Введение
Цветовое пространство
В колориметрии система цветов Манселла — это цветовое пространство, которое определяет цвета на основе трех характеристик цвета: тон (основной цвет), светлота (значение) и насыщенность (интенсивность цвета). Она была разработана Альбертом Х. Манселлом в первом десятилетии XX века и принята Министерством сельского хозяйства США (USDA) в качестве официальной системы цветового обозначения для исследований почвы в 1930-х годах. Ряд более ранних систем упорядочивания цветов помещали цвета в трехмерное цветовое тело той или иной формы, но Манселл первым разделил тон, светлоту и насыщенность на психофизически однородные и независимые измерения, а также первым систематически представил цвета в трехмерном пространстве. Система Манселла, особенно более поздние уточнения, основана на точных измерениях зрительных реакций людей на цвет, что обеспечило ей прочную экспериментальную научную основу. Благодаря этой основе, связанной с человеческим зрительным восприятием, система Манселла пережила свои современные цветовые модели, и хотя в некоторых областях она была вытеснена моделями, такими как CIELAB (L*a*b*) и CIECAM02, она до сих пор широко используется.
Цвет
Каждый цветовой круг Мунселла разделен на пять основных цветов: красный, желтый, зеленый, синий и фиолетовый, а также на 5 промежуточных цветов (например, YR), расположенных между соседними основными цветами. Каждый из этих 10 цветов, которому присвоен номер 5, затем подразделяется на 10 подтонов, в результате чего получается 100 цветов с целочисленными значениями. На практике, в цветовых атласах обычно указывают 40 цветов с шагом в 2,5, например, от 10R до 2,5YR. Два цвета с одинаковым значением и хроматичностью, расположенные на противоположных сторонах цветового круга, являются дополнительными цветами и при смешивании дают нейтральный серый цвет того же значения. На диаграмме ниже показаны 40 равномерно распределенных цветов Мунселла, с комплементарными цветами, расположенными вертикально друг под другом.
Стоимость
Значение, или светлота, изменяется по вертикали вдоль цветового тела, от черного (значение 0) внизу до белого (значение 10) вверху. Нейтральные серые тона расположены вдоль вертикальной оси между черным и белым. Ряд цветовых тел, предшествовавших системе Мунселла, отображали светлоту от черного внизу до белого вверху, с градиентом серого между ними, но эти системы не учитывали постоянство воспринимаемой светлоты на горизонтальных срезах. Вместо этого они отображали полностью насыщенный желтый (светлый) и полностью насыщенный синий и фиолетовый (темный) вдоль экватора.
Хрома
Хрома, измеряемая радиально от центра каждого среза, представляет собой "чистоту" цвета (связанную с насыщенностью), при этом более низкая хрома соответствует меньшей чистоте (более размытым, как в пастельных тонах). Следует отметить, что верхнего предела для хромы как такового не существует. Различные области цветового пространства имеют разные максимальные значения хромы. Например, светлые желтые цвета обладают значительно большим потенциалом хромы, чем светлые пурпурные, что обусловлено особенностями строения глаза и физикой цветовых стимулов. Это приводит к широкому диапазону возможных уровней хромы – вплоть до высоких 30-х значений для некоторых цветовых сочетаний (хотя создание физических объектов таких цветов с высокой хромой затруднительно или невозможно, и их нельзя воспроизвести на современных компьютерных дисплеях). Яркие насыщенные цвета обычно находятся в диапазоне около 8. Следует отметить, что в книге цветов Мунселла содержится больше образцов цветов, чем на этой диаграмме, как для 5PB, так и для 5Y (особенно яркие желтые, вплоть до 5Y 8.5/14). Однако эти цвета не воспроизводимы в цветовом пространстве sRGB, которое имеет ограниченную цветовую гамму, разработанную для соответствия гамме телевизоров и компьютерных дисплеев. Образцов для значений 0 (чистый черный) и 10 (чистый белый) нет, поскольку это теоретические пределы, недостижимые в пигментах, и нет печатных образцов со значением 1.
Укажите цвет
Цвет полностью определяется перечислением трех чисел, соответствующих оттенку, светлоте и насыщенности, в указанном порядке. Например, фиолетовый средней светлоты и умеренной насыщенности будет обозначен как 5P 5/10, где 5P означает цвет в середине фиолетовой цветовой шкалы, 5/ – средняя светлота, а 10 – насыщенность (см. образец). Ахроматический цвет задается следующим синтаксисом. Например, средний серый определяется как "N 5/". При компьютерной обработке цвета Мунселла преобразуются в набор чисел "HVC". Значения V и C соответствуют светлоте и насыщенности в системе Мунселла. Число H (оттенок) получается путем сопоставления цветовых колец числам от 0 до 100, где 0 и 100 соответствуют 10RP. Поскольку в книгах Мунселла, включая пересмотр 1943 года, представлены цвета лишь для некоторых точек в пространстве Мунселла, указать произвольный цвет в этом пространстве – непростая задача. Для присвоения значений цветам, не представленным в книгах, таким как "2.8Y 6.95/2.3", необходимо использовать интерполяцию, а затем инвертировать полученное преобразование Мунселла в xyY. ASTM разработал метод в 2008 году, однако метод Centore 2012 показывает лучшие результаты.
История и влияние
Идея использования трехмерного цветового тела для представления всех цветов была разработана в течение 18-го и 19-го веков. Было предложено несколько различных форм для такого тела, в том числе: двойная треугольная пирамида Тобиаса Майера в 1758 году, одинарная треугольная пирамида Иоганна Генриха Ламберта в 1772 году, сфера Филиппа Отто Рунге в 1810 году, полусфера Мишеля Эжена Шеврёля в 1839 году, конус Германна фон Гельмгольца в 1860 году, наклонный куб Уильяма Бенсона в 1868 году и скошенный двойной конус Августа Киршмана в 1895 году. Альберт Манселл, художник и профессор искусства в Массачусетской нормальной школе искусств (ныне Массачусетский колледж искусств и дизайна, или MassArt), стремился создать «рациональный способ описания цвета», который использовал бы десятичную систему обозначений вместо названий цветов (которые он считал «нелепыми» и «вводящими в заблуждение»), чтобы обучать своих студентов теории цвета. Он начал работу над системой в 1898 году и опубликовал ее в полном объеме в книге «A Color Notation» в 1905 году. Первоначальная реализация системы (Атлас 1905 года) имела некоторые недостатки как физическое представление теоретической системы. Эти недостатки были значительно устранены в 1929 году в «Книге цветов Манселла» и в результате обширной серии экспериментов, проведенных Американским оптическим обществом в 1940-х годах, что привело к созданию обозначений (типовых определений) для современной «Книги цветов Манселла». Хотя было изобретено несколько альтернатив системе Манселла, основанных на его основополагающих идеях — включая Унифицированные цветовые шкалы Американского оптического общества, а также цветовые модели CIELAB (L*a*b*) и CIECAM02 Международной комиссии по освещению — система Манселла по-прежнему широко используется, в частности, ANSI для определения цвета кожи и волос в судебной медицине, USGS для сопоставления цвета почвы, в протезировании при выборе цвета зубов для стоматологических реставраций и на пивоварнях для сопоставления цвета пива. Оригинальная цветовая диаграмма Манселла остается полезной для сравнения компьютерных моделей человеческого цветового зрения.