Archaeology

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 μίας 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^[1]. 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.

Χρωματικό σύστημα Μάνσελ

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:

Η επιθυμία προσαρμογής ενός επιλεγμένου περιγράμματος όπως η πυραμίδα, ο κώνος, ο κύλινδρος ή ο κύβος, σε συνδυασμό με την έλλειψη κατάλληλων δοκιμών, έχει οδηγήσει σε πολλές παραμορφωμένες δηλώσεις των χρωματικών σχέσεων και γίνεται εμφανές πως όταν μελετηθεί η φυσική μέτρηση των τιμών φωτεινότητας, της απόχρωσης και του κορεσμού, κανένα κανονικό περίγραμμα δε θα χρησιμεύσει. — Albert H. Munsell, “A Pigment Color System and Notation”^[2].

Κάθε οριζόντιος κύκλος Μάνσελ χωρίζεται σε πέντε κύριες αποχρώσεις : Red, Yellow, Green, Blue και Purple, μαζί με 5 ενδιάμεσες αποχρώσεις (π.χ., YR ) μεταξύ των παρακείμενων κύριων αποχρώσεων^[3].

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^[4]. Τα ουδέτερα γκρίζα βρίσκονται κατά μήκος του κατακόρυφου άξονα μεταξύ μαύρου και λευκού.

Το χρώμα, μετρημένο ακτινικά από το κέντρο κάθε φέτας, αντιπροσωπεύει τη σχετική με τον κορεσμό «καθαρότητα» ενός χρώματος, με το χαμηλότερο χρώμα να είναι λιγότερο καθαρό (περισσότερο ξεπλυμένο, όπως στα παστέλ)^[5].

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/”.

Όσον αφορά στην υπολογιστική επεξεργασία, 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^[6].

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^[7], αλλά η εκδοχή Centore (2012) θεωρείται ότι λειτουργεί καλύτερα^[8].

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 Τομπάιας 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^[9]. 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, ή 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^[10].

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^[11].

Το αρχικό χρωματολόγιο Μάνσελ παραμένει χρήσιμο για τη σύγκριση υπολογιστικών μοντέλων σχετικών με την ανθρώπινη όραση^[12].

• Centore, P. 2012. “An open-source inversion algorithm for the Munsell renotation”. Color Res. Appl., 37: 455-464. https://doi.org/10.1002/col.20715
• Cleland, Thomas M. (1921). A practical description of the Munsell color system, with suggestions for its use. Boston: Munsell Color Company. 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/.
• Kuehni, R.G. 2001. «The early development of the Munsell system». Color Research and Application 27(1): 20–27. https://doi.org/10.1002/col.10002.
• Landa, E.R., Fairchild, M.D. 2005. «Charting Color from the Eye of the Beholder». American Scientist 93(5): 436–443. https://doi.org/10.1511%2F2005.5.436.
• Munsell, Albert H. 1905. A Color Notation. Boston: G. H. Ellis Co. Project Gutenberg
• Munsell, Albert H. 1912. «A Pigment Color System and Notation». The American Journal of Psychology 23 (2): 236–244. doi: https://doi.org/10.2307/1412843.
• Nickerson, D. 1976. «History of the Munsell color system, company, and foundation». Color Research and Application 1 (1): 7–10. https://doi.org/10.1111/j.1520-6378.1976.tb00028.x

• Munsell.com, the homepage of Munsell Color, a subdivision of X-Rite, current owners of the Munsell Color Company.
• Munsell Color Science Laboratory at the Rochester Institute of Technology, an academic laboratory dedicated to color science, endowed by the Munsell Foundation.
• The Munsell and Kubelka-Munk Toolbox by Paul Centore, with a radial interpolation algorithm described in Centore 2012.
• A flash-based Munsell Palette color-picker from web-design firm Triplecode (based on a version originally created at the MIT Media Lab).
• ToyPalette από τη Loo & Cox, μια διαδικτυακή εφαρμογή για τη δημιουργία παλετών χρωμάτων από εικόνες. Χρωματική ανάλυση Munsell ψηφιακής εικόνας.