Thế giới màu sắc (Phần 2)

CHÚNG TA QUAN SÁT MÀU SẮC NHƯ THẾ NÀO?

Sắc kế và Quang phổ kế

Trong kỳ trước, chúng ta đã thảo luận về ba yếu tố của nhận thức màu sắc như đối tượng, ánh sáng và người quan sát. Màu sắc của một đối tượng được đặc trưng như là một bộ dấu vân tay của màu đo bằng phương pháp quang phổ đại diện cho các thành phần thuốc nhuộm và phẩm màu được sử dụng trong quá trình sản xuất. Đường cong quang phổ có thể được xác định bằng cách sử dụng quang phổ kế để đo các đối tượng. Tùy thuộc vào loại hình cụ thể của các đối tượng có ít nhất ba loại chính của quang phổ kế để lựa chọn.

Trong việc đo màu sắc cũng có một thiết bị có thể đo lường màu được biết đến như Sắc kế. Việc đo quang phổ và đo sắc kế tương tự nhau khi cả hai có thể đo màu sắc của các đối tượng bằng một nguồn ánh sáng và một bộ cảm biến hình ảnh. Nhưng làm thế nào để tính toán và chuyển đổi ánh sáng thu được từ đối tượng ra dữ liệu màu sắc cuối cùng thì hai phương pháp này hoàn toàn khác nhau.

Máy quang phổ dùng lăng kính phân tán năng lượng bức xạ ánh sáng, sau đó tính tỷ lệ giữa hấp thụ và phản xạ (hoặc thấu xạ) ánh sáng của đối tượng sau đó thể hiện bởi đường cong quang phổ, trong khi sắc kế mô phỏng các khả năng đoán nhận màu sắc của mắt bằng cách tính tỷ lệ của ánh sáng thu được qua sử dụng các bộ lọc Red, Green và Blue. Sắc kế được thiết kế để bắt chước 3 tác nhân kích thích được tìm thấy trong đôi mắt. Điều này đôi khi được coi như phương pháp so màu kết hợp 3 tác nhân kích thích.

Mắt của chúng ta là các công cụ mạnh mẽ trong so sánh màu. Bằng cách hiểu các nguyên lý về khả năng nhận màu sắc của con mắt, chúng ta sẽ có thể hiểu sắc kế làm việc như thế nào.

Đôi mắt được tạo thành từ nhiều bộ phận khác nhau và trong phần sâu thẳm nhất chính là võng mạc. Võng mạc được tạo bởi tế bào hình que và hình nón. Tế bào hình que chịu trách nhiệm về thị lực của chúng ta cho ban đêm, trong khi các tế bào hình nón hấp thụ ánh sáng chịu trách nhiệm về khả năng nhìn màu sắc.

Có ba loại tế bào hình nón hấp thụ ánh sáng: Red, Green và Blue, các tế bào này nhạy cảm với bước sóng cụ thể của năng lượng bức xạ ánh sáng. Tế bào hình nón RED là nhạy cảm với bước sóng dài nhất, các tế bào hình nón Green là bước sóng trung bình và Blue nhạy cảm với bước sóng ngắn nhất.

Khi chúng ta xem một mẫu màu trong một điều kiện ánh sáng cụ thể, các tế bào hình nón RGB sẽ có phản ứng ở mức độ khác nhau và cho phép tạo sự kết hợp màu sắc trong bộ não, giúp chúng ta xác định màu sắc cụ thể của một đối tượng. Tương tự như vậy, các bộ lọc RGB, thường được làm bằng thủy tinh hoặc nhựa, trong sắc kế cũng mô phỏng các phản ứng của các tế bào RGB trong mắt chúng ta.

Để đơn giản hóa, sự khác biệt giữa một quang phổ kế và sắc kế có thể đơn giản như xem các đối tượng dưới ánh sáng mặt trời mà chúng ta có thể xác định màu sắc khác nhau như đỏ, vàng, xanh, nâu, tím, và vv Nhưng chúng ta không biết những loại nào và bao nhiêu thuốc nhuộm hay phẩm màu trong các đối tượng được đo. Trong việc tạo màu, yếu tố này là vô cùng quan trọng để xác định loại và số lượng thuốc nhuộm, phẩm màu được sử dụng để sản xuất các sản phẩm một cách ổn định thông qua việc sử dụng các công thức thuốc nhuộm và bột màu tương tự nhằm đạt kết quả tốt nhất cho việc pha màu.

Sử Dụng Giá Trị Quang Phổ

Trong khi Máy đo quang phổ được dùng rộng rãi trong nhiều ứng dụng, vẫn còn có những ứng dụng mà máy sắc kế là đủ. Trong thực tế, trong những năm qua công nghệ sắc kế đã được cải thiện rất nhiều. Tuy nhiên, các máy quang phổ tiếp tục cung cấp khả năng đo màu sắc tốt hơn và chính xác hơn đặc biệt trong việc phát hiện màu sắc với hiện tượng metameric.

Metamerism là hiện tượng màu xảy ra khi một bộ màu sắc giống nhau khi quan sát dưới một hoặc nhiều bộ nguồn sáng nhưng không phải đối với tất cả bộ nguồn sáng.

Hình 1 cho thấy một nhóm các màu sắc khớp trong ba nguồn sáng khác nhau (xem mẫu Non metameric) và nhóm màu thứ hai giống dưới nguồn sáng thứ ba, nhưng không giống dưới nguồn sáng đầu tiên và nguồn sáng thứ hai (xem mẫu metameric).

(Hình 1 – Ví dụ về hiện tượng Metamerism)

Ở nhóm màu Non-metameric (hình 1) ta thấy các mẫu chuẩn và mẫu thử sẽ có các đường cong quang phổ gần trùng nhau, như là một đường trong phạm vi bước sóng khả kiến. Mặt khác nhóm màu metameric cho thấy hai đường cong quang phổ khác nhau với một đường là của mẫu tiêu chuẩn và đường thứ hai là của mẫu thử nghiệm. Các đường cong quang phổ là không hoàn toàn trùng khớp khi chúng bắt đầu tách ra ở một số đoạn trong phạm vi bước sóng khả kiến. Vì vậy, bằng cách quan sát những đường cong quang phổ, sẽ thấy chỉ số rất tốt khi thuốc nhuộm hay phẩm màu được lựa chọn để sản xuất các mẫu thử có thể kết hợp với nhau để tạo ra màu giống màu tiêu chuẩn mà ta muốn thực hiện.

Một ứng dụng quan trọng của quang phổ là sự ghi nhận trực tiếp độ trắng và sự hiện diện của các tác nhân tăng sáng quang học (OBA: Optical Bright Agents) thường được tìm thấy trong nền giấy và vải dệt. Các OBA làm cho giấy trắng hoặc vật liệu dệt xuất hiện trắng hơn một cách hoàn hảo.

Một màu trắng hoàn hảo hay lý tưởng sẽ có một phản xạ 100% và nó được biểu diễn như một đường thẳng qua dãy quang phổ nhìn thấy được. Một màu trắng hơi xanh trông dễ chịu hơn cho mắt người vì nó biểu thị một màu trắng sạch hơn. Khi giấy hoặc vải trắng biến thành màu vàng-đỏ, nó cho thấy sự lão hóa hay nhiễm bẩn.

Trong hình 2, Miếng trắng hiệu chuẩn (white calibration tile) được sử dụng để hiệu chỉnh quang phổ kế sẽ có một đường gần thẳng trên quang phổ khả kiến. Nhưng nếu có sự hiện diện OBA, sẽ có một cái bướu (tương tự như con lạc đà) trong phạm vi 400-450nm. Sau đó đường cong sẽ thấp hơn để tạo thành một đường gần như lượn sóng liên tục. Nếu có yếu tố OBA rất cao trong một đối tượng, cái bướu thậm chí sẽ làm cho “đỉnh” sắc nét với hơn 100% sự phản xạ.

(Hình 2 – Sự hiện diện của các tác nhân tăng sáng quang học (OBA)

Giá trị quang phổ có nhiều công dụng thực tế như tính CIELAB giá trị màu tuyệt đối, độ mờ đục, độ bóng tương quan ở mức 60 độ, độ bền màu, nhuộm màu, mật độ thuốc nhuộm và các thông số quan trọng khác được sử dụng trong các ứng dụng sản xuất.

Ứng dụng quan trọng nhất của các giá trị quang phổ là việc mô tả cụ thể tiêu chuẩn màu như một tiêu chuẩn kỹ thuật số. Một tiêu chuẩn kỹ thuật số dùng để biểu thị đường cong quang phổ của các mẫu vật lý. Tiêu chuẩn kỹ thuật số không thay đổi trong khi mẫu tiêu chuẩn vật lý thay đổi do thời gian, bụi, xử lý hoặc lưu trữ. Vì vậy, các tiêu chuẩn kỹ thuật số đem lại sự đại diện một cách ổn định cũng như chính xác và nhất quán khi trao đổi thông tin màu sắc trong chuỗi cung ứng.

X-Rite hiểu tầm quan trọng của tiêu chuẩn kỹ thuật số trong việc xác định và đánh giá màu sắc trong chuỗi cung cấp nhằm trao đổi dữ liệu mẫu một cách chính xác.

Giá trị quang phổ dưới định dạng kỹ thuật số được truyền nhanh hơn và dễ dàng chia sẻ thông qua file đính kèm email (chẳng hạn như thông qua các tập tin CXF) hoặc bằng cách lưu trữ trong ổ đĩa USB mà không cần mẫu vật lý thực tế giúp bạn bắt đầu ngay dự án.

X-rite có khả năng cung cấp các giá trị quang phổ (tiêu chuẩn kỹ thuật số) phổ biến như là bộ Pantone màu, sử dụng rộng rãi trong in và mực ứng dụng. Đây là những màu sắc Pantone được sử dụng bởi hầu hết các chủ thương hiệu và thiết kế sản phẩm theo tiêu chuẩn màu sắc của họ trong ngành dệt, may mặc, sơn, nhựa, in ấn và nhiều ứng dụng khác.

Ủy Ban Quốc Tế Về Ánh Sáng (aka CIE)

Trong việc biểu thị màu sắc tuyệt đối của hầu như tất cả các ứng dụng lớn như sơn, nhựa, dệt may, mực in và in ấn, chúng ta thường gặp phải những thuật ngữ CIE Lab khi trao đổi thông tin cũng như mô tả màu sắc. Thật không may rất ít người hiểu đầy đủ các điều kiện cần thiết để tính toán dữ liệu CIE Lab là gì. Chúng ta chỉ biết rằng CIE Lab có3màutọađộbiểudiễnbởi3chữcái nhưL*,a*,b*.Chúngtôisẽthảoluận chi tiết hơn trong vấn đề tiếp theo ở Phần III.

Các CIE (Commission Internationale de l’éclairage) là nhóm các nhà khoa học chuyên về màu sắc chịu trách nhiệm trong việc cung cấp phương pháp chuẩn hóa về đo đạc màu sắc và ứng dụng của nó được sử dụng rộng rãi trong tất cả các ngành có liên quan đến màu sắc trên toàn thế giới.<

Trong phần I, chúng tôi đã xác định rằng có ba yếu tố của nhận thức màu sắc như Object(vật thể), Light(ánh sáng) và Observer (người quan sát). Để mô tả ánh sáng và nguồn quan sát, ủy ban CIE hiểu nguồn sáng chính là ánh sáng mặt trời chiếu sáng các đối tượng. Nhưng, ánh sáng mặt trời không phải là có sẵn mọi lúc mọi nơi. Có rất nhiều nguồn ánh sáng nhân tạo có sẵn trên thị trường như ánh sáng huỳnh quang và đèn sợi đốt được sử dụng trong việc so màu sắc. Họ cũng hiểu rằng mắt người có đáp ứng khác nhau khi mô tả màu sắc của đối tượng, điều dễ thấy là đànôngvàphụnữcótỷlệkhácnhau của tế bào hình nón trong võng mạc củahọvàdođócótỷlệnhậnbiếtmàu cũng khác nhau.

Do đó, Ủy ban CIE đã thiết lập các phương pháp tiêu chuẩn nhằm xác định các nguồn ánh sáng chuẩn khác nhau được sử dụng trong các chức năng so màu. Những nguồn ánh sáng này được phân loại như các nguồn tiêu chuẩn Standard Illuminants. Họ cũng thiết lập phương pháp xác định các đáp ứng mắt người dựa trên trung bình của chức năng so khớp màu sắc phân loại như Standard Observer.

Mô Tả Ánh Sáng

Hình 3 là một ví dụ về một đối tượng và phản ứng màu sắc của nó khi được chiếu sáng bởi các nguồn ánh sáng khác nhau. Một số các mẫu xuất hiện khác nhau trong điều kiện ánh sáng khác nhau.

(Hình 3 –  Đối tượng riêng lẻ khi xem ánh sáng khác nhau)

Ánh sáng mặt trời là nguồn ánh sáng nguyên bản thường được gọi là ánh sáng ban ngày. Nhưng ánh sáng mặt trời hoặc ánh sáng ban ngày không phải có sẵn ở bất cứ lúc nào và bất cứ nơi nào. Hoạt động sản xuất của con người trong thời hiện đại phải được tiếp tục không kể ở đâu, lúc nào và ở những điều kiện thời tiết nào. Thay vào đó, có những nguồn sáng nhân tạo khác nhau sẵn có được sử dụng ở khắp mọi nơi. Ví dụ, các ánh sáng huỳnh quang (thường có sắc trắng) và đèn sợi đốt (tương tự như một ánh nến và thông thường có chứa sắc đỏ vàng). Tuy nhiên, tất cả những nguồn ánh sáng sẽ không phát ra quang năng bằng nhau trong dải quang phổ khả kiến.

Do đó, CIE đã tính toán năng lượng ánh sáng phát ra bởi ánh sáng mặt trời ở thời gian nhất định trong ngày cũng như một số các nguồn ánh sáng nhân tạo phổ biến có sẵn trên phạm vi quang phổ khả kiến mà chúng đang được sử dụng rộng rãi trong việc so màu sắc cũng như tiêu chuẩn đánh giá màu sắc. Kết quả là, họ đã thiết lập việc xác định mức phân bố năng lượng quang phổ của mỗi nguồn sáng. Nếu nguồn sáng hỗ trợ cho chức năng so màu sắc, thì chúng được gọi là chuẩn ánh sáng. Hình 4 mô tả sự phân phối năng lượng quang phổ (SPD) của hầu hết nguồn ánh sáng sử dụng rộng rãi để đánh giá màu sắc.

(Hình 4 – Năng lượng phân phối quang phổ của nhiều nguồn ánh sáng khác nhau)

Mỗi ánh sáng được thiết kế với các chữ cái tiếng Anh và với nhiệt độ màu tuyệt đối tương đương theo độ Kelvin như sau:

Qua đó, ta thấy rằng các đường cong SPD của tiêu chuẩn ánh sáng A có nhiệt độ màu là 2856 oK và nó có năng lượng phản xạ ánh đỏ cao nhất. Nếu bạn xem một đối tượng màu đỏ, màu đỏ sẽ được nhấn mạnh thêm đến mức bạn sẽ không nhận thấy các chi tiết màu thiểu số khác ở đối tượng này.

Daylight (D) được phân loại thành nguồn sáng D50, D65 và D75 tương ứng với ánh sáng ngoài trời có năng lượng phân bố gần như bằng nhau trong toàn bộ phạm vi quang phổ khả kiến. Trong việc so sánh màu sắc, ánh sáng ban ngày cho phép xem các chi tiết của màu sắc của một đối tượng mà không làm tăng quá cao một màu nào so với các màu khác.

Trong khi đèn huỳnh quang (F) ánh sáng có nhiều loại như: F2 (CWF), F11 (TL84) và F12 (U30), chúng được sử dụng rộng rãi trong các văn phòng và hộ gia đình. Xin lưu ý rằng mặc dù ánh sáng huỳnh quang có sắc trắng, phân bố SPD không mịn như ánh sáng ban ngày, nó cũng có thể làm mạnh hơn một số màu so với màu khác trong vùng quang phổ khả kiến.

Trong ứng dụng thực tế khi so sánh màu sắc tiêu chuẩn với các mẫu sản xuất, điều

rất phổ biến mà một người chuyên so màu của các mẫu sản phẩm sẽ tìm một nơi có đủ ánh sáng mặt trời để xem sự khác biệt màu sắc, sau đó so sánh một lần nữa trong nhà, nơi ánh sáng có thể là huỳnh quang. Người đánh giá màu sắc đôi khi sẽ nhận thấy sự khác biệt màu sắc trong những điều kiện ánh sáng khác nhau.

Một kịch bản phổ biến khác cũng có thể xảy ra khi một nhân viên bán hàng tự tin rằng các mẫu sẽ được thông qua bởi khách hàng, nhưng sau đó đã bị bác bỏ do không so khớp màu. Điều này không xảy ra với các nhân viên xem mẫu sản phẩm trong các phòng thí nghiệm vì ánh sáng ở sản xuất khác với ánh sáng xem mẫu ở khách hàng.

Có nhiều lý do tại sao màu sắc đôi khi có thể được quan sát trực quan tốt và khớp màu nhưng với lần khác thì không. Một trong những lý do phổ biến nhất là các điều kiện ánh sáng khác nhau trong việc đánh giá màu sắc của cùng một đối tượng. Đây là một ví dụ điển hình của hiện tượng metamerism.

Khi bạn gặp hiện tượng metameric, rất khó để dự đoán phản ứng màu của các thuốc nhuộm và bột màu khi chỉ xem trong một điều kiện ánh sáng cụ thể. Do đó, chúng ta nên có nhiều hơn một ánh sáng chuẩn để lựa chọn. Phổ biến là luôn luôn bắt đầu với ánh sáng ban ngày, tiếp theo là huỳnh quang và thứ ba với nguồn sáng A.

Trở lại Hình 1 về hiện tượng metamerism, một nhóm non-metameric (tiêu chuẩn) khi xem với nhau dưới nguồn ánh sáng khác nhau phải được trông giống như trong tất cả các tiêu chuẩn chiếu sáng. Trong khi một nhóm metameric trông chỉ giống nhau ở nguồn sáng A nhưng không giống trong điều kiện ánh sáng ban ngày và ánh sáng đèn huỳnh quang.

Lý do tại sao ánh sáng ban ngày được sử dụng như một nguồn ánh sáng chính bởi vì nó cung cấp sự phân bố cân bằng nhất của tất cả các màu sắc, trong khi F một nguồn sáng thứ cấp thường được sử dụng trong các văn phòng, trường học và hộ gia đình. Xin lưu ý rằng F2 và F12 được sử dụng rộng rãi ở các thị trường Mỹ trong khi F11 là phổ biến hơn ở các thị trường châu Âu. Nguồn A là nguồn ánh sáng thứ 3 được sử dụng để xem sẽ là mức cực độ của hiện tượng metamerism. Điều quan trọng cần lưu ý là tất cả nguồn đèn thương mại có sẵn trên thị trường không tạo được những ánh sang chuẩn như nhau. Ánh sáng mặt trời cũng luôn thay đổi cường độ của nó trong suốt cả ngày.

Hình nền cũng có một ảnh hưởng quan trọng trong đánh giá trực quan màu sắc của chúng ta. Hãy xem ví dụ trong hình 5 và đoán là vòng tròn nào xanh hơn?

Tác dụng của hình nền khi quan sát màu đơn sắc

(Vòng tròn nào xanh hơn)

Tóm Lược

Trong bài viết này, chúng tôi đã thảo luận về sự khác biệt giữa sắc kế (colorimeters) và quang phổ kế (spectrophotometers). Chúng tôi trình bày chi tiết các tác động của hiện tượng màu sắc trong các giá trị phổ và tầm quan trọng của nguồn sáng trong màu sắc phù hợp. Trong các vấn đề tiếp theo, chúng ta sẽ thảo luận nhiều hơn về tâm lý màu sắc, đặc điểm kỹ thuật của CIE Lab, và các phương pháp đánh giá độ sai lệch màu.

Bài viết trước:

Thế giới màu sắc – Phần 1

Shares

Form Bình luận

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *