David MacAdam tegi 1940. aastatel teedrajava töö värvierinevuse tajumise vallas. Eelkõige kavandas ta aparaadi ja täiustas statistilist protsessi, mis võimaldas sihtvärvi värvuse tolerantside kvantifitseerimist.
MacAdam kasutas standardhälbe värvi sobitamist (SDCM), et määratleda, kui täpselt (või mitte) kahe valgusallika poolt kiiratav värv teineteisele kattub. Kui kahe proovi standardhälve suureneb, muutub nende vaheline värvierinevus nähtavaks rohkematele inimestele.
Miks on standardhälbega värvide sobitamine oluline? Valgustusinseneride jaoks väljendatakse värvitolerantsi 1-astmelise, 2-astmelise, 3-astmelise (jne) MacAdami ellipsina.
Kaks valgusallikat ei kiirga kunagi täpselt sama värvi valgust, kuid kuna tavaliselt paigaldatakse mitu valgustit üksteise kõrvale, on väga soovitav järjepidevus. Seetõttu vajavad valgustusinsenerid viisi, kuidas väljendada tolerantsi sihtvärvi ümber, samamoodi nagu mehaanikainsener väljendab tolerantsi mõõtme ümber.
See artikkel selgitab David MacAdami tööd, mis tõi kaasa MacAdami ellipsi nüüdseks universaalse kasutamise vahendina sihtvärvi tolerantsi väljendamiseks.
Ajalugu. David MacAdam oli teadlane, kes töötas Kodaki heaks New Yorgis Rochesteris asuvas uurimislaboris. 1940. aastatel tundis Kodak huvi teada saada, kui täpselt suudab inimsilm sarnaseid värve eristada.
Kas värvide sobitamine on lihtne?
Kas värvide sobitamine on lihtne? Ei, värvide sobitamine pole üldse lihtne. Me võime tajuda kahte erinevat värvi väga sarnasena või tajuda kahte sarnast värvi väga erinevana, kuna värvinägemisega on seotud mitu tegurit.
Heledus ehk võhiklikult öeldes, kui hele miski on. Näiteks sama punane valgusallikas paistab väga erinevalt sõltuvalt sellest, kui eredalt see paistab. Samuti võivad kaks erinevat värvi tunduda sarnased, kui üks säraks eredamalt kui teine. David MacAdami aparaat oli konstrueeritud nii, et olenemata kahe võrreldava valgusallika värvist püsis heledus konstantsel tasemel.
Värvitoon. See on valgusallika värv, mille määrab selle lainepikkus. Looduses koosneb enamik värve, mida me näeme, domineerivast lainepikkusest ja mõnest muust.
Puhtus või küllastus. Kahel valgusallikal võib mõlemal olla sama heledus ja domineeriv lainepikkus, kuid kui üks oli väga puhas valgusallikas (st see oli väga küllastunud, mis tähendab, et suurem osa valguse oa energiast oli koondunud domineerivale lainele või selle lähedusse pikkus) ja teine sisaldas suuremat segu erinevatest lainepikkustest, mis näivad olevat erinevad.
Enne David MacAdami teose avaldamist oli valgustusringkond püüdnud väljendada inimese võimet eristada sarnaseid värve lainepikkuse lävede (spektraalsete või küllastunud värvide (nt puhtad punased, rohelised ja sinised) puhul) ja puhtuse lävede (mittevärvide puhul) kaudu. -spektrivärvid nagu pruun, roosa ja magenta).
Teiste teadlaste varasemad tööd olid püüdnud mõõta värvitaju, otsides "lihtsalt märgatavat erinevust". Selle tehnika eeliseks oli see, et seda oli lihtne rakendada ja see ei vajanud erilist varustust. Siiski andis see kõikuvaid tulemusi kogu hinnatud värvigammas.
Teised uurijad (Wright ja Pitt raamatus "Hue discrimination in Normal Color-Vision") olid soovitanud, et parem lähenemine oleks teha värvikaardi igas punktis suur arv vasteid ja seejärel analüüsida vaatluste levikut, kuid nad kommenteerisid, et see oleks "võimatult pikk protsess".
David MacAdami uurimus – kokkuvõte
MacAdam tunnistas, et Wrightil ja Pittil oli õigus, kuna oli vaja teha mitu vaatlust ja et analüüsida, kui lähedased (või mitte) proovitud vasted sihtvärvidele olid, on vaja statistilist protsessi.
Wrighti ja Pitti ootuste raskuste ületamiseks lõi MacAdam välja ja ehitas geniaalse instrumendi, et testida vaatleja võimet sobitada reguleeritav testvärv fikseeritud võrdlusvärviga (või sihtvärviga), lihtsalt reguleerides ühekordne valimine. Umbes 25 000 lugemise jooksul testiti David MacAdami assistendi hr Perley G. Nutting juuniori võimet 25 võrdlusvärviga.
MacAdam valis alustuseks 25 punkti, mis on laialt levinud CIE 1931 värviruumi diagrammil – vt joonist 48 allpool, MacAdami originaalpaberilt.
Iga ellipsi keskpunkt on David MacAdami valitud sihtvärv.
MacAdam viitab oma artiklis ICI 1931. aasta standardsele kromaatilisuse diagrammile. ICI on rahvusvaheline valgustuskomisjon, mida tänapäeval tuntakse laiemalt prantsuskeelse akronüümi CIE (Commission Internationale d'Eclairage) järgi.
MacAdami ellipsid, mis on joonistatud CIE 1931 värviruumi diagrammi värvilisele versioonile.
Kõiki neid värvipunkte saab toota ühe filtri abil, mis oli sel ajal müügil. Mõned MacAdami valitud värvipunktid on rohkem küllastunud (olemas värviruumi diagrammi serva lähedal) kui teised, mis on keskele lähemal. Need värvipunktid pidid olema 25 sihtvärvi, millele vaatleja prooviks sobitada.
Filtrid sihtvärvide kopeerimiseks
MacAdami loodud täiendavad värvifiltrid on joonistatud CIE 1931 värviruumi diagrammil.
Iga sihtvärvi (ülal) saab kopeerida, kombineerides valgust (erinevates proportsioonides) kuni 8 paari lisafiltreid.
Seejärel lõi MacAdam umbes 100 täiendavast värvifiltrist koosneva seeria. Need olid kavandatud nii, et kõiki sihtvärve (ülal) saaks replitseerida (toonis ja puhtuses), segades kokku (mis iganes vajalikes vahekordades) paari lisafiltri valgust. Üldjuhul saab iga sihtvärvi replitseerida kuni 8 erineva paari lisafiltritega, kui need reguleeritakse õigetesse proportsioonidesse.
MacAdami seade sihtmärgi ja reguleeritavate värvide genereerimiseks
MacAdami konstrueeritud seade on üksikasjalikult kirjeldatud allpool. Lühidalt, see koosneb ühest valgusallikast (paremal) koos värvifiltritega (7& 8), prismade ja läätsede paigutusega (keskel) ning okulaarist (vasakul).
Ühest valgusallikast (paremal pool) toodab seade kaks paari kiiri. Üks paar on polariseeritud vertikaalselt, teine horisontaalselt. Mõlemad paarid koosnevad filtri 7 kiirest ja filtri 8 kiirest.
Vaade, mis vaatlejale okulaari juures (vasakul ääres) esitati, oli järgmine.
Katseväli oli kaheosaline: ühel küljel oli ühe kiirte paari poolt tekitatud sihtvärv proportsioonides, mis olid eelnevalt fikseeritud, et need sobiksid ühe sihtvärviga CIE 1931 värviruumi diagrammil valgustustihedusega 48 cd/m².
Teisel pool oli reguleeritav värv, mis oli samuti toodetud samade filtrite paari kiirte abil, mida vaatleja sai reguleerida ühe valikuketta pööramisega. Pöörlev ketas oli ühendatud prismaga ja prisma pööramisel oli filtrite valguse osakaal 7&rit; 8 muudeti vastavalt. Ükskõik, mis reguleerimist tehti, jäi heledus tasemele 48 cd/m².
Võttes 25 000 näitu
Enne lugemite algust valiti välja paar filtrit ning prismade asukohta reguleeriti arvutuse ja vaatlusega nii, et koonduvad valguskiired sobiksid sihtvärviga. Seejärel algasid vaatlused ja vaatleja (patsient Mr Nutting, kes tegi seda umbes 25 000 korda) ülesandeks oli reguleerida ketast nii, et testvälja paremal olev värv ühtiks vasakpoolse värviga (vt ülaltoodud diagrammi). .
Kui Nutting saavutas selle, mida ta pidas vasteks, märgiti sihverplaadi (ja seega ka prismade) asend. MacAdami aparaadi konstruktsiooni järgi vastas igasugune prismade asendi muutmine värvilisuse muutusele.
Näidud korrati 50 korda iga 5–8 paari filtri puhul, mis suutsid luua värvide kokkulangevuse sihtmärgiga.
Iga 50 näidu komplekti tulemused registreeriti ning standardhälve arvutati ja joonistati CIE 1931 värviruumi diagrammile. Kõigi 25 sihtvärvi puhul oli tulemus sisuliselt sama, iga komplekti kõigi proovitud värvide sobivuse standardhälve langes mustrisse, mis kirjeldas sihtmärgi keskpunktis olevat ellipsi.
MacAdami ellipsid, nagu on esitatud tema algses dokumendis 1942. aastal.
Iga ellipsi keskel on 25 võrdlusvärvi, millega ta üritas värvide vastet luua. Proovitud vastete standardhälvet võrdlusvärvidest kirjeldavad ellipsid, mis on tõmmatud siia 10x tegeliku suurusega.
Miks on MacAdami ellipsid olulised?
MacAdami ellipsid on olulised, sest tema kasutatud tehnikad on andnud meile vahendid sihtvärvi tolerantsi väljendamiseks.
Masinaehituses öeldakse, et ilma tolerantsita mõõde on mõttetu. Valgustuses on sama lugu. Värvide sobivus ei saa kunagi olla täiuslik, seega on tolerantsid hädavajalikud.
Kui kirjeldame valgustit kui SDCM<3 (näiteks),="" tähendab="" see,="" et="" kui="" see="" on="" uus,="" jääb="" mis="" tahes="" liitmike="" poolt="" kiiratava="" valguse="" värvus="" piiridesse,="" mida="" kirjeldab="" 3="" standardhälvet.="" värvi="" sobitamine="" keskpunktist="" või="" sihtvärv.="" enamiku="" inimeste="" jaoks="" on="" see="" varieeruvus="" märkamatu.=""><5 on="" lõdvem="" standard="" ja="" sellel="" on="" suurem="" varieeruvus,="" kuid="" see="" on="" paljude="" rakenduste="" jaoks="" siiski="" täiesti="">
Mida MacAdami ellipsid ei tee?
MacAdam soovis kirjeldada tolerantside määratlemise meetodit. Ta ei tegelenud värvitaju täpsuse kvantifitseerimisega kogu inimpopulatsioonis. Kuigi tema töö näitas, et Nuttingu tähelepanekud ei olnud ebanormaalsed (neid kordasid vähesed teised vaatlejad), ei teinud MacAdam süstemaatilist uuringut värvide tajumise täpsuse kohta eri soo, vanuse või etnilise kuuluvuse vahel.
