Lý giải khoa học về cảm thụ màu sắc – và lý do chúng ta cần máy đo màu quang phổ

Bạn đã bao giờ bất đồng với bạn bè, người thân trong gia đình hoặc đồng nghiệp về màu sắc của một đồ vật hay chưa? Nếu đã từng, bạn hẳn sẽ biết màu sắc có thể mang tính chủ quan như thế nào.

Có một lý thuyết khoa học đầy phức tạp đằng sau nhận thức màu sắc và nhiều yếu tố ảnh hưởng đến cách chúng ta nhìn thấy chúng. Ít nhất, những khác biệt này có thể dẫn đến những cuộc thảo luận sôi nổi. Tuy nhiên, nếu độ chuẩn xác và nhất quán trong màu sắc của sản phẩm là một phần quan trọng trong thành công của công ty bạn, thì việc không tính toán đến những khác biệt này có thể là một sai lầm đắt giá.

Khi chúng tôi nói chuyện với John Newton, Giám đốc Công nghệ Màu sắc tại Coloro, ông đã chia sẻ quan điểm về việc nâng cao hiểu biết của chúng ta về màu sắc:

“[Hãy tạo ra] những bài viết lý giải hấp dẫn và thú vị… với các ví dụ thực tế tập trung vào những kiến thức cơ bản. Chỉ cần hiểu và áp dụng một số nguyên tắc cơ bản trong việc thiết lập và truyền đạt thông tin màu sắc chính xác, sự khác biệt rất lớn có thể được tạo ra.”

Chúng tôi đồng ý với điều đó. Cùng đọc tiếp bài viết để tìm hiểu những kiến thức cơ bản về cách nhận thức màu sắc. Chúng tôi hy vọng bạn sẽ hiểu rõ hơn về lý do tại sao chúng ta thường không thể đồng tình trong việc nhận biết màu sắc.

Cách mà mắt chúng ta nhìn thấy mọi thứ xung quanh

Chúng ta có thể nhìn thấy mọi thứ khi các tế bào cảm thụ ánh sáng trong võng mạc truyền tín hiệu đến não của chúng ta. Các tế bào hình que có độ nhạy cao cho phép chúng ta nhìn thấy mọi thứ ở mức ánh sáng rất thấp – nhưng chỉ ở các sắc thái màu xám. Để nhìn thấy màu sắc, chúng ta cần nhiều ánh sáng sáng hơn và các tế bào hình nón trong mắt chúng ta phản ứng với ba bước sóng khác nhau:

• Bước sóng ngắn (S) – quang phổ xanh lam (đỉnh hấp thụ ≈ 445 nm)
• Bước sóng trung bình (M) – quang phổ xanh lục (đỉnh hấp thụ ≈ 535 nm)
• Bước sóng dài (L) – quang phổ đỏ (đỉnh hấp thụ ≈ 565 nm)

Màu sắc cảm nhận được phụ thuộc vào cách một vật thể hấp thụ và phản xạ các bước sóng. Con người chỉ có thể nhìn thấy một phần nhỏ của dãy quang phổ điện từ, từ khoảng 400 nm đến 700 nm, nhưng bấy nhiêu là đủ để chúng ta nhìn thấy hàng triệu màu sắc khác nhau.

Đây là cơ sở của lý thuyết tam sắc, còn được gọi là Young-Helmholtz theo tên các nhà nghiên cứu đã phát triển ra nó. Lý thuyết chỉ được xác nhận vào những năm 1960, có nghĩa là mức độ chi tiết trong việc hiểu được bước sóng và màu sắc này mới chỉ diễn ra trong hơn 60 năm.

Trong khi đó, một lý thuyết đối nghịch lại giả định rằng cách cảm thụ màu sắc phụ thuộc vào ba nhân tố trái ngược nhau: sáng/tối (hoặc trắng/đen), đỏ/xanh lục và xanh lam/vàng.

Khi đặt cạnh nhau, hai lý thuyết giúp mô tả sự phức tạp trong nhận thức màu sắc của con người.

Cảm nhận màu sắc: Một ví dụ trong thế giới thực

Ngày nay, việc nhìn thấy một chiếc xe buýt chở học sinh có màu vàng là một cảnh rất bình thường. Thời điểm “chiếc xe buýt trường học có màu vàng” được bình chọn là màu sắc tiêu chuẩn vào năm 1939, chúng ta không biết nhiều về khoa học màu sắc như thời điểm hiện tại.

Trong bài báo của Smithsonian, Lịch sử của quá trình xe buýt trường học được sơn màu vàng, Ivan Schwab, phát ngôn viên tại Học viện Nhãn khoa Hoa Kỳ, giải thích “Cách tốt nhất để mô tả [màu sắc] là bằng bước sóng.”

Màu vàng của xe buýt trường học thực sự được tìm thấy ở giữa các bước sóng kích hoạt nhận thức của chúng ta về màu đỏ và xanh lục. Bởi vì nằm ngay giữa, màu sắc đặc biệt này ngay lập tức đập vào các tế bào hình nón của chúng ta (hoặc tế bào cảm quang) từ cả hai phía. Điều đó khiến chúng ta hầu như không thể bỏ lỡ một chuyến xe buýt đến trường — ngay cả khi nó ở xa tầm mắt của chúng ta.

Khi ánh sáng chiếu vào một vật thể, một phần quang phổ bị hấp thụ và một phần bị phản xạ. Mắt của chúng ta cảm nhận màu sắc theo bước sóng của ánh sáng phản xạ.

Chúng ta cũng biết rằng sự hiện diện của một màu sắc sẽ khác nhau tùy thuộc vào khoảng thời gian trong ngày, ánh sáng trong phòng và nhiều yếu tố khác. Đây không phải là một vấn đề lớn đối với người bình thường, nhưng hãy tưởng tượng việc mọi người đánh giá các mẫu màu tiêu chuẩn ở các văn phòng khác nhau trên toàn cầu. Họ có thể cảm nhận các biến thể khác nhau của màu sắc dựa trên một loạt các yếu tố — bao gồm cả ánh sáng tại nơi họ làm việc.

Đó là lý do tại sao việc triển khai các công cụ kỹ thuật số để kiểm soát màu sắc là rất quan trọng. Những công cụ này — từ máy đo màu quang phổ, đến phần mềm và dịch vụ, đảm bảo việc đánh giá màu sắc luôn khách quan trong mọi tình huống. Một điều quan trọng nữa là bạn phải tuân theo các phương pháp tối ưu nhất để vận hành và bảo trì các thiết bị đo màu của bạn.

Môi trường xung quanh tác động như thế nào đến cảm nhận màu sắc

Hầu hết chúng ta có thể nhận ra màu sắc của các đồ vật quen thuộc ngay cả khi ánh sáng thay đổi (chẳng hạn như một chiếc xe buýt thường có màu vàng). Sự thích ứng này của mắt và não được gọi là khả năng nhận biết màu sắc. Tuy nhiên, nó không áp dụng cho các biến thể màu sắc khác hoặc những thay đổi về màu sắc do cường độ hoặc chất lượng ánh sáng.

Chúng ta cũng có thể đồng ý với nhau về bước sóng xác định các màu cơ bản. Tuy nhiên, điều này có thể liên quan nhiều đến não của chúng ta hơn là mắt.

Ví dụ, trong một nghiên cứu năm 2005 của Đại học Rochester, các cá nhân có xu hướng nhận thức màu sắc theo cùng một cách, mặc dù số lượng tế bào hình nón trong võng mạc của họ rất khác nhau. Khi các tình nguyện viên được yêu cầu điều chỉnh một chiếc đĩa theo thứ mà họ mô tả là ánh sáng “vàng thuần túy”, mọi người đã chọn gần như cùng một bước sóng.

Nhưng mọi thứ trở nên phức tạp hơn nhiều khi các cá nhân hoặc nhiều người cố gắng kết hợp màu sắc với các mẫu sản phẩm hoặc vật liệu. Các yếu tố vật lý hoặc môi trường và sự khác biệt cá nhân giữa những người quan sát có thể thay đổi nhận thức của chúng ta về màu sắc. Các yếu tố này bao gồm:

Yếu tố khách quan:

• Nguồn sáng
• Phông nền
• Độ cao
• Tiếng ồn

Yếu tố chủ quan:

• Tuổi tác
• Bệnh lý
• Ký ức
• Tâm trạng

Nếu công việc của bạn phụ thuộc vào việc đạt được độ lặp của màu sắc thì việc chỉ dựa vào mắt thường sẽ không hiệu quả. Đó là bởi vì có những yếu tố ngoài tầm kiểm soát của chúng ta quyết định cách chúng ta nhận diện màu sắc.

Không chỉ vậy, khi bạn làm việc với những người ở các văn phòng khác nhau – cho dù họ ở khắp đất nước hay trên toàn thế giới – những yếu tố này làm tăng đáng kể nguy cơ chênh lệch màu sắc.

Vấn đề trở nên phức tạp hơn với hiện tượng màu sắc không tồn tại, ảo giác màu sắc và những vấn đề khác. Điều này có thể ảnh hưởng đến một doanh nghiệp đang phụ thuộc nhiều vào sự chuẩn xác của màu sắc.

Việc sử dụng các công cụ để phát hiện sự chính xác trong màu sắc từ các mẫu và sản phẩm là điều bắt buộc và việc có được sự thống nhất giữa các thiết bị thậm chí còn quan trọng hơn. ThoughtCo làm rất tốt việc giải thích tác động của những yếu tố này.

Tầm quan trọng của màu sắc trong cuộc sống của chúng ta

Màu sắc đóng một vai trò quan trọng trong cuộc sống hàng ngày của chúng ta. Giống như chiếc xe buýt màu vàng. Tại sao điều quan trọng là chúng ta phải nhìn thấy chúng, ngay cả ở ngoài tầm mắt? Tất nhiên là vì sự an toàn.

Nhiều màu sắc được sử dụng để mô tả các thông điệp quan trọng mà không cần ngôn từ. Các biển báo màu đỏ và đèn giao thông màu xanh là một ví dụ phổ biến. Những màu sắc này và những màu sắc phổ biến khác đóng một phần quan trọng trong cuộc sống của chúng ta.

Chúng ta cũng có thể thấy màu sắc có thể đi liền với niềm tự hào. Hãy nghĩ về màu sắc trên lá cờ của một quốc gia hoặc thậm chí là màu sắc chúng ta mặc để cổ vũ cho các đội thể thao yêu thích của mình.

Tuy nhiên, màu sắc đã có từ hàng nghìn năm trước khi có xe buýt trường học, biển báo dừng lại và máy đo màu quang phổ. Lịch sử của màu sắc và thuốc nhuộm khá ly kỳ và có từ hơn 2000 năm trước Công nguyên. Không nghi ngờ gì rằng chúng đã có ảnh hưởng mạnh mẽ ngay từ thời điểm đó.

Các phép toán đằng sau việc cảm nhận màu sắc

Vì các yếu tố khách quan và chủ quan ảnh hưởng đến việc nhận thức màu sắc, chúng ta không thể yên tâm về độ trùng khớp khi so sánh màu sắc với mẫu tiêu chuẩn theo hướng trực quan. Điều này có thể gây ra các vấn đề thực sự như trì hoãn quy trình sản xuất, lãng phí nguyên vật liệu và không kiểm soát được chất lượng.

Kết quả là, các doanh nghiệp đang chuyển sang dùng các phương trình toán học để quyết định màu sắc và dùng các thiết bị đo lường khách quan để đảm bảo việc phối màu chính xác.

Mô hình CIE hoặc không gian màu CIE XYZ được xây dựng vào năm 1931. Về cơ bản, đây là một hệ thống mô phỏng màu sắc trong không gian ba chiều bằng cách sử dụng các giá trị đỏ, lục và lam làm trục chính.

Nhiều không gian màu khác đã được xây dựng. Các biến thể của CIE bao gồm CIELAB, ra đời vào năm 1976, trong đó L đề cập đến độ sáng, A là trục đỏ/xanh lục và B là trục xanh lam/vàng. Ngoài ra còn có một mô hình khác là CIE L*C*h thể hiện các yếu tố về độ sáng, sắc độ và màu sắc.

Các phép đo phụ thuộc vào máy đọc màu (colorimeters) hoặc máy đo màu quang phổ (spectrophotometer) để cung cấp các giá trị số hóa về màu sắc. Ví dụ: tỷ lệ phần trăm của mỗi màu cơ bản cần thiết để phối màu được gọi là giá trị Tristimulus. Máy đọc màu Tristimulus được ứng dụng trong kiểm soát chất lượng (QC).

Bước đầu tiên để vượt qua sự khác biệt về cảm nhận màu sắc

Kiểm soát màu sắc bất chấp sự khác biệt không thể tránh khỏi trong cảm nhận chủ quan bắt đầu từ nhận thức và giáo dục. Đúng là đôi mắt của chúng ta chỉ cho phép chúng ta nhìn nhận màu sắc theo một cách rất giới hạn. Rất may, chúng tôi có một loạt công cụ giúp đảm bảo màu sắc sản phẩm của bạn luôn chính xác.

Datacolor cung cấp các dòng máy quang phổ, phần mềm và các giải pháp khác phù hợp với nhiều ngành công nghiệp — bao gồm Nhựa, Dệt, Sơn phủ và sơn bán lẻ. Chúng tôi cũng thiết kế một công cụ đặc biệt để đo các vật liệu mà máy quang phổ truyền thống không thể đo được.

Liên hệ với chúng tôi để thảo luận về cách các giải pháp kiểm soát màu sắc phù hợp có thể giúp doanh nghiệp của bạn khắc phục các hạn chế về nhận thức màu sắc, tăng chất lượng và giảm chi phí.