• színmérés

A CIE színmérő rendszer

1931-ben a CIE kifejlesztett egy gyors-pontos-praktikus módszert a színek meghatározásának mérésére. Erre a célra megfigyelé­si kísérleteket végeztek, és a kísérletek átlagolt eredményét mint egy hipotetikus, azaz ideális személyt, mint egy ún. szabványos megfigyelőt használták. A kísérletek alkalmával a kísérleti alanyok egy 2°-os látószögű résen keresztül (R) vörös, (G) zöld és (B) kék fényforrások különböző intenzitású keverékét próbálták úgy beállí­tani, hogy azonos legyen egy tesztlámpa által vetített színhez.

A vörös, zöld, kék fényű lámpa intenzitását egy-egy számmal jellemezték, és grafikonon ábrázolták. A nagyszámú kísérleti alany által produkált eredmények jól mutatták az átlagos érzékenysé­get a három alapszínre, ami nem más, mint az emberi szem RGB csapjainak átlagos érzékenysége. A három alapszínből additív mó­don minden szín kikeverhető. A három alapszín tetszőlegesen vá­lasztható, csak függetlenek legyenek. így például a vörös, zöld és kék színeket nem lehet a másik kettőből kikeverni.

A CIE által választott alapszínek a spektrumszínekből kiemelt (vörös, R, 700 nm_; zöld, G, 546,1 nm_; kék, B, 435,8 nm) hullám­hosszúságú monokromatikus sugárzásokat rögzítette. Definiálták, hogy az egyenlő energiájú spektrumban a fehér szín mindhárom színösszetevője egyenlő legyen. Az alapszínértékekre vonatkozó spektrális színösszetevőket táblázatba foglalták és diagramokon ábrázolták. Az additív keverés alapján értelmezett színértékek háromdimenziós térben ún. színvektorokkal ábrázolhatók. A szín­vektorok által kifeszített teret nevezzük ClE-színtérnek. A színtér­nek azt a részét, amelyben az összes testszínek vektorai elhelyez­kednek, színtestnek nevezzük.

Alapszínek a ClE-diagramban és a Coloroid-színkörben.
Látható, hogy az alapszínek mindkét színrendszer diagramjában azonos viszonyban vannak egymással.

Fő- és mellékszínek a ClE-diagramban és a Coloroid-színkörben.
Látható, hogy a fő- és mellékszínek mindkét színrendszer diagramjában azonos viszonyban vannak egymással.

Komplementer színpárok a ClE-diagramban és a Coloroid-színkörben. Látható, hogy komplementerpárok mindkét színrendszer diagramjában azonos viszonyban vannak egymással.

Derékszögű koordináta-rendszerben ábrázolt színháromszög a CIE 1931 diagramban.

Az alapszínvektorok (R, G, B) által kifeszített térben a spekt­rumszínek vektorai és a bíborcsík által határolt színkúp látható. Az elkészített színmeghatározó színdiagram egy matematikai háttér, patkó alakú forma, amelyen a természetben előforduló összes színt ábrázolni lehet. Ez a ClE-diagram egy képzeletbe­li színkép, kétdimenziós metszetének a patkó alakú görbéjén a tiszta spektrumszínek láthatók, míg a patkó két végét (R és B) összekötő egyenes bezárja a görbét. Itt csak színkeveréssel elő­állítható bíborszínek vonala van. A patkó belsejében találjuk a fehér színt. Az így kialakult diagramot tekintjük az átlagos em­beri szem által érzékelhető színtérnek. A térbeli ábrázolás elég bonyolult, és több színvektor esetén már nehezen áttekinthető.

Könnyít, ha szétválasztjuk a színek színezetinformációját és vi­lágosságinformációját. A színezet már két-két koordinátával is megadható az ún. ClE-diagramban, vagyis a színháromszög a színkúpot metsző síkján.

A CIE által választott alapszínek a spektrum színei (R, vörös, 700 nm, G, zöld, 546,1 nm és B, kék, 435,8 nm). Kísérletekkel meg­állapították, hogy ha a választott piros, zöld és kék alapszíneket következetesen 1:4,5907:0,0601 arányban keverik, akkor azt a fe­hér színt kapjuk, amely azonos az egyenlő energiájú fényforrás szí­nével. Ezeket tekintjük az alap-színek egységnyi R, G és B mennyi­ségének.

Az alapszínek egységei:

• -R = 0,17697 lm,
• -G = 0,81240 lm,
• -B = 0,01063 lm.

Ezen számok összege pontosan 1. Ebben az esetben 1 egység­nyi piros + 1 egységnyi zöld + 1 egységnyi kék = 1 lm fehér.

Az RGB együtthatók az L világosságú szín trikromatikus össze­tevői. Az RGB-rendszerben vannak olyan színek, amelyeket a három alapszínből csak úgy lehet kikeverni, hogy az egyik összetevő negatív együtthatóval szerepel. Természetesen negatív fénymeny-nyiséget nem tudunk előállítani, csak elméletileg. Ez azonban azt jelenti, hogy az adott színt nem lehet az alapszínekből választott három spektrumszínből additív módszerrel kikeverni.

A CIE célszerűnek találta, hogy számítástechnikai szempont­ból az XYZ-színrendszer kialakításához az RGB alapszínek he­lyett minden valóságos színre kizárólag pozitív koordinátákat adó alapszíneket válasszanak. Az RGB koordináta-rendszerben mind a három koordinátája csak azon színeknek pozitív, amelyek az alapszínek által alkotott egyenes vonalú háromszög belsejébe es­nek. Valóságos színek ezen túl is vannak, kitöltik a spektrumvonal belsejét. Az új XYZ alapszíneket tehát úgy kellett megválasztani, hogy az általuk alkotott háromszög teljesen körülzárja a spekt­rumvonalat és a bíborvonalat. így az RGB-rendszerhez hasonlóan alkotott x, y, z koordináta-rendszerben minden valóságos szín ko­ordinátái pozitívak lesznek.

Bal: RGB színmérő rendszer,
Jobb: XYZ színmérő rendszer.

Az XYZ alapszínek a spektrumvonal területén kívülre esnek. Ezek tehát nem, valóságos színek, hanem képzeltek, amelyekből nem le­het színeket keverni.

A ClE-színdiagram és mérési rendszer hamar nemzetközi szabvánnyá vált, de az idő múltával tökéletesítésre szorult. A prob­léma az volt, hogy a színek egymáshoz való viszonya, színkülönb­sége nem teljesen arányos a diagramon mérhető távolságokkal, ennek ellenére ez a rendszer lett a különböző eszközök közötti színegyeztetés kerete. A tökéletesítés a kiküszöbölendő torzított színtér problémájára irányult. A CIE egy egységesebb színteret fejlesztett ki, amely CIE-Lab és CIE-Luv néven lett ismeretes.

ClE-színtérmodell 

Az 1976-ban megalkotott CIE-Lab terjedt el, amit egyszerűen Láb­ként is említenek. A CIB-Lab-színtér pontosabban adja meg a szí­nek elhelyezkedését, mint a ClE-diagram, így a gyakorlati életben robbanásszerűen elterjedt. A számítógépes grafikai tervezés szü­letési ideje a ClE-Lab-színtér létrejöttével közel azonos, ezért nyil­vánvalónak látszott, hogy az akkori legmodernebb, legpontosabb színmeghatározási rendszer lett a modell alapja. A Lab-modell elterjedése főleg RGB-színeket alkalmazó számítógépes grafikai tervezőrendszerekben használatos.

Ha azonban az RGB alapszínekből kikeverünk egy színt, amely­nek komponensei R, G és B, akkor egy transzformációs egyenlet­rendszerrel kiszámíthatjuk ennek a színnek az X, Y és Z összete­vőit, ill. x, y és z színkoordinátáit. A felületszínek jellemzésére x, y és Y értéket kell megadni. Az Y érték megadja a minta világossági értékét. A jellemző hullámhosszak bármely szín esetén kiszámít­hatók az x, y, z koordináták segítségével.