قياس الألوان Colorimetry، في العلوم والتكنولوجيا هوفهم يستخدم لقياس ووصف الإحساس اللوني البشري فيزيائيا". وهومشابه لقياس الضوء الطيفي، ولكنه يتميز باختزال الطيف إلى متغيرات فيزيائية للإحساس اللوني، والتي تكون غالبا هي قيم الحفز الثلاثي XYZ في الفضاء اللوني سي آي إي 1931.

عين الإنسان جهاز عالي الحساسية قادر على إدراك وتحسس عدد كبير من الألوان ولكنها لا تقيسها، إذ يحتاج قياس الألوان التعبير عنها إما بأرقام مطلقة أونسبية بمقارنتها مع مراقب مرجعي، وهوإنسان افتراضي يفترض أنه يمثل وسطي الأشخاص الطبيعيين في ظروف معرّفة جيداً.

يستخدم فهماء الطبيعة حدثة لون ويقصدون بها ظاهرة فيزيائية ناتجة من تحليل الضوء الأبيض، ويستخدمها الفنانون التشكيليون والمشتغلون بالصباغة وعمال المطابع ويقصدون بها المواد الصباغية التي يستعملونها لإنتاج التلوين. أما اللون بحد ذاته فهوذلك التأثير الفيزيولوجي الخاص بعمل الدماغ الناتج من سقوط الضوء على شبكية العين، سواء كان ناتجاً من المادة الصباغية الملونة أم من الضوء الملون.

فاللون إذاً هوإحساس يظهر من خلال علاقات إنسانية نفسية أوفيسيولوجية، بينما قياس الألوان هوفهم فيزيائي دقيق يفهم التكافؤ بين المكونات المتعددة للضوء التي تعطي الإحساس اللوني نفسه. كما يفهم الألوان ويصنفها ويحدد حدودها وتباينها.

مواصفات الألوان

يُعَرَّف اللون بثلاثة مقادير فيزيائية تعد أساس فهم قياس الألوان:

1ـ النصوع luminance: وهويعبر عن الشدة مقيسة بالواحدات الضوئية، فينطق عن منبع إنه قوي أوضعيف، أي إذا إضاءته قوية أوضعيفة. أما من أجل جسم ما فهي تعبر عن مدى عتامة أوإضاءة اللون، فنقول عنه إنه غامق أوفاتح.

2ـ كنه اللون: وهوما يميز اللون من غيره، ويوصف بطول موجة الضوء المهيمن للون المدروس. وهذه الصفة تُعْرَف باللغة الدارجة تحت اسم اللون، كأن يُنطق هذا اللون هوبنفسجي أوأزرق أوأخضر أوأحمر أوأصفر أوأزرق مخضر أوأحمر برتنطقي. تشير هذه الأسماء في الواقع إلى المادة الملونة أوالصبغة التي تحدد هذا اللون.

3ـ عامل النقاوة: ويعبر عن مدى قرب أوابتعاد اللون عن اللون النقي.

وتستخدم حدثة نقي أومشبع أومخلوط بالأبيض أومبيض. ويعبر عن طول الموجة المسيطِر في اللون مع عامل النقاوة مجتمعين بالصبغة اللونية.

يمكن التعبير عن عامل النصوع وعامل النقاوة للون جسم ما باستخدام صيغة واحدة، كما يأتي:

1ـ إذا كان لون الجسم فاتحاً أومشبعاً ينطق إنه حي.

2ـ إذا كان لون الجسم فاتحاً ومبيضاً ينطق إنه شاحب.

3ـ إذا كان لون الجسم غامقاً ومشبعاً ينطق إنه لون عميق.

4ـ إذا كان لون الجسم غامقاً ومبيضاً ينطق إنه مخلوط أوممزوج.

إدراك الألوان

أثبت العالم الإنليزي نيوتن حتى الضوء الأبيض يمكن تحليله إلى ألوانه الأصلية باستخدام موشور زجاجي، وأن إدراك أي لونقد يكون بوساطة الضوء الساقط عليه ثم المنعكس إلى العين. وسطوح الأجسام عموماً تحلل الضوء (الطبيعي أوالصناعي) الساقط عليها. فكل سطح يمتص بعض الإشعاعات ويعكس إشعاعات أخرى في جميع الاتجاهات، ولون الإشعاعات التي انعكست من هذا السطح تمثل لونه، فمثلاً يُرى سطح أحمر اللون كذلك لأنه امتص جميع الإشعاعات ما عدا الإشعاعات الحمراء التي عكسها.

على هذا الأساس ينطق عن سطح ما إنه أبيض، إذا كان يعكس جميع الإشعاعات التي تسقط عليه، كما ينطق عن سطح إنه أسود إذا كان يمتص تماماً جميع الإشعاعات التي تسقط عليه أما السطوح الرمادية فهي التي تعكس جزءاً من الإشعاعات الملونة وتمتص نسباً منها، والسطوح التي ليست كاملة البياض أوكاملة السواد أورمادية ينطق عنها ملونة.

إنتاج الألوان

تنتج الألوان المتنوعة بعمليتي هجريب مختلفتين، إما بالجمع أوبالطرح.

1ـ عملية الهجريب بالجمع: بالاستعانة بثلاثة منابع للضوء أمام جميع منها مرشح، الأول أحمر والثاني أخضر والثالث أزرق داكن، وبهجريب جميع اثنين من هذه المصادر الضوئية الملونة الثلاثة يُحصل على ما يأتي:

ـ بهجريب الضوءين الأحمر والأخضر ينتج اللون الأصفر.

ـ بهجريب الضوءين الأخضر والأزرق ينتج اللون الأخضر المائل للزرقة (السياني).

ـ بهجريب الضوءين الأزرق والأحمر ينتج اللون البنفسجي المحمر (القرمزي ـ الماجينتا).

وبهجريب الأضواء الثلاثة الأحمر والأخضر والأزرق ينتج اللون الأبيض. وهذا هوالهجريب بالإضافة أوالجمع، وهوالمستعمل في إنتاج ألوان التلفزيون والسينما والتصوير الضوئي.

2ـ عملية الهجريب بالطرح: وتتم بوضع مرشحات ملونة بالألوان الآتية: الأصفر، والقرمزي (الماجينتا)، والأخضر المزرق (السياني)، بالتتابع أمام منبع واحد للضوء ويُحصل من خلالها على:

ـ اللون البرتنطقي بهجريب المرشحين القرمزي والأصفر.

ـ اللون البنفسجي بهجريب المرشحين الأزرق والقرمزي.

ـ اللون الأخضر بهجريب المرشحين الأصفر والأزرق.

وبهجريب المرشحات الثلاثة كلها يحذف تام الضوء أي السواد. ومزج المواد الملونة هوعملية هجريب بالطرح، فالضوء يتعرض لعملية طرح بامتصاص المادة الملونة لبعض إشعاعات طيفية منه. لذا فالإحساس باللون الناتج من مزج مادتين ملونتين هوباقي عمليتي طرح مختلفتين للضوء الذي يضيئهما.وما يتبقى هي الإشعاعات التي لم تمتص من كلا اللونين وانعكست إلى العين، وهي بذلك مماثلة لنتيجة هجريب المرشحات الملونة السابقة بالتتابع أمام المنبع الواحد للضوء.

أجهزة قياس الضوء

في فهم قياس اللون تُستخدم أجهزة عديدة لقياس الصفات الثلاث المميزة للألوان، فهناك نمط من أجهزة قياس اللون وظيفته قياس اللون بالمقارنة مع لون مرجعي. وهناك أجهزة قياس ضوئية تعطي مقدار الضوء المنعكس أوالمنتشر عن الجسم، وهناك أيضاً أجهزة قياس المحتوى اللوني وتقوم بتحليل الضوء الملون إلى عصابات ضيقة.

وهناك أيضاً أجهزة التحليل الطيفي التي تساعد على تحليل الإشعاع المنعكس أوالنافذ بطريقة المقارنة. وأخيراً تتوافر أجهزة قياس الطاقة الضوئية اللونية التي تسمح بقياس تام الصفات الفيزيائية للون المدروس.

• مقياس قيم الحفز الثلاثي: يقيس قيم الحفز الثلاثي للون.
• مقياس الإشعاعية الطيفية: يقيس الإشعاعية الطيفية المطلقة أوتشعيع المنبع الضوئي. كما يقيس توزيع القدرة الطيفية للمنابع الضوئية.
• مضواء طيفي: يقيس انعكاسية، ونفاذية، والتشعيع النسبي للعينة الملونة.
• مقياس اللون هومقياس الضوء الطيفي يمكنه حساب قيم الحفز الثلاثي.
• مقياس الكثافة البصرية: يقيس درجة مرور الضوء أوانعكاسه من جسم ما.
• مقياس درجة الحرارة اللونية يقيس درجة الحرارة اللونية للمضياء.

مقياس قيم الحفز الثلاثي

مقياس الألوان في التصوير الرقمي (Digital imaging) هي أجهزة لقياس قيم الحفز الثلاثي تستخدم لمعايرة الألوان. وبروفيلات الألوان تضمن الانسجام أثناء عملية التصوير بدءًا من تلقي الصورة وحتى إخراجها (طباعتها أوإظهارها باستخدام وسائل الإظهار المتنوعة).

مقياس الإشعاعية الطيفية، والمضواء الطيفي، ومقياس اللون

يمكن قياس توزع القدرة الطيفية المطلق للمنبع الضوئي باستخدام مقياس الإشعاعية الطيفية، والذي يعمل بجمع الضوء وتمريره عبر موحد اللون (Monochromator) قبل قراءته في حزم ضيقة من الطول الموجي.

يمكن قياس اللون المنعكس باستخدام المضواء الطيفي حيث يأخذ القياسات في المنطقة المرئية من الطيف (ويمكن تجاوزه قليلا) لعينة ملونة. وإذا أخذت القراءات حسب ما متعارف عليه جميععشرة نانومتر، فإن مجال الطيف المرئي بين 400-700 نانومتر سيعطي 31 قراءة. تستخدم هذه القراءات لرسم منحني الانعكاس الطيفي للعينة (كم تعكس العينة الضوء المرئي كتابع لطول الموجة)، وهي أكثر المعطيات الدقيقة التي يمكن إيجادها عن خواص العينة.

تعتبر القراءات غير نافعة بذاتها، وإنما بقيم الحفز الثلاثي التي يمكن تحويلها إلى إحداثيات لونية وتعالج في تحويلات الفضاء اللوني. ويستخدم مقياس اللون لهذا الغرض. فمقياس اللون هوببساطة مضواء طيفي يمكنه حتى يقيس قيم الحفز الثلاثي باستخدام التكامل العددي (من الجداء الداخلي لتوابع المضاهاة اللونية مع توزيع القدرة الطيفية للمضياء).

إحدى مزايا مقياس اللون على مقياس قيم الحفز الثلاثي هي عدم وجود مرشحات بصرية تتباين بحسب المصنع، وهوذومحني نفاذية طيفية ثابت مع تقدم عمر المقياس. ومن جهة أخرى، فإن مقياس قيم الحفز الثلاثي ذوعمل خاص، وأرخص، وأسهل في الاستخدام.

تنصح هيئة الإضاءة الدولية باستخدام القراءات بقفزات تحتخمسة نانومتر، حتى مع الطيف الناعم.

مقياس درجة الحرارة اللونية

يستخدم المصورون ومصوري الأفلام المعلومات التي تقدمها هذه المقاييس لكي يحددوا أي التسليميات اللونية يجب استخدامها لجعل المنابع الضوئية المتنوعة بدرجة حرارة لونية متساوية. إذا أدخل المستخدم درجة الحرارة اللونية المرجعية، فيمكن للمقياس حساب الفرق في المايرد (mired) بين القياس والقيمة المرجعية، مما يمكن المستخدم من اختيار الهلام اللوني (color gel) أومرشح التصوير الضوئي (photographic filter) بأقرب عامل مايرد.

مثلث الألوان

حسب قوانين نظرية الألوان الثلاثية، فإن ثلاثة ألوان أساسية تسمح عند مزجها بنسب معينة الحصول على الألوان كافة. ويحدث الأمر نفسه في فهم قياس الألوان، حيث تحدد الألوان التي تؤثر مباشرة في العين؛ لأنها هي التي يمكن قياسها عملياً. وتوجد ثلاث قواعد للقيام بذلك:

1ـ نصوع مزيج لوني يساوي مجموع نصوع الألوان المركبة له. (قانون الجمع).

2ـ إذا أعطت منطقتان مضاءتان الانطباع اللوني نفسه، فيبقى الانطباع نفسه حتى لوضُرب نصوع جميع منها بعامل الضرب نفسه. (قانون التناسب).

3ـ إذا وضع مزيجان لونيان مضيئان أحدهما إلى جانب الآخر وأعطيا الأثر اللوني نفسه فيكون سلوكهما نفسه في آلية مزج.

يحوي أي نظام لقياس الألوان ثلاثة معطيات، لا يمثل إلا بنظام بثلاثة مركبات في الفراغ. لسهولة الدراسة، من الأنسب العمل في المستوي، ولذلك تستخدم المثلثات اللونية الكلاسيكية.

أول نظام من هذا النوع هونظام RGB المعهد منذ عام 1931، وهويستخدم ثلاثة ألوان أساسية: الأحمر R والأخضر G والأزرق B. ويعتمد على نظرية أساسية: إذا مزج المكونات الثلاثة يكافئ صباغياً لوناً أبيض مرجعياً، والذي أصبح منبع الطاقة المتساوية، وهذا يرجع إلى التمثيل على شكل مستوي. ولهذا النظام بعض المساوئ، ولذلك تم الوصول إلى نظام xyz حيثقد يكون بتغيير الإحداثيات:

كل الأضواء الملونة تتوضع في الشكل بإحداثيات ثلاثية لونية موجبة.

طيف الطاقة المتساوية أي الأبيض النظري يقع في مركز المثلث.

الوحدات الجديدة المنسوبة إلى x وz هي صفر وy تعبر عن الإضاءة.

الجانب الممثل للأزرق هومماس إلى الخط y ونقطته السفلى تقع في حدود اللون فوق البنفسجي على الخط x.

أصبح هذا الاتفاق ذا استخدام واسع في عالم قياس الألوان.

على هذا المثلث من الممكن وضع المركز w الذي يمثل الأبيض النظري أوإلى جانبه ألوان تخيلية أخرى بيضاء تعد كمرجع عملي.

تقع أطوال الموجة التي تعرّف لوناً ما على محيط المثلث، ابتداءً من الأسفل عند الدرجة 400 كلفن للوصول إلى الذروة عند الدرجة 520كلفن، ونزولاً إلى نهاية الأحمر عند الدرجة 700كلفن. أما الخط الواصل بين النقاط السفلية فهوالخط الأرجواني.

إلى غير ذلك، فإن فهم قياس الألوان يشكل لغة لونية محددة ووسيلة قياس فيزيائية دقيقة. ويقدم تفسيرات جيدة لنظام رؤية العين الذي قد يعطي نتائج خاطئة أحياناً.

انظر أيضاً

• قياس ضوئي
• فهم قياس الإشعاع

المصادر

قراءات إضافية

• Schanda, János D. (1997). "Colorimetry" (PDF). In Casimer DeCusatis (ed.). Handbook of Applied Photometry. OSA/AIP. pp. 327–412. ISBN .
• Bala, Raja (2003). "Device Characterization" (PDF). In Gaurav Sharma (ed.). Digital Color Imaging Handbook. CRC Press. ISBN .
• Gardner, James L. (2007). "Comparison of Calibration Methods for Tristimulus Colorimeters" (PDF). Journal of Research of the National Institute of Standards and Technology. 112 (3): 129–138. Unknown parameter |month= ignored (help)

وصلات خارجية

• MacEvoy, Bruce (2008-05-08). "Overview of the development and applications of colorimetry". Handprint.com. Retrieved 2008-07-17.
• Colorimetric equipment by X-Rite Optronik An informative brochure with background information and specifications of their equipment.

• Konica Minolta Sensing - Precise Color Communication A brief yet informative introduction to color theory and color measurement, with the emphasis on communicating color information numerically to avoid subjective interpretations.

• Hunter LAB - A guide to color and appearance A comprehensive guide to measuring color and appearance of objects. The section provides information on numerical scales and indices that are used throughout the world to remove subjective measurements and assumptions. TS

• NIST Publications related to colorimetry.