David MacAdam은 1940년대에 색차 인식 분야에서 선구적인 작업을 시작했습니다. 특히, 그는 장치를 설계하고 목표 색상 주변의 색도 허용 오차를 정량화할 수 있는 통계 프로세스를 개선했습니다.
MacAdam은 SDCM(Standard Deviation Color Matching)을 사용하여 두 광원에서 방출되는 색상이 서로 얼마나 가깝게 일치하는지 정의했습니다. 두 샘플 간의 표준 편차가 증가함에 따라 샘플 간의 색상 차이가 더 많은 사람들에게 분명해집니다.
표준 편차 색상 일치가 중요한 이유는 무엇입니까? 조명 엔지니어의 경우 색상 허용 오차는 1단계, 2단계, 3단계 등 MacAdam 타원으로 표현됩니다.
두 개의 광원이 정확히 동일한 색상의 빛을 방출하지는 않지만 일반적으로 여러 개의 조명이 서로 옆에 설치되기 때문에 어느 정도의 일관성이 매우 바람직합니다. 따라서 조명 엔지니어는 기계 엔지니어가 치수 주위에 공차를 표현하는 것과 같은 방식으로 대상 색상 주변의 공차를 표현하는 방법이 필요합니다.
이 기사에서는 대상 색상 주위에 공차를 표현하는 수단으로 MacAdam 타원을 보편적으로 사용하게 된 David MacAdam의 작업에 대해 설명합니다.
역사. David MacAdam은 뉴욕 로체스터에 있는 연구소에서 Kodak에서 일하는 과학자였습니다. 1940년대에 Kodak은 인간의 눈이 유사한 색상을 얼마나 정확하게 구별할 수 있는지 알아내는 데 관심이 있었습니다.
컬러 매칭이 쉽나요?
컬러 매칭이 쉽나요?아니요, 컬러 매칭이 전혀 쉽지 않습니다. 색각에는 여러 가지 요인이 관련되어 있기 때문에 두 개의 다른 색상을 매우 유사한 것으로 인식하거나 두 개의 유사한 색상을 매우 다르게 인식할 수 있습니다.
휘도, 또는 평신도의 용어로 무언가가 얼마나 밝은지를 나타냅니다. 예를 들어, 같은 붉은 광원이라도 얼마나 밝게 비추느냐에 따라 매우 다르게 보일 것입니다. 마찬가지로, 하나가 다른 것보다 더 밝게 빛나면 두 개의 다른 색상이 비슷하게 나타날 수 있습니다. David MacAdam의 장치는 비교되는 두 광원의 색상에 관계없이 휘도가 일정한 수준으로 유지되도록 설계되었습니다.
색조. 이것은 파장에 의해 결정되는 광원의 색상입니다. 자연에서 우리가 보는 대부분의 색상은 지배적인 파장과 일부 다른 색상으로 구성됩니다.
순도 또는 채도. 두 개의 광원은 모두 동일한 휘도와 지배적 파장을 가질 수 있지만 하나가 매우 순수한 광원이라면(즉, 매우 포화되어 빛의 콩에 있는 대부분의 에너지가 지배적 파장 또는 그 근처에 집중되어 있음을 의미합니다.) 길이)이고 다른 하나는 다른 것처럼 보일 수 있는 서로 다른 파장이 더 많이 혼합되어 있습니다.
David MacAdam의 작업이 출판되기 전에 조명 커뮤니티는 파장 임계값(순수한 빨강, 녹색 및 파랑과 같은 스펙트럼 또는 포화 색상)과 순도 임계값(비 -브라운, 핑크 및 마젠타와 같은 스펙트럼 색상).
다른 연구자들의 이전 연구에서는 "그냥 눈에 띄는 차이"를 찾아 색상 인식을 측정하려고 했습니다. 이 기술은 구현하기 쉽고 특별한 장비가 필요하지 않다는 장점이 있었습니다. 그러나 평가된 색상 범위에서 불규칙한 결과를 생성했습니다.
다른 연구자(Wright and Pitt in "Normal color-vision의 색조 판별")는 더 나은 접근 방식이 색상 차트의 각 지점에서 많은 수의 일치 항목을 만든 다음 관측값의 확산을 분석하는 것이라고 제안했습니다. 그들은 이것이 "불가능하게 긴 과정"이 될 것이라고 언급했습니다.
David MacAdam의 연구 – 요약
MacAdam은 Wright와 Pitt가 여러 관찰이 필요하고 시도한 일치가 목표 색상에 얼마나 근접했는지(또는 그렇지 않은지) 분석하기 위해 통계적 프로세스가 필요하다는 점에서 정확하다는 것을 인식했습니다.
Wright와 Pitt가 "불가능하게 긴 과정"을 만들 것이라고 예상한 어려움을 극복하기 위해 MacAdam은 조정 가능한 테스트 색상을 고정된 참조(또는 대상) 색상에 맞추는 관찰자의 능력을 테스트하는 독창적인 도구를 설계 및 제작했습니다. 싱글 다이얼. David MacAdam의 조수인 Mr Perley G. Nutting, Jr.의 능력은 약 25,000번의 판독을 통해 25가지 참조 색상에서 테스트되었습니다.
MacAdam은 CIE 1931 색 공간 다이어그램에 널리 분포된 25개 포인트를 선택하여 시작했습니다. MacAdam의 원본 논문에서 아래 그림 48을 참조하십시오.
각 타원의 중심점은 David MacAdam이 선택한 대상 색상입니다.
그의 논문에서 MacAdam은 ICI 1931 표준 색도 다이어그램을 참조합니다. ICI는 국제 조명 위원회(International Commission on Illumination)로, 오늘날 프랑스어 약어인 CIE(Commission Internationale d'Eclairage)로 더 널리 알려져 있습니다.
CIE 1931 색 공간 다이어그램의 컬러 버전에 그려진 MacAdam의 타원.
이들 각각의 색점은 당시 상업적으로 이용 가능한 단일 필터를 사용하여 생성할 수 있었습니다. MacAdam이 선택한 색상 포인트 중 일부는 중간에 가까운 다른 포인트보다 채도가 높습니다(색상 공간 다이어그램의 가장자리에 가까움). 이 색상 포인트는 관찰자가 일치를 만들려고 시도하는 25개의 대상 색상이었습니다.
대상 색상을 복제하는 필터
MacAdam이 생성한 추가 색상 필터는 CIE 1931 색상 공간 다이어그램에 표시됩니다.
각 대상 색상(위)은 이러한 추가 필터의 최대 8쌍에서 나오는 빛(다양한 비율)을 결합하여 복제할 수 있습니다.
그런 다음 MacAdam은 약 100개의 추가 컬러 필터 시리즈를 만들었습니다. 이들은 한 쌍의 추가 필터에서 나온 빛을 (필요한 비율로) 혼합하여 각 대상 색상(위)을 (색상 및 순도에서) 복제할 수 있도록 설계되었습니다. 일반적으로 각 대상 색상은 올바른 비율로 조정된 경우 최대 8쌍의 추가 필터로 복제할 수 있습니다.
대상 및 조정 가능한 색상을 생성하는 MacAdam의 장치
MacAdam이 설계한 장치는 아래에 자세히 설명되어 있습니다. 간단히 말해서, 컬러 필터(7& 8)가 있는 단일 광원(오른쪽), 프리즘 및 렌즈 배열(중앙) 및 접안 렌즈(왼쪽)로 구성됩니다.
단일 광원(맨 오른쪽)에서 장치는 두 쌍의 빔을 생성합니다. 한 쌍은 수직으로 편광되고 다른 쌍은 수평으로 편광됩니다. 두 쌍은 필터 7의 빔과 필터 8의 빔으로 구성됩니다.
접안렌즈(맨 왼쪽)에서 관찰자에게 제시되는 뷰는 다음과 같습니다.
테스트 필드는 두 부분으로 나뉩니다. 한쪽에는 조도가 48cd/m²인 CIE 1931 색 공간 다이어그램의 대상 색상 중 하나와 일치하도록 미리 고정된 비율로 한 쌍의 빔에 의해 생성된 대상 색상이 있었습니다.
다른 하나는 관찰자가 단일 다이얼을 돌려서 조정할 수 있는 동일한 필터의 한 쌍의 광선에 의해 생성되는 조정 가능한 색상이었습니다. 회전 다이얼은 프리즘에 연결되었고 프리즘이 회전함에 따라 필터에서 나오는 빛의 비율 7& 8 이에 따라 변경되었습니다. 어떤 조정을 해도 휘도는 48cd/m²로 유지되었습니다.
25,000회 판독
판독을 시작하기 전에 한 쌍의 필터를 선택하고 수렴하는 광선이 목표 색상과 일치하도록 계산 및 관찰을 통해 프리즘의 위치를 조정했습니다. 그런 다음 관찰이 시작되었고 테스트 필드 오른쪽의 색상이 왼쪽의 색상과 일치하도록 다이얼을 조정하는 것은 관찰자(환자 Nutting 씨, 이 작업을 25,000번 정도 수행했습니다)의 작업이었습니다(위 그림 참조). .
Nutting이 일치한다고 생각한 것을 달성했을 때 다이얼(따라서 프리즘)의 위치가 기록되었습니다. MacAdam의 장치 설계에 따르면 프리즘의 위치가 변경되면 색도가 변경됩니다.
목표와 색상 일치를 생성할 수 있는 5-8쌍의 필터 각각에 대해 판독을 50회 반복했습니다.
50회 판독의 각 세트에 대해 결과를 기록하고 표준 편차를 계산하고 CIE 1931 색 공간 다이어그램에 표시했습니다. 25개의 대상 색상 각각에 대해 결과는 본질적으로 동일했으며 각 세트에서 시도한 모든 색상 일치의 표준 편차는 대상을 중심으로 하는 타원을 설명하는 패턴에 속했습니다.
1942년 그의 원본 논문에 제시된 MacAdam의 타원.
각 타원의 중심에는 색상 일치를 만들기 위해 시도한 25개의 참조 색상이 있습니다. 참조 색상에서 시도한 일치의 표준 편차는 여기에 실제 크기의 10배로 그려진 타원으로 설명됩니다.
MacAdam의 타원이 중요한 이유는 무엇입니까?
MacAdam의 타원은 그가 사용한 기술이 목표 색상 주변의 허용 오차를 표현하는 수단을 제공했기 때문에 중요합니다.
기계 공학에서는 공차가 없는 치수는 의미가 없다고 합니다. 조명에서도 마찬가지입니다. 색상 일치는 절대 완벽할 수 없으므로 허용 오차가 필수적입니다.
조명 피팅이 SDCM<3(예를 들어)을="" 갖는="" 것으로="" 설명할="" 때,="" 이는="" 새="" 경우="" 해당="" 피팅에서="" 방출되는="" 빛의="" 색상이="" 중심점에서="" 색상="" 일치="" 또는="" 대상="" 색상.="" 대다수의="" 사람들은="" 이러한="" 수준의="" 변화를="" 감지할="" 수="" 없습니다.=""><5는 더="" 느슨한="" 표준이며="" 더="" 높은="" 수준의="" 변동성을="" 나타내지만="" 여전히="" 많은="" 응용="" 분야에서="" 완벽하게="">
MacAdam의 타원은 무엇을 하지 않습니까?
MacAdam은 공차를 정의하는 방법을 설명하는 데 관심이 있었습니다. 그는 전체 인구에 걸쳐 색상 인식의 정확성을 정량화하는 데 관심이 없었습니다. 그의 연구는 Nutting의 관찰이 비정상적이지 않다는 것을 나타내었지만(그들은 소수의 다른 관찰자들에 의해 복제되었습니다), MacAdam은 다른 성별, 연령 또는 민족 간의 색 인식의 정확성에 대한 체계적인 연구를 하지 않았습니다.
