دانش پایه رنگ شناسی-2

ویژگی های ادراکی سیستم بینایی

سیستم بینایی انسان در ادراک رنگ و جزئیات فضایی آن ویژگی های زیادی دارد، مانند باقیمانده بصری، غیر حساس بودن به تغییرات شدید لبه ها و درک قوی تر از روشنایی نسبت به رنگ.

از نظر تئوری، هر رنگ در طبیعت را می توان با سه رنگ اصلی R، G و B تعیین کرد، بنابراین مدل فضای رنگی سه بعدی RGB تشکیل می شود که با فرمول ریاضی می توان آن را به طور دقیق محاسبه کرد.

با توجه به ویژگی های ادراکی سیستم بینایی انسان تا رنگ و تغییرات فضایی و مدل فضای رنگی، می توان انواع الگوریتم های فشرده سازی داده های تصویر دیجیتال را طراحی کرد.

سیستم بینایی انسان

• • اعتقاد بر این است که رنگ نتیجه ادراک سیستم بینایی از نور مرئی است.
• شبکیه چشم انسان دارای سه نوع سلول مخروطی با حساسیت های متفاوت به رنگ های قرمز، سبز و آبی و یک سلول میله ای شکل است که فقط در شرایط نور بسیار کم کار می کند. بنابراین رنگ فقط در چشم و مغز وجود دارد. سلول های میله ای نقشی در پردازش تصویر کامپیوتری ندارند.
• نور مرئی یک موج الکترومغناطیسی با طول موج 380 ~ 780 نانومتر است. بیشتر نوری که ما می بینیم نوری با یک طول موج نیست، بلکه ترکیبی از طول موج های مختلف است.
• شبکیه چشم انسان از طریق نورون ها رنگ دنیای بیرون را حس می کند. هر نورون یا یک مخروط حساس به رنگ یا یک میله غیر حساس به رنگ استویژگی های ادراکی بینایی:
  • سلول های مخروطی قرمز، سبز و آبی درک متفاوتی از فرکانس های مختلف نور و روشنایی متفاوت دارند.
  • هر رنگی در طبیعت را می توان با مجموع R، G و B تعیین کرد که یک فضای برداری سه بعدی RGB را تشکیل می دهند.
  • ویژگی های ادراکی بینایی:

    گروهی از نمونه های رنگی در زیر نور خورشید یا منبع نور خاصی رنگ یکسانی دارند، اما زمانی که زیر منبع نور دیگری قرار می گیرند، رنگ متفاوت است.

    四、حالت رنگی

    • حالت ترکیب رنگ افزودنی RGB
    • حالت ترکیب رنگ کاهشی CMY
    • حالت HSB
    • حالت آزمایشگاهی

    حالت RGB

    • حالت RGB بر اساس اصل اختلاط سه رنگ اصلی در طبیعت است. رنگ های اصلی قرمز، سبز و آبی در هر مقیاس رنگی با توجه به مقدار روشنایی از 0 (سیاه) تا 255 (سفید) اختصاص داده می شوند تا رنگ آنها مشخص شود. هنگامی که رنگ های اصلی با روشنایی متفاوت مخلوط می شوند، 256 * 256 * 256 نوع رنگ تولید می شود، حدود 16.7 میلیون. برای مثال، یک قرمز روشن ممکن است مقدار R برابر 246، یک مقدار G 20، و یک مقدار B 50 داشته باشد. وقتی مقادیر روشنایی سه رنگ اصلی برابر باشد، خاکستری ایجاد می شود. وقتی هر سه مقدار روشنایی 255 باشد، سفید خالص تولید می شود. هنگامی که تمام مقادیر روشنایی 0 باشد، سیاه خالص تولید می شود. هنگامی که رنگ تولید شده از اختلاط سه نوع نور رنگ به طور کلی بالاتر از مقدار روشنایی رنگ اصلی باشد، بنابراین روش تولید رنگ در حالت RGB نیز روش افزودنی نور رنگ نامیده می شود.

    حالت CMYK که به عنوان حالت رنگ چاپ نیز شناخته می شود، همانطور که از نام آن پیداست یک حالت پردازش شده است.

    • با RGB بسیار متفاوت است. حالت RGB یک حالت رنگی درخشان است و محتوای روی صفحه همچنان در یک اتاق تاریک قابل مشاهده است
    • CMYK یک حالت رنگی است که بر بازتاب متکی است. مردم چگونه مطالب روزنامه ها را می خوانند؟ این نور خورشید یا نوری است که به روزنامه می تابد و سپس در چشمان ما منعکس می شود که می توانیم محتوا را ببینیم. به یک منبع نور خارجی نیاز دارد. اگر در یک اتاق تاریک هستید، نمی توانید روزنامه بخوانید
    • تا زمانی که تصویر نمایش داده شده روی صفحه در حالت RGB بیان شود. تا زمانی که تصویر روی ماده چاپی دیده می شود، با حالت CMYK نشان داده می شود. مثلاً نشریات، مجلات، روزنامه ها، پوسترها و ... چاپ و پردازش می شوند، بنابراین مدل CMYK است.
    • مشابه RGB، CMY حروف اول سه نام جوهر است: Cyan، Magenta و Yellow. K آخرین حرف سیاه را می گیرد. دلیل اینکه حرف اول را نمی گیرد، جلوگیری از اشتباه گرفتن با آبی است. در تئوری، تنها سه نوع جوهر CMY کافی است. وقتی با هم جمع شدند باید سیاه شوند. با این حال، از آنجایی که فرآیند تولید فعلی نمی‌تواند جوهرهایی با خلوص بالا تولید کند، نتیجه افزودن CMY در واقع قرمز تیره است، بنابراین برای تطبیق باید یک جوهر سیاه خاص اضافه شود.
    • هنگامی که C، M، Y و K به رنگ مخلوط می شوند، با افزایش C، m، Y و K، نور منعکس شده به چشم انسان کمتر و کمتر می شود و روشنایی نور کمتر و کمتر می شود. روش تولید رنگ در تمامی حالت های CMYK را تفریق رنگ نیز می گویند.

    حالت HSB

    حالت HSB بر اساس مشاهده رنگ توسط چشم انسان تعریف می شود. در این حالت، همه رنگ ها با رنگ ها، اشباع و روشنایی توصیف می شوند.

    • رنگ ها به رنگی اشاره دارد که از یک شی منعکس شده یا از طریق آن منتقل می شود. در چرخ رنگ استاندارد 0 ~ 360 درجه، رنگ با موقعیت اندازه گیری می شود. در استفاده معمولی، رنگ با نام رنگ مشخص می شود، مانند قرمز، نارنجی، سبز و غیره. این یک ویژگی ظاهری است.
    • اشباع به شدت یا خلوص رنگ اشاره دارد که نشان دهنده نسبت اجزای خاکستری در رنگ است. این با 0٪ (خاکستری خالص) - 100٪ (رنگ کاملا اشباع) بیان می شود. در چرخ رنگ استاندارد، اشباع از موقعیت مرکزی به موقعیت لبه در حال افزایش است.
    • روشنایی، روشنایی نسبی یک رنگ است. معمولاً با 0٪ (سیاه) - 100٪ (سفید) اندازه گیری می شود. عیب: به دلیل محدودیت تجهیزات، تبدیل به حالت RGB هنگام نمایش بر روی صفحه کامپیوتر و حالت CMYK در هنگام چاپ ضروری است. این امر استفاده از حالت HSB را تا حدی محدود می کند. در سیستم CIE XYZ روشنایی با مقدار Y بیان می شود که قابل اندازه گیری است. با شدت نور منعکس شده یا ساطع شده در واحد سطح بیان می شود. روشنایی با واحدهایی مانند نور شمع بر متر مربع (cd/m2) اندازه گیری می شود.

    تعریف CIE از سبکی: این مقدار متناظر درک سیستم بینایی افراد از روشنایی تابشی است که با L * بیان می شود.

    حالت آزمایشگاهی

    نمونه اولیه حالت آزمایشگاهی استانداردی برای اندازه گیری رنگ است که توسط انجمن CIE در سال 1931 فرموله شد. این حالت مجدداً تعریف شد و در سال 1976 CIELab نامگذاری شد.

    حالت RGB یک حالت اضافه کردن رنگ صفحه نمایش نورانی است و حالت CMYK یک حالت تفریق چاپ بازتابنده رنگ است. حالت آزمایشگاهی به نور یا رنگدانه متکی نیست. این یک حالت رنگی است که توسط سازمان CIE تعیین می شود، که از نظر تئوری شامل تمام رنگ هایی است که با چشم انسان قابل مشاهده است. حالت آزمایشگاهی کاستی های حالت های رنگی RGB و CMYK را جبران می کند

    رنگ آزمایشگاهی با یک جزء روشنایی L و دو جزء رنگ a و b نشان داده می شود. محدوده مقدار L 0-100 است، جزء a نشان دهنده تغییر طیفی از سبز به قرمز است، در حالی که مولفه b نشان دهنده تغییر طیفی از آبی به زرد است، و محدوده مقدار a و b 120- ~ 120 است.

    فرمول فضای رنگی و تفاوت رنگ آزمایشگاه CIE1976

    زبان ارتباط رنگی

    1) زبان ارتباطی هنگامی که رنگ تغییر می کند: زبان ارتباطی: قرمز، زرد، سبز، آبی، کمتر قرمز، کمتر زرد و غیره

    2) زبان ارتباطی زمانی که روشنایی تغییر می کند: روشنایی بیشتر از روشن تر یا تیره تر برای توصیف تفاوت بین آنها استفاده می کند.

    3) زبان ارتباط زمانی که اشباع تغییر می کند: اشباع توسط قوی یا ضعیف توصیف می شود.

    ● ماژول رنگ

    • هندسه مشاهده

    زاویه متفاوت بازرسی ناظر نیز بر تفاوت رنگ محصول تأثیر می گذارد. گاهی برای به توافق رسیدن با مشتری، لازم است که شی از همان زاویه مشاهده شود. ASTM (انجمن آمریکایی برای آزمایش و مواد) D1729-89 شرایط روشنایی و مشاهده 0/45 را توصیه می کند. روش مشاهده در شکل زیر نشان داده شده است:

    روشن کننده های استاندارد

    • Illuminants استاندارد به منبع نور مصنوعی اطلاق می‌شود که نورهای مختلف محیط را شبیه‌سازی می‌کند، به طوری که کارخانه یا آزمایشگاه تولید می‌تواند اثر روشنایی را که اساساً با منبع نور در این محیط‌های خاص خارج از سایت مطابقت دارد، به دست آورد. Illuminants استاندارد معمولا در جعبه استاندارد Illuminants و ابزار اندازه گیری رنگ نصب می شود. این عمدتا برای تشخیص انحراف رنگ مقالات استفاده می شود که باید با استاندارد CIE جامعه بین المللی روشنایی مطابقت داشته باشد.
    • محیط دیوار داخلی جعبه استاندارد Illuminants تاثیر زیادی بر روی Illuminants استاندارد دارد. این باید یک سطح مات خاکستری تیره استاندارد باشد تا اطمینان حاصل شود که تحت تأثیر نور منعکس شده محیط قرار نمی گیرد.

    روشن کننده های استاندارد رایج

    نور خورشید آسمان آبی شبیه سازی شده -- منبع نور D65، دمای رنگ (CT): 6500K

    نور فروشگاه اروپایی شبیه سازی شده -- منبع نور TL84، دمای رنگ (CT): 4000K

    نور ذخیره سازی آمریکایی شبیه سازی شده -- منبع نور CWF، دمای رنگ (CT): 4100K

    شبیه سازی نور رنگی گرم خانواده یا هتل -- منبع نور F، دمای رنگ (CT): 2700k

    ●فرمول محاسبه ابیراهی رنگی

    • + L روشن - L تاریک
    • + قرمز - سبز
    • + b زرد - b آبی
    • △E( انحراف رنگی کل )=√ (△a)²+(△b) ²+(△L) ²
    • △a (انحراف رنگی)=a2-a1
    • △b(انحراف رنگی)=b2-b1
    • △L (انحراف سبکی) = L2-L1

    ●کاربرد فرمول انحراف رنگی

    • دو شاخص مهم:

    1. یکنواختی بسیار مهم است.

    2. محدوده تعداد مجموعه باید بتواند قابل قبول بودن تفاوت بصری را تأیید کند.

    • محدوده تحمل △ E در استاندارد صنعتی

    0 - 0.25: خیلی کوچک یا هیچ. تطبیق ایده آل

    0.25 - 0.5: دقیقه. مسابقه قابل قبول

    0.5 - 1.0: کوچک تا متوسط؛ در برخی از برنامه ها قابل قبول است

    1.0 - 2.0: متوسط؛ قابل قبول در کاربردهای خاص

    2.0 - 4.0: واضح؛ قابل قبول در کاربردهای خاص

    4.0- بیشتر: بسیار بزرگ؛ در اکثر برنامه ها غیر قابل قبول است

    (برخی از تصاویر از اینترنت می آیند. در صورت وجود تخلف لطفاً تماس بگیرید و فوراً آن را حذف کنید)