Цветовая система Манселла — это цветовое пространство, которое определяет цвета на основе трех свойств: оттенка, значения (яркости) и насыщенности (чистоты цвета). Разработанная Альбертом Х. Манселлом в начале 20-го века, она является одним из первых систематических цветовых пространств. Хотя система Манселла широко используется и обеспечивает множество преимуществ, у нее также есть некоторые ограничения.
Одним из основных недостатков системы Манселла является то, что она не является перцептивно однородной. Это означает, что заданное расстояние в пространстве Манселла напрямую не коррелирует с воспринимаемой разницей в цвете. Например, сдвиг оттенка на 5 единиц может выглядеть совершенно иначе, чем сдвиг на 5 единиц в значении или насыщенности. Это затрудняет количественное указание цветового допуска или пределов разницы с использованием координат Манселла.
Неравномерное расположение шагов оттенка Манселла отчасти является причиной отсутствия перцептивной однородности. Шаги между оттенками визуально не равноудалены. Например, существует большая перцептивная разница между желтым и зеленым, чем между красным и желтым. Но в определенных Манселлом кругах оттенков эти шаги равноудалены. Это приводит к визуальным искажениям цветового пространства.
Отсутствие перцептивной однородности также затрудняет последовательное сообщение о цветовых допусках или спецификациях. Утверждение, что цвет должен находиться в пределах +/- 5 шагов оттенка в Манселле, может привести к сильно различающимся величинам видимой разницы в зависимости от начального оттенка. Неравномерности затрудняют количественную оценку пределов разницы по всему пространству осмысленным образом.
Это становится особенно проблематичным для таких отраслей, как производство продукции, где цвета должны соответствовать строгим спецификациям. Компании часто устанавливают цветовые допуски, определенные в единицах Манселла. Но неравномерная природа пространства означает, что соответствие этим спецификациям не всегда гарантирует визуальное соответствие. Передача информации о качестве цвета или допуске в производстве становится сложной задачей.
Хотя система Манселла возникла как физическая коллекция окрашенных цветовых образцов, спецификация цвета сегодня часто включает цифровые программные приложения. Но цветовое пространство Манселла имеет некоторые ограничения, когда дело доходит до цифрового представления.
Одним из них является то, что система Манселла не имеет определенной белой точки для стандартных условий просмотра. Это означает, что нейтральные цвета могут меняться при цифровом кодировании координат Манселла. Белая точка влияет на все другие цветовые значения. Поэтому без ссылки точное воспроизведение затруднено.
Кроме того, пространство Манселла не определено строго математически. Это может привести к небольшим изменениям при преобразовании в координаты Манселла и обратно в программном обеспечении. Поэтому даже если два приложения используют Munsell, цвета могут не совпадать идеально между ними.
Система Munsell сталкивается с некоторой неоднозначностью при определении очень темных цветов с низким значением и цветностью. Может быть сложно назначить четкие обозначения оттенка темным нейтральным и почти черным цветам. Часто наблюдается заметное изменение оттенка при просмотре этих темных цветов при разных источниках освещения.
Таким образом, два темных нейтральных образца с небольшими различиями в видимом оттенке могут в конечном итоге получить одинаковые координаты значения/цветности Munsell. Это затрудняет точную спецификацию. Это также означает, что изготовленные цвета, предназначенные для соответствия темным координатам Munsell, могут показывать заметные изменения при изменении освещения.
Неотъемлемым ограничением физических систем порядка цветов, таких как Munsell, является выцветание или изменение напечатанных образцов с течением времени. По мере старения оригинальной книги образцов Munsell цвета ухудшаются. Это означает, что новые издания должны периодически печатать для поддержания точности.
Но даже новые издания могут иметь заметные отклонения от предыдущих изданий. Одно лабораторное исследование показало, что средние различия в цвете между новыми и старыми изданиями составляют до 4,3 единиц ?E*, что достаточно, чтобы их было хорошо видно. Поэтому в зависимости от того, какое издание Munsell используется в качестве эталона, могут быть значительные отклонения в цвете.
Диапазон или гамма цветов, доступных в Munsell Book of Color, относительно ограничен по сравнению с видимым спектром. Недавние исследования показывают, что гамма Munsell охватывает только 77% видимых цветов при обычных источниках освещения. Это намного ниже систем с более широким охватом, таких как CIE LAB (100% охват) или даже sRGB (более 90%).
Многие яркие насыщенные цвета, особенно в сине-фиолетовом диапазоне, выходят за рамки гаммы Munsell. Указание этих цветов возможно только путем экстраполяции за пределы эталонных образцов. Это приводит к неточностям и неоднозначности при попытке передать точные оттенки.
Другим ограничением выборки является то, что шкала серого Манселла вдоль нейтральной оси относительно разрежена. Существует мало образцов, представляющих серые цвета с низкой насыщенностью. Это может сделать интерполяцию между нейтральными опорными точками ненадежной. В результате нейтральные серые цвета в пространстве Манселла часто плохо коррелируют с истинными ахроматическими цветами.
Это также означает, что Манселлу трудно точно представлять допуски серого цвета. Предположительно нейтральный диапазон серых цветов, определенный в единицах Манселла, может по-прежнему содержать визуально ненейтральные образцы. Поэтому следует проявлять осторожность при попытке указать нейтральные/серые цвета в терминах Манселла.
В отличие от более поздних цветовых систем, Манселл не определяет точно стандартного наблюдателя для измерений. Параметры наблюдателя (например, поле зрения) остаются неуказанными. Но наблюдатель может влиять на такие вещи, как воспринимаемая светлота и цветность. Так что это создает некоторую двусмысленность при указании цветов в пространстве Манселла.
Более поздние системы порядка цвета, такие как CIELAB, основаны на 2-градусном стандартном наблюдателе. Отсутствие у Манселла определенного наблюдателя открывает дверь для несоответствий и ошибок во время измерения и коммуникации.
Физическое измерение и цифровое преобразование вносят неопределенности в представление цветов Манселла. Измерение образцов Манселла включает визуальное сопоставление цветов и интерполяцию человеком-оператором. Исследования показывают высокую изменчивость между разными операторами, назначающими координаты Манселла.
Оцифровка образцов также вносит потенциальные ошибки в такие вещи, как освещение, калибровка и отображение гаммы. Переход от физической книги Манселла к цифровому формату по своей сути неточен. Все эти факторы снижают надежность измерений.
При использовании системы Манселла для цифрового управления цветом существует вероятность смещения цвета, зависящего от устройства. В отличие от строго числовой системы, такой как CIELAB, Манселл полагается на визуальные сравнения с физическими образцами. Это привязывает ее к конкретному источнику света и среде этих образцов.
Поэтому при преобразовании координат Манселла в различные устройства, такие как мониторы или принтеры, происходят визуальные смещения, которые простое сопоставление гаммы не может исправить. Это затрудняет согласованное управление цветом на различных носителях по сравнению с независимыми от устройств системами.
Одной из целей системы Манселла было упорядочение цветов перцептивно логичным образом. Но современные исследования показали, что альтернативные цветовые модели, такие как система естественных цветов (NCS), более точно соответствуют визуальной интуиции. Система NCS основана непосредственно на том, как люди визуально воспринимают сходство и различие цветов.
Для сравнения, нерегулярности пространства Манселла кажутся несколько неинтуитивными и произвольными. Например, шаги оттенков шире между желтым и зеленым, чем у других оттенков. Значения также расположены нелинейно, что делает отношения яркости запутанными. Более однородные и перцептивно выровненные системы, такие как NCS, часто рассматриваются как превосходящие.
В отличие от некоторых более поздних цветовых моделей, Манселл не определяет визуальные оппонирующие цветовые измерения, такие как красный/зеленый и желтый/синий. Исследования показывают, что зрительная система кодирует цвет в эти оппонирующие каналы. Но в пространстве Манселла оттенки расположены по кругу без оппонирующей структуры.
Это отсутствие оппонирующего отображения делает Манселла менее интуитивным с точки зрения визуальной обработки. Указание цветов в терминах перцептивной противоположности (например, NCS и DIN99) позволяет более естественно масштабировать разницу цветов и визуально выравнивать их.
Координаты цветности Манселла определяются косвенно путем интерполяции между образцами пространства Манселла. Это приводит к некоторой неоднозначности по сравнению с цветовыми системами, такими как CIELAB, которые напрямую количественно определяют цветность в двумерном цветовом противоположном пространстве.
Косвенная цветность также требует оценки координат Манселла воображаемых образцов за пределами поверхности гаммы. Этот процесс основан на визуальной экстраполяции и вносит перцептивные неоднородности. Более явно определенная плоскость цветности могла бы улучшить отображение гаммы и метрики разницы цветов.
Несмотря на свою долговечность и широкое распространение, цветовая система Манселла имеет некоторые ограничения, которые влияют на ее полезность в современных приложениях управления цветом. Отсутствие перцептивной однородности, непрямые определения цветности, опасения по поводу нейтральных серых тонов и другие факторы, описанные здесь, представляют собой проблемы.
Однако упорядоченное расположение цветов Манселла действительно заложило основу для более продвинутых цветовых моделей. Многие новые системы направлены на улучшение принципов, впервые выдвинутых Манселлом более 100 лет назад. Его новаторское влияние все еще ощущается в области науки о цвете.