หลักการการวัดสี (Color Measuring)

2 เดือนที่ผ่านมา

โดย เจ้าของร้าน

จากหลักการพื้นฐานเรื่องสีในบทความการมองเห็นสี จึงได้มีการพัฒนาอุปกรณ์เพื่อใช้วัดสีที่มีมาตรฐานและลดความไม่เป็นกลางเนื่องจากปัจจัยของแหล่งกำเนิดแสงและผู้สังเกตการณ์ องค์กรที่มีบทบาทสำคัญในการกำหนดมาตรฐานด้านสี คือ Commission International de l’Eclairage (CIE) หรือในชื่ออังกฤษว่า International Commission on Illumination (http://www.cie.co.at/cie/) มีสำนักงานใหญ่อยู่ในประเทศฝรั่งเศส องค์กรนี้ได้กำหนดมาตรฐานการวัดสีซึ่งเป็นที่ยอมรับอย่างกว้างในวงการวิชาการและการวิจัย คือระบบ CIE Lab scale ในระยะเริ่มแรก CIE ได้กำหนดสเกลการวัดสีเป็น X-Y-Z ซื่งใช้บรรยายสีแดง (Red) เขียว (Green) และ น้ำเงิน (Blue) แต่เนื่องจากระบบสีดังกล่าวไม่สามารถบรรยายถึงลักษณะความมืด-สว่างของสีได้ CIEได้พัฒนาต่อมาเป็นระบบ X-Y-L ซึ่งบรรยายถึงค่าสีแดง เขียว และความสว่าง (lightness) ตามลำดับ อย่างไรก็ตามระบบดังกล่าวก็ยังขาดส่วนที่บรรยายถึงค่าสีน้ำเงิน CIE จึงได้พัฒนาระบบสีต่อมาจนเป็นระบบที่ยอมรับและใช้กันอย่างแพร่หลายในปัจจุบัน คือระบบ L*-a*-b* ซึ่งเป็นระบบการบรรยายสีแบบ 3 มิติ โดยที่แกน L* จะบรรยายถึงความสว่าง (lightness) จากค่า +L* แสดงถึงสีขาว จนไปถึง –L* แสดงถึงสีดำ แกน a*จะบรรยายถึงแกนสีจากเขียว (-a*) ไปจนถึงแดง (+a*) ส่วนแกน b* จะบรรยายถึงแกนสีจากน้ำเงิน (-b*) ไปเหลือง (+b*) ลักษณะการบรรยายสีของ CIE แสดงได้ดังรูป 2.18 และ 2.19 นอกจากนี้ บริษัท Hunter lab ในอเมริกาก็เป็นอีกองค์กรหนึ่งซึ่งทำการวิจัยและพัฒนาระบบการวัดสี จนในที่สุดได้ระบบของ Hunter lab เอง ซึ่งเรียกว่า การวัดสีระบบ Hunter lab scale ซึ่งบรรยายแกนใน 3 มิติเช่นเดียวกับระบบ CIE โดยที่ Hunter lab จะใช้สเกล L-a-b บรรยายลักษณะสีเช่นเดียวกับ L*-a*-b* ของ CIE ข้อแตกต่างระหว่างระบบสีของ CIE และ Hunter lab คือสูตรการคำนวณค่าสี ซึ่งทั้ง L-a-b และ L*-a*-b* ล้วนมีพื้นฐานการคำนวณมาจากค่าจากระบบ X-Y-Z ทั้งสิ้น

รูป L-a-b Chart ของ CIE Lab scale

รูป L*-a*-b* Chart ของ Hunter Lab

อุปกรณ์วัดสีที่นิยมใช้ในปัจจุบันคือ spectrophotometer อุปกรณ์ดังกล่าวจะใช้แสงจากแหล่งประดิษฐ์ (illuminant) คือแสงที่แต่งค่าความเข้มแสง (intensity) หรืออุณหภูมิของสี (color temperature) แล้ว ตัวอย่างของแหล่งแสงประดิษฐ์ได้แก่ D65 – แสงเที่ยงวัน (noon daylight) A- แสงส้มจากหลอดทังสเตน C – แสงกลางวันเฉลี่ย (average daylight) CWF – แสงขาวเย็นจากหลอดฟลูออเรสเซ็น (cooled white fluorescent) อุปกรณ์วัดสี spectrophotometer ในท้องตลาดมีหลายรุ่นและหลายยี่ห้อ ที่นิยมใช้ได้แก่ ของ Hunter lab, Nikon และ Minolta (รูปที่ 2.20) ซึ่ง spectrophotometer บางรุ่นสามารถบอกค่าสีได้หลายสเกลในเครื่องเดียว เช่น X-Y-Z L-a-b L*-a*-b* รวมไปถึง CMYK (CrayonMagenta-Yellow-Black) ซึ่งเป็นระบบสีนิยมใช้ในเกี่ยวกับสิ่งพิมพ์
CIE ได้กำหนดหน่วยวัดสีมีสัญลักษณ์ L*-a*-b* โดยทั้ง 3 ตัวแปลมีรายละเอียด ดังนี้

- แกน L* บ่งบอกถึง ความสว่าง (lightness) มี ค่าตั้งแต่ 0-100 โดย
0 คือ สีดำ และ 100 คือ สีขาว

- แกน a* บรรยายแกนสี จากสีเขียว (-a*) จนถึง สีแดง (+a*)

- แกน b* บรรยายแกนสี จากสีน้ำเงิน (-b*) จนถึงสีเหลือง (+b*)

โดยแหล่งกำเนิดแสงจำแนกได้ดังต่อไปนี้

- Illuminant A มีการกระจายพลังงานใกล้ เคียงกับหลอดไส้ทังสเตน (incandescent lamp) ซึ่งมีอุณหภูมิสี (color temperature) อยู่ในช่วง
2,848-2856 เคลวิน

- Illuminant B เป็นแหล่งกำเนิดแสงที่ได้จาก หลอดไฟแบบ Illuminant A
ที่ผ่านตัวกรองแสง แล้วให้แสงที่มีอุณหภูมิสี 4,900 เคลวิน
- Illuminant C เป็นแหล่งกำเนิดแสงที่ได้จาก หลอดแบบ Illuminant A
ที่ผ่านตัวกรองแสง แล้วให้แสงที่มีอุณหภูมิสี 6,700 เคลวิน
- Illuminant D เป็นแหล่งกำเนิดแสงที่ใช้ แทนแสงแดดตอนกลางวัน แต่อุณหภูมิสีต่างกัน เช่น D65 เป็นแสงแดดตอนกลางวันที่มีอุณหภูมิ 6,500
เคลวิน

D75 เป็นแสงแดดตอนกลางวันที่มีอุณหภูมิ7,500 เคลวิน

นอกจากการวัดสีโดยใช้ Spectrophotometer แล้ว ยังมีเทคนิคอีกอย่างหนึ่งในการวัดสีซึ่งต้นทุนต่ำกว่าการใช้ Spectrophotometer คือ การใช้สแกนเนอร์ร่วมกับโปรแกรมคอมพิวเตอร์สำเร็จรูปเพื่อตรวจสอบค่าสี โปรแกรมสำเร็จรูปบางโปรแกรมเช่น Photoshop® สามารถบอกถึงค่าสีในระบบต่าง ๆ ของภาพที่ได้จากสแกนเนอร์ได้ด้วย ตัวอย่างการใช้งานโปรแกรม Photoshop® เพื่อหาค่าสีในระบบต่าง ๆ แสดงในรูปที่ 2.21 อย่างไรก็ตามเทคนิคนี้จะต้องมีการสอบเทียบ (calibrate) ค่าสีที่อ่านได้ก่อนเทียบกับอุปกรณ์วัดสีที่มีความเที่ยงตรง เนื่องจากการอ่านค่าสีโดยใช้โปรแกรมสำเร็จรูปนั้นมีปัจจัยหลายอย่างที่อาจส่งผลต่อการคำนวณสี เช่น คุณภาพของอุปกรณ์สแกนภาพ หรือ การ์ดจอประมวลภาพในคอมพิวเตอร์ เป็นต้น

Link สินค้า : เครื่องวัดสี Colorimeter

ขอขอบคุณข้อมูลจาก

coursewares.mju.ac.th