Phạm vi áp dụng
Tiêu chuẩn này cung cấp các giá trị và hàm tính toán cần thiết để xác định ba giá trị màu kích thích từ phổ phản xạ, phổ truyền qua hoặc độ phát quang của vật màu.
1.2 Các hàm và giá trị tiêu chuẩn của các Bảng phục vụ cho việc tính toán các giá trị kích thích X, Y,
Theo tiêu chuẩn CIE, các tọa độ màu x, y được xác định dựa trên quan sát viên CIE 1931, hoặc có thể sử dụng các giá trị X10, Y10, Z10 và x10, y10 theo tiêu chuẩn bổ sung CIE 1964, tất cả đều dựa trên dữ liệu phổ đo đạc.
1.3 Các giá trị tiêu chuẩn trong tiêu chuẩn này bao gồm phổ năng lượng của 6 nguồn sáng chuẩn và 3 nguồn sáng huỳnh quang theo tiêu chuẩn CIE
Các hàm số tính toán dữ liệu đo có thể áp dụng cho các dải bước sóng rộng hơn hoặc hẹp hơn so với giới hạn quy định Tiêu chuẩn này cho phép sử dụng dữ liệu quang phổ theo Hướng dẫn thực nghiệm ASTM E 1164, với các bước đo sóng là 1 nm, 5 nm, 10 nm và 20 nm.
Các hàm số được sử dụng cho dữ liệu quang phổ, bất kể có được hiệu chỉnh theo dải bước sóng hay không Nếu không điều chỉnh, dải phổ đo của thiết bị sẽ gần giống với dải bước sóng đo và có hình dạng tương đồng Những lựa chọn này luôn đảm bảo tính phù hợp cao cho hầu hết các ứng dụng thực tế trong ngành công nghiệp.
Tiêu chuẩn này cung cấp các hàm số cho phép chuyển đổi kết quả giữa các không gian màu trong hệ thống CIE, bao gồm CIELAB và CIELUV Các công thức tính toán sắc sai (độ sai màu) trong các không gian màu này và các hệ thống khác được nêu rõ trong Phương pháp kiểm tra D 2244.
Tiêu chuẩn này không bao quát tất cả các vấn đề an toàn liên quan đến việc sử dụng, và người sử dụng tiêu chuẩn có trách nhiệm thiết lập các biện pháp an toàn phù hợp cũng như xác định phạm vi áp dụng của quy định.
Tài liệu viện dẫn
Các tài liệu viện dẫn là cần thiết để áp dụng tiêu chuẩn Đối với tài liệu có ghi năm công bố, cần sử dụng bản được nêu Còn với tài liệu không ghi năm công bố, áp dụng phiên bản mới nhất, bao gồm cả các sửa đổi và bổ sung (nếu có).
D 2244: Phương pháp kiểm tra Tính toán Sắc sai sử dụng thiết bị đo tọa độ màu 3
E 284: Thuật ngữ chuyên môn về cảm quan (các ký hiệu dùng) 3
E 313: Phương pháp thực nghiệm tính toán chỉ số Màu vàng và Màu trắng bằng thiết bị đo tọa độ màu 3
E 1164: Phương pháp thực nghiệm đo độ phát quang dùng máy đo ảnh phổ 3
PH2.23: Điều kiện ánh sáng để quan sát ảnh màu in trên giấy và giấy bóng kính 4
2.3 Các tiêu chuẩn CIE/ISO:
Tiêu chuẩn CIE S 001/ISO IS 10526, Nguồn phát ánh sáng màu 4,5
Tiêu chuẩn CIE S 002/ISO IS 10527, Bộ phận quan sát màu 4 , 5
Tiêu chuẩn CIE D 001, Nguồn phát ánh sáng màu và bộ phận quan sát màu 5 (Dạng đĩa cứng) 5
2.4 Các bảng phụ tiêu chuẩn ASTM: Đĩa cứng máy tính chứa dữ liệu Các bảng 5 và 6 6
3 Bộ tiêu chuẩn ASTM ấn bản hàng năm, Tập 06.01.
4 Bản quyền của Viện tiêu chuẩn quốc gia Mỹ, 13th Floor, 11 W Đường 42., New York, NY 10036.
5 Bản quyền của Nhà xuất bản xã hội USNC-CIE, c/o Mr Thomas M Lemons, TLA-Lighting Consultants, 7 Pond Street, Salem, MA 01970-4819.
6 Đĩa cứng máy tính của 72 bảng có sẵn từ trụ sở chính các tiêu chuẩn ASTM Yêu cầu bổ sung No 12- ADJE0308a.
3.1 Các thuật ngữ chuyên môn được định nghĩa trong phần E 284 được sử dụng cho tiêu chuẩn này (xem tài liệu tham khảo (4)).
Băng thông – dải bước sóng
Độ rộng của một dải bước sóng ánh sáng được xác định là phạm vi mà trong đó năng lượng phát xạ đạt ít nhất một nửa so với năng lượng phát xạ lớn nhất của bước sóng trong dải đó.
(từ đồng nghĩa: độ rộng băng tần) (xem dải bước sóng).
Chất lượng màu của tác nhân kích thích màu được định nghĩa bởi các tọa độ độ kết tủa màu của nó.
Theo định nghĩa trong ngành Vật lý thần kinh học, không gian màu được xác định bởi các tế bào cảm nhận màu sắc của mắt người quan sát Tỉ lệ giữa từng giá trị màu kích thích và tổng đại số các giá trị kích thích là yếu tố quan trọng trong việc hiểu rõ về cách mà con người cảm nhận màu sắc.
Trong hệ không gian màu tiêu chuẩn CIE 1931, tọa độ độ kết tủa màu được tính bằng công thức x = X/(X + Y + Z), y = Y/(X + Y + Z), z = Z/(X + Y + Z) Tương tự, trong hệ không gian màu tiêu chuẩn bổ sung CIE 1964, các ký hiệu cũng được áp dụng công thức tính tương tự như đã nêu trong phần 10, cụ thể ở mục 3.2.6.
Là chữ viết tắt tiêu đề tiếng Pháp của Ủy ban Quốc Tế về Chiếu sáng “The Commission
CIE 1931 (x, y) - biểu đồ màu (giản đồ màu)
Giản đồ màu theo tiêu chuẩn CIE 1931 thể hiện các tọa độ màu với hoành độ x và tung độ y trong không gian 2 chiều.
Giản đồ màu theo tiêu chuẩn bổ sung sử dụng quan sát viên không gian màu tiêu chuẩn CIE 1964, trong đó các tọa độ màu được thể hiện với giá trị x 10 là hoành độ và y 10 là tung độ.
Biểu đồ độ kết tủa màu CIE 1931 và 1964 mô tả quỹ tích các bước sóng và các đường vành đai màu tía, thể hiện giới hạn không gian màu Red, Green và Blue trong không gian màu.
CIE 1976 (u’, v’) hoặc (u’ 10 , v’ 10 ) biểu đồ màu
Biểu đồ màu trong tiêu chuẩn CIE 1976 L*u*v* (CIELUV) tọa độ màu biểu diễn bằng ký hiệu u’
(hay u’10) là hoành độ và v’ (hay v’10) là tung độ.
Tiêu chuẩn cho Thiết bị đo màu
Không gian màu tiêu chuẩn CIE 1931 là hệ thống đo lường các giá trị 3 màu kích thích của ánh sáng từ một vật thể có phổ năng lượng bất kỳ Hệ thống này sử dụng các tác nhân kích thích màu tiêu chuẩn với các giá trị X, Y, Z đã được xác định, cùng với 3 hàm phù hợp màu theo tiêu chuẩn CIE 1931.
Hệ không gian màu tiêu chuẩn CIE 1964 - Hệ tiêu chuẩn bổ sung cho Thiết bị Đo màu,
Hệ tiêu chuẩn CIE 1964 được sử dụng để đo các giá trị kích thích màu của vật sáng với phổ năng lượng bất kỳ Nó áp dụng các tác nhân kích thích màu tiêu chuẩn, bao gồm ba giá trị X10, Y10, Z10 đã được xác định, cùng với ba hàm phù hợp màu trong hệ thống này.
Người sử dụng cần nắm vững tiêu chuẩn CIE 1964 (10°) và các tiêu chuẩn bổ sung để thực hiện quan sát chính xác Trong môi trường có độ sáng rất thấp, việc phân biệt màu sắc qua vạch chia độ có thể gặp khó khăn do hiện tượng nhòe Do đó, hệ tiêu chuẩn quan sát 10° cần được áp dụng cẩn trọng trong những trường hợp này.
Màu sắc của vật màu
Mầu sắc là một yếu tố quan trọng trong ngoại quan vật thể, khác biệt với hình dạng, kích thước, vị trí và độ bóng Nó phụ thuộc vào thành phần phổ của ánh sáng chiếu tới, phổ phản xạ, phổ truyền qua, và độ phát quang của vật Ngoài ra, cảm nhận màu sắc còn chịu ảnh hưởng từ thị giác của người quan sát, không gian chiếu sáng và điều kiện quan sát.
Hình 1- Giản đồ màu CIE 1931 x, y và 1964 x 10 ,y 10 (5) (xem chú thích 2)
Màu sắc — màu sắc theo ngành vật lý thần kinh học (các tế bào cảm nhận màu sắc của mắt người)
Tác nhân kích thích màu biểu thị bằng 3 giá trị kỹ thuật của thiết bị đo màu, Ví dụ giá trị 3 định hướng màu cơ bản.
Các hàm phù hợp màu
Để tạo ra màu sắc trong hệ 3 màu cơ bản, cần xác định lượng của từng màu cơ bản và pha trộn các thành phần đơn sắc từ phổ năng lượng tương đương.
Nguồn sáng có phổ phát xạ đặc trưng cho một loại đèn huỳnh quang riêng biệt.
Nguồn sáng huỳnh quang theo tiêu chuẩn CIE
Hệ thống 12 đèn huỳnh quang bao gồm nhiều loại, trong đó F2 là đèn huỳnh quang màu trắng lạnh với nhiệt độ màu 4200K Đèn F7 có ánh sáng tương tự như ánh sáng ban ngày với nhiệt độ màu 6500K và phổ phân bố rộng Ngoài ra, F11 cũng là một loại đèn quan trọng trong hệ thống này.
– đèn huỳnh quang trắng thường (4000K) với phổ hẹp (phổ vạch).
3.2.15 Độ phát quang (luminous) Đánh giá dựa theo hàm hiệu suất quang phổ dạ quang V (λ) của tiêu chuẩn CIE.
Thang màu đối lập (opponent-color scales)
Các thang đo thể hiện một màu sắc bằng giá trị dương, trục trung tính có giá trị không và màu bổ
Trong hệ thống quan sát màu sắc, thang đo 2° (CIE 1931) và thang đo 10° (CIE 1964) được sử dụng để biểu thị các giá trị màu sắc Các giá trị dương thường được thể hiện bằng màu đỏ, trong khi các giá trị âm lại được thể hiện bằng màu xanh lá cây Ngoài ra, một số thang đo khác sử dụng màu vàng cho các giá trị dương và màu xanh da trời cho các giá trị âm.
Thang màu trong không gian màu CIELAB,
Theo thang màu CIE 1976, các thang màu tương phản được xác định bởi các giá trị L*, a* và b* Trong đó, giá trị a* dương biểu thị cho màu đỏ, trong khi giá trị âm đại diện cho màu xanh lục Đồng thời, giá trị b* dương thể hiện màu vàng, còn giá trị âm tương ứng với màu xanh dương.
Thang màu trong không gian màu CIELUV
Nguyên lý
4.1 Chọn các thông số - người sử dụng tài liệu thực hành này phải chọn một số thông số theo quy định bao gồm:
Quan sát viên có thể chọn giữa tiêu chuẩn CIE 1931 cho thiết bị đo màu (quan sát 2°) hoặc tiêu chuẩn bổ sung CIE 1964 cho thiết bị đo màu (quan sát).
10 0 ) được liệt kê trong tiêu chuẩn hướng dẫn thực hành này, tiêu chuẩn CIE S 002 hoặc D 001, hoặc tài liệu tham khảo (3) – Phụ lục B (xem mục 3.2.25 và Chú thích 8).
4.1.2 Nguồn sáng – chọn tiêu chuẩn CIE 1931 hoặc 1964; hoặc các nguồn sáng liệt kê trong các
Bảng của tài liệu thực hành này, tiêu chuẩn CIE S 001 hoặc D 001, hoặc tài liệu tham khảo (3) – Phụ lục B (xem mục 3.2.21 và chú thích 3).
Khi chọn dải bước sóng cho thiết bị đo, cần lựa chọn dải đo có sẵn, với các tùy chọn như 1 nm, 5 nm, 10 nm hoặc 20 nm Để đạt được phép đo tối ưu, dải đo nên gần nhất với dải bước sóng của thiết bị.
Người sử dụng cần xác định xem có thực hiện hiệu chỉnh dữ liệu theo dải bước sóng đo của thiết bị hay không Độ chính xác của ba giá trị màu kích thích có thể được cải thiện đáng kể nhờ kết hợp hiệu chỉnh dải bước sóng đo với dữ liệu phổ đo được hoặc giá trị các hệ số tỷ lệ ba màu kích thích Các hàm số được áp dụng sẽ phụ thuộc vào hiệu chỉnh này và dải bước sóng đo.
4.2.1 Đối với các dữ liệu thu được khi đo với dải bước sóng 1 nm hoặc 5 nm, các hàm số trong mục 7.2 được sử dụng.
Khi sử dụng dữ liệu đo với dải bước sóng 10 hoặc 20 nm, cần áp dụng các bảng hệ số tỷ lệ 3 màu kích thích từ Bảng 5 (phụ lục C) cho các giá trị quang phổ đã được hiệu chỉnh Đối với các giá trị quang phổ chưa được hiệu chỉnh, Bảng 6 (phụ lục C) là lựa chọn phù hợp Các bảng này giúp ngăn ngừa lỗi do sự phụ thuộc vào dải bước sóng đo khi sử dụng dải quang phổ hình tam giác, tương ứng với độ rộng một nửa dải bước sóng đo ∆λ.
Sử dụng biểu đồ khối để minh họa quy trình thí nghiệm giúp đảm bảo việc áp dụng chính xác các tổ hợp dữ liệu và giá trị theo Hình vẽ 2 Danh sách chi tiết các hàm số được nêu trong phần 7.1.
Các phép tính giá trị 3 màu kích thích X, Y, Z hay X10, Y10, Z10 được thực hiện thông qua tổng đại số của các tích giữa hệ số tỷ lệ 3 màu kích thích tương ứng với nguồn sáng và quan sát viên đã chọn, cùng với hệ số phản xạ (truyền qua hoặc độ phát quang) và dữ liệu phổ phát xạ đã được đo.
4.4 Giá trị 3 màu kích thích còn được sử dụng để tính tọa độ màu trong các không gian màu đồng nhất sau này như CIELAB hay CIELUV
Ý nghĩa và sử dụng…
Hệ thiết bị đo màu theo tiêu chuẩn CIE cung cấp các dẫn chứng về sự tương thích giữa các cặp màu sắc khi được quan sát bởi các quan sát viên chuẩn Tuy nhiên, hệ tiêu chuẩn CIE không xác định các tỷ lệ sai khác màu so với thị giác của mắt cũng như không mô tả cách mà màu sắc xuất hiện trong quá trình quan sát.
Tiêu chuẩn này cung cấp công thức tính toán giá trị kích thích màu X, Y, Z và tọa độ màu x, y, áp dụng cho các tác nhân kích thích màu trong ngành vật lý thần kinh và có thể chuyển đổi sang thang màu đồng nhất Các chuyển đổi giữa hệ không gian màu CIELAB và CIELUV cho phép nghiên cứu và kiểm soát màu sắc sản phẩm, tính sắc sai và thiết lập dung sai màu Định nghĩa về màu sắc của một vật liệu sẽ không đầy đủ nếu chỉ dựa vào khái niệm trong vật lý thần kinh, vì màu sắc còn bị ảnh hưởng bởi các yếu tố khác như độ bóng và kết cấu.
Các hàm số
Khi chọn tiêu chuẩn Quan sát viên, cần so sánh kết quả đo màu với các kết quả trước đó theo quy định của tiêu chuẩn CIE 1931 Việc này đòi hỏi sử dụng các giá trị trong “Bảng 1 - quan sát viên” và khi tính toán các kết quả mới, cần tham khảo các giá trị trong “Bảng 2”.
Tiêu chuẩn bổ sung – quan sát viên CIE 1964”, cần xem chú thích 8.
Trong mọi trường hợp, năng lực thị giác của Quan sát viên cần phân biệt rõ ràng các vật trong trường quan sát, với góc nhìn từ 1° đến 4° tại vị trí mắt của họ, theo tiêu chuẩn quan sát viên – thiết bị đo màu CIE 1931.
Trong mọi trường hợp, năng lực thị giác của Quan sát viên cần phải có khả năng phân biệt các vật trong trường quan sát khi góc tạo thành lớn hơn 40 độ tại vị trí mắt của Quan sát viên Tiêu chuẩn quan sát viên – thiết bị đo màu CIE 1964 được áp dụng để đảm bảo độ chính xác trong quá trình quan sát.
Chọn tiêu chuẩn sử dụng và yêu cầu nguồn sáng là bước quan trọng để đảm bảo vật thể được quan sát một cách tốt nhất Việc lựa chọn nguồn sáng phù hợp giúp xác định màu sắc của vật một cách chính xác và thuận tiện cho việc tính toán.
6.2.1 Khi sử dụng sợi đốt (vonfram), dùng giá trị đối với nguồn chuẩn A, CIE.
6.2.2 Khi sử dụng ánh sáng ban ngày, dùng nguồn sáng chuẩn C và D65, CIE.
Khi sử dụng đèn huỳnh quang, thường chọn nguồn sáng lạnh màu trắng (F2) với nhiệt độ màu 4200K, trừ khi cần đạt được kết quả cụ thể bằng cách sử dụng đèn huỳnh quang chuẩn có dải bước sóng rộng liên tục.
6500 K (F7) hoặc dải bước sóng hẹp (F11 – dạng phổ vạch) tại 4000 K.
6.3 Chọn dải bước sóng đo – Để tăng độ chính xác của phép đo, lựa chọn dải bước sóng đo là
Khi lựa chọn dải đo cho dữ liệu phổ, nên sử dụng dải 5nm thay vì 10nm nếu có thể đo được với bước sóng 5nm Tương tự, dải 10nm nên được chọn thay cho dải 20nm nếu dữ liệu có thể đo được với bước sóng 10nm Nếu dải đo là 20nm, người sử dụng cần đảm bảo rằng độ chính xác của phép đo đáp ứng yêu cầu của mục đích đo Trong nhiều ứng dụng công nghiệp, dải đo 20nm thường đủ để thỏa mãn các yêu cầu đặt ra.
Khi sử dụng thiết bị đo, cần chọn dải bước sóng đo gần nhất hoặc tương đương với dải bước sóng của thiết bị Nếu dải bước sóng đo có thể điều chỉnh, hãy điều chỉnh sao cho dải bước sóng đo của thiết bị gần bằng với dải bước sóng cần đo.
Dải bước sóng đo cần phải nhỏ hơn hoặc bằng dải bước sóng cho phép của thiết bị, nhằm đảm bảo độ chính xác trong đo lường Việc sử dụng dải bước sóng nhỏ hơn dải bước sóng cho phép không làm tăng độ chính xác nhưng lại cải thiện đáng kể độ lặp lại của kết quả đo.
Trong thực tế sản xuất, các điều kiện đa dạng khác nhau không thể được bao quát hoàn toàn bởi các trường hợp lựa chọn đã đề cập Các quy tắc bất thường trong Bảng 6 chỉ là một trong những kỹ thuật sử dụng, với các giá trị đưa ra chỉ mang tính xấp xỉ Do đó, việc áp dụng các hàm số trong tài liệu tham khảo có thể giúp tìm ra kết quả chính xác hơn.
7.1.Các hàm số chung - các hàm số chung tính giá trị 3 màu kích thích trong tiêu chuẩn CIE bao gồm:
Các hàm số xác định theo tiêu chuẩn CIE được trình bày chi tiết trong tài liệu tham khảo (3) và được tóm tắt trong các tài liệu (5 đến 9) Công thức tính toán được xây dựng dựa trên việc tích phân các hàm số này.
Hệ số phản xạ, truyền qua hoặc độ phát xạ R(λ) có giá trị từ 0 đến 1 đối với vật tán xạ hoàn hảo Phổ năng lượng tương quan S(λ) của nguồn sáng chuẩn CIE là hàm phù hợp màu của tiêu chuẩn CIE quan sát viên Tích phân xá định được thực hiện trong toàn bộ dải phổ, thường từ 360 nm đến 780 nm, trong đó các hàm phù hợp màu được xác định Hệ số tỷ lệ k được tính toán theo công thức cụ thể.
Theo tiêu chuẩn CIE, giá trị tích phân của ba màu kích thích có thể được xấp xỉ bằng tổng đại số Công thức thể hiện điều này như sau: (3)
7.1.2 Sử dụng các hàm số tỷ lệ 3 màu kích thích: – trong thực tế phép tính tổng giá trị 3 màu kích thích được chia thành 2 bước:
- Bước 1: chuẩn hóa hệ số tỷ lệ 3 màu kích thích Wx, Wy , Wz theo công thức:
Với λ = 360 nm, …, 780 nm, xem Chú ý 2), và trong đó hệ số k bằng:
Để thực hiện các tính toán cần thiết, cần xác định nguồn sáng, quan sát viên và dải bước sóng đo ∆λ, cùng với băng tần đo Điều này chỉ khả thi khi hệ số phản xạ (hoặc truyền qua hoặc phát xạ) R(λ) không bao gồm hệ số tỷ lệ W.
- Bước 2: tính toán các giá trị định hướng X, Y, Z (hoặc X10, Y10, Z10) sử dụng các giá trị W và R (λ) theo các công thức sau:
Trong các tính toán, bước sóng bắt đầu từ 360nm, nhưng dữ liệu trong tiêu chuẩn CIE chỉ có từ 380nm Mặc dù dữ liệu ở vùng bước sóng 360-379nm không được cung cấp, chúng vẫn được tính toán Giá trị của các hàm phù hợp màu trong khoảng này rất nhỏ, do đó, việc sử dụng hay loại bỏ chúng không ảnh hưởng đáng kể đến kết quả tính toán các giá trị X, Y, Z.
Tóm tắt các quy trình tính toán được thể hiện qua biểu đồ khối trong hình 2, bắt đầu bằng việc kiểm tra tính chính xác của dữ liệu phổ đo được, đảm bảo rằng nó đã được hiệu chỉnh theo dải bước sóng của thiết bị.
