Цветовая система Манселла

Цветовая система Манселла, показывающая: круг оттенков со значением 5, цветность 6; нейтральные значения от 0 до 10; и цветность фиолетово-синего цвета (5PB) со значением 5.

В колориметрии представляет цветовая система Манселла собой цветовое пространство , которое определяет цвета на основе трех свойств цвета: оттенка (основной цвет), значения ( яркости ) и цветности (интенсивности цвета). Он был создан Альбертом Х. Манселлом в первом десятилетии 20-го века и принят Министерством сельского хозяйства США (USDA) в качестве официальной системы цветов для исследований почвы в 1930-х годах.

Несколько более ранних систем порядка цветов помещали цвета в трехмерное цветовое тело той или иной формы, но Манселл был первым, кто разделил оттенок, значение и цветность на воспринимаемые однородные и независимые измерения, и он был первым, кто проиллюстрировал цвета. систематически в трехмерном пространстве. людей Система Манселла, особенно более поздние модификации, основана на строгих измерениях зрительных реакций на цвет, что ставит ее на прочную экспериментальную научную основу. Благодаря этой основе в зрительном восприятии человека система Манселла пережила современные цветовые модели, и хотя в некоторых случаях ее заменили такие модели, как CIELAB ( L*a*b* ) и CIECAM02 , она все еще широко используется сегодня. .

Объяснение

Цветовая сфера Манселла, 1900 год. Позже Манселл обнаружил, что если оттенок, насыщенность и цветность должны сохраняться перцептивно однородными, достижимые цвета поверхности невозможно придать правильной геометрической форме.

Трехмерное изображение ренотации Манселла 1943 года (с вырезанной частью). Обратите внимание на неравномерность формы по сравнению с более ранней цветовой сферой Манселла.

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

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

Манселл определил расстояние между цветами по этим измерениям, измеряя зрительные реакции человека. В каждом измерении цвета Манселла настолько близки к единообразию восприятия, насколько это возможно, что делает полученную форму весьма неправильной. Как объясняет Манселл:

Желание соответствовать выбранному контуру, такому как пирамида, конус, цилиндр или куб, в сочетании с отсутствием надлежащих тестов привело ко многим искаженным утверждениям о цветовых отношениях, и это становится очевидным, когда физическое измерение значений пигментов и цветности становится очевидным. выяснил, что никакой обычный контур не годится.

- Альберт Х. Манселл, «Система цвета пигментов и обозначения»

Хюэ

Каждый горизонтальный круг Манселла разделен на пять основных оттенков : красный , желтый , зеленый , синий и фиолетовый , а также 5 промежуточных оттенков (например, YR ), находящихся посередине между соседними основными оттенками. Каждый из этих 10 шагов, где названному оттенку присвоен номер 5, затем разбивается на 10 подэтапов, так что 100 оттенкам присваиваются целочисленные значения. На практике цветовые диаграммы обычно определяют 40 оттенков с шагом 2,5, например, от 10R до 2,5YR.

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

Манселла оттенки ; значение 6 / цветность 6

5Р |				5 лет |				5 лет |				5ГГ |				5G |				5БГ |
	201 130 134	201 130 127	201 131 118	200 133 109	197 135 100	193 137 94	187 140 86	181 143 79	173 146 75	167 149 72	160 151 73	151 154 78	141 156 85	127 159 98	115 160 110	101 162 124	92 163 134	87 163 141	82 163 148	78 163 154	73 163 162
5БГ |				5Б |				5 ПБ |				5П |				5РП |				5Р |
	73 163 162	70 162 170	70 161 177	73 160 184	82 158 189	93 156 193	104 154 195	117 151 197	128 149 198	141 145 198	152 142 196	160 140 193	168 138 189	177 135 182	183 134 176	188 132 169	193 131 160	196 130 153	198 130 146	200 130 140	201 130 134

Ценить

Значение или яркость изменяется вертикально вдоль сплошного цвета: от черного (значение 0) внизу до белого (значение 10) вверху. Нейтральные серые цвета располагаются вдоль вертикальной оси между черным и белым.

Несколько цветных тел до того, как Манселл нарисовал яркость от черного внизу до белого вверху с серым градиентом между ними, но эти системы пренебрегали сохранением постоянной перцептивной яркости на горизонтальных срезах. Вместо этого они нанесли на экватор полностью насыщенный желтый (светлый) и полностью насыщенный синий и фиолетовый (темный) цвета.

Цветность

Цветность , измеренная радиально от центра каждого среза, представляет собой «чистоту» цвета (связанную с насыщенностью ), причем более низкая цветность является менее чистой (более размытой, как в пастели ). Обратите внимание, что внутреннего верхнего предела цветности не существует. Различные области цветового пространства имеют разные максимальные координаты цветности. Например, светло-желтые цвета обладают значительно большей потенциальной насыщенностью, чем светло-фиолетовые, из-за природы глаза и физики цветовых стимулов. Это привело к широкому диапазону возможных уровней цветности - вплоть до 30 с для некоторых комбинаций оттенка и значения (хотя трудно или невозможно создать физические объекты в цветах с такой высокой цветностью, и они не могут быть воспроизведены на современных компьютерных дисплеях). . Яркие сплошные цвета находятся в диапазоне примерно 8.

Манселла значение (по вертикали) и цветность (по горизонтали); оттенок 5Y и 5PB

	12	10	8	6	4	2	0	2	4	6	8	10	12
10							255 255 255
9						228 228 250	232 232 232	243 227 207	250 227 178
8					190 201 239	200 200 222	203 203 203	215 200 181	221 200 154	227 200 126	233 199 97	237 199 63
7			142 176 241	154 175 225	164 175 210	173 174 195	179 179 179	188 173 155	194 173 128	200 173 101	205 172 72	210 172 29
6	79 150 244	101 150 227	116 149 213	128 149 198	138 148 182	146 148 168	150 150 150	161 147 129	167 147 103	173 146 75	178 146 42
5	46 124 214	72 123 199	89 123 185	101 123 171	111 122 156	120 122 142	124 124 124	134 121 103	141 121 77	146 120 48	150 119 9
4		38 97 172	59 97 158	74 97 144	85 96 130	93 96 116	97 97 97	108 96 77	114 95 52	119 94 25
3			26 72 133	45 72 120	58 72 106	67 72 92	70 70 70	81 71 55	87 70 33
2				20 49 93	35 49 79	44 49 66	48 48 48	57 48 34	63 47 6
1	5 ПБ				13 28 56	23 28 45	28 28 28	37 27 9			5 лет
0							0 0 0

Обратите внимание, что Книга цветов Манселла содержит больше образцов цветов, чем эта таблица, как для 5PB, так и для 5Y (особенно ярко-желтые, до 5Y 8,5/14). Однако они не воспроизводятся в цветовом пространстве sRGB , которое имеет ограниченную цветовую гамму, соответствующую цветовой гамме телевизоров и компьютерных дисплеев. Не существует образцов со значениями 0 (чистый черный) и 10 (чистый белый), что является теоретическим пределом, недостижимым для пигмента, а также нет напечатанных образцов со значением 1.

Указание цвета

Цвет полностью определяется путем перечисления трех чисел оттенка, значения и насыщенности в указанном порядке. Например, фиолетовый средней светлоты и достаточно насыщенный будет 5P 5/10, где 5P означает цвет в середине полосы фиолетового оттенка, 5/ означает среднюю яркость (светлость) и цветность 10 (см. образец). Ахроматический цвет определяется синтаксисом N V/. Например, средний серый цвет обозначается «N 5/».

При компьютерной обработке цвета Манселла преобразуются в набор чисел «HVC». V и C такие же, как нормальная цветность и значение. Число H (оттенок) преобразуется путем преобразования колец оттенков в числа от 0 до 100, где 0 и 100 соответствуют 10RP.

Поскольку книги Манселла, включая ренотацию 1943 года, содержат цвета только для некоторых точек пространства Манселла, указать произвольный цвет в пространстве Манселла нетривиально. Интерполяция должна использоваться для присвоения 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 известно, что Centore 2012 работает лучше.

История и влияние

Рунге сфера Цветная , 1810 г.

Альберт Х. Манселл

Несколько изданий « Книги цветов Манселла» . Атлас состоит из съемных страниц с образцами цветов разной ценности и насыщенности для каждого из 40 конкретных оттенков.

Идея использования трехмерного цветного тела для представления всех цветов была разработана в 18 и 19 веках. Было предложено несколько различных форм такого твердого 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. Эти системы становились все более сложными, и Киршманн даже осознал разницу в ценности ярких цветов разных оттенков. Но все они оставались либо чисто теоретическими, либо сталкивались с практическими проблемами при учете всех цветов. Более того, ни один из них не был основан на каких-либо строгих научных измерениях человеческого зрения; до Манселла взаимосвязь между оттенком, значением и цветностью не была понята.

Двадцать оттенков цветовой системы Munsell с максимальной цветностью, чтобы оставаться в гамме sRGB.

Альберт Манселл, художник и профессор искусств Массачусетской педагогической школы искусств (ныне Массачусетский колледж искусств и дизайна , или MassArt), хотел создать «рациональный способ описания цвета», который бы использовал десятичную систему счисления вместо названий цветов (которые он считал их «глупыми» и «вводящими в заблуждение»), который он мог бы использовать, чтобы научить своих учеников цвету. Он впервые начал работу над системой в 1898 году и опубликовал ее в полной форме в «Цветной нотации» в 1905 году.

Первоначальный вариант системы (Атлас 1905 года) имел некоторые недостатки в физическом представлении теоретической системы. Они были значительно улучшены в « Книге цветов Манселла» 1929 года и в результате обширной серии экспериментов, проведенных Оптическим обществом Америки в 1940-х годах, в результате которых были созданы обозначения (образцы определений) для современной «Книги цвета Манселла» . Хотя было изобретено несколько замен системы Манселла, основанных на основополагающих идеях Манселла, в том числе на унифицированных цветовых шкалах Оптического общества Америки и Международной комиссии по освещению . CIELAB ( L*a*b* ) и CIECAM02 цветовых моделях Система Манселла до сих пор широко используется, в частности, ANSI для определения цвета кожи и цвета волос при судебно-медицинской экспертизе , Геологической службой США для определения цвета почвы , в протезировании при выборе цвета зубов для реставрации зубов и на пивоварнях для подбора цвета пива .

Оригинальная цветовая диаграмма Манселла остается полезной для сравнения компьютерных моделей цветового зрения человека.

См. также

• Колороид
• ХСЛ и ВПГ
• Система натуральных цветов

Библиография

• 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 интуитивное понимание ее трехмерности и предлагающая возможные варианты использования системы при выборе цветовых комбинаций. Отредактированную версию можно найти на http://www.applepainter.com/ .
• Куени, Рольф Г. (февраль 2002 г.). «Раннее развитие системы Манселла». Исследование и применение цвета . 27 (1): 20–27. дои : 10.1002/col.10002 . Описание цветовых систем, ведущих к системе Манселла, и биографическое объяснение меняющихся представлений Манселла о цвете и развитии его цветового тела, что привело к публикации « Цветовой нотации» в 1905 году.
• Ланда, Эдвард Р.; Фэйрчайлд, Марк Д. (сентябрь – октябрь 2005 г.). «Изображение цвета глазами смотрящего» (PDF) . Американский учёный . 93 (5): 436–443. CiteSeerX   10.1.1.77.9634 . дои : 10.1511/2005.5.436 . Вводное объяснение развития и влияния системы Манселла.
• МакЭвой, Брюс (1 августа 2005 г.). «Современные цветовые модели – цветовая система Манселла» . Цветовое зрение . Проверено 16 апреля 2007 г. Краткое введение в цветовую систему Манселла на веб-странице, где также обсуждаются несколько других цветовых систем, помещающее систему Манселла в ее исторический контекст.
• Манселл, Альберт Х. (1905). Цветовое обозначение . Бостон: оригинальное описание его системы, сделанное GH Ellis Co. Munsell. «Цветовая нотация» была опубликована до того, как он установил неправильную форму воспринимаемого цветового тела, поэтому она описывает цвета, расположенные в сфере.
• Манселл, Альберт Х. (январь 1912 г.). «Система цвета пигментов и обозначения» . Американский журнал психологии . 23 (2): 236–244. дои : 10.2307/1412843 . JSTOR   1412843 . Описание Манселлом своей цветовой системы из лекции Американской психологической ассоциации.
• Никерсон, Дороти (1976). «История цветовой системы, компании и фонда Munsell» . Исследование и применение цвета . 1 (1): 7–10.

Внешние ссылки

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, объясняющий цветовую схему Манселла, включая отредактированную версию книги Клеланда « Практическое описание цветовой системы Манселла» .
• Объяснение системы Манселла на Adobe.com. Проверено 13 августа 2003 г.
• Краткое объяснение на сайте японской компании Dainichiseika Color & Chemicals, включая красивую диаграмму цветного твердого вещества Манселла.

Данные и конверсия

• Лаборатория науки о цвете Манселла в Рочестерском технологическом институте , академическая лаборатория, посвященная науке о цвете, финансируемая Фондом Манселла.
  • Данные ренотации Манселла в текстовом формате (из ренотаций Оптического общества Америки 1940-х годов). Предоставляются исходные изображения CIE xyY , а также преобразования sRGB и CIELAB.
• Инструментарий Munsell and Kubelka-Munk от Пола Центоре с алгоритмом радиальной интерполяции, описанным в Centore 2012.
• munsellinterpol , языковой пакет R для интерполяции между образцами ренотации Munsell; сплайн-интерполяция.
• Munsell Color Palette , онлайн-цветовая палитра Munsell и Munsell в sRGB конвертер ; грубая линейная интерполяция в пространстве sRGB.
• на базе флэш Палитра цветов Munsell Palette -памяти от фирмы веб-дизайна Triplecode (на основе версии, первоначально созданной в MIT Media Lab ).
• LOGitEASY Munsell Color Calculator , который преобразует цвета Манселла в специализированное обозначение цвета почвы (требуется регистрация)

Другие инструменты

• ToyPalette от Loo & Cox, веб-приложения для создания цветовых палитр из изображений. Цветовой анализ цифрового изображения по Манселлу.