Kolorimetri ve Renk

Renkler insan zihninin duyumsal ifadeleri olmalarına ragmen, renklerin bilimsel olarak arastırılabilmesi, boya ve pigmentlerin uygulanabilmesi renklerin kantitatif olarak ifade edilebilmesine baglıdır. Cozuculer veya gecirgen filmler icinde cozunmus boyaların transmitans (gecirgenlik) spektralarını olcmek yeterli degildir. Boyalar veya pigmentler tarafından renklendirilmis yuzeylerin reflektans spektraları cok daha onemlidir.

20.yy’da renklerin uc temel sekilde sayısal olarak ifade edilebilecegi gorulmustur. Bunlar;

1. Beer-Lambert yasası kullanılarak boyarmadde cozeltilerinin transmisyonunu isaretleyerek tamamen fiziksel spektrayı gostermek. Diger bir yol da bir sabstrat uzerinde yapılan boyamaların reflektanslarını dalgaboylarına gore gostermektir. Bu metotta renk gorunumune baglı olan faktorler goz onune alınmamaktadır.

2. Farklı dalgaboylarındaki ve siddetteki gorunur ısık tarafından insan gozunde olusturulan etkiye dayalı sistemler. Bu sistemlerin en fazla kullanılanı CIE (Uluslararası Aydınlatma Komisyonu) sistemidir. Bu sistem herhangi bir renkli

yuzeyden yansıyan ısıgın kırmızı, yesil ve mavi ısıgın uygun oranlarda aditif karısımı ile elde edilebilecegi esasına dayanmaktadır. Insan gozunde rengin olusumu uc boyutlu bir problemdir ve CIE sisteminin temeli uc ana renge dayalı uc parametredir.

3. Renk gorunumu duyumunun olcumune dayanan sistemler. Bunlar uc temel psikolojik parametre olan parlaklık, renk tonu ve doygunluk (kroma)’a baglıdır. Uc boyutlu bir renk cismi elde edilebilir (Alpay ve ark. 2000).

Rengin sayısal olarak ifade edilmesinde CIE Sistemine gore; rengi tam olarak algılayabilmek icin uc ayrı sinir yardımıyla en az uc bolgeye impuls (uyarı) gonderilmelidir. Bu impulslar retina veya beyinde, yani bir noktada birlesmelidirler. Baska bir deyisle her renk uc rakam veya kavram ile ifade edilebilir. x, y ve z normal goren gozun standart spektral deger egrileri olarak gosterilir (renk eslestirme fonksiyonları) ve bu merkezlerin her birinin degisik renkteki ısınlar icin duyarlılıkları farklıdır. Insan gozunde olusan uc psikolojik fonksiyon renk olcme sisteminin esasını olusturmaktadır.

x : uyarı merkezi kırmızının hakim oldugu ısına hassastır. y : uyarı merkezi yesilin hakim oldugu ısına hassastır. z : uyarı merkezi mavinin hakim oldugu ısına hassastır.

Kolorimetri renk olcum bilimidir. Renk olcumu de subjektif olarak algılanan rengi fiziksel metodlarla kaydetmek ve sonra bunu sayısal degerler olarak ifade etmektir. X, Y, Z tristimulus degerleri kolorimetrenin esasını olusturmakta ve tekstil endustrisinde renk tanımlama, renk eslestirme ve renk sınıflandırma gibi amaclarla kullanılmaktadır.

Insan gozunun modelsel olarak acıklanabilen gorme fonksiyonundan esinlenerek CIE tarafından renk olcumu uzerine yapılan arastırmalar sonunda 1931’de bazı esaslar ortaya konmustur.

Renk hissini sayılarla ifade etmek icin degisik dalga boyalarındaki ısıgın renge hassas aletlerdeki cevapları standart hale getirilmis ve “CIE Standart Gozlemci” adı verilmistir (Erdogan 1989).

CIE sisteminin kırmızı, yesil ve mavi primerleri normal renk gorusune sahip insanlar ile yapılmıs renk eslestirme deneylerinden elde edilmis spektral cevap egrileri

_ _ _

ile ifade edilir. Bu cevap egrileri 2° (1931) ve 10° (1964)’lik gozlem alanları icin standart gozlemciler olarak belirlenmistir (Sekil 2.9)(Alpay ve ark. 2000).

Sekil 2.9. Standart gozlemci egrileri

KAYNAK: Alpay ve ark., Askeri Tekstil Mamullerinin Uretiminde Renk ve Renk Uyumlulugunun Belirlenmesi, 2000, s.67

Renklerin X, Y, Z degerlerinden hareket ile bir renk uzayında gosterilmeleri icin bu degerler kullanılarak x, y, z kromatisite koordinatları elde edilmistir. Bu koordinatlar kullanılarak cizilen renk duzlemlerine kromatisite diyagramı denir. Bunların icinden en fazla kullanılanı x’in absis, y’nin ordinat oldugu x-y kromatisite diagramıdır (Becerir 2002). Bu diyagram Sekil 2.10’da verilmektedir.

Sekil 2.10. CIE kromatisite diagramı

KAYNAK: Alpay ve ark., Askeri Tekstil Mamullerinin Uretiminde Renk ve Renk Uyumlulugunun Belirlenmesi, 2000, s.67

Kromatisite koordinatlarının tarifi de soyle verilmektedir:

x=(X/X+Y+Z) y=(Y/X+Y+Z) z=(Z/X+Y+Z) x+y+z=1

CIELAB 1976 renk formulasyonunun dayandıgı CIELAB renk uzayı Sekil 2.11’de verilmektedir.

Sekil 2.11. CIELAB renk uzayı (Alpay ve ark. 2000)

KAYNAK: Alpay ve ark., Askeritekstil Mamullerinin Uretiminde Renk ve Renk Uyumlulugunun Belirlenmesi, 2000, s.67

CIELAB renk formulasyonu denklemleri asagıdadır: L*=116(Y/Yn)^1/3 − 16

a*=500[(X/Xn)^1/3 − (Y/Yn)^1/3] b*=200[(Y/Yn)^1/3 − (Z/Zn)^1/3] C*=[(a*)² + (b*)²]^1/2

h=arctan (b*/a*)

Burada; L*: Acıklık-koyuluk ekseni degeri a*: Kırmızı-yesil ekseni degeri b*: Sarı-mavi ekseni degeri

C*: Kroma (renk doygunlugu)(parlaklık-matlık) h: Renk acısı (renk tonu)

Xn, Yn ve Zn mukemmel yansıtan yuzeyin tritimulus degerleridir. (aydınlatıcının tristimulus degerleri ile aynıdır.) Aydınlatıcı tipine ve standart gozlemciye gore degismektedir (Erdogan 1989) Cizelge 2.6. Xn, Yn, Zn degerleri Aydınlatıcı/ standart gozlemci Xn Yn Zn D65/ 10° 94,811 100,00 107,304 D65/ 2° 95,047 100,00 108,833

KAYNAK: Erdogan, Boyalı Mamullerde Reflektans Verileri ve Tristimulus Degerlerinin Incelenmesi, 1989, s.19

CIELAB birimlerine gore Renk Farklılıgı soyle verilmektedir: Delta E = [(∆L*)2 + (∆a*)2 + (∆b*)2

]^1/2

Bir numune icin elde edilen CIE tristimulus degerleri o numunenin rengi ile iliskilidir, fakat yuzey teksturu, parlaklık gibi bazı diger onemli ozellikleri dikkate almamaktadır. Parlak boyalı bir yuzey ve mat boyalı bir yuzey aynı tristimulus degerlerine sahip olabilir fakat ikisi aynı gozukmeyecektir. Iki numunenin renginin aynı gozukmesi aydınlatma ve gozlemde uygulanan geometrik duzenlemelere baglıdır.

Renk haricindeki tum ozellikleri gozardı edersek, bir numunenin tristimulus degerleri cok sınırlı bir bilgi verir. Temel olarak tristimulus degerleri bize uc sanal primerin miktarlarını vermektedir. Bu uc sanal primer aditif olarak karıstırıldıgında, standart bir aydınlatıcı tarafından aydınlatılmıs ve standart geometrilerden birisi kullanılarak gozlenmis bir yuzeyin rengi ile aynı rengi verir. CIE primerlerinin karısımı, yuzey, farklı bir aydınlatıcı ile aydınlatıldıgında ve farklı bir aydınlatma veya gozlem kosulu kullanan bir gozlemci varlıgında bir eslestirme yapamaz. Bu yuzden ısık kaynakları ve gozlem sartları kontrollu olmalıdır. Nesneye goz ile bakılırken kullanılan sartlara en yakın sartlar cihazda da bulunmalıdır. Bugune kadar kullanılan standart gozlemciler 1931 (2°) ve 1964 (10°) gozlemcileridir. 2°’lik gozlem acısının kısa dalgaboylarındaki dagılım katsayıları cok kucuk oldugundan karsılasılan bazı problemlerin giderilememesi nedeniyle 10°’lik gozlem acısının kullanımı daha

yaygındır. Aslında bunların hicbiri diger gozlemciye tam anlamıyla karsılık gelmemektedir. Ancak standart gozlemciler gercek gozlemcilerin, yani insanların ortalama degerlendirmesi ile cok yakındır (Alpay ve ark. 2000).

Olculen reflektans degerlerinden yola cıkarak tristimulus degerlerinin hesaplanması icin aydınlatmada kullanılan ısık kaynagının enerji dagılımına ihtiyac duyulur. Bu yuzden ısık kaynagı ve aydınlatıcı renk olcumunun temel bilesenlerinden birisidir.

CIE mumkun tum ısık kaynakları yerine bazı belirli ısık kaynakları onermistir. Isık kaynagı fiziksel olarak ısık yayan bir cisimdir (gunes, lamba). Aydınlatıcı ise belirli bir spektral enerji dagılımına karsılık gelir.

Aydınlatıcılar farklı renk sıcaklıklarına sahiptir. D aydınlatıcıları (D55, D65, D75) ortalama gun ısıgı aydınlatıcıları olup en fazla kullanılan aydınlatıcılardır.

CIE tarafından tavsiye edilen standart aydınlatma ve gozlem kosulları Sekil2.12 ’de verilmektedir (Alpay ve ark. 2000).

Sekil 2.12. Standart aydınlatma ve gozlem kosulları

KAYNAK: Alpay ve ark., Askeri Tekstil Mamullerinin Uretiminde Renk ve Renk Uyumlulugunun Belirlenmesi, 2000, s.68