NGUYÊN LÝ ĐO MÀU BẰNG THIẾT BỊ ĐIỆN TỬ

KS. Dương Tuấn Tùng

Màu sắc sản phẩm đóng vai trò quan trọng trong việc thiết kế sản phẩm. Trong môi trường cạnh tranh ngày nay, người tiêu dùng có nhiều chọn lựa hơn, nên các nhà sản xuất không thể bỏ qua sự việc là “Sức hấp dẫn về màu sắc của sản phẩm cũng đóng vai trò quyết định đến quyết định mua hàng của người tiêu dùng”. Đối với xe hơi cũng vậy, màu sắc cho thấy vẻ sang trọng và quý phái của chiếc xe. Vì vậy các hãng xe đã không ngừng phát triển đưa ra các mẫu mã xe hiện đại, tiện nghi và da dạng về màu sắc. Tuy nhiên, màu xe càng đa dạng thì càng khó quản lý, nhận biết và phân biệt đối với những người hoạt động trong lĩnh vực sơn ô tô. với sự hỗ trợ của máy tích và các thiết bị chuyên dùng thì công việc lưu trữ và pha chỉnh màu sơn xe cũng trở nên dễ dàng hơn. Trong phạm vi bài viết sẽ đề cập đến nguyên lý nhận biết màu hay đo màu của các thiết bị đo màu bằng điện tử. Một thiết bị đóng vai trò hết sức quan trọng trong việc thiết lập các công thức màu sơn mới và pha chỉnh những màu sơn đã có trên thị trường.

 NHẬN THỨC VỀ MÀU SẮC

Như chúng ta đã biết nguyên lý của việc cảm nhận màu sắc là do hiện tượng phản xạ ánh sáng. Nguồn sáng tới là ánh sáng trắng (bao gồm các tia sáng đơn sắc với những bước sóng khác nhau từ đỏ, cam, vàng, xanh lá, xanh dương, tím) chiếu vào vật thể cần quan sát. Tia sáng nào phản xạ lại mắt người quan sát thì người quan sát cảm nhận được vật thể có màu đó. Vì vậy màu sắc là vấn đề về nhận thức theo cách hiểu chủ quan. Khi mô tả với cùng một màu sắc, mỗi người khác nhau sẽ diễn đạt theo nhiều ý khác nhau, và họ sẽ định nghĩa màu sắc đó theo từ ngữ của riêng mình. Dựa theo quan điểm kỹ thuật, một màu sắc có thể được mô tả bằng ba thuộc tính sau: Sắc màu, giá trị và sắc độ.

§ Sắc màu: là từ ngữ được sử dụng để phân biệt giữa các màu, ví dụ như đỏ, vàng, xanh…

§ Giá trị màu: là độ sáng hay tối của một màu

§ Sắc độ (đôi lúc còn được gọi là độ bão hòa màu): là việc đo sự khác biệt của một màu như thế nào so với màu xám.

Cả ba nhân tố của màu sắc này có thể được kết biểu diễn bằng đồ thị. Được kết hợp trong hệ thống không gian 3 chiều gọi là không gian màu.

CÁC KHÔNG GIAN MÀU

Năm 1931, Ủy Ban Quốc Tế về Độ Rọi “The Commission Internationale d’Eclairage (CIE)”, đã được thành lập để phát triển sự hợp tác quốc tế, cùng sự trao đổi thông tin trong các quốc gia thành viên trên các lĩnh vực liên quan đến khoa học hay các đề tài về ánh sáng. Ủy Ban này xuất bản các tiêu chuẩn cho cả hai yếu tố: Nguồn sáng và các quy định cho người quan sát và đưa ra một hệ thống phương pháp cho phép hoàn tất một số định nghĩa về màu sắc. Kể từ lúc thành lập, CIE đã được chấp nhận như một tổ chức có uy tín về lĩnh vực này, và cũng được Tổ Chức Chứng Nhận Quốc Tế (ISO) thừa nhận như một tiêu chuẩn quốc tế. CIE đưa ra cơ sở đo màu cho phép mỗi màu sắc có thể được định nghĩa bởi bộ 3 giá trị hướng (tristimulus): X, Y và Z. Các giá trị này được thay đổi theo phương diện toán học, việc đo dựa trên sự phản xạ hoặc độ sáng Y và độ kết tủa màu: x và y. Biểu đồ độ kết tủa màu CIE 1931 được thể hiện ở hình 2. Sự phản xạ hoặc độ sáng: Y thì thẳng góc với biểu đồ độ kết tủa màu “The CIE 1931 (x,y) chromaticity diagram”.

Hình 2. Chức năng phối màu.

=Tiêu chuẩn quan sát 2° (CIE 1931).

¡ Tiêu chuẩn quan sát bổ xung 10° (CIE 1964).

Những giá trị của ba bước sóng phản hồi xác định dựa trên những chức năng phối màu `X(l),`Y(l) và`Z(l) được quy định vào năm 1931 bởi CIE còn được biết đến là những giá trị của ba bước sóng phản hồi XYZ. Chúng thích hợp cho góc nhìn 4° hoặc thấp hơn và được quy định để phản ảnh vật thể bằng những công thức sau:

S(l): sự phân bố năng lượng quang phổ tương đối của vật chiếu sáng.

X₁₀(l),`Y<sub>10</sub>(l),`Z₁₀(l): chức năng phối màu cho tiêu chuẩn quan sát bổ sung 2°.

R(l): hệ số phản xạ của vật mẫu.

Hình 3: Nguyên lý đo màu theo không gian màu XYZ(RGB).

Từ các công thức trên thông qua bộ vi xử lý ta có thể biểu diễn một màu của vật thể thông qua ba thông số X (Red-Đỏ), Y (Green-Xanh lá), Z (Blue-Xanh dương) bằng những con số cụ thể. Nhờ nguyên lý này mà có thể phân biệt được sự khác biệt về màu sắc một cách chính xác.

Mặt hạn chế chính của biểu đồ CIE 1931 là nó không đại diện đồng nhất cho mỗi màu riêng biệt. Một đơn vị của sự khác biệt màu trong sắc thái đỏ (red) thì không giống như đơn vị của sự khác biệt màu trong sắc thái xanh lá cây (green) hay xanh dương (blue). Một không gian màu đồng nhất hơn được đề xuất bởi CIE là không gian màu L*a*b . Không gian màu này đã trở nên phổ biến nhất được ứng dụng trong các máy đo màu. Hình 3 là hệ thống L*a*b đại diện cho 3 mức tỉ lệ với L biểu thị độ sáng-tối, giá trị dương a biểu thị màu đỏ (red), giá trị âm a biểu thị màu xanh lá cây (green), giá trị dương b biểu thị màu vàng (yellow) và giá trị âm b biểu thị màu xanh dương (blue).

Phần lớn người sử dụng khoảng màu này nhận thấy rằng nó đặc biệt hữu ích trong việc thiết lập các thông số dung sai cho màu sắc.

Hình 4: Không gian màu L*a*b

Nhiều người sử dụng khoảng màu CIE L*a*b cần đo màu sắc và sự khác biệt màu sắc để mô tả sự khác biệt màu sắc trong công việc đo màu hàng ngày. Điều này dẫn đến việc phát triển một định nghĩa dễ hơn về hàm lượng giác học CIE L*C*H*. Trong định nghĩa này, sắc độ (C*) là khoảng cách so với điểm tọa độ (0,0) trong khoảng màu CIE L*a*b. Các màu sắc rơi vào trên bất cứ vòng tròn có tâm điểm gốc sẽ có cùng giá trị sắc độ màu. Màu sắc (H) liên quan đến vectơ (vector) được định nghĩa bởi a* và b*. Tất cả màu sắc rơi vào bất cứ đường thẳng nổi lên từ tâm điểm gốc sẽ có cùng góc độ màu, và do vậy sẽ có cùng màu. Không gian màu Hunter Lab được phát triển vào năm 1948 bởi R.S.Hunter như là một không gian màu không đổi. Nó có thể được đọc trực tiếp từ một máy đo màu bằng quang điện (phương pháp ba bước sóng phản hồi). Giá trị trong không gian màu này được xác định bằng những công thức sau:

X,Y,Z: Giá trị 3 tác nhân kích thích của vật mẫu (cũng có thể sử dụng giá trị X₁₀Y₁₀Z₁₀).

X₀,Y₀,Z₀: Giá trị 3 tác nhân kích thích của máy khuếch tán phản xạ lý tưởng.

Sự sai khác màu sắc ΔE_H trong không gian màu Hunter Lab được xác định bằng công thức sau:

ΔL, Δa, Δb: sự sai khác về giá trị L, a, b giữa vật mẫu và màu muốn đạt được.

Tóm lại từ việc đo các bước sóng phản hồi và qua các công thức tính của các không gian màu mà ta có thể đo được giá trị chính xác của các màu thông qua ba giá trị XYZ(RGB) hay L*a*b. Đây chính là nguyên lý của các máy đo màu. Nó giúp người sử dụng có thể thiết lập được công thức màu mới từ những màu gốc sẵn có hay tìm ra dung sai giữa các màu để từ đó pha chỉnh màu một cách nhanh chóng và chính xác.

=============================================================