Цветовая система Манселла

В колориметрии цветовая система Манселла — это цветовое пространство , которое определяет цвета на основе трех свойств цвета: оттенок (основной цвет), значение ( яркость ) и насыщенность (интенсивность цвета). Она была создана Альбертом Х. Манселлом в первом десятилетии 20-го века и принята Министерством сельского хозяйства США (USDA) в качестве официальной цветовой системы для исследования почв в 1930-х годах.

Несколько более ранних систем порядка цвета помещали цвета в трехмерное цветовое тело той или иной формы, но Манселл был первым, кто разделил оттенок, значение и насыщенность на перцептуально однородные и независимые измерения, и он был первым, кто систематически проиллюстрировал цвета в трехмерном пространстве. ^[1] Система Манселла, особенно более поздние переименования, основана на строгих измерениях зрительных реакций людей на цвет, что ставит ее на прочную экспериментальную научную основу. Благодаря этой основе в человеческом зрительном восприятии система Манселла пережила свои современные цветовые модели, и хотя она была заменена для некоторых применений такими моделями, как CIELAB ( L*a*b* ) и CIECAM02 , она все еще широко используется сегодня. ^[2]

Система состоит из трех независимых свойств цвета, которые можно представить цилиндрически в трех измерениях как нерегулярное цветовое тело :

• оттенок , измеряемый в градусах вокруг горизонтальных окружностей
• цветность , измеренная радиально наружу от нейтральной (серой) вертикальной оси
• значение , измеренное вертикально на цилиндре сердечника от 0 (черный) до 10 (белый)

Манселл определил интервалы цветов вдоль этих измерений, проведя измерения зрительных реакций человека. В каждом измерении цвета Манселла настолько близки к перцептивно однородным, насколько он мог их сделать, что делает полученную форму довольно нерегулярной. Как объясняет Манселл:

Желание соответствовать выбранному контуру, например, пирамиде, конусу, цилиндру или кубу, в сочетании с отсутствием надлежащих тестов привело к множеству искаженных утверждений о цветовых отношениях, и при изучении физических измерений значений пигмента и насыщенности цвета становится очевидным, что никакой регулярный контур не подойдет.

—  Альберт Х. Манселл, «Система и обозначение цвета пигмента» ^[3]

Каждый горизонтальный круг Манселл разделил на пять основных оттенков : красный , желтый , зеленый , синий и фиолетовый , а также 5 промежуточных оттенков (например, YR ) на полпути между соседними основными оттенками. ^[4] Каждый из этих 10 шагов, с указанным оттенком номером 5, затем разбивается на 10 подшагов, так что 100 оттенков получают целые значения. На практике цветовые диаграммы традиционно указывают 40 оттенков с шагом 2,5, прогрессируя, например, от 10R до 2,5YR.

Два цвета одинаковой тональности и насыщенности, расположенные на противоположных сторонах круга оттенков, являются дополнительными цветами и смешиваются аддитивно с нейтральным серым того же значения. На диаграмме ниже показаны 40 равномерно распределенных оттенков Манселла, с комплементарными цветами, выровненными по вертикали.

Значение или светлота изменяется вертикально вдоль цветового массива, от черного (значение 0) внизу до белого (значение 10) вверху. ^[5] Нейтральные серые оттенки лежат вдоль вертикальной оси между черным и белым.

Несколько цветовых сплошных сред до Манселла наносили на график яркость от черного внизу до белого вверху с серым градиентом между ними, но эти системы не смогли сохранить постоянную воспринимаемую яркость по горизонтальным срезам. Вместо этого они наносили на график полностью насыщенный желтый (светлый) и полностью насыщенный синий и фиолетовый (темный) вдоль экватора.

Chroma , измеренная радиально от центра каждого среза, представляет собой «чистоту» цвета (связанную с насыщенностью ), при этом более низкая цветность является менее чистой (более размытой, как в пастелях ). ^[6] Обратите внимание, что не существует внутреннего верхнего предела для цветности. Различные области цветового пространства имеют разные максимальные координаты цветности. Например, светло-желтые цвета имеют значительно большую потенциальную цветность, чем светло-фиолетовые, из-за природы глаза и физики цветовых стимулов. Это привело к широкому диапазону возможных уровней цветности — вплоть до высоких 30 для некоторых комбинаций оттенка и значения (хотя трудно или невозможно создавать физические объекты в цветах с такой высокой цветностью, и их нельзя воспроизвести на современных компьютерных дисплеях). Яркие сплошные цвета находятся в диапазоне приблизительно 8.

Цвет полностью определяется перечислением трех чисел для оттенка, яркости и насыщенности в указанном порядке. Например, фиолетовый средней яркости и довольно насыщенный будет иметь обозначение 5P 5/10, где 5P означает цвет в середине полосы фиолетового оттенка, 5/ означает среднюю яркость (яркость), а насыщенность — 10 (см. образец). Ахроматический цвет определяется синтаксисом N V/. Например, средний серый определяется как "N 5/".

При компьютерной обработке цвета Манселла преобразуются в набор чисел «HVC». V и C совпадают с нормальной цветностью и значением. Число H (оттенок) преобразуется путем сопоставления колец оттенков с числами от 0 до 100, где и 0, и 100 соответствуют 10RP. ^[7]

Поскольку книги Манселла, включая переобозначение 1943 года, содержат цвета только для некоторых точек пространства Манселла, нетривиально указать произвольный цвет в пространстве Манселла. Интерполяция должна использоваться для назначения значений некнижным цветам, таким как "2.8Y 6.95/2.3", с последующей инверсией подобранного преобразования Манселла в xyY. ASTM определил метод в 2008 году, но Centore 2012, как известно, работает лучше. ^[8]

Идея использования трехмерного цветового тела для представления всех цветов была разработана в XVIII и XIX веках. 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 Германа фон Гельмгольца в 1860 году, наклонный куб Уильяма Бенсона в 1868 году и наклонный двойной конус Августа Киршмана в 1895 году. ^[9] Эти системы становились все более сложными, и Киршманн даже признавал разницу в ценности между яркими цветами разных оттенков. Но все они оставались либо чисто теоретическими, либо сталкивались с практическими проблемами при размещении всех цветов. Более того, ни один из них не основывался на строгом научном измерении человеческого зрения; до Манселла взаимосвязь между оттенком, значением и цветностью не была понята. ^[9]

Альберт Манселл, художник и профессор искусств в Массачусетской нормальной художественной школе (ныне Массачусетский колледж искусств и дизайна , или MassArt), хотел создать «рациональный способ описания цвета», который использовал бы десятичную нотацию вместо названий цветов (которые он считал «глупыми» и «вводящими в заблуждение»), ^[10] который он мог бы использовать для обучения своих студентов цвету. Он впервые начал работать над системой в 1898 году и опубликовал ее в полной форме в A Color Notation в 1905 году.

Первоначальное воплощение системы (Атлас 1905 года) имело некоторые недостатки как физическое представление теоретической системы. Они были значительно улучшены в Книге цвета Манселла 1929 года и посредством обширной серии экспериментов, проведенных Оптическим обществом Америки в 1940-х годах, что привело к появлению обозначений (определений образцов) для современной Книги цвета Манселла . Хотя было изобретено несколько замен для системы Манселла, основанных на основополагающих идеях Манселла, включая Единые цветовые шкалы Оптического общества Америки и цветовые модели CIELAB ( L*a*b* ) и CIECAM02 Международной комиссии по освещению , система Манселла по-прежнему широко используется, среди прочего, ANSI для определения цвета кожи и цвета волос для судебно-медицинской экспертизы , USGS для сопоставления цвета почвы , ^[11] в протезировании при выборе цвета зубов для реставраций зубов , и пивоваренными заводами для сопоставления цвета пива . ^{[12] [13] [б]}

Оригинальная цветовая таблица Манселла остается полезной для сравнения компьютерных моделей цветового зрения человека. ^[14]

• Колороид
• HSL и HSV
• Система естественного цвета

• Клеланд, Томас М. (1921). Практическое описание цветовой системы Манселла с предложениями по ее использованию . Бостон: Munsell Color Company.Одна из первых книг о цветовой системе Манселла, объясняющая интуицию, стоящую за ее тремя измерениями, и предлагающая возможные варианты использования системы при выборе цветовых комбинаций. Отредактированную версию можно найти на сайте http://www.applepainter.com/.
• Кюхни, Рольф Г. (февраль 2002 г.). «Раннее развитие системы Манселла». Color Research and Application . 27 (1): 20–27. doi :10.1002/col.10002.Описание цветовых систем, предшествовавших системе Манселла, и биографическое объяснение меняющихся представлений Манселла о цвете и развитии его цветового пространства, что привело к публикации « Обозначения цвета» в 1905 году.
• Ланда, Эдвард Р.; Фэрчайлд, Марк Д. (сентябрь–октябрь 2005 г.). «Картографирование цвета глазами смотрящего» (PDF) . American Scientist . 93 (5): 436–443. CiteSeerX  10.1.1.77.9634 . doi :10.1511/2005.5.436.Вводное объяснение развития и влияния системы Манселла.
• MacEvoy, Bruce (2005-08-01). "Современные цветовые модели – цветовая система Munsell". Color Vision . Получено 2007-04-16 .Краткое введение в цветовую систему Манселла на веб-странице, где также обсуждаются несколько других цветовых систем, рассматривая систему Манселла в ее историческом контексте.
• Манселл, Альберт Х. (1905). Обозначение цвета. Бостон: GH Ellis Co.Первоначальное описание Манселлом своей системы. Цветовая нотация была опубликована до того, как он установил нерегулярную форму перцептивного цветового тела, поэтому она описывает цвета, расположенные в сфере.
• Манселл, Альберт Х. (январь 1912 г.). «Система и обозначение цвета пигмента». Американский журнал психологии . 23 (2): 236–244. doi :10.2307/1412843. JSTOR  1412843.Описание Манселлом своей цветовой системы из лекции в Американской психологической ассоциации.
• Никерсон, Дороти (1976). «История цветовой системы Манселла, компании и основания». Color Research and Application . 1 (1): 7–10.^{[ мертвая ссылка ]}

Общая информация

• Munsell.com, домашняя страница Munsell Color, подразделения X-Rite , нынешних владельцев Munsell Color Company .
  • Страница Манселла на сайте X-Rite.
• ApplePainter.com — сайт, на котором объясняется цветовая таблица Манселла, включая отредактированную версию книги Клеланда « Практическое описание цветовой системы Манселла» .
• Объяснение системы Munsell на Adobe.com. Получено 13 августа 2003 г.
• Краткое пояснение на сайте японской компании Dainichiseika Color & Chemicals, включая наглядную схему цветового пространства Манселла.

Данные и преобразование

• Лаборатория науки о цвете имени Манселла в Рочестерском технологическом институте — академическая лаборатория, занимающаяся наукой о цвете, финансируемая Фондом Манселла.
  • Данные перенотации Манселла в текстовом формате (из перенотаций Оптического общества Америки 1940-х годов). Предоставляются исходные данные CIE xyY и преобразования sRGB и CIELAB.
• Набор инструментов Munsell and Kubelka-Munk Пола Ченторе с алгоритмом радиальной интерполяции, описанным в Centore 2012.
• munsellinterpol, пакет языка R для интерполяции между образцами перенотации Манселла; сплайн-интерполяция.
• Палитра цветов Манселла, онлайн-палитра цветов Манселла и конвертер цветов Манселла в sRGB ; грубая линейная интерполяция в пространстве sRGB.
• Палитра выбора цветов Munsell Palette на базе Flash от веб-дизайнерской компании Triplecode (основана на версии, изначально созданной в MIT Media Lab ).
• Калькулятор цветов Манселла LOGitEASY, который преобразует цвета Манселла в специализированную нотацию цвета почвы (требуется регистрация)

Другие инструменты

• ToyPalette от Loo & Cox, веб-приложение для создания цветовых палитр из изображений. Анализ цвета Манселла цифрового изображения.