Pomiar barw i kolorów jest dziś techniką standardową, stosowaną na szeroką skalę, głównie dzięki szybkiemu rozwojowi branży drukarskiej. Bardzo szybko rozwinęła się gałąź usług polegających na pomiarze kolorów w celu wypracowania receptur farb w założonym kolorze oraz w celu bieżącej kontroli parametrów farb stosowanych w przemyśle. Techniki komputerowe sprawiły, że kontrola i pomiar farb w zakresie barwy jest dziś dostępna dla każdego i nie wymaga od użytkownika wiedzy szczegółowej z zakresu kolorymetrii.
Mimo to w rozwiązywaniu praktycznych problemów pojawia się wiele trudności związanych z interpretacją wyników badań, ponieważ techniki pomiarowe oraz ocena wizualna mogą znacząco różnić się od siebie, a dane pozyskane w wyniku pomiarów mogą być sprzeczne z uzyskanym efektem końcowym (wizualnym). Taki stan rzeczy ma dwie główne przyczyny. Po pierwsze - dzisiejsza technika i wiedza - mimo zaawansowania - ma jeszcze pewne niedoskonałości i ograniczenia. Po drugie - problemy z interpretacją wyników mogą mieć swoje źródła poza kolorymetrią (np. pomylenie próbek, niedoskonałość wzorców, niedotrzymanie jakości produkcji barwników itp.)
Aby móc odszukać źródła popełnionych błędów, niezbędna jest wiedza z dziedziny kolorymetrii, która pozwoli nam spojrzeć na wyniki pomiarów i prób z szerszej perspektywy - nie tylko z punktu widzenia użytkownika końcowego.Należy wyjść od tego, że ludzkie oko jest "instrumentem" zdolnym zarejestrować tylko niektóre barwy, w ograniczonym zakresie długości fali, tj. około 380-700 nm.
Siatkówka oka ludzkiego jest zbudowana z dwóch rodzajów "czujników" - komórek pręcikonośnych - pozwalających postrzegać jasność oraz obraz czarno-biały oraz z komórek czopkonośnych - pozwalających postrzegać barwy. Komórki czopkonośne dzielą się dodatkowo na trzy centra wrażliwości na kolory: niebieski, zielony i czerwony. W mózgu następuje pomieszanie postrzeganych barw metodą addytywną, czego wynikiem jest postrzeganie kolorów wraz z odcieniami.
Wynika z tego, że do opisania rodzaju barwy czy koloru w sensie technicznym potrzebne są trzy dane pomiarowe. Jednocześnie trzeba zaznaczyć, że proces postrzegania barw przebiega również w trzech etapach:Aby otrzymać przejrzyste, graficzne przedstawienie wartości kolorów, należy przeliczyć znormalizowane wartości barw X, Y, Z na częściowe znormalizowane wartości farb x, y, z.
Przykład:X = 20; Y = 35; Z = 45
Suma X + Y + Z = 10 + 35 + 45 = 100
x = X/X + Y + Z = 20/100 = 0,2
y = Y/X + Y + Z = 35/100 = 0,35
Ponieważ z = 1 - x - y nie zachodzi konieczność dalszych obliczeń. Więcej powiedzą nam dane y i x. Jako trzecia liczba poszukiwana jest jasność koloru - pozwala ona bowiem zdefiniować barwę jako całość.
Ponieważ normalna krzywa spektralna Y odpowiada standardowej czułości na jasność ludzkiego oka, dana Y służy jednocześnie do określania jasności. Dane opisujące barwę to zatem x, y, z.
Do graficznego przedstawienia ww. danych wybrano trójkąt zawierający barwy występujące w naturze.
Rys. 1
Na brzegach umieszczono barwy wysoko wysycone, w środku barwy bledsze z wyraźną dominantą szarości. To dwuwymiarowe przedstawienie obrazuje jedynie dwie wartości: x i y, a nie pokazuje nam wartości jasności barwy Y. Tę wartość należałoby pokazać jako prostą przechodzącą przez środek trójkąta barw od punktu 0,0.
System CIE ma wiele zalet. Jedną z nich jest jego wysoka matematyczna dokładność. Wadą jest jednak to, że duże odległości (w sensie matematycznym) na trójkącie barw są małe dla ludzkiego oka i często niezauważalne, pomimo dużych różnic w obliczeniach.
W miarę upływu czasu opracowano nową formułę transformacji systemu X, Y, Z, po to by był on bardziej stabilny wizualnie.
Nowy, tzw. system CIELAB posługuje się danymi L, a i b, które można przeliczyć na znormowane wartości X, Y, Z.
Rys. 2
Obrazek drugi pokazuje nam dwie proste: a oraz b, przecinające się w tzw. punkcie bezbarwnym - szarym lub białym (zależnie od poziomu jasności). Trzecią osią i wartością jasności jest oś L stojąca pod kątem prostym do powierzchni utworzonej przez proste a i b. Wartością barwy jest kąt h podawany w stopniach. Odległość punktu pomiarowego od punktu bezbarwnego oznacza siłę barwy C. Wyraża więc on - przy danej jasności - czystość i rodzaj barwy.
Kolor można oznaczyć jedną z dwóch metod: poprzez koordynaty L, a, b lub L, C, h.
Określanie kolorów za pomocą wartości barwy h oraz siły barwy c powinno przychodzić nam łatwiej niż za pomocą koordynat a i b, które zazwyczaj nadają się do oznaczania szarych i mało wyrazistych barw. W każdym jednak przypadku L oznacza jasność.
