تويت
قياس الألوان
عين الإنسان جهاز عالي الحساسية قادر على إدراك وتحسس عدد كبير من الألوان ولكنها لا تقيسها، إذ يتطلب قياس الألوان التعبير عنها إما بأرقام مطلقة أو نسبية بمقارنتها مع مراقب مرجعي، وهو شخص افتراضي يفترض أنه يمثل وسطي الأشخاص الطبيعيين في ظروف معرّفة جيداً.
يستخدم علماء الطبيعة كلمة لون ويقصدون بها ظاهرة فيزيائية ناتجة من تحليل الضوء الأبيض، ويستخدمها الفنانون التشكيليون والمشتغلون بالصباغة وعمال المطابع ويقصدون بها المواد الصباغية التي يستعملونها لإنتاج التلوين. أما اللون بحد ذاته فهو ذلك التأثير الفيزيولوجي الخاص بعمل الدماغ الناتج من سقوط الضوء على شبكية العين، سواء كان ناتجاً من المادة الصباغية الملونة أم من الضوء الملون.
فاللون إذاً هو إحساس يظهر من خلال علاقات إنسانية نفسية أو فيزيولوجية، بينما قياس الألوان colormétrie هو علم فيزيائي دقيق يدرس التكافؤ بين المكونات المتعددة للضوء التي تعطي الإحساس اللوني نفسه. كما يدرس الألوان ويصنفها ويحدد حدودها وتباينها.
مواصفات الألوان
يُعَرَّف اللون بثلاثة مقادير فيزيائية تعد أساس علم قياس الألوان:
1ـ النصوع luminance: وهو يعبر عن الشدة مقيسة بالواحدات الضوئية، فيقال عن منبع إنه قوي أو ضعيف، أي إن إضاءته قوية أو ضعيفة. أما من أجل جسم ما فهي تعبر عن مدى عتامة أو إضاءة اللون، فنقول عنه إنه غامق أو فاتح.
2ـ كنه اللون: وهو ما يميز اللون من غيره، ويوصف بطول موجة الضوء المهيمن للون المدروس. وهذه الصفة تُعْرَف باللغة الدارجة تحت اسم اللون، كأن يُقال هذا اللون هو بنفسجي أو أزرق أو أخضر أو أحمر أو أصفر أو أزرق مخضر أو أحمر برتقالي. تشير هذه الأسماء في الواقع إلى المادة الملونة أو الصبغة التي تحدد هذا اللون.
3ـ عامل النقاوة: ويعبر عن مدى قرب أو ابتعاد اللون عن اللون النقي.
وتستخدم كلمة نقي أو مشبع أو مخلوط بالأبيض أو مبيض. ويعبر عن طول الموجة المسيطِر في اللون مع عامل النقاوة مجتمعين بالصبغة اللونية.
يمكن التعبير عن عامل النصوع وعامل النقاوة للون جسم ما باستخدام صيغة واحدة، كما يأتي:
1ـ إذا كان لون الجسم فاتحاً أو مشبعاً يقال إنه حي.
2ـ إذا كان لون الجسم فاتحاً ومبيضاً يقال إنه شاحب.
3ـ إذا كان لون الجسم غامقاً ومشبعاً يقال إنه لون عميق.
4ـ إذا كان لون الجسم غامقاً ومبيضاً يقال إنه مخلوط أو ممزوج.
إدراك الألوان
أثبت العالم الإنكليزي نيوتن[ر]أن الضوء الأبيض يمكن تحليله إلى ألوانه الأصلية باستخدام موشور زجاجي، (الشكل1)، وأن إدراك أي لون يكون بوساطة الضوء الساقط عليه ثم المنعكس إلى العين. وسطوح الأجسام عموماً تحلل الضوء (الطبيعي أو الصناعي) الساقط عليها. فكل سطح يمتص بعض الإشعاعات ويعكس إشعاعات أخرى في جميع الاتجاهات، ولون الإشعاعات التي انعكست من هذا السطح تمثل لونه، فمثلاً يُرى سطح أحمر اللون كذلك لأنه امتص كل الإشعاعات ما عدا الإشعاعات الحمراء التي عكسها.
على هذا الأساس يقال عن سطح ما إنه أبيض، إذا كان يعكس كل الإشعاعات التي تسقط عليه، كما يقال عن سطح إنه أسود إذا كان يمتص تماماً كل الإشعاعات التي تسقط عليه أما السطوح الرمادية فهي التي تعكس جزءاً من الإشعاعات الملونة وتمتص نسباً منها، والسطوح التي ليست كاملة البياض أو كاملة السواد أو رمادية يقال عنها ملونة.
إنتاج الألوان
تنتج الألوان المختلفة بعمليتي تركيب مختلفتين، إما بالجمع أو بالطرح.
1ـ عملية التركيب بالجمع: بالاستعانة بثلاثة منابع للضوء أمام كل منها مرشح، الأول أحمر والثاني أخضر والثالث أزرق داكن، وبتركيب كل اثنين من هذه المصادر الضوئية الملونة الثلاثة يُحصل على ما يأتي:
ـ بتركيب الضوءين الأحمر والأخضر ينتج اللون الأصفر.
ـ بتركيب الضوءين الأخضر والأزرق ينتج اللون الأخضر المائل للزرقة (السياني).
ـ بتركيب الضوءين الأزرق والأحمر ينتج اللون البنفسجي المحمر (القرمزي ـ الماجينتا).
وبتركيب الأضواء الثلاثة الأحمر والأخضر والأزرق ينتج اللون الأبيض. وهذا هو التركيب بالإضافة أو الجمع، وهو المستعمل في إنتاج ألوان التلفزيون والسينما والتصوير الضوئي (الشكل 2).
2ـ عملية التركيب بالطرح: وتتم بوضع مرشحات ملونة بالألوان الآتية: الأصفر، والقرمزي (الماجينتا)، والأخضر المزرق (السياني)، بالتتابع أمام منبع واحد للضوء ويُحصل من خلالها على:
ـ اللون البرتقالي بتركيب المرشحين القرمزي والأصفر.
ـ اللون البنفسجي بتركيب المرشحين الأزرق والقرمزي.
ـ اللون الأخضر بتركيب المرشحين الأصفر والأزرق.
وبتركيب المرشحات الثلاثة كلها يحذف كامل الضوء أي السواد. ومزج المواد الملونة هو عملية تركيب بالطرح، فالضوء يتعرض لعملية طرح بامتصاص المادة الملونة لبعض إشعاعات طيفية منه. لذا فالإحساس باللون الناتج من مزج مادتين ملونتين هو باقي عمليتي طرح مختلفتين للضوء الذي يضيئهما.وما يتبقى هي الإشعاعات التي لم تمتص من كلا اللونين وانعكست إلى العين، وهي بذلك مشابهة لنتيجة تركيب المرشحات الملونة السابقة بالتتابع أمام المنبع الواحد للضوء.
أجهزة قياس الألوان
في علم قياس اللون تُستخدم أجهزة عديدة لقياس الصفات الثلاث المميزة للألوان، فهناك نمط من أجهزة قياس اللون وظيفته قياس اللون بالمقارنة مع لون مرجعي. وهناك أجهزة قياس ضوئية تعطي مقدار الضوء المنعكس أو المنتشر عن الجسم، وهناك أيضاً أجهزة قياس المحتوى اللوني وتقوم بتحليل الضوء الملون إلى عصابات ضيقة.
وهناك أيضاً أجهزة التحليل الطيفي التي تساعد على تحليل الإشعاع المنعكس أو النافذ بطريقة المقارنة. وأخيراً تتوافر أجهزة قياس الطاقة الضوئية اللونية التي تسمح بقياس كامل الصفات الفيزيائية للون المدروس.
مثلث الألوان
حسب قوانين نظرية الألوان الثلاثية، فإن ثلاثة ألوان أساسية تسمح عند مزجها بنسب معينة الحصول على الألوان كافة. ويحدث الأمر نفسه في علم قياس الألوان، حيث تحدد الألوان التي تؤثر مباشرة في العين؛ لأنها هي التي يمكن قياسها فعلياً. وتوجد ثلاث قواعد للقيام بذلك:
1ـ نصوع مزيج لوني يساوي مجموع نصوع الألوان المركبة له. (قانون الجمع).
2ـ إذا أعطت منطقتان مضاءتان الانطباع اللوني نفسه، فيبقى الانطباع نفسه حتى لو ضُرب نصوع كل منها بعامل الضرب نفسه. (قانون التناسب).
3ـ إذا وضع مزيجان لونيان مضيئان أحدهما إلى جانب الآخر وأعطيا الأثر اللوني نفسه فيكون سلوكهما نفسه في آلية مزج.
يحوي أي نظام لقياس الألوان ثلاثة معطيات، لا يمثل إلا بنظام بثلاثة مركبات في الفراغ. لسهولة الدراسة، من الأنسب العمل في المستوي، ولذلك تستخدم المثلثات اللونية الكلاسيكية.
أول نظام من هذا النوع هو نظام RGB المعرف منذ عام 1931، وهو يستخدم ثلاثة ألوان أساسية: الأحمر R والأخضر G والأزرق B. ويعتمد على نظرية أساسية: إن مزج المكونات الثلاثة يكافئ صباغياً لوناً أبيض مرجعياً، والذي أصبح منبع الطاقة المتساوية، وهذا يرجع إلى التمثيل على شكل مستوي. ولهذا النظام بعض المساوئ، ولذلك تم الوصول إلى نظام xyz حيث يكون بتغيير الإحداثيات:
كل الأضواء الملونة تتوضع في الشكل بإحداثيات ثلاثية لونية موجبة.
طيف الطاقة المتساوية أي الأبيض النظري يقع في مركز المثلث.
الوحدات الجديدة المنسوبة إلى x و z هي صفر وy تعبر عن الإضاءة.
الجانب الممثل للأزرق هو مماس إلى الخط y ونقطته السفلى تقع في حدود اللون فوق البنفسجي على الخط x.
أصبح هذا الاتفاق ذا استخدام واسع في عالم قياس الألوان (الشكل 3).
على هذا المثلث من الممكن وضع المركز w الذي يمثل الأبيض النظري أو إلى جانبه ألوان تخيلية أخرى بيضاء تعد كمرجع عملي (الشكل 4).
تقع أطوال الموجة التي تعرّف لوناً ما على محيط المثلث، ابتداءً من الأسفل عند الدرجة 400كلفن للوصول إلى الذروة عند الدرجة 520كلفن، ونزولاً إلى نهاية الأحمر عند الدرجة 700كلفن. أما الخط الواصل بين النقاط السفلية فهو الخط الأرجواني.
وهكذا، فإن علم قياس الألوان يشكل لغة لونية محددة ووسيلة قياس فيزيائية دقيقة. و يقدم تفسيرات جيدة لنظام رؤية العين الذي قد يعطي نتائج خاطئة أحياناً.
سليم نوح
عين الإنسان جهاز عالي الحساسية قادر على إدراك وتحسس عدد كبير من الألوان ولكنها لا تقيسها، إذ يتطلب قياس الألوان التعبير عنها إما بأرقام مطلقة أو نسبية بمقارنتها مع مراقب مرجعي، وهو شخص افتراضي يفترض أنه يمثل وسطي الأشخاص الطبيعيين في ظروف معرّفة جيداً.
يستخدم علماء الطبيعة كلمة لون ويقصدون بها ظاهرة فيزيائية ناتجة من تحليل الضوء الأبيض، ويستخدمها الفنانون التشكيليون والمشتغلون بالصباغة وعمال المطابع ويقصدون بها المواد الصباغية التي يستعملونها لإنتاج التلوين. أما اللون بحد ذاته فهو ذلك التأثير الفيزيولوجي الخاص بعمل الدماغ الناتج من سقوط الضوء على شبكية العين، سواء كان ناتجاً من المادة الصباغية الملونة أم من الضوء الملون.
فاللون إذاً هو إحساس يظهر من خلال علاقات إنسانية نفسية أو فيزيولوجية، بينما قياس الألوان colormétrie هو علم فيزيائي دقيق يدرس التكافؤ بين المكونات المتعددة للضوء التي تعطي الإحساس اللوني نفسه. كما يدرس الألوان ويصنفها ويحدد حدودها وتباينها.
مواصفات الألوان
يُعَرَّف اللون بثلاثة مقادير فيزيائية تعد أساس علم قياس الألوان:
1ـ النصوع luminance: وهو يعبر عن الشدة مقيسة بالواحدات الضوئية، فيقال عن منبع إنه قوي أو ضعيف، أي إن إضاءته قوية أو ضعيفة. أما من أجل جسم ما فهي تعبر عن مدى عتامة أو إضاءة اللون، فنقول عنه إنه غامق أو فاتح.
2ـ كنه اللون: وهو ما يميز اللون من غيره، ويوصف بطول موجة الضوء المهيمن للون المدروس. وهذه الصفة تُعْرَف باللغة الدارجة تحت اسم اللون، كأن يُقال هذا اللون هو بنفسجي أو أزرق أو أخضر أو أحمر أو أصفر أو أزرق مخضر أو أحمر برتقالي. تشير هذه الأسماء في الواقع إلى المادة الملونة أو الصبغة التي تحدد هذا اللون.
3ـ عامل النقاوة: ويعبر عن مدى قرب أو ابتعاد اللون عن اللون النقي.
وتستخدم كلمة نقي أو مشبع أو مخلوط بالأبيض أو مبيض. ويعبر عن طول الموجة المسيطِر في اللون مع عامل النقاوة مجتمعين بالصبغة اللونية.
يمكن التعبير عن عامل النصوع وعامل النقاوة للون جسم ما باستخدام صيغة واحدة، كما يأتي:
1ـ إذا كان لون الجسم فاتحاً أو مشبعاً يقال إنه حي.
2ـ إذا كان لون الجسم فاتحاً ومبيضاً يقال إنه شاحب.
3ـ إذا كان لون الجسم غامقاً ومشبعاً يقال إنه لون عميق.
4ـ إذا كان لون الجسم غامقاً ومبيضاً يقال إنه مخلوط أو ممزوج.
إدراك الألوان
 |
| الشكل (1) تحليل الضوء الأبيض |
على هذا الأساس يقال عن سطح ما إنه أبيض، إذا كان يعكس كل الإشعاعات التي تسقط عليه، كما يقال عن سطح إنه أسود إذا كان يمتص تماماً كل الإشعاعات التي تسقط عليه أما السطوح الرمادية فهي التي تعكس جزءاً من الإشعاعات الملونة وتمتص نسباً منها، والسطوح التي ليست كاملة البياض أو كاملة السواد أو رمادية يقال عنها ملونة.
إنتاج الألوان
 |
| الشكل (2) طريقة المزج بالجمع |
1ـ عملية التركيب بالجمع: بالاستعانة بثلاثة منابع للضوء أمام كل منها مرشح، الأول أحمر والثاني أخضر والثالث أزرق داكن، وبتركيب كل اثنين من هذه المصادر الضوئية الملونة الثلاثة يُحصل على ما يأتي:
ـ بتركيب الضوءين الأحمر والأخضر ينتج اللون الأصفر.
ـ بتركيب الضوءين الأخضر والأزرق ينتج اللون الأخضر المائل للزرقة (السياني).
ـ بتركيب الضوءين الأزرق والأحمر ينتج اللون البنفسجي المحمر (القرمزي ـ الماجينتا).
وبتركيب الأضواء الثلاثة الأحمر والأخضر والأزرق ينتج اللون الأبيض. وهذا هو التركيب بالإضافة أو الجمع، وهو المستعمل في إنتاج ألوان التلفزيون والسينما والتصوير الضوئي (الشكل 2).
2ـ عملية التركيب بالطرح: وتتم بوضع مرشحات ملونة بالألوان الآتية: الأصفر، والقرمزي (الماجينتا)، والأخضر المزرق (السياني)، بالتتابع أمام منبع واحد للضوء ويُحصل من خلالها على:
ـ اللون البرتقالي بتركيب المرشحين القرمزي والأصفر.
ـ اللون البنفسجي بتركيب المرشحين الأزرق والقرمزي.
ـ اللون الأخضر بتركيب المرشحين الأصفر والأزرق.
وبتركيب المرشحات الثلاثة كلها يحذف كامل الضوء أي السواد. ومزج المواد الملونة هو عملية تركيب بالطرح، فالضوء يتعرض لعملية طرح بامتصاص المادة الملونة لبعض إشعاعات طيفية منه. لذا فالإحساس باللون الناتج من مزج مادتين ملونتين هو باقي عمليتي طرح مختلفتين للضوء الذي يضيئهما.وما يتبقى هي الإشعاعات التي لم تمتص من كلا اللونين وانعكست إلى العين، وهي بذلك مشابهة لنتيجة تركيب المرشحات الملونة السابقة بالتتابع أمام المنبع الواحد للضوء.
أجهزة قياس الألوان
 |
| الشكل (3) تمثيل الألوان في المستوي |
وهناك أيضاً أجهزة التحليل الطيفي التي تساعد على تحليل الإشعاع المنعكس أو النافذ بطريقة المقارنة. وأخيراً تتوافر أجهزة قياس الطاقة الضوئية اللونية التي تسمح بقياس كامل الصفات الفيزيائية للون المدروس.
مثلث الألوان
حسب قوانين نظرية الألوان الثلاثية، فإن ثلاثة ألوان أساسية تسمح عند مزجها بنسب معينة الحصول على الألوان كافة. ويحدث الأمر نفسه في علم قياس الألوان، حيث تحدد الألوان التي تؤثر مباشرة في العين؛ لأنها هي التي يمكن قياسها فعلياً. وتوجد ثلاث قواعد للقيام بذلك:
1ـ نصوع مزيج لوني يساوي مجموع نصوع الألوان المركبة له. (قانون الجمع).
2ـ إذا أعطت منطقتان مضاءتان الانطباع اللوني نفسه، فيبقى الانطباع نفسه حتى لو ضُرب نصوع كل منها بعامل الضرب نفسه. (قانون التناسب).
3ـ إذا وضع مزيجان لونيان مضيئان أحدهما إلى جانب الآخر وأعطيا الأثر اللوني نفسه فيكون سلوكهما نفسه في آلية مزج.
يحوي أي نظام لقياس الألوان ثلاثة معطيات، لا يمثل إلا بنظام بثلاثة مركبات في الفراغ. لسهولة الدراسة، من الأنسب العمل في المستوي، ولذلك تستخدم المثلثات اللونية الكلاسيكية.
أول نظام من هذا النوع هو نظام RGB المعرف منذ عام 1931، وهو يستخدم ثلاثة ألوان أساسية: الأحمر R والأخضر G والأزرق B. ويعتمد على نظرية أساسية: إن مزج المكونات الثلاثة يكافئ صباغياً لوناً أبيض مرجعياً، والذي أصبح منبع الطاقة المتساوية، وهذا يرجع إلى التمثيل على شكل مستوي. ولهذا النظام بعض المساوئ، ولذلك تم الوصول إلى نظام xyz حيث يكون بتغيير الإحداثيات:
 |
| الشكل (4) ألوان بيضاء معيارية A.B.C مع المركز النظري للأبيض |
طيف الطاقة المتساوية أي الأبيض النظري يقع في مركز المثلث.
الوحدات الجديدة المنسوبة إلى x و z هي صفر وy تعبر عن الإضاءة.
الجانب الممثل للأزرق هو مماس إلى الخط y ونقطته السفلى تقع في حدود اللون فوق البنفسجي على الخط x.
أصبح هذا الاتفاق ذا استخدام واسع في عالم قياس الألوان (الشكل 3).
على هذا المثلث من الممكن وضع المركز w الذي يمثل الأبيض النظري أو إلى جانبه ألوان تخيلية أخرى بيضاء تعد كمرجع عملي (الشكل 4).
تقع أطوال الموجة التي تعرّف لوناً ما على محيط المثلث، ابتداءً من الأسفل عند الدرجة 400كلفن للوصول إلى الذروة عند الدرجة 520كلفن، ونزولاً إلى نهاية الأحمر عند الدرجة 700كلفن. أما الخط الواصل بين النقاط السفلية فهو الخط الأرجواني.
وهكذا، فإن علم قياس الألوان يشكل لغة لونية محددة ووسيلة قياس فيزيائية دقيقة. و يقدم تفسيرات جيدة لنظام رؤية العين الذي قد يعطي نتائج خاطئة أحياناً.
سليم نوح