این گل دقیقا چه رنگی است؟

مطالعه رنگ اجسام با بررسی تصویر دوربین دیجیتال

مقدمه:

اشیا به دلیل تنوع در جنس، جذب و بازتاب مختلف در رنگ‌های متفاوت دارند و در نتیجه به رنگ‌های مختلفی دیده می‌شوند. به همین علت، رنگ ویژگی مهمی از جسم محسوب می‌شود و اغلب به عنوان اولین راه برای تشخیص بکار می‌رود و از آن می‌توان جنس ماده را تا حدودی حدس زد. مثلا از رنگ میوه به تازگی یا کهنگی آن پی می‌بریم. وقتی به یک کاغذ قرمز نگاه می‌کنیم مشخص است که کاغذ فقط نور قرمز را بازتاب کرده و بقیه رنگ‌ها را جذب کرده است و شیشه قرمز نیز،  نور قرمز را عبور داده و سایر رنگ‌ها را جذب کرده است. هرچند ما صرفا با مشاهده رنگ اجسام قادر به تشخیص اجزا طول موجی نیستیم و فقط با طیف‌سنجی این امر میسر می‌شود. در طیف‌سنجی مشخص می‌شود که مثلا شیشه قرمز، رنگ چه طول موج‌هایی را جذب و چه طول موج‌هایی را عبور داده است. چون رنگی که مشاهده می‌کنیم ترکیب نور تمام رنگ‌های خروجی است و به همین خاطر است که انواع قرمز را می‌بینیم. از طرف دیگر چشم فقط همان برهم نهی رنگ‌های مختلف را یکجا می‌بیند. ولی می‌توان اطلاعاتی بیشتر از اطلاعات بدست آمده توسط چشم،  اما نه به دقت اطلاعات بدست آمده توسط طیف‌سنج، توسط کامپیوتر بدست آورد. در کامپیوتر هر رنگ تعریف دارد و اصولا می‌توان هر رنگی را با ترکیب سه رنگ اصلی ایجاد کرد. در نتیجه می‌توان رنگهای مختلف قرمز را بررسی کرد که کدام قرمز خالص است و مثلا کدام ناخالصی دارد.

اطلاعات بیشتر در رابطه با دستگاه‌های مشخص کردن رنگ در کامپیوتر:

تا کنون تلاش‌های زیادی برای کمی کردن رنگ انجام شده است، به نحوی که با مشخص کردن مثلا چند کمیت بتوان رنگ را مشخص کرد. دو سیستم در کامپیوتر برای مشخص کردن رنگ بکار می‌رود. یکی استفاده از سیستم قرمز، سبز، آبی یا به عبارتی RGB و دیگر استفاده از سیستم فام، درخشندگی و اشباع یا به عبارتی HUE وSAT  وLUM .

با استفاده از بخش رنگ در نرم افزار پینت و یا فوتوشاپ می‌توان اطلاعات مفیدی در مورد این مشخصات رنگ  در دو دستگاهی که نرم افزار بر مبنای آن ذکر کرده، به دست آورید.

سیستم RGB بر اساس ساختمان چشم و چگونگی دیدن رنگ‌های مختلف توسط سه نوع گیرنده در شبکیه که حساس به سه رنگ اصلی هستند کار می‌کند. در اصل می‌توان هر رنگی را با ترکیب سه رنگ اصلی به میزان مختلف بدست آورد. اگر کامپیوتری رنگ‌های بیشتری را ادعا می‌کند، در اصل درجات بیشتری از هر رنگ را تعریف کرده است. این گونه رنگ‌سنجی، تا طیف‌سنجی فاصله دارد ولی به مراتب دقت رنگ‌سنجی را نسبت به چشم بیشتر می‌کند.

در دسته‌بندی دیگر، HUE وSAT  وLUM ، منظور از  HUE، فام رنگ یا همان اصل رنگ است و نشان‌دهنده طول موج نور است. فام رنگ، همان رنگ‌های رنگین کمان از بنفش تا قرمز را تشکیل می‌دهد. گفته می‌شود که چشم تقریبا ً ۱۵۰ فام متفاوت را می‌تواند تشخیص دهد، ولی همه این‌ها به طور مساوی در طیف مرئی توزیع نشده‌اند ، زیرا چشم ما برای تفکیک فام‌ها در طول موج‌های بلندتر توانایی بیشتری دارد. بلندترین طول موج‌ها در منطقه قرمز و کوتاه‌ترین طول موج‌ها در منطقه بنفش هستند. رنگ ممکن است سیاه و سفید و خاکستری باشد که بی‌فام هستند یا ممکن است رنگی باشد که فام‌دار هستند.  LUM، نشان‌دهنده  دومین صفت رنگ یعنی درخشندگی است و درجه نسبی تیرگی و روشنی آن را مشخص می‌کند (غالبا ً نقاشان اصطلاح رنگ‌سایه را نیز در همین معنا به کار می‌برند). معمولا ً درخشندگی رنگ‌های فام‌دار را در قیاس با رنگ‌های بی‌فام می‌سنجند. در چرخه رنگ، زرد بیشترین درخشندگی (معادل خاکستری روشن نزدیک به سفید) و بنفش کمترین درخشندگی (معادل خاکستری تیره نزدیک به سیاه) را دارد. در سلسله  رنگی، هر فام نسبت به دیگری میزان تیرگی یا روشنی ذاتی‌اش را می‌نمایاند. منظور از SAT نیز اشباع، سومین ویژگی رنگ است و میزان خلوص فام آن را مشخص می‌کند. SAT بالا، یعنی اینکه تماما از این رنگ است، ولی اگر SAT پایین باشد، به این معناست که ناخالصی داخل آن است و SAT صفر به یک ناحیه خاکستری می‌رسد. فام‌های چرخه رنگ صد در صد خالص‌اند، ولی در طبیعت به ندرت می‌توان فام خالصی یافت. اگر فام‌ها به هم آمیخته شوند نیز رنگ‌های شکسته به دست می‌آیند.

هدف:

در این آزمایش قصد داریم با استفاده از امکانات نرم افزارهای کامپیوتری مثل پینت یا فتوشاپ، و دسترسی به اجزای رنگ، اطلاعاتمان از رنگ اجسام را، نسبت به آنچه چشم می‌بیند، افزایش دهیم.

 

چه کاری می‌خواهیم انجام دهیم و به چه لوازمی نیاز داریم:

می‌خواهیم رنگ یک جسم را در کامپیوتر بررسی کنیم تا بتوانیم بر اساس مؤلفه‌های سه رنگ اصلی و یا دستگاه دیگر، رنگ را به صورت کمی بیان کنیم. برای بررسی رنگ یک تصویر به کمک کامپیوتر به اقلام زیر نیاز داریم:

  • یک دوربین دیجیتالی برای عکسبرداری از اجسام با رنگ‌های مختلف.
  • یک دستگاه کامپیوتر با نرم افزار مربوطه مانند پینت، آفیس پیکچر، فوتوشاپ،…

 

آزمایش :

  • با استفاده از دوربین دیجیتالی، از یک جسم رنگی عکس گرفته و آن را به کامپیوتر منتقل کنید. این عکس می‌تواند از یک جسم با رنگ‌های متنوع باشد ولی بهتر است، برای تحلیل دقیق‌تر، ابتدا از موضوعاتی با رنگ‌های ساده عکس بگیرید.

  • سپس عکس مورد نظر را در برنامه پینت باز کنید.

  • تا جایی که ممکن است با استفاده از ذره بین نرم افزار، ابعاد تصویر را بزرگ کنید تا به پیکسل‌ها برسید. خواهید دید که در هر پیکسل فقط یک رنگ خاص دیده می‌شود.
  • رنگ پیکسل‌های مجاور ممکن است مشابه باشند و یا به تدریج تغییر کنند. رنگ دو پیکسل مجاور که کمی با هم تفاوت دارند را بررسی کنید. برای مثال، رنگ پیکسل مربوط به یک جسم سبز و یک جسم قرمز رامقایسه کنید.

 

آزمایش (پیشرفته‌تر):

  • برای بررسی این کمیت‌ها، در خصوص یک تصویر،می‌توانید از نوار بالای صفحه نرم‌افزار و جعبه  tools، ابزارcolor picker  را انتخاب کرده و ماوس را روی هر قسمت از تصویر که مایل هستید، برده و چپ کلیک کنید.
  • سپس از گوشه سمت راست بالای صفحه، گزینهEdit Colors  را انتخاب کنید. حال در کادری که پیش روی شما باز شده است،اطلاعات دقیقی در خصوص ترکیب رنگ نقطه مورد نظرتان می‌بینید.

  • ارزیابی دقیق تصاویر به این شیوه، اطلاعات خوبی را در رابطه با رنگ جسم ارائه می‌دهد. علاوه بر این، از مزیت‌های عمده بررسی کامپیوتری تصاویر،  قابلیت مقایسه تفاوت‌های رنگی و تکرارپذیری  آن است. مثلا اگر از یک سیب که برش خورده و به مرور زمان رنگ آن عوض می‌شود، مکررا عکس بگیرید و به ارزیابیRGB  یا سه تنظیم دیگر رنگ بپردازید، می‌توانید مطالعه دقیق‌تری نسبت به این تغییرات رنگی داشته باشید.
  • در همین زمینه می‌توان به مقالهبررسی روند تغییرات رنگ دسر سویا با استفاده از عکس برداری دیجیتالی اشاره کرد که در بیستمین کنگره ملی علوم و صنایع غذایی (۱۳۹۰) ارائه گردیده است.

 

کاربرد:

  • بررسی دقیق رنگ‌ها در هنر و گرافیک بسیار ضروری است.
  • مطالع دقیق تغییرات اجسام

 

سؤال، پیشنهاد و نکته:

  • می‌توانید تغییرات رنگی و یا اتفاقاتی را که با چشم شاهد آن هستید را توسط کامپیوتر ارزیابی کنید.
  • می‌توانید نرم افزاری بنویسید و این کمیت‌های عددی را در یک منحنی رسم کنید.

 

آزمایش‌های مرتبط:

  

بیشتر بدانید:

ارتباط با بخش

از متخصص نور بپرس

در این بخش می توانید سؤالات خود را در رابطه با نور و لیزر بپرسید تا متخصصین به آن‌ها پاسخ دهند

لینک ارتباط مستقیم با