Χρωματικό σύστημα Μάνσελ

Στη χρωματομετρία, το σύστημα χρωμάτων Μάνσελ είναι χρωματικός χώρος που καθορίζει τα χρώματα με βάση τρεις ιδιότητές τους, την απόχρωση (βασικό χρώμα), τον κορεσμό του χρώματος και την τιμή της φωτεινότητας. Δημιουργήθηκε από τον καθηγητή Άλμπερτ Μάνσελ την πρώτη δεκαετία του 20ού αιώνα και υιοθετήθηκε από το Υπουργείο Γεωργίας των Ηνωμένων Πολιτειών (USDA) ως το επίσημο σύστημα χρωμάτων για την έρευνα του εδάφους κατά τη δεκαετία του 1930.

Προηγούμενα συστήματα κατάταξης χρωμάτων τοποθετούσαν τα χρώματα σε ένα τρισδιάστατο συμπαγές χρώμα της μιας ή της άλλης μορφής, αλλά ο Μάνσελ ήταν ο πρώτος που διαχώρισε την απόχρωση, τη φωτεινότητα και τον κορεσμό σε αντιληπτικά ομοιόμορφες και ανεξάρτητες διαστάσεις και ήταν ο πρώτος που απεικόνισε τα χρώματα συστηματικά σε τρισδιάστατο χώρο. Το σύστημα του Μάνσελ βασίζεται σε αυστηρές μετρήσεις της οπτικής απόκρισης των ανθρώπινων υποκειμένων στο χρώμα, τοποθετώντας το σε μια σταθερή πειραματική επιστημονική βάση. Λόγω αυτής της βάσης στην ανθρώπινη οπτική αντίληψη, το σύστημα Μάνσελ ξεπέρασε τα σύγχρονα χρωματικά του μοντέλα και παρόλο που αντικαταστάθηκε για ορισμένες χρήσεις από μοντέλα όπως το CIELAB ( L*a*b* ) και το CIECAM02, εξακολουθεί να χρησιμοποιείται ευρέως σήμερα.

Εξήγηση 

Το σύστημα αποτελείται από τρεις ανεξάρτητες ιδιότητες του χρώματος που μπορούν να αναπαρασταθούν κυλινδρικά σε τρεις διαστάσεις ως ακανόνιστο χρωματικό στερεό:

 απόχρωση, μετρούμενη με μοίρες γύρω από οριζόντιους κύκλους
 κορεσμός, μετρημένο ακτινικά προς τα έξω από τον ουδέτερο (γκρι) κατακόρυφο άξονα
 τιμή φωτεινότητας, μετρημένη κάθετα στον κύλινδρο πυρήνα από 0 (μαύρο) έως 10 (λευκό)

Ο Μάνσελ προσδιόρισε την απόσταση των χρωμάτων κατά μήκος των τριων διαστάσεων λαμβάνοντας μετρήσεις των ανθρώπινων οπτικών αποκρίσεων. Σε κάθε διάσταση, τα χρώματα Munsell είναι τόσο κοντά στο αντιληπτικά ομοιόμορφο, γεγονός που κάνει το σχήμα που προκύπτει αρκετά ακανόνιστο. Όπως εξηγεί ο Munsell:

Απόχρωση 
Κάθε οριζόντιος κύκλος Μάνσελ χωρίζεται σε πέντε κύριες αποχρώσεις : Red, Yellow, Green, Blue και Purple, μαζί με 5 ενδιάμεσες αποχρώσεις (π.χ., YR ) στα μισά του δρόμου μεταξύ των παρακείμενων κύριων αποχρώσεων . 

Δύο χρώματα ίσης αξίας και χρώματος, στις απέναντι πλευρές ενός κύκλου απόχρωσης, είναι συμπληρωματικά χρώματα και αναμειγνύονται πρόσθετα στο ουδέτερο γκρι της ίδιας αξίας. Το παρακάτω διάγραμμα δείχνει 40 ομοιόμορφες αποχρώσεις Munsell, με τα συμπληρώματα κάθετα ευθυγραμμισμένα. Η τιμή, ή φωτεινότητα, ποικίλλει κατακόρυφα κατά μήκος του συμπαγούς χρώματος, από μαύρο (τιμή 0) στο κάτω μέρος, έως λευκό (τιμή 10) στο επάνω μέρος. Τα ουδέτερα γκρίζα βρίσκονται κατά μήκος του κατακόρυφου άξονα μεταξύ μαύρου και λευκού.

Το χρώμα, μετρημένο ακτινικά από το κέντρο κάθε φέτας, αντιπροσωπεύει την «καθαρότητα» ενός χρώματος (που σχετίζεται με τον κορεσμό ), με το χαμηλότερο χρώμα να είναι λιγότερο καθαρό (περισσότερο ξεπλυμένο, όπως στα παστέλ).

Καθορισμός χρώματος 
Ένα χρώμα καθορίζεται πλήρως παραθέτοντας τους τρεις αριθμούς για την απόχρωση, την τιμή φωτεινότητας και τον κορεσμό με αυτή τη σειρά. Για παράδειγμα, ένα μωβ μέτριας φωτεινότητας και αρκετά κορεσμένο θα ήταν 5P 5/10 με 5P που σημαίνει το χρώμα στη μέση της λωρίδας της μωβ απόχρωσης, 5/ σημαίνει μέση τιμή (ελαφρότητα) και ένα χρώμα 10 (βλ. δείγμα). Ένα αχρωματικό χρώμα καθορίζεται από τη σύνταξη N V/. Για παράδειγμα, το μεσαίο γκρι προσδιορίζεται από το "N 5/".

Στην επεξεργασία υπολογιστή, τα χρώματα Μάνσελ μετατρέπονται σε ένα σύνολο αριθμών "HVC". Τα V και C είναι ίδια με το κανονικό χρώμα και τιμή. Ο αριθμός H (hue) μετατρέπεται αντιστοιχίζοντας τους δακτυλίους απόχρωσης σε αριθμούς μεταξύ 0 και 100, όπου και το 0 και το 100 αντιστοιχούν σε 10RP.

Καθώς τα βιβλία Munsell, συμπεριλαμβανομένης της έκδοσης του 1943, περιέχουν μόνο χρώματα για ορισμένα σημεία στο χώρο Μάνσελ, είναι σημαντικό να ορίσει κανείς ένα αυθαίρετο χρώμα στον χώρο Μάνσελ. Μια τέτοια παρεμβολή πρέπει να χρησιμοποιηθεί για την αντιστοίχιση σημασιών σε χρώματα εκτός βιβλίου, όπως το "2.8Y 6.95/2.3", ακολουθούμενη από αντιστροφή του μετασχηματισμού Munsell-σε-xyY. Το ASTM έχει ορίσει μια μέθοδο το 2008, αλλά το Centore 2012 είναι γνωστό ότι λειτουργεί καλύτερα.

Η ιδέα της χρήσης ενός τρισδιάστατου στερεού χρώματος για την αναπαράσταση όλων των χρωμάτων αναπτύχθηκε κατά τον 18ο και 19ο αιώνα. Προτάθηκαν πολλά διαφορετικά σχήματα για ένα τέτοιο στερεό, όπως, η διπλή τριγωνική πυραμίδα του Τομπίας Μάγερ το 1758, η μονή τριγωνική πυραμίδα του Γιόχαν Χάινριχ Λάμπερτ το 1772, η σφαίρα του Φίλιπ Όττο Ρούνε (Philipp Otto Runge) το 1810, το ημισφαίριο του Μισέλ Εζέν Σεβρέλ 1839, ο κώνος του Χέρμαν φον Χέλμχολτς το 1860, ο κύβος με κλίση του William Benson το 1868 και ένας λοξός διπλός κώνος του August Kirschmann το 1895. Αυτά τα συστήματα έγιναν προοδευτικά πιο εξελιγμένα, με τον Kirschmann να αναγνωρίζει ακόμη και τη διαφορά στην αξία μεταξύ φωτεινών χρωμάτων διαφορετικών αποχρώσεων. Όλα όμως παρέμειναν είτε καθαρά θεωρητικά είτε αντιμετώπισαν πρακτικά προβλήματα στην προσαρμογή όλων των χρωμάτων. Επιπλέον, κανένα δεν βασίστηκε στην αυστηρή επιστημονική μέτρηση της ανθρώπινης όρασης. Πριν από τον Munsell, η σχέση μεταξύ απόχρωσης, τιμής και χρώματος δεν ήταν κατανοητή.

Ο Άλμπερτ Μάνσελ, καλλιτέχνης και καθηγητής τέχνης στο Normal Art School της Μασαχουσέτης (τώρα Κολλέγιο Τέχνης και Σχεδίου της Μασαχουσέτης ή MassArt), ήθελε να δημιουργήσει έναν "λογικό τρόπο περιγραφής του χρώματος" που θα χρησιμοποιούσε δεκαδικό συμβολισμό αντί για ονόματα χρωμάτων που θεωρούσε παραπλανητικά. Άρχισε για πρώτη φορά να εργάζεται για το σύστημα το 1898 και το δημοσίευσε σε πλήρη μορφή στο A Color Notation το 1905.

Η αρχική ενσωμάτωση του συστήματος (Άτλας του 1905) είχε κάποιες ελλείψεις ως φυσική αναπαράσταση του θεωρητικού συστήματος. Οι ελλείψεις βελτιώθηκαν σημαντικά στο Munsell Book of Color του 1929 και μέσω μιας εκτεταμένης σειράς πειραμάτων που πραγματοποιήθηκαν από την Optical Society of America στη δεκαετία του 1940 με αποτέλεσμα να ενσωματωθούν νέοι ορισμοί στο σύγχρονο Munsell Book of Color. Αν και έχουν επινοηθεί αρκετές αντικαταστάσεις για το σύστημα Μάνσελ, βασιζόμενες στις θεμελιώδεις ιδέες του Μάνσελ —συμπεριλαμβανομένης της Optical Society of America's Uniform Color Scales και της International Commission on Illumination ’s CIELAB ( L*a*b* ) και των έγχρωμων μοντέλων CIECAM02-  το σύστημα Munsell εξακολουθεί να χρησιμοποιείται ευρέως, μεταξύ άλλων, από το ANSI για τον ορισμό των χρωμάτων δέρματος και μαλλιών στην ιατροδικαστική παθολογία, το USGS για την αντιστοίχιση χρωμάτων εδάφους, στην προσθετική κατά την επιλογή αποχρώσεων για οδοντικές αποκαταστάσεις και τις ζυθοποιίες για τα χρώματα της μπίρας .

Το αρχικό χρωματολόγιο Μάνσελ παραμένει χρήσιμο για τη σύγκριση υπολογιστικών μοντέλων σχετικών με την ανθρώπινη όραση.

Βιβλιογραφία 
   One of the first books about the Munsell color system, explaining the intuition behind its three dimensions, and suggesting possible uses of the system in picking color combinations.  An edited version can be found at http://www.applepainter.com/.
   A description of color systems leading up to Munsell's, and a biographical explanation of Munsell's changing ideas about color and development of his color solid, leading up to the publication of A Color Notation in 1905.
  An introductory explanation of the development and influence of the Munsell system.
  A concise introduction to the Munsell color system, on a web page which also discusses several other color systems, putting the Munsell system in its historical context.
  Munsell's original description of his system.  A Color Notation was published before he had established the irregular shape of a perceptual color solid, so it describes colors positioned in a sphere.
  Munsell's description of his color system, from a lecture to the American Psychological Association.

Σημειώσεις παραπομπές

Εξωτερικοί σύνδεσμοι 
Γενικές πληροφορίες:
 Munsell.com, the homepage of Munsell Color, a subdivision of X-Rite, current owners of the Munsell Color Company.
 Munsell page at the X-Rite website.
ApplePainter.com, a site explaining the Munsell color chart, including an edited version of Cleland's book, A practical description of the Munsell color system.
 An explanation of the Munsell system at Adobe.com.  Retrieved 13 August 2003
 A brief explanation at the site of the Japanese company Dainichiseika Color & Chemicals, including a nice diagram of the Munsell color solid.

Δεδομένα:
Munsell Color Science Laboratory at the Rochester Institute of Technology, an academic laboratory dedicated to color science, endowed by the Munsell Foundation.
 Munsell renotation data in plain text format (from the 1940s Optical Society of America renotations). CIE xyY original and sRGB and CIELAB conversions provided.
 The Munsell and Kubelka-Munk Toolbox by Paul Centore, with a radial interpolation algorithm described in Centore 2012.
 munsellinterpol, R language package for interpolating between Munsell renotation samples; spline interpolation.
 Munsell Color Palette, an online Munsell color palette and Munsell-to-sRGB converter; crude linear interpolation in sRGB space.
 A flash-based Munsell Palette color-picker from web-design firm Triplecode (based on a version originally created at the MIT Media Lab).
LOGitEASY Munsell Color Calculator, which converts Munsell colors to a specialized soil-color notation (registration required)

Άλλα εργαλεία:
 ToyPalette από τη Loo & Cox, μια διαδικτυακή εφαρμογή για τη δημιουργία παλετών χρωμάτων από εικόνες. Χρωματική ανάλυση Munsell ψηφιακής εικόνας.

Χρώμα