David MacAdam บุกเบิกงานด้านการรับรู้ความแตกต่างของสีในช่วงทศวรรษที่ 1940 โดยเฉพาะอย่างยิ่ง เขาได้ออกแบบเครื่องมือและขัดเกลากระบวนการทางสถิติที่ช่วยให้สามารถวัดค่าความคลาดเคลื่อนของสีรอบๆ สีเป้าหมายได้
MacAdam ใช้ Standard Deviation Color Matching (SDCM) เพื่อกำหนดว่าสีที่ปล่อยออกมาจากแหล่งกำเนิดแสงสองแห่งนั้นใกล้เคียงกันมากเพียงใด (หรือไม่) เนื่องจากค่าเบี่ยงเบนมาตรฐานระหว่างสองตัวอย่างใด ๆ จะเพิ่มความแตกต่างของสีระหว่างตัวอย่างเหล่านี้กับผู้คนจำนวนมากขึ้น
เหตุใดการจับคู่สีเบี่ยงเบนมาตรฐานจึงมีความสำคัญ สำหรับวิศวกรระบบแสง ความคลาดเคลื่อนของสีจะแสดงเป็นวงรี MacAdam 1 ขั้นตอน 2 ขั้นตอน 3 ขั้นตอน
ไม่มีแหล่งกำเนิดแสงสองแห่งใดที่จะปล่อยแสงสีเดียวกันได้อย่างแน่นอน แต่เนื่องจากโดยทั่วไปไฟหลายดวงจะถูกติดตั้งติดกัน ระดับความสม่ำเสมอจึงเป็นสิ่งที่พึงปรารถนาอย่างยิ่ง ดังนั้น วิศวกรแสงจึงต้องการวิธีแสดงความทนทานต่อสีเป้าหมาย ในลักษณะเดียวกับที่วิศวกรเครื่องกลจะแสดงความคลาดเคลื่อนในมิติ
บทความนี้จะอธิบายงานของ David MacAdam ที่ก่อให้เกิดการใช้วงรี MacAdam ที่เป็นสากลในปัจจุบันเพื่อแสดงความคลาดเคลื่อนของสีเป้าหมาย
ประวัติศาสตร์. David MacAdam เป็นนักวิทยาศาสตร์ที่ทำงานให้กับ Kodak ในห้องปฏิบัติการวิจัยของพวกเขาใน Rochester, New York ในช่วงทศวรรษที่ 1940 Kodak สนใจที่จะค้นหาว่าดวงตาของมนุษย์สามารถแยกแยะความแตกต่างระหว่างสีที่คล้ายคลึงกันได้อย่างแม่นยำเพียงใด
การจับคู่สีทำได้ง่ายหรือไม่?
การจับคู่สีเป็นเรื่องง่ายหรือไม่ ไม่ การจับคู่สีไม่ใช่เรื่องง่ายเลย เราสามารถรับรู้สีที่ต่างกันสองสีว่าคล้ายกันมาก หรือเราสามารถรับรู้สีที่เหมือนกันสองสีให้แตกต่างกันมาก เนื่องจากมีปัจจัยหลายประการที่เกี่ยวข้องกับการมองเห็นสี
ความส่องสว่าง หรือในแง่ของคนธรรมดา ความสว่างของบางสิ่งเป็นอย่างไร ตัวอย่างเช่น แหล่งกำเนิดแสงสีแดงเดียวกันจะปรากฏแตกต่างกันมากขึ้นอยู่กับความสว่างของแสง ในทำนองเดียวกัน สีที่ต่างกันสองสีอาจดูคล้ายกันหากสีหนึ่งสว่างกว่าสีอื่น เครื่องมือของ David MacAdam ได้รับการออกแบบมาเพื่อให้โดยไม่คำนึงถึงสีของแหล่งกำเนิดแสงทั้งสองที่เปรียบเทียบ ความสว่างยังคงอยู่ในระดับคงที่
เว้ นี่คือสีของแหล่งกำเนิดแสงที่กำหนดโดยความยาวคลื่นของมัน โดยธรรมชาติแล้ว สีส่วนใหญ่ที่เราเห็นประกอบด้วยความยาวคลื่นที่โดดเด่นและสีอื่นๆ
ความบริสุทธิ์หรือความอิ่มตัว แหล่งกำเนิดแสงสองแห่งอาจมีความสว่างและความยาวคลื่นเด่นเท่ากัน แต่ถ้าแหล่งกำเนิดแสงหนึ่งเป็นแหล่งกำเนิดแสงที่บริสุทธิ์มาก (กล่าวคือ อิ่มตัวมาก หมายความว่าพลังงานส่วนใหญ่ในถั่วของแสงกระจุกตัวที่หรือใกล้คลื่นที่เด่น ยาว) และอีกอันมีความยาวคลื่นต่างกันผสมกันมากขึ้น ซึ่งดูเหมือนว่าจะแตกต่างกัน
ก่อนเผยแพร่ผลงานของ David MacAdam ชุมชนการจัดแสงได้พยายามแสดงความสามารถของมนุษย์ในการเลือกปฏิบัติระหว่างสีที่คล้ายคลึงกันในแง่ของเกณฑ์ความยาวคลื่น (สำหรับสเปกตรัมหรือสีอิ่มตัว เช่น สีแดงบริสุทธิ์ สีเขียว และสีน้ำเงิน) และเกณฑ์ความบริสุทธิ์ (สำหรับสีที่ไม่ใช่ -สีสเปกตรัม เช่น น้ำตาล ชมพู และม่วงแดง)
งานวิจัยก่อนหน้านี้โดยนักวิจัยคนอื่นๆ พยายามวัดการรับรู้สีโดยมองหา "ความแตกต่างที่เห็นได้ชัดเจน" เทคนิคนี้มีข้อดีตรงที่ง่ายต่อการใช้งานและไม่จำเป็นต้องใช้อุปกรณ์เฉพาะทางมากนัก อย่างไรก็ตาม มันสร้างผลลัพธ์ที่ไม่แน่นอนตลอดช่วงของสีที่ประเมิน
นักวิจัยคนอื่น (Wright และ Pitt ใน "การเลือกปฏิบัติ Hue ในการมองเห็นสีปกติ") ได้แนะนำว่าแนวทางที่ดีกว่าคือการจับคู่จำนวนมากในแต่ละจุดในแผนภูมิสีแล้ววิเคราะห์การแพร่กระจายของการสังเกต แต่ พวกเขาให้ความเห็นว่านี่จะเป็น “กระบวนการที่ใช้เวลานานอย่างไม่น่าเชื่อ”
งานวิจัยของ David MacAdam – บทสรุป
MacAdam ตระหนักดีว่า Wright และ Pitt นั้นถูกต้องในการสังเกตหลายครั้ง และจำเป็นต้องมีกระบวนการทางสถิติเพื่อวิเคราะห์ว่าการจับคู่ที่พยายามทำนั้นใกล้เคียงกับสีเป้าหมายมากน้อยเพียงใด (หรือไม่)
เพื่อเอาชนะความยากลำบากที่ Wright และ Pitt คาดว่าจะสร้าง "กระบวนการที่ใช้เวลานานอย่างไม่น่าเชื่อ" MacAdam ได้ออกแบบและสร้างเครื่องมืออันชาญฉลาดเพื่อทดสอบความสามารถของผู้สังเกตการณ์ในการจับคู่สีทดสอบที่ปรับได้กับสีอ้างอิงคงที่ (หรือเป้าหมาย) โดยการปรับ หน้าปัดเดียว ตลอดการอ่าน 25,000 ครั้ง ความสามารถของผู้ช่วยของ David MacAdam คุณ Perley G. Nutting จูเนียร์ ได้รับการทดสอบโดยใช้สีอ้างอิง 25 สี
MacAdam เริ่มต้นด้วยการเลือก 25 จุดซึ่งกระจายอยู่ทั่วไปในแผนภาพพื้นที่สี CIE 1931 ดูรูปที่ 48 ด้านล่างจากเอกสารต้นฉบับของ MacAdam
จุดศูนย์กลางของวงรีแต่ละวงคือสีเป้าหมายที่เลือกโดย David MacAdam
ในบทความของเขา MacAdam อ้างถึงแผนภาพสีมาตรฐาน ICI 1931 ICI คือ International Commission on Illumination ซึ่งเป็นที่รู้จักกันอย่างแพร่หลายในปัจจุบันโดยใช้ตัวย่อภาษาฝรั่งเศส CIE (Commission Internationale d'Eclairage)
วงรีของ MacAdam วาดบนไดอะแกรมพื้นที่สี CIE 1931 รุ่นสี
จุดสีแต่ละจุดเหล่านี้สามารถผลิตได้โดยใช้ฟิลเตอร์เพียงตัวเดียว ซึ่งมีจำหน่ายในท้องตลาดในขณะนั้น จุดสีบางจุดที่ MacAdam เลือกนั้นมีความอิ่มตัวมากกว่า (อยู่ใกล้กับขอบของไดอะแกรมช่องว่างสี) มากกว่าจุดสีอื่นๆ ที่อยู่ใกล้กับตรงกลาง จุดสีเหล่านี้เป็นสีเป้าหมาย 25 สีที่ผู้สังเกตการณ์จะพยายามสร้างการจับคู่
ตัวกรองเพื่อจำลองสีเป้าหมาย
ฟิลเตอร์สีเพิ่มเติมที่ MacAdam สร้างขึ้น โดยวางจุดบนไดอะแกรมพื้นที่สี CIE 1931
แต่ละสีเป้าหมาย (ด้านบน) สามารถจำลองได้โดยการรวมแสง (ในสัดส่วนที่แตกต่างกัน) จากฟิลเตอร์เพิ่มเติมเหล่านี้มากถึง 8 คู่
MacAdam ได้สร้างชุดฟิลเตอร์สีเพิ่มเติมประมาณ 100 ชุด สิ่งเหล่านี้ได้รับการออกแบบเพื่อให้แต่ละสีของเป้าหมาย (ด้านบน) สามารถจำลองได้ (ในเฉดสีและความบริสุทธิ์) โดยการผสมแสงเข้าด้วยกัน (ในสัดส่วนใดก็ตามที่จำเป็น) จากฟิลเตอร์เพิ่มเติมคู่หนึ่ง โดยทั่วไปแล้ว สีของเป้าหมายแต่ละสีสามารถจำลองได้ด้วยฟิลเตอร์เพิ่มเติมถึง 8 คู่ หากปรับสีให้เป็นสัดส่วนที่ถูกต้อง
เครื่องมือของ MacAdam สำหรับสร้างเป้าหมายและปรับสีได้
อุปกรณ์ MacAdam ที่ออกแบบมีรายละเอียดด้านล่าง โดยสังเขป ประกอบด้วยแหล่งกำเนิดแสงเดียว (ด้านขวา) พร้อมฟิลเตอร์สี (7 [แอมป์ GG]; 8) การจัดเรียงของปริซึมและเลนส์ (ตรงกลาง) และชิ้นส่วนตา (ด้านซ้าย)
จากแหล่งกำเนิดแสงเดียว (ขวาสุด) อุปกรณ์จะสร้างลำแสงสองคู่ คู่หนึ่งมีโพลาไรซ์ในแนวตั้ง อีกคู่ในแนวนอน ทั้งสองคู่ประกอบด้วยลำแสงจากตัวกรอง 7 และลำแสงจากตัวกรอง 8
มุมมองที่นำเสนอต่อผู้สังเกตที่ช่องมองภาพ (ซ้ายสุด) มีดังนี้
สนามทดสอบแบ่งออกเป็นสองส่วน: ด้านหนึ่งเป็นสีเป้าหมายที่เกิดจากคานคู่หนึ่งคู่ในสัดส่วนที่ได้รับการแก้ไขล่วงหน้าเพื่อให้ตรงกับสีเป้าหมายหนึ่งในแผนภาพพื้นที่สี CIE 1931 ที่มีความสว่าง 48 cd/m²
อีกสีหนึ่งเป็นสีที่ปรับได้ ซึ่งผลิตโดยลำแสงคู่หนึ่งจากฟิลเตอร์เดียวกันกับที่ผู้สังเกตสามารถปรับได้ด้วยการหมุนแป้นหมุนเดียว วงแหวนหมุนเชื่อมต่อกับปริซึมและเมื่อปริซึมหมุนตามสัดส่วนของแสงจากฟิลเตอร์ 7&แอมป์; 8 เปลี่ยนไปตามนั้น ไม่ว่าจะปรับอะไร ความสว่างยังคงอยู่ที่ 48 cd/m²
อ่าน 25,000 ครั้ง
ก่อนการอ่านจะเริ่มขึ้น จะมีการเลือกใช้ฟิลเตอร์คู่หนึ่งและปรับตำแหน่งของปริซึมโดยการคำนวณและการสังเกตเพื่อให้ลำแสงที่บรรจบกันเข้าคู่กับสีเป้าหมาย การสังเกตเริ่มต้นขึ้นและเป็นหน้าที่ของผู้สังเกตการณ์ (คนไข้ คุณณัฐติ์ ซึ่งทำประมาณ 25,000 ครั้ง) เพื่อปรับหน้าปัดเพื่อให้สีทางด้านขวาของสนามทดสอบตรงกับสีทางด้านซ้าย (ดูแผนภาพด้านบน) .
เมื่อ Nutting บรรลุสิ่งที่เขาคิดว่าเป็นตำแหน่งที่ตรงกัน ตำแหน่งของหน้าปัด (และด้วยเหตุนี้ของปริซึม) ก็ถูกบันทึกไว้ ตามการออกแบบเครื่องมือของ MacAdam การเปลี่ยนแปลงใดๆ กับตำแหน่งของปริซึมสอดคล้องกับการเปลี่ยนแปลงของสี
การอ่านซ้ำ 50 ครั้งสำหรับฟิลเตอร์ 5-8 คู่แต่ละตัวที่สามารถสร้างสีที่ตรงกับเป้าหมายได้
สำหรับการอ่านค่า 50 ชุดแต่ละชุด ผลลัพธ์จะถูกบันทึกและคำนวณค่าเบี่ยงเบนมาตรฐานและลงจุดบนแผนภาพพื้นที่สี CIE 1931 สำหรับแต่ละสีเป้าหมายทั้ง 25 สี ผลลัพธ์จะเหมือนกัน โดยพื้นฐานแล้ว ส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐานของการจับคู่สีที่พยายามทั้งหมดในแต่ละชุดตกอยู่ในรูปแบบที่อธิบายวงรีที่มีศูนย์กลางอยู่ที่เป้าหมาย
วงรีของ MacAdam ตามที่นำเสนอในเอกสารต้นฉบับของเขาในปี 1942
ที่กึ่งกลางของวงรีแต่ละวงคือสีอ้างอิง 25 สีที่เขาพยายามสร้างการจับคู่สี ค่าเบี่ยงเบนมาตรฐานของการพยายามจับคู่จากสีอ้างอิงนั้นอธิบายโดยวงรี ซึ่งวาดที่นี่ด้วยขนาดจริง 10x
เหตุใดวงรีของ MacAdam จึงมีความสำคัญ
วงรีของ MacAdam มีความสำคัญเนื่องจากเทคนิคที่เขาใช้ทำให้เราสามารถแสดงความคลาดเคลื่อนของสีเป้าหมายได้
ในทางวิศวกรรมเครื่องกล ว่ากันว่ามิติที่ปราศจากความอดทนนั้นไร้ความหมาย ในการให้แสงสว่างก็เช่นเดียวกัน การจับคู่สีจะไม่มีวันสมบูรณ์แบบ ดังนั้นค่าความคลาดเคลื่อนจึงเป็นสิ่งจำเป็น
เมื่อเราอธิบายอุปกรณ์ติดตั้งแสงว่ามี SDCM<3 (เช่น)="" หมายความว่าเมื่อเป็นใหม่="" สีของแสงที่ปล่อยออกมาจากส่วนควบเหล่านั้นจะอยู่ภายในขอบเขตที่อธิบายโดยค่าเบี่ยงเบนมาตรฐาน="" 3="" ค่าของ="" การจับคู่สีจากจุดศูนย์กลางหรือสีเป้าหมาย="" สำหรับคนส่วนใหญ่="" ความผันแปรในระดับนี้เป็นสิ่งที่มองไม่เห็น=""><5 เป็นมาตรฐานที่หลวมกว่าและจะแสดงความแปรปรวนในระดับที่สูงกว่า="">
วงรีของ MacAdam ไม่ทำอะไร?
MacAdam กังวลที่จะอธิบายวิธีการกำหนดความคลาดเคลื่อน เขาไม่ได้เกี่ยวข้องกับการหาปริมาณความแม่นยำของการรับรู้สีในประชากรมนุษย์โดยรวม แม้ว่างานของเขาจะระบุว่าการสังเกตการณ์ของ Nutting นั้นไม่ได้ผิดปกติ (เป็นการเลียนแบบโดยผู้สังเกตการณ์รายอื่นจำนวนเล็กน้อย) MacAdam ไม่ได้ทำการศึกษาอย่างเป็นระบบเกี่ยวกับความถูกต้องของการรับรู้สีระหว่างเพศ อายุ หรือเชื้อชาติต่างๆ
