דוד מקאדם לקח על עצמו עבודה חלוצית בתחום תפיסת הבדלי הצבע בשנות הארבעים. במיוחד, הוא עיצב את המנגנון ושיכלל את התהליך הסטטיסטי שאיפשר לכמת סובלנות צבעוניות סביב צבע יעד.
MacAdam השתמש ב-Standard Deviation Color Matching (SDCM) כדי להגדיר עד כמה (או לא) הצבע הנפלט משני מקורות אור תואם זה לזה. ככל שסטיית התקן בין כל שתי דגימות גדלה, ההבדל בצבע ביניהן הופך ברור ליותר אנשים.
מדוע חשובה התאמת צבע סטיית תקן? עבור מהנדס התאורה, סובלנות צבע מתבטאת כאליפסת מקאדם בעלת שלב 1, 2, 3 שלבים (וכו').
אף פעם לא יפלוט שני מקורות אור בדיוק את אותו צבע אור, אך מכיוון שבדרך כלל מותקנים מספר נורות זה ליד זה, רצוי מאוד מידת עקביות. לכן, מהנדסי תאורה צריכים דרך לבטא סובלנות סביב צבע מטרה, באותו אופן שבו מהנדס מכונות יבטא סובלנות סביב מימד.
מאמר זה יסביר את עבודתו של דיוויד מקאדם שהביאה לשימוש האוניברסלי כעת באליפסה של מקאדם כאמצעי להבעת סובלנות סביב צבע מטרה.
הִיסטוֹרִיָה. דיוויד מקאדם היה מדען שעבד עבור קודאק במעבדת המחקר שלהם ברוצ'סטר, ניו יורק. בשנות ה-40 קודאק התעניין לגלות באיזו מידה העין האנושית יכולה להבדיל בין צבעים דומים.
האם התאמת צבעים קלה?
האם התאמת צבעים קלה? לא, התאמת צבעים אינה קלה בכלל. אנו יכולים לתפוס שני צבעים שונים כדומים מאוד, או שאנו יכולים לתפוס שני צבעים דומים כשונים מאוד מכיוון שיש מספר גורמים המעורבים בראיית צבעים.
זוהר, או, במונחים של הדיוט, כמה בהיר משהו. אותו מקור אור אדום, למשל, ייראה שונה מאוד בהתאם למידת הבהירות שלו. כמו כן, שני צבעים שונים עשויים להיראות דומים אם אחד היה מאיר בבהירות יותר מהאחר. המנגנון של דוד מאדם תוכנן כך שללא קשר לצבע שני מקורות האור בהשוואה, הבהירות נשמרה ברמה קבועה.
צֶבַע. זהו צבעו של מקור האור, הנקבע לפי אורך הגל שלו. בטבע, רוב הצבעים שאנו רואים מורכבים מאורך גל דומיננטי ועוד כמה אחרים.
טוהר, או רוויה. שני מקורות אור יכולים להיות שניהם בעלי אותה בהירות ואורך גל דומיננטי, אבל אם אחד מהם היה מקור אור טהור מאוד (כלומר, הוא היה רווי מאוד, כלומר רוב האנרגיה בשעועית האור הייתה מרוכזת בגל הדומיננטי או בסמוך לו. אורך) והשני הכיל תערובת גדולה יותר של אורכי גל שונים, נראה שהם שונים.
לפני פרסום עבודתו של דוד מקאדם, קהילת התאורה ניסתה לבטא את היכולת האנושית להבחין בין צבעים דומים במונחים של ספי אורך גל (עבור צבעים ספקטרליים, או רוויים, כמו אדום טהור, ירוק וכחול) וספי טוהר (עבור שאינם -צבעים ספקטרליים כמו חום, ורוד ומגנטה).
עבודה קודמת, של חוקרים אחרים, ניסתה למדוד את תפיסת הצבע על ידי חיפוש אחר "הבדל פשוט מורגש". לטכניקה זו היה היתרון שהיא קלה ליישום ולא נזקקה לציוד מיוחד במיוחד. עם זאת, זה הניב תוצאות לא יציבות בכל סולם הצבעים שהוערך.
חוקרים אחרים (רייט ופיט ב"הבחנה בראיית צבע רגילה") הציעו שגישה טובה יותר תהיה לבצע מספר רב של התאמות בכל נקודה בתרשים הצבעים ולאחר מכן לנתח את התפשטות התצפיות, אך הם העירו שזה יהיה "תהליך ממושך בצורה בלתי אפשרית".
המחקר של דוד מאדם – סיכום
מקאדם זיהה שרייט ופיט צדקו בכך שנדרשו תצפיות מרובות ושנדרש תהליך סטטיסטי כדי לנתח עד כמה קרובים (או לא) נסיונות ההתאמות לצבעי המטרה.
כדי להתגבר על הקשיים שרייט ופיט ציפו שיצרו "תהליך ממושך בצורה בלתי אפשרית" תכנן ובנה מקאדם מכשיר גאוני כדי לבדוק את יכולתו של צופה להתאים צבע בדיקה מתכוונן לצבע ייחוס קבוע (או יעד) פשוט על ידי התאמת צבע. חוגה בודדת. במהלך כ-25,000 קריאות נבדקה יכולתו של עוזרו של דיוויד מקאדם, מר פרלי ג'י נוטינג, ג'וניור על 25 צבעי ייחוס.
מקאדם התחילה בבחירת 25 נקודות הפזורות באופן נרחב על פני דיאגרמת מרחב הצבעים של CIE 1931 - ראה איור 48, להלן, מתוך המאמר המקורי של מקאדם.
נקודת המרכז של כל אליפסה היא צבע מטרה שנבחר על ידי דיוויד מאדם.
במאמרו, מקאדם מתייחס לתרשים הצבעוניות הסטנדרטי של ICI 1931. ICI היא הוועדה הבינלאומית להארה, המוכרת יותר כיום בראשי התיבות הצרפתיים שלה, CIE (Commission Internationale d'Eclairage).
האליפסים של מקאדם מצוירים על גרסה צבעונית של דיאגרמת מרחב הצבעים של CIE 1931.
ניתן לייצר כל אחת מנקודות הצבע הללו על ידי שימוש במסנן בודד, זמין מסחרית באותו זמן. חלק מנקודות הצבע ש- MacAdam בחרה רוויות יותר (היותן קרובות לקצה דיאגרמת מרחב הצבע) מאחרות הקרובות יותר לאמצע. נקודות צבע אלו היו אמורות להיות 25 צבעי המטרה שאליהם ינסה צופה ליצור התאמה.
מסננים לשכפול צבעי היעד
מסנני הצבע הנוספים ש-MacAdam יצרה, משורטטים על דיאגרמת מרחב הצבעים של CIE 1931.
ניתן לשכפל כל צבע מטרה (למעלה) על ידי שילוב של אור (בפרופורציות משתנות) של עד 8 זוגות של מסננים נוספים אלה.
לאחר מכן, מקאדם יצרה סדרה של כ-100 מסנני צבע נוספים. אלה תוכננו כך שניתן יהיה לשכפל כל אחד מצבעי המטרה (למעלה) (בגוון ובטוהר) על ידי ערבוב יחד (בכל הפרופורציות הנדרשות) אור מזוג מסננים נוספים. בדרך כלל, כל צבע יעד יכול להיות משוכפל על ידי עד 8 זוגות שונים של מסננים נוספים אם הם הותאמו לפרופורציות הנכונות.
המתקן של מקאדם להפקת המטרה וצבעים מתכווננים
מכשיר MacAdam שתוכנן מפורט להלן. בקצרה, הוא מורכב ממקור אור יחיד (בצד ימין) עם מסנני צבע (7&אמפר; 8), סידור של מנסרות ועדשות (במרכז) ועינית (בצד שמאל).
ממקור האור היחיד (קיצוני מימין) המכשיר מייצר שני זוגות של אלומות. זוג אחד מקוטב אנכית, השני אופקית. שני הזוגות מורכבים מקרן ממסנן 7 וקרן ממסנן 8.
התצוגה שהוצגה למתבונן בעינית (קיצונית משמאל) הייתה כמו להלן.
שדה הבדיקה היה בשני חלקים: בצד אחד היה צבע המטרה שהופק על ידי זוג אחד של אלומות בפרופורציות שתוקנו מראש כדי להתאים לאחד מצבעי היעד בתרשים מרחב הצבעים של CIE 1931 עם עוצמת הארה של 48 cd/m²
בצד השני היה צבע מתכוונן, שהופק גם על ידי זוג אלומות מאותם מסננים שהצופה יכול היה לכוונן על ידי סיבוב חוגה בודדת. החוגה המסתובבת הייתה מחוברת למנסרה וכשהמנסרה נסובבה שיעור האור ממסננים 7&אמפר; 8 השתנו בהתאם. לא משנה מה ההתאמה שבוצעה, עוצמת ההארה נשארה על 48 cd/m².
לוקח 25,000 קריאות
לפני שהקריאות יכלו להתחיל נבחר זוג מסננים ומיקום המנסרות מותאם על ידי חישוב ותצפית כך שקורות האור המתכנסות יתאימו לצבע המטרה. לאחר מכן החלו התצפיות, והייתה משימתו של המתבונן (המטופל מר נוטינג, שעשה זאת כ-25,000 פעמים) לכוונן את החוגה כך שהצבע מימין לשדה הבדיקה יתאים לצבע משמאל (ראה תרשים למעלה). .
כאשר נאטינג השיג את מה שנראה לו כהתאמה, צוין מיקום החוגה (ומכאן של הפריזמות). על פי התכנון של המנגנון של מקאדם, כל שינוי במיקום המנסרות תואם לשינוי בצבעוניות.
הקריאות חזרו על עצמם 50 פעמים עבור כל אחד מ-5-8 זוגות המסננים שהיו מסוגלים לייצר התאמת צבע עם המטרה.
עבור כל קבוצה של 50 קריאות התוצאות נרשמו וסטיית התקן חושבה ושורטטה על דיאגרמת מרחב הצבעים של CIE 1931. עבור כל אחד מ-25 צבעי המטרה התוצאה הייתה זהה במהותה, סטיית התקן של כל ניסיון התאמות הצבע בכל סט נפלה בתבנית שתיארה אליפסה במרכז המטרה.
האליפסים של מקאדם, כפי שהוצגו במאמרו המקורי ב-1942.
במרכז כל אליפסה נמצאים 25 צבעי הייחוס אליהם ניסה ליצור התאמת צבעים. סטיית התקן של נסיונות ההתאמות מצבעי הייחוס מתוארת על ידי אליפסות, המשורטטות כאן בגודל של פי 10.
מדוע האליפסות של מקאדם חשובות?
האליפסים של מקאדם חשובים מכיוון שהטכניקות שבהן השתמש נתנו לנו את האמצעים להביע סובלנות סביב צבע מטרה.
בהנדסת מכונות אומרים שממד ללא סובלנות הוא חסר משמעות. בתאורה זה נכון. התאמת צבעים לעולם לא יכולה להיות מושלמת, ולכן סובלנות היא חיונית.
כאשר אנו מתארים אביזרי תאורה כבעל SDCM<3 (לדוגמה),="" זה="" אומר="" שכאשר="" הוא="" חדש,="" צבע="" האור="" הנפלט="" על="" ידי="" כל="" אחד="" מהאביזרים="" הללו="" ייפול="" בתוך="" הגבול="" המתואר="" ב-3="" סטיות="" תקן="" של="" התאמת="" צבע="" מהנקודה="" המרכזית,="" או="" צבע="" המטרה.="" לרובם="" הגדול="" של="" האנשים="" רמת="" השונות="" הזו="" אינה="" מורגשת.=""><5 הוא="" תקן="" רופף="" יותר="" ויציג="" רמות="" שונות="" של="" שונות="" אך="" עדיין="" מקובל="" לחלוטין="" עבור="" יישומים="">
מה האליפסות של מקאדם לא עושות?
מקאדם דאג לתאר שיטה להגדרת סובלנות. הוא לא דאג לכמת את הדיוק של תפיסת צבע בכל האוכלוסייה האנושית כולה. בעוד שעבודתו הצביעה על כך שהתצפיות של נוטינג לא היו חריגות (הן שוחזרו על ידי מספר קטן של צופים אחרים), מקאדם לא ערך מחקר שיטתי של הדיוק של תפיסת צבע בין מינים שונים, גילאים או עדות שונות.
