Máy đo màu hoạt động theo nguyên tắc, nguồn sáng chiếu sáng mẫu đo, mẫu đo hấp thụ và phản xạ tín hiệu màu đến bộ phận thu nhận (bộ cảm biến), các giá trị màu sẽ được số hoá và được xử lí trên máy tính để đưa ra các giá trị màu. Các giá trị đo được hiển thị trên màn hình hoặc in ra máy in.
Tuy nhiên, quá trình đo màu khá phức tạp do có nhiều yếu tố ảnh hưởng và có nhiều giá trị đo cần quy đổi. Bằng cách sử dụng một bộ vi xử lí bên trong máy đo màu hoặc các phần mềm, chúng ta có được các kết quả theo bất kỳ không gian màu hoặc hệ màu nào.
Hình 5.1:
Nguyên lí hoạt động của máy đo màu
Hình 5.2:
Các giá trị đo được quy đổi sang các không gian màu
Mẫu đo (quả táo)
Chiếu sáng
Bộ phận thu nhận
Máy tính
001 X 21.21 Y 13.37 Z 9.32
001 Y 13.37 x .4832 y .3045
&iFJLiWUӏNtFKWKtFK XYZ
.K{QJ JLDQ màu L*a*b*
.K{QJ JLDQ màu XYZ
001 (R) L 43.31 a +47.63 b +14.12
001 HL 43.31
C 49.68 K 16.5 .K{QJ JLDQ màu /&K
001 HL 36.56
C +42.18 b +8.84 .K{QJ JLDQ màu +XQWHU Lab
1ӃXÿRPjXPӝWTXҧWiRWDVӁ QKұQÿѭӧFNӃWTXҧVDX
5.1.1 Phương pháp đo kích thích 3 thành phần màu Máy đo màu kích thích 3 thành phần được thiết kế để có thể
“nhìn” màu tương tự như mắt người. Đó là ánh sáng phát ra từ một nguồn, chiếu tới bề mặt của một vật cần đo màu, sau đó ánh sáng sẽ bị phản xạ lại và đi đến bộ phận thu tín hiệu, cuối cùng tín hiệu sẽ được số hoá và xử lí để đưa ra các giá trị đo.
Phương pháp kích thích 3 thành phần đo ánh sáng phản xạ từ vật thể bằng cách sử dụng 3 bộ cảm biến đã được lọc màu (Màu Red được lọc bằng kính lọc Cyan, Green bằng kính lọc Magenta và Blue bằng kính màu vàng) để có được độ nhạy x_
(l) , y_(l) và z_(l) như mắt người, do vậy nó đo trực tiếp các giá trị kích thích R, G, B (hoặc X,Y và Z). Ví dụ với quả táo màu đỏ các giá trị kích thích sẽ là X=21,21, Y=13,37 và Z=9,32.
Các giá trị kích thích này sau đó sẽ được dùng để tính các giá trị trong không gian màu khác như Yxy hay L*a*b*.
Tuy nhiên, việc đo màu còn bị lệ thuộc nguồn sáng và đặc tính của người quan sát nên quy trình xác định các giá trị X,Y,Z diễn ra như sau: Ánh sáng với sự phân bố quang phổ được phản chiếu từ mẫu đo (A) đi vào các bộ cảm biến (B) đã được lọc tương ứng với 3 màu sơ cấp của tổng hợp cộng, sau đó các bộ cảm biến sẽ xuất ra các giá trị kích thích (X,Y,Z) (C). Vì thế (C)=(A)x(B). Các kết quả trên 3 vùng bước sóng (C) được hiển thị: (C) – 1: x_(λ); (C) – 2: y_(λ) và (C) – 3: z_(λ). Các giá trị kích thích bằng với sự tích phân các vùng màu trong 3 đồ thị.
Kết quả đo có thể được hiển thị trên màn hình hoặc in ra
Hình 5.3:
Tín hiệu phản xạ từ vật thể sẽ được thu nhận bởi 3 bộ cảm biến x_(O) , y_(O) và z_(O) có độ nhạy như mắt
người Mẫu đo (quả táo) Chiếu sáng
Bộ phận thu nhận
Máy tính Bộ cảm biến x(λ)
Bộ cảm biến y(λ) Bộ cảm biến z(λ)
X=21.21 Y=13.37 Z=9.32
5.1.2 Phương pháp đo phổ màu
Phương pháp đo phổ màu phân tích sự phản xạ quang phổ của mẫu đo tại từng bước sóng. Máy đo phổ sử dụng nhiều bộ cảm biến hơn máy đo kích thích 3 thành phần (khoảng 40) để đo phổ phản xạ từ vật thể tại mỗi khoảng bước sóng hẹp (dãy đo), sau đó máy tính sẽ tính toán các giá trị kích thích từ dữ liệu phổ phản xạ bằng cách thực hiện các phép toán tích phân.
Phân bố quang phổ của ánh sáng phản chiếu từ mẫu đo (quả táo).
(A)
Chiếu sáng
Độ nhạy phổ của các bộ cảm biến tương ứng với mắt người.
(B)
400 0.5 1.0 1.5 2.0
Bước sóng (nm)
500 600 700
X(λ) y(λ)x(λ) z(λ)
Các giá trị kích thích
400
Bước sóng (nm)
500 600 700
A
A
400
Bước sóng (nm)
500 600 700
X(λ) y(λ)x(λ) z(λ)
400
400 500
500 600
600 700
700 x(λ)
y(λ) A
A
= x C A B
X
Y Bước sóng (nm)
Bước sóng (nm)
400 500 600 700
z(λ)
A C -3
C -2 C -1
Z Bước sóng (nm)
Hình 5.4:
Quy trình xác định các giá trị màu theo PP kích thích 3
thành phần
Hình 5.5:
Các đồ thị phản xạ phổ thu được từ quá trình đo màu phổ
Độ phản xạ được tính theo tỷ lệ ánh sáng phản xạ từ mẫu đo so với mẫu trắng chuẩn. Tập hợp các giá trị độ phản xạ theo độ dài bước sóng có thể biểu diễn thành đường cong phản xạ trong vùng ánh sáng thấy được. Đường cong đó gọi là đường cong phản xạ của một màu.
Thông qua độ phản xạ ánh sáng theo độ dài bước sóng, người ta có thể tính toán được các toạ độ màu cụ thể trong không gian màu. Quá trình tính toán diễn ra nhanh chóng do một máy tính bên trong thiết bị đảm nhiệm để tìm ra các trị số X ,Y ,Z, từ đó tính ra toạ độ màu x, y, z và các hệ màu khác:
Để đơn giản hơn cho việc tính toán, việc lấy tích phân được thay bằng phép cộng lần lượt theo khoảng độ dài bước sóng :
Trong đó :
S(λ) : mật độ năng lượng phổ theo độ dài bước sóng của ánh sáng chuẩn
R(λ): hệ số phản xạ theo độ dài bước sóng : hàm tổng hợp màu CMFs XYZ
k: hệ số chuẩn hoá phù hợp với mổi loại ánh sáng chuẩn.
Các thiết bị đo phổ mang lại độ chính xác cao hơn và khả năng đo chính xác tuyệt đối các màu. Chúng được sử dụng chủ yếu trong lĩnh vực phân tích và nghiên cứu, đặc biệt là phân tích
∑
= 700
400
. .
. λ λ
λ R x d S
k
X = ∑700
400
. .
. λ λ
λ R y d S
k Y
∑
= 700
400
. .
. λ λ
λ R z d S
k Z
∫
=
700
400
. .
. λ λ
λ R x d S
k
X = 700∫
400
. .
. λ λ
λ R yd S
k Y
∫
=
700
400
. .
. λ λ
λ R z d S
k Z
) ( ), ( ),
(λ y λ z λ x
thành phần hoá học của một chất với kỹ thuật sắc kí khí quang phổ. Giá thành của các máy đo phổ màu rất cao.