleh dimulakan, sepasang penapis telah dipilih dan kedudukan prisma dilaraskan dengan pengiraan dan pemerhatian supaya pancaran cahaya yang menumpu sepadan dengan warna sasaran. Pemerhatian kemudian bermula dan menjadi tugas pemerhati (pesakit Encik Nutting, yang melakukan ini kira-kira 25,000 kali) untuk melaraskan dail supaya warna di sebelah kanan medan ujian sepadan dengan warna di sebelah kiri (lihat rajah di atas) .
Apabila Nutting mencapai apa yang dia anggap sebagai padanan, kedudukan dail (dan seterusnya prisma) telah dicatatkan. Mengikut reka bentuk radas MacAdam, sebarang perubahan pada kedudukan prisma sepadan dengan perubahan kromatik.
Bacaan diulang 50 kali untuk setiap 5-8 pasang penapis yang mampu menghasilkan padanan warna dengan sasaran.
Bagi setiap set 50 bacaan keputusan telah direkodkan dan sisihan piawai dikira dan diplot pada gambarajah ruang warna CIE 1931. Bagi setiap satu daripada 25 warna sasaran, hasilnya pada dasarnya adalah sama, sisihan piawai bagi semua padanan warna yang dicuba dalam setiap set jatuh dalam corak yang menggambarkan elips berpusat pada sasaran.
Ellips MacAdam, seperti yang dibentangkan dalam kertas asalnya pada tahun 1942.
Di tengah-tengah setiap elips terdapat 25 warna rujukan yang dia cuba mencipta padanan warna. Sisihan piawai bagi padanan percubaan daripada warna rujukan diterangkan oleh elips, dilukis di sini pada saiz sebenar 10x.
Mengapakah elips MacAdam penting?
Ellips MacAdam adalah penting kerana teknik yang digunakannya telah memberi kita cara untuk menyatakan toleransi di sekitar warna sasaran.
Dalam kejuruteraan mekanikal dikatakan bahawa dimensi tanpa toleransi adalah tidak bermakna. Dalam pencahayaan perkara yang sama adalah benar. Padanan warna tidak boleh menjadi sempurna, jadi toleransi adalah penting.
Apabila kami menghuraikan pemasangan cahaya sebagai mempunyai SDCM<3 (sebagai="" contoh),="" ini="" bermakna,="" apabila="" baharu,="" warna="" cahaya="" yang="" dipancarkan="" oleh="" mana-mana="" kelengkapan="" tersebut="" akan="" berada="" di="" dalam="" sempadan="" yang="" diterangkan="" oleh="" 3="" sisihan="" piawai="" bagi="" padanan="" warna="" dari="" titik="" tengah,="" atau="" warna="" sasaran.="" bagi="" kebanyakan="" orang,="" tahap="" variasi="" ini="" tidak="" dapat="" dilihat.=""><5 ialah="" standard="" yang="" lebih="" longgar="" dan="" akan="" mempamerkan="" tahap="" kebolehubahan="" yang="" lebih="" tinggi="" tetapi="" masih="" boleh="" diterima="" dengan="" sempurna="" untuk="" banyak="">
Apakah yang tidak dilakukan oleh elips MacAdam?
MacAdam prihatin untuk menerangkan kaedah mentakrifkan toleransi. Dia tidak peduli dengan mengukur ketepatan persepsi warna di seluruh populasi manusia secara keseluruhan. Walaupun kerjanya menunjukkan bahawa pemerhatian Nutting tidak abnormal (mereka telah direplikasi oleh sebilangan kecil pemerhati lain), MacAdam tidak membuat kajian sistematik tentang ketepatan persepsi warna antara jantina, umur atau etnik yang berbeza.
