Colorimetry: Bagaimana Mengukur Perbedaan Warna
Colorimetry, ilmu pengukuran warna, banyak digunakan di industri perdagangan, industrial dan laboratorium untuk mengekspresikan warna dalam bentuk numerik dan juga, untuk mengukur perbedaan warna antara spesimen. Aplikasi meliputi cat, tinta, plastik, tekstil dan pakaian jadi, makanan dan minuman, obat-obatan dan kosmetik, display, parts, dan produk lain yang mencerminkan atau mentransmisikan warna.
Konica Minolta Sensing Americas, Inc.
Penggunaan dan pentingnya colorimetry telah berkembang seiring dengan meningkatnya manufaktur dan pengolahan global. Ketika trim otomotif plastik yang diproduksi di satu benua, misalnya, harus sesuai dengan penyelesaian logam yang dicat yang diaplikasikan pada deskripsi warna yang lain serta deskripsi yang tepat, menjadi kebutuhan mutlak.
Sayangnya, persepsi warna manusia sangat bervariasi dan dipengaruhi oleh iluminasi, ukuran sampel, warna disekitar, dan sudut pengamatan. Instrumen colorimetric menyediakan seperangkat kondisi standar yang membantu memastikan konsistensi dan repeatability.
Sementara istilah colorimetry sering digunakan dalam arti umum untuk mengukur pengukuran warna, istilah ini berbeda dengan spektrofotometri, karena istilah ini merupakan metode pengukuran warna yang terkait, namun berbeda.
Dalam kolorimetri, kuantifikasi warna didasarkan pada tiga komponen teori penglihatan warna, yang menyatakan bahwa mata manusia memiliki reseptor untuk tiga warna primer (merah, hijau dan biru), dan bahwa semua warna dipandang sebagai campuran dari warna primer tersebut. Dalam kolorimetri, komponen ini disebut sebagai koordinat X-Y-Z. Colorimeters, berdasarkan teori persepsi warna ini, menggunakan tiga photocells sebagai reseptor untuk melihat warna dengan cara yang sama seperti mata manusia.
Spektrofotometri, di sisi lain, menggunakan lebih banyak sensor (40 atau lebih dalam beberapa spektrofotometer) untuk memisahkan seberkas cahaya yang dipantulkan atau dipancarkan ke dalam panjang gelombang komponennya. Ia mengukur reflektansi spektral objek pada setiap panjang gelombang pada spektrum spektrum yang terlihat. Spektrofotometri dapat memberikan akurasi yang tinggi dan umumnya digunakan dalam penelitian dan aplikasi perumusan warna. Colorimeters umumnya digunakan dalam aplikasi produksi dan kontrol kualitas.
Anatomi Sebuah Colorimeter
Sebuah colorimeter terdiri dari sumber cahaya, optik tampilan geometri tetap, tiga photocells yang disesuaikan dengan Observer Standar yang ditetapkan secara internasional, dan prosesor onboard atau koneksi kabel ke unit prosesor / display / komputer.
Dalam pengoperasiannya, lensa sensor dari colorimeter biasanya ditempatkan tepat di atas area spesimen yang akan diukur – misalnya, sepotong kain yang dicelup atau chip plastik berwarna. Untuk spesimen film cair atau berwarna, di mana cahaya yang ditransmisikan harus diukur, spesimen ditempatkan dalam kompartemen transmitansi instrumen atau pada pemegang sampel khusus. Selanjutnya, operator mengaktifkan sumber cahaya yang tercermin dari spesimen dan melewati tiga photocells, yang menentukan komponen merah, hijau dan biru, kemudian mengirimkan data ke komputer mikro. Komputer mikro akan menghitung nilai tristimulus X-Y-Z dan menangkap data, yang akan ditampilkan pada layar atau dicetak.Bottom of Form
Sementara nilai tristimulus berguna untuk menentukan warna, warnanya tidak memungkinkan visualisasi warna yang mudah. Dengan demikian, sejumlah model matematis dan metode grafik telah dikembangkan di bawah naungan Komisi Internasional de l’Eclairage (CIE). Konseptualisasi ini disebut sebagai ruang warna. Ruang warna lebih dekat dengan mengekspresikan atribut warna relatif seperti lightness / darkness (kecerahan / kegelapan), saturasi (kromatisitas) dan rona (hue). Mereka sangat berguna dalam mengukur dan membandingkan perbedaan warna antara dua spesimen – misalnya, warna target yang harus berulang kali direproduksi dalam proses produksi.
Gambar 1. Sensitivitas spektral sesuai dengan mata manusia (fungsi pencocokan warna dari Pemantau Standar 1931).
Hue adalah istilah yang digunakan untuk klasifikasi warna umum – wilayah spektrum yang terlihat (380 sampai 700 nm) – di mana pantulan cahaya paling terang terjadi. Hues yang dianggap biru cenderung memantulkan cahaya di ujung bawah spektrum, hijau di wilayah tengah, dan merah mendekati ujung yang lebih tinggi. Gambar 1 menunjukkan sensitivitas spektral yang sesuai dengan mata manusia.
Terang / gelap dapat diukur secara independen dari rona. Misalnya, seberapa cerah warna jeruk nipis bisa dibandingkan dengan kecerahan buah cherry. Saturasi menggambarkan kejernihan / kekusaman dari warna yang dirasakan dan, seperti ringan, dapat diukur secara independen dari rona.
Di antara satuan warna yang paling banyak digunakan untuk mendefinisikan dan mengekspresikan secara matematis, atribut ini adalah ruang warna YIE CIE yang didirikan pada tahun 1931; ruang warna L * a * b * 1976; dan ruang warna L * C * h. Ruang warna lainnya, seperti CIELUV, Hunter Lab, dikembangkan oleh Richard S. Hunter, dan sistem notasi warna Munsell, juga dapat digunakan.
Gambar 2. Diagram Kromatisitas X,Y 1931
Seiring berjalannya waktu, representasi ruang warna telah disempurnakan lebih dekat sesuai dengan perbedaan warna persepsi mata manusia seperti yang didefinisikan oleh eksperimen lanjutan dan statistik rata-rata.
Nilai X-Y-Z dan ruang warna Yxy
Salah satu representasi ruang warna pada bacaan diatas adalah diagram kromatisitas CIE 1931 X, Y (Gambar 2). Diagram ini digunakan untuk grafik warna dua dimensi, tidak tergantung pada kecerahan. X dan Y adalah koordinat kromatisitas yang dihitung dari nilai tristimulus X-Y-Z. Dalam diagram ini, warna achromatic mengarah ke tengah, dan kromatisitas meningkat ke arah tepi. Sebuah apel merah yang diukur secara kolorimetri di mana koordinat kromatisitasnya adalah X = 0,4832 dan Y = 0,3045, dapat ditempatkan di ruang warna ini pada posisi A (lingkaran biru).
Istilah ini juga disebut sebagai CIELAB, satuan warna L*a*b* telah diumumkan pada tahun 1976 untuk menyesuaikan salah satu masalah dari satuan warna Yxy asli. Jarak yang sama pada diagram kromatisitas X, Y tidak sesuai dengan perbedaan warna. Dalam diagram L*a*b*, warna solid, L * menunjukkan lightness/kecerahan, a* dan b* adalah koordinat kromatisitasnya. Di sini, a* dan b* menunjukkan arah warna (+ a* adalah arah merah, -a* adalah arah hijau).
Gambar 3. Diagram Kromatisitas a*, b*
Satuan warna L * C * h menggunakan diagram yang sama dengan ruang warna L * a * b *, namun ia menggunakan koordinat silinder, bukan empat persegi panjang. L * adalah sama dengan diagram L * a * b *. C * adalah kroma, dan h adalah rona sudut. Nilai C * adalah 0 di pusat untuk warna achromatic dan meningkat sesuai jarak dari pusat. Sudut Hue (h) dimulai pada sumbu + a dan dinyatakan dalam derajat saat poros kroma berputar berlawanan arah jarum jam.
Hasil pengukuran dari sebuah colorimeter dinyatakan dalam nilai X-Y-Z untuk sampel terukur, dan juga unit satuan warna seragam lainnya yang diterima. Dengan membandingkan pengukuran warna target dengan spesimen sampel, pengguna tidak hanya memperoleh deskripsi numerik dari suatu warna, namun juga dapat mengungkapkan sifat perbedaan warna antara dua spesimen yang terukur. Titik warna menunjukkan perbedaan dalam lightness, kromatisitas dan rona antara target dan sampel.
Gambar 4. Colorimeter portable memungkinkan pengukuran pada lokasi produksi atau lokasi terpencil.
Pengukuran warna yang dilakukan di satu lokasi dan dinyatakan dalam satuan ruang warna tertentu kemudian dapat dibandingkan dengan pengukuran yang dilakukan di lokasi lain atau di lain waktu dan dikomunikasikan dalam bahasa yang diterima secara internasional. Dengan cara ini, pengukuran kolorimetrik menghilangkan subjektivitas dalam persepsi warna dan perbedaan warna.
Colorimeters Masa Kini
Berbagai colorimeter tristimulus tersedia saat ini untuk pengambilan sampel warna saat produksi, inspeksi, dan kontrol kualitas warna. Banyak perangkat portabel yang dioperasikan dengan baterai yang memungkinkan pengukuran warna objektif di lokasi produksi atau di lokasi terpencil. Mereka menampilkan berbagai apertures dan tampilan iluminasi / geometri untuk aplikasi tertentu, berbagai tingkat kemampuan pemrosesan data, dan banyak aksesoris lainnya.
Colorimeters dalam konfigurasi mikroskopis digunakan untuk pengukuran benda-benda kecil yang akurat seperti pil dan reagen obat. Non-contact colorimeter dapat mengukur warna tekstil, kertas dan koil pada jalur produksi secara online. Instrumen palmtop kecil bahkan telah dirancang untuk aplikasi yang sangat spesifik seperti pengukuran kontras makanan yang dipanggang, digoreng, dan diproses.
Dengan memantau konsistensi warna dalam operasi produksi dan pemrosesan secara ketat, bisnis dan industri telah mengurangi biaya signifikan limbah/waste dan penolakan produk, dan secara bersamaan meningkatkan efisiensi dan produktivitas kerja.
Seiring dengan angka, huruf, dan bentuk, salah satu hal paling awal yang diajarkan pada masa kanak-kanak kita adalah warna pelangi. Namun, sebuah studi baru-baru ini menunjukkan bahwa manusia sebenarnya terlahir dengan kemampuan untuk mengenali warna. Tidak, kita tidak keluar dari rahim kemudian langsung mengetahui bahwa warna merah adalah merah atau biru disebut biru, namun penelitian menunjukkan bahwa bayi mampu membedakan warna dari satu sama lain dan memisahkannya ke dalam kategori yang berbeda.
