Deivids Makadams 1940. gados veica novatorisku darbu krāsu atšķirību uztveres jomā. Jo īpaši viņš izstrādāja aparātu un pilnveidoja statistikas procesu, kas ļāva kvantitatīvi noteikt hromatiskās pielaides ap mērķa krāsu.
MacAdam izmantoja standarta novirzes krāsu saskaņošanu (SDCM), lai noteiktu, cik cieši (vai ne) divu gaismas avotu izstarotā krāsa atbilst viena otrai. Tā kā standarta novirze starp jebkuriem diviem paraugiem palielina krāsu atšķirības starp tiem, kļūst redzams lielākam skaitam cilvēku.
Kāpēc standarta novirzes krāsu saskaņošana ir svarīga? Apgaismojuma inženierim krāsu pielaide tiek izteikta kā 1 pakāpju, 2 pakāpju, 3 pakāpju (uc) MacAdam elipsi.
Divi gaismas avoti nekad neizstaros tieši tādas pašas krāsas gaismu, taču, tā kā vairākas gaismas parasti tiek uzstādītas blakus viena otrai, ir ļoti vēlama konsekvences pakāpe. Tāpēc apgaismes inženieriem ir nepieciešams veids, kā izteikt pielaidi ap mērķa krāsu, tāpat kā mehānikas inženieris izsaka pielaidi ap dimensiju.
Šajā rakstā tiks izskaidrots Deivida Makadama darbs, kura rezultātā tagad vispārēji tika izmantota MacAdam elipse kā līdzeklis mērķa krāsas pielaides izteikšanai.
Vēsture. Deivids Makadams bija zinātnieks, kas strādāja Kodak viņu pētniecības laboratorijā Ročesterā, Ņujorkā. 1940. gados Kodak interesēja noskaidrot, cik precīzi cilvēka acs spēj atšķirt līdzīgas krāsas.
Vai krāsu saskaņošana ir vienkārša?
Vai krāsu saskaņošana ir vienkārša? Nē, krāsu saskaņošana nemaz nav vienkārša. Mēs varam uztvert divas dažādas krāsas kā ļoti līdzīgas vai mēs varam uztvert divas līdzīgas krāsas kā ļoti atšķirīgas, jo krāsu redzē ir iesaistīti vairāki faktori.
Spilgtums jeb, nespeciālisti runājot, cik kaut kas spilgts. Piemēram, viens un tas pats sarkanās gaismas avots izskatīsies ļoti atšķirīgi atkarībā no tā, cik spilgti tas spīd. Tāpat divas dažādas krāsas var šķist līdzīgas, ja viena spīdētu spilgtāk par otru. Deivida Makadama aparāts tika konstruēts tā, lai neatkarīgi no abu salīdzināmo gaismas avotu krāsas spilgtums tiktu uzturēts nemainīgā līmenī.
Nokrāsa. Šī ir gaismas avota krāsa, ko nosaka tā viļņa garums. Dabā lielākā daļa krāsu, ko mēs redzam, sastāv no dominējošā viļņa garuma un dažām citām.
Tīrība vai piesātinājums. Abiem gaismas avotiem var būt vienāds spilgtums un dominējošais viļņa garums, taču, ja viens ir ļoti tīrs gaismas avots (ti, tas bija ļoti piesātināts, kas nozīmē, ka lielākā daļa gaismas enerģijas viļņa bija koncentrēta dominējošā viļņā vai tā tuvumā. garums), bet otrs saturēja lielāku dažādu viļņu garumu kombināciju, šķiet, ka tie ir atšķirīgi.
Pirms Deivida Makadama darba publicēšanas apgaismojuma kopiena bija mēģinājusi izteikt cilvēka spēju atšķirt līdzīgas krāsas attiecībā uz viļņu garuma sliekšņiem (spektrālām vai piesātinātām krāsām, piemēram, tīri sarkaniem, zaļiem un ziliem) un tīrības sliekšņiem (kas nav - spektrālās krāsas, piemēram, brūna, rozā un fuksīna).
Iepriekšējie citu pētnieku darbi bija mēģinājuši izmērīt krāsu uztveri, meklējot "tikai pamanāmu atšķirību". Šīs tehnikas priekšrocība bija tā, ka to bija viegli ieviest, un tam nebija nepieciešams īpašs aprīkojums. Tomēr tas sniedza nepareizus rezultātus visā novērtēto krāsu gammā.
Citi pētnieki (Raits un Pits darbā “Nokrāsu diskriminācija normālā krāsu redzēšanā”) bija ierosinājuši, ka labāka pieeja būtu katrā krāsu diagrammas punktā izveidot lielu skaitu sakritību un pēc tam analizēt novērojumu izplatību, bet viņi komentēja, ka tas būtu "neiespējami ilgs process".
Deivida Makadama pētījums – kopsavilkums
Makadams atzina, ka Raits un Pits bija pareizi, jo bija nepieciešami vairāki novērojumi un ka bija nepieciešams statistikas process, lai analizētu, cik tuvu (vai nē) mēģinājumi atbilst mērķa krāsām.
Lai pārvarētu grūtības, ko paredzēja Raits un Pits, radītu “neiespējami ilgstošu procesu”, MacAdam izstrādāja un izveidoja ģeniālu instrumentu, lai pārbaudītu novērotāja spēju pielāgot regulējamu testa krāsu fiksētai atsauces (vai mērķa) krāsai, vienkārši pielāgojot viens ciparnīca. Apmēram 25 000 nolasījumu laikā Deivida Makadama asistenta Perlija G. Nutinga (Perley G. Nutting, Jr.) spējas tika pārbaudītas uz 25 atsauces krāsām.
MacAdam sāka, izvēloties 25 punktus, kas plaši izplatīti visā CIE 1931 krāsu telpas diagrammā — skatiet 48. attēlu zemāk, no MacAdam sākotnējā papīra.
Katras elipses centrālais punkts ir Deivida Makadama izvēlētā mērķa krāsa.
Savā rakstā MacAdam atsaucas uz ICI 1931 standarta hromatiskuma diagrammu. ICI ir Starptautiskā apgaismojuma komisija, kas mūsdienās plašāk pazīstama ar tās franču akronīmu CIE (Commission Internationale d'Eclairage).
MacAdam elipses, kas uzzīmētas uz CIE 1931. gada krāsu telpas diagrammas krāsainās versijas.
Katru no šiem krāsu punktiem varēja izveidot, izmantojot vienu filtru, kas tajā laikā bija komerciāli pieejams. Daži no MacAdam izvēlētajiem krāsu punktiem ir piesātinātāki (tuvu krāsu telpas diagrammas malai) nekā citi, kas atrodas tuvāk vidum. Šiem krāsu punktiem bija jābūt 25 mērķa krāsām, kurām novērotājs mēģinās izveidot atbilstību.
Filtri mērķa krāsu atkārtošanai
MacAdam izveidotie papildu krāsu filtri, kas attēloti CIE 1931 krāsu telpas diagrammā.
Katru mērķa krāsu (iepriekš) var atkārtot, kombinējot gaismu (dažādās proporcijās) no līdz pat 8 šo papildu filtru pāriem.
Pēc tam MacAdam izveidoja aptuveni 100 papildu krāsu filtru sēriju. Tie tika izstrādāti tā, lai katru no mērķa krāsām (iepriekš) varētu atkārtot (nokrāsu un tīrības ziņā), sajaucot kopā (neizmantojot nepieciešamās proporcijas) gaismu no pāris papildu filtriem. Parasti katru mērķa krāsu var atkārtot ar līdz pat 8 dažādiem papildu filtru pāriem, ja tie tika pielāgoti pareizajās proporcijās.
MacAdam aparāts mērķa un regulējamu krāsu ģenerēšanai
Tālāk ir aprakstīts MacAdam izstrādātais aparāts. Īsāk sakot, tas sastāv no viena gaismas avota (labajā pusē) ar krāsu filtriem (7& 8), prizmu un lēcu izvietojuma (centrā) un okulāra (kreisajā pusē).
No viena gaismas avota (labajā pusē) iekārta rada divus staru pārus. Viens pāris ir polarizēts vertikāli, otrs horizontāli. Abi pāri sastāv no stara no filtra 7 un stara no filtra 8.
Skats, kas novērotājam tika parādīts pie okulāra (tālā kreisajā pusē), bija šāds.
Testa lauks bija divās daļās: vienā pusē bija mērķa krāsa, ko radīja viens staru pāris proporcijās, kas bija iepriekš noteiktas, lai atbilstu vienai no CIE 1931 krāsu telpas diagrammas mērķa krāsām ar apgaismojumu 48 cd/m².
No otras puses, bija regulējama krāsa, ko arī veidoja pāris staru no tiem pašiem filtriem, ko novērotājs varēja pielāgot, pagriežot vienu skalu. Rotējošā skala tika savienota ar prizmu, un, pagriežot prizmu, gaismas proporcija no filtriem 7& 8 attiecīgi mainījās. Neatkarīgi no tā, kāds regulējums tika veikts, spilgtums saglabājās 48 cd/m².
Nolasot 25 000 rādījumu
Pirms nolasījumu sākšanas tika izvēlēts pāris filtru un, veicot aprēķinus un novērojumus, tika noregulēts prizmu novietojums tā, lai saplūstošie gaismas stari atbilstu mērķa krāsai. Pēc tam sākās novērojumi, un novērotāja (pacienta Mr Nutting, kurš to izdarīja aptuveni 25 000 reižu) uzdevums bija noregulēt skalu tā, lai testa lauka labajā pusē esošā krāsa atbilstu krāsai kreisajā pusē (skatiet diagrammu iepriekš). .
Kad Nutting sasniedza to, ko viņš uzskatīja par sakritību, tika atzīmēta ciparnīcas (un līdz ar to arī prizmu) pozīcija. Saskaņā ar MacAdam aparāta konstrukciju jebkuras prizmu stāvokļa izmaiņas atbilda hromatiskuma izmaiņām.
Nolasījumi tika atkārtoti 50 reizes katram no 5–8 filtru pāriem, kas spēja radīt krāsu atbilstību mērķim.
Katram 50 rādījumu komplektam rezultāti tika reģistrēti un standarta novirze tika aprēķināta un attēlota CIE 1931 krāsu telpas diagrammā. Katrai no 25 mērķa krāsām rezultāts būtībā bija vienāds, standartnovirze visiem mēģinājumiem saskaņot krāsu katrā komplektā samazinājās paraugā, kas aprakstīja elipsi, kuras centrā ir mērķis.
Makadama elipses, kā parādīts viņa oriģinālajā dokumentā 1942. gadā.
Katras elipses centrā ir 25 atsauces krāsas, kurām viņš mēģināja izveidot krāsu atbilstību. Mēģināto atbilstības standartnovirze no atsauces krāsām ir aprakstīta ar elipsēm, kas šeit uzzīmētas ar 10x faktisko izmēru.
Kāpēc MacAdam elipses ir svarīgas?
MacAdam elipses ir svarīgas, jo viņa izmantotās metodes ir devušas mums līdzekļus, lai izteiktu toleranci ap mērķa krāsu.
Mašīnbūvē saka, ka dimensija bez pielaides ir bezjēdzīga. Tas pats attiecas uz apgaismojumu. Krāsu atbilstība nekad nevar būt ideāla, tāpēc pielaides ir būtiskas.
Ja mēs raksturojam apgaismojuma armatūru kā ar SDCM<3 (piemēram),="" tas="" nozīmē,="" ka,="" kad="" tas="" ir="" jauns,="" jebkura="" no="" šiem="" armatūras="" izstarotās="" gaismas="" krāsa="" nonāks="" robežās,="" kas="" aprakstīta="" ar="" 3="" standarta="" novirzēm.="" krāsu="" saskaņošana="" no="" centrālā="" punkta="" vai="" mērķa="" krāsa.="" lielākajai="" daļai="" cilvēku="" šis="" atšķirību="" līmenis="" ir="" nemanāms.=""><5 ir="" brīvāks="" standarts,="" un="" tam="" būs="" augstāks="" mainīguma="" līmenis,="" taču="" tas="" joprojām="" ir="" pilnīgi="" pieņemams="" daudziem="">
Ko nedara Makadama elipses?
MacAdam vēlējās aprakstīt pielaides noteikšanas metodi. Viņu neuztrauca krāsu uztveres precizitātes noteikšana visā cilvēku populācijā kopumā. Lai gan viņa darbs liecināja, ka Nuttinga novērojumi nebija neparasti (tos atkārtoja neliels skaits citu novērotāju), Makadams neveica sistemātisku pētījumu par krāsu uztveres precizitāti starp dažādiem dzimumiem, vecumiem vai etniskajām grupām.
