Шууд Chart

Өнгийг хэрхэн хэмждэг вэ

2020-10-16 11:32:35

Өнгө хэмээх ойлголтыг урд өмнө зөвхөн харагдах байдлаас нь л авч үздэг байсан бол өнөөдөр дэлхийд өнгөний тухай шинжлэх ухаан  эрчимтэй хөгжиж байна. Өнгийг ялгаж боловсруулж харахад гэрлийн эх үүсвэр, гэрэлтүүлэх обьект, ажиглагч буюу хүн гэсэн гурван зүйл оролцдог бөгөөд нүд гэрлийг хүлээн авч хүний тархи түүнийг өнгө болгон таних дохионд хувиргадаг. Обьектийн өнгөний харагдах байдалд гэрлийн эх үүсвэрийн спектр шинж чанар, гэрэлтүүлгийн түвшин, суурь гэрэлтэлт болон сэтгэл зүй зэрэг олон төрлийн хүчин зүйлүүд нөлөөлдөг. Хүний нүдний мэдрэлийн эсүүд “үзэгдэх гэрлийн муж” буюу 380–720 нанометрт электрон соронзон долгионыг мэдэрдэг байна. Өмнөх танин мэдэхүйн нийтлэлээрээ өнгөний талаар товч ойлголт өгсөн бол энэ удаад өнгийг хэрхэн хэмжих талаар товч ойлголт өгөхийг зорилоо.

Өнгөний хэмжилт гэдэг нь ажиглагч юу харж байгааг хараагаар болон багажаар тогтоохыг хэлдэг. Өнгийг багажаар хэмжих нь хараагаар хэмжихээс илүү нарийвчлал сайтай боловч зарим тохиолдолд харааны хэмжилттэй харьцуулан авч үзэх шаардлага гардаг. Хараагаар хэмжилт хийхэд тохирсон гэрэлтүүлэг, харах орчин бүхий гэрэлт хайрцаг ашигладаг бол багажаар хэмжихэд багажны геометр, ажиглагчийн стандарт, колориметрийн /өнгө хэмждэг багаж/ тооцооллын эх үүсвэрийг сонгох шаардлагатай байдаг. Мөн багажны оновчлол болон нарийвчлалыг хангалттай байхаар сайн баталгаажуулах хэрэгтэй. Өнгийг хэмжих хамгийн сайн арга нь харааны хэмжилтийг багажны хэмжилттэй харьцуулж корреляцилах явдал юм.

 

Зураг 1. Гэрлийн эх үүсвэрийн тусламжтайгаар обьектийн өнгийг нүд болон тархиар дамжуулан ажиглагч өнгө болгон таних процесс

Зураг 2. Гэрлийн эх үүсвэрийн тусламжтайгаар обьектийн өнгийг мэдрэгч, дохио боловсруулагчаар дамжуулан багажаар өнгийг тодорхойлох процесс

Өнгийг багажаар хэмжих арга  нь спектрийн хэмжилтэнд суурилдаг бол хараагаар хэмжих арга нь “Light Booth гэх гэрэлт хайрцгийг ашигладаг бөгөөд хүний нүдний хэмжилтэнд суурилдаг. 

Зураг 3.  Гэрэлт хайрцган төхөөрөмжөөр харааны хэмжилт хийх процесс

Харин багажаар өнгө хэмжихэд гурван утга ашиглан өнгийг тодорхойлдог бөгөөд энэ нь L*a* b* гэсэн координатаар тодорхойлогдоно.  CIELAB-ийн /Өнгөний олон комиссоос гаргасан өнгөний L* a* b* координат/ эсвэл өнгөний гурван утгыг /X Y Z/ тодорхойлдог маш олон төрлийн технологиуд байдаг. Гэхдээ эдгээр нь хамгийн багадаа 3 /гурван утга бүр дээр нэг/, хамгийн ихдээ 471 /360 нанометрээс 830 нанометрийн хооронд долгионы уртын нанометр бүрт нэг/ сигналын тоогоор ангилагдана. Колориметр нь өнгөний тоон утгыг шууд хэмждэг бол спектрометр нь спектрийн өгөгдлөөс колориметрийн утгыг бодож гаргадаг ялгаатай. Колориметрийн болон спектрийн утгыг тооцоолоход өөр өөр математик аргууд ашиглагддаг.

Өнгө хэмжих багажууд:

-Колориметр /Colorimeter/: CIE-ийн гурвалсан утга болон өдөөгчийг хэмжихэд ашиглагддаг багаж

-Спектрометр /Spectrometer/: Долгионы уртын функц төдийгүй оптик шинж чанарыг тодорхойлон хэмжихэд ашиглагддаг багаж

-Хураангуйлсан спектрометр /Abridged spectrometer/: Нэг эсвэл олон дискретээр спектрийн хөндлөн байрлал дахь оптик шинж чанарыг тодорхойлон хэмжихэд ашиглагддаг багаж

-Спектрофотометр /Spectrophotometer/: Спектрийн ойлт, нэвтрүүлэх коэфициентийг хэмжихэд ашиглагддаг багаж

-Спектрорадиометр /Spectroradiometer/: Спектр туяа, цацрагийг хэмжихэд ашиглагддаг багаж

Багажаар хэмжсэн өнгөний утгуудыг тусгай өнгөний оронгуудаар дүрслэн илэрхийлдэг.

CIE 1931- XYZ өнгөний орон:

Зураг 4. CIE 1931- Өнгөний орон /X,Y,Z/

“Tristimulus” буюу өнгөний гурван утга нь гурван үндсэн өнгө  (RGB) дээр үндэслэн гэрлийн эрчмийг X Y Z координатаар илэрхийлэн хэмждэг. Энэхүү гурван утгаар илэрхийлдэг өнгөний оронг 1931 онд CIE-ийн /International Commission on Illumination/ гаргасан бөгөөд өнгөний утгыг илэрхийлэхэд дэлхий нийтээр ашигласаар байна. Өнгөний гурван утга нь өнгөний хэмжилтийн үндэс боловч гэрлийн эх үүсвэр, харах өнцөг, харах талбай зэрэг бусад олон хүчин зүйлүүд өнгөний ухагдахуунд нөлөөлдөг. Иймээс өнгө хэмждэг багаж нь эдгээрийг мөн тооцдог байх ёстой.

 CIE 1976- L* a* b* өнгөний орон:

Зураг 5. CIELAB-1976 өнгөний орон /3D байдлаар/

CIE 1976 L* a* b* өнгөний орон (CIELAB гэж нэрлэдэг) нь объектийн өнгийг хэмжихэд зориулсан хамгийн түгээмэл өнгөний орон юм. Үүнийг 1976 онд CIE тодорхойлсон бөгөөд өнгөний хяналт, менежментийн чиглэлээр одоог хүртэл олон салбарт өргөн хэрэглэгдэж байна.

L* a* b* өнгөний оронд L* нь гэрэлтэлтийг илэрхийлж, a* ба b* нь хроматик байдал буюу өнгийг илэрхийлэгч координатууд юм. Дараах зурагт үзүүлснээр өнгөний чиглэлүүд нь +a* тэнхлэг бол улаан, -aтэнхлэг нь ногоон, +b* тэнхлэг нь шар, -b* тэнхлэг нь цэнхэр өнгүүд байрлана.

Зураг 6. CIELAB- өнгөний орон /2D байдлаар/

Тойргийн төвийн эргэн тойрон дахь талбай нь өнгийгилэрхийлдэг бөгөөд гадагшлах тусам өнгөний ханамж нэмэгддэг. Өнгөний оронд a* ба b* нь обьектийн өнгөт чанарыг харуулж, L * нь өнгөний цайралтыг илэрхийлдэг.

Колориметр ашиглан өнгөний хэмжилт хийх нь:

Илүү тодорхой жишээ болгон X-rite i1 Pro Colorimeter гэдэг өнгө хэмжигч багаж ашиглан өнгөний утга хэмжих арга зүйн дагуу цэнхэр өнгийг тодоос бүдэг рүү сонгосон 11 төлөвтэй материалыг хэмжилтийн обьектоор сонгон хэмжилт хийж, өнгөний гурван утгыг тооцоолж харуулья. Энэ багажны Spot хэмжилтийн тохиргоог ашиглан Patch Tool программаар хэмжилтээ хийнэ. Эхлээд программдаа хэмжилтийн тоо, хэмжилтийн төхөөрөмж, хэмжилтийн орчин буюу гэрэлтүүлэг зэргийг тохируулаад “White tile” буюу цагаан өнгөний /reflectance calibration/ тохируулга хийсний дараагаар багажаараа обьектийн өнгөө хэмжинэ. Хэмжилтийн утгууд дараах зурагт харуулав.

Зураг 7. 11 төрлийн цэнхэр өнгөний L*a*b* утгыг хэмжсэн байдал

Өнгөний ялгаа буюу зөрүүг обьектуудын L* a* b* утгуудаас тооцоолж гаргадаг. Иймэрхүү байдлаар олон төрлийн багаж ашиглан өнгийг хэмжиж болох бөгөөд хэмжилтийн утгуудаа ашиглан өнгөний зөрүүг тооцох зэргээр олон төрлийн тооцоолол, анализууд хийж болно.

Сүүлийн жилүүдэд дэлхий дахинд өнгө судлалын ухаан хөгжиж, өнгөний технологиудыг ашигласан судалгаанууд эрчимтэй хийгдэж байна. Өнгө судлалын ухаан нь соёлын өв, анагаах ухаан, хөдөө аж ахуй, газар тариалан, сансар судлал, компьютерийн ухаан, дүрс боловсруулалт, хүрээлэн буй орчин зэрэг бүхий л шинжлэх ухааны салбаруудтай уялдаа холбоотойгоор хөгжиж байгаа юм.

 Мэдээ бэлтгэсэн: Мэдээллийн технологийн салбарын