نظریه رنگ‌ شناسی برای منسوجات

رنگ چیست؟

رنگ چیزی است که شیء را جذاب‌تر، دل فریب‌تر و لذت مشاهده و دیدن را دو چندان می‌کند. رنگ به عنوان حس بینایی ناشی از تحریک شبکیه چشم تعریف می‌شود. بنابراین می‌توان رنگ را به عنوان پاسخ روانی فیزیکی به محرک فیزیکی تعریف نمود. رنگ ممکن است معنای متفاوتی برای افراد مختلف داشته باشد.

برای شیمیدان: ممکن است یک ترکیب شیمیایی باشد.

برای فیزیکدان: یک پراکندگی یا جذب طیف نور یا بازتابندگی یک جسم است.

برای فیزیولوژیست: یک فعالیت الکتریکی قابل‌اندازه‌گیری از سیستم عصبی است.

برای روان‌شناس: یک فرآیند پیچیده در مغز برای تفسیر سیگنال عصبی است.

برای هنرمند و دیگران: وسیله خلق احساس در ذهن ناظر است.

با توجه به منسوجات، رنگ پارامتر بسیار مطلوبی برای محصول نساجی است. در مورد منسوجات فنی، رنگ جز مواد مورد نیاز نیست، چون آنها فقط با ویژگی‌های کاربردی برای کاربرد با عملکرد بالا ساخته شده‌اند. اما در مورد تولید پوشاک، رنگ یک پارامتر بسیار حیاتی است، چون مصرف‌کنندگان هنگام خرید پارچه در بازار، به شدت توسط رنگ مواد و نیز دسته محصول جذب می‌شوند.
رنگ محصول نساجی ممکن است از یک شخص به شخص دیگر و همچنین از منبعی که برای درک رنگ به کار می‌رود، متفاوت باشد. دلیل اصلی تغییر دید رنگ در انسان، موتورهای بدن (‏تعادل فیزیکی) ‏و ذهنیت (‏تعادل روانی) ‏فرد است، به همین دلیل رنگ مواد تحت منابع مختلف تغییر می‌کنند که به آن رفتار متاماریزم ماده نساجی گفته می‌شود. همچنین رنگ نمونه باید با نمونه خریداران تطبیق داده شود که بسیار دشوار است. مواد رنگی متعددی برای رنگ‌آمیزی پارچه موجود است. اکنون ما باید در مورد اصل رنگ‌ شناسی در دید انسان بیاموزیم.
رنگ‌ شناسی شامل یک سری وقایع است که ماهیت میان رشته‌ای دارند. درک رنگ از منبع نور، شیئی که روشن‌ می‌شود و چشم و مغزی که رنگ را درک می‌کنند، تشکیل شده است. این حالت به وضوح در شکل زیر نشان ‌داده شده ‌است.

منبع نور: منبع نور توسط انرژی توزیع شده در طول ‌موج‌های مختلف (‏یعنی توزیع توان طیفی منبع نور)‏ مشخص می‌شود. تغییر نور تابشی به ماهیت رنگی که در جسم وجود دارد، متکی است. پس تابش‌های منعکس‌شده توسط شیء به وسیله چشم دریافت می‌شود. انرژی تابشی توسط رنگدانه‌های حساس به نور در شبکیه چشم جذب می‌گردد. این عامل باعث تحریک سیستم عصبی می‌شود که به مغز ارسال می‌گردد. مغز با توجه به اطلاعات ذخیره‌شده در حافظه، سیگنال عصب را تفسیر می‌نماید. اکنون ما باید هر یک از این اجزای مشاهده رنگ را به طور جداگانه در نظر بگیریم.
نور شکلی از انرژی است و به شکل امواج الکترومغناطیسی منتشر می‌شود. طول موج، مشخصه مهم موج الکترومغناطیس است. بنابراین امواج در دامنه‌های مختلف با نام‌های گوناگونی مانند پرتوهای گاما، پرتوهای ایکس، پرتوهای فرابنفش، پرتوهای مریی و اشعه‌های IR مشخص می‌شوند. تنها بخش کوچکی از طیف الکترومغناطیسی باعث ایجاد حس بینایی می‌گردد. این بخش به نام طیف ناحیه مرئی شناخته می‌شود. طول ‌موج ناحیه مرئی از ۳۸۰ تا ۷۵۰ نانومتر متغیر است.

منبع نور با توزیع توان نسبی آن در طول ‌موج‌های مختلف مشخص می‌شود. منابع نور ممکن است لامپ رشته‌ای، لامپ فلورسنتی و لامپ قوسی باشند. توزیع انرژی طیفی منابعی مانند نور شمع، نور خورشید و لامپ‌های رشته‌ای پیوسته هستند.

حالت نوری استاندارد A، دمای رنگی حدود ۲۸۵۴ K دارد. توزیع انرژی طیفی آن شبیه به انرژی تابش شده توسط لامپ تنگستون 100 وات است.منابع استاندارد توسط CIE (كمسیون بین‌المللی دی ‌ال‌اکلاریج) توصیه می‌شوند. این سیستم، کمیتی از رنگ‌ها را در عبارت‌های اعداد ریاضی تعیین می‌کند. این منابع به عنوان حالت‌های نوری استانداردA ،B  و C نامیده می‌شوند.
حالت نوری استاندارد B، دمای رنگی حدود ۲۸۵۴ K دارد. توزیع انرژی طیفی آن شبیه به انرژی تابش شده توسط نور در ظهر است.
حالت نوری استاندارد C، دمای رنگی حدود ۶۵۰۰ K دارد. توزیع نیروی طیفی آن شبیه به انرژی تابش شده توسط نور متوسط در روز است.
CIE روشنایی‌های بالا را برای دامنه مرئی طول‌ موج در حدود ۳۸۰ تا ۷۸۰ نانومتر تعریف می‌کند. اما با توسعه رنگ‌های فلورسنت و عامل تابش فلورسنت، لازم است که روشنایی استانداردی برای منطقه UV ایجاد شود، به گونه‌ای که CIE روشنایی روز، D65 تعریف می‌گردد. دمای رنگ روشن‌کننده D65،  6500 کلوین است. در زیر نمودار توزیع توان نسبی روشنایی‌های استاندارد CIE نشان داده شده است.

شیء: با توسعه فن‌آوری منابع، انواع منابع موثر فلورسنت وارد بازار شده‌اند و به طور گسترده در خانه و مغازه‌ها برای روشنایی استفاده می‌شوند. اینها عمدتاً منابع فلورسنت هستند که توزیع قدرت طیفی ناپیوسته دارند. تولید‌کنندگان پوشاک و پارچه مایل هستند که رنگ محصولات خود را تحت این روشنایی‌ها ارزیابی کنند. CIE همچنین منابع فلورسنت F1، F2 و F3 را تعریف می‌کند تا قادر به محاسبه شاخص‌های متاماریزم در هر محصول باشد.
تشعشعات روشن‌کننده توسط فرآیندهای فیزیکی، مانند انتقال، جذب، بازتاب و پراکندگی اصلاح می‌شوند. نسبت‌های نسبی این فرآیندها به ویژگی‌های ماده بستگی دارند. هنگامی که نور در حال تابش در جهت نور تابشی یکسان است، گفته می‌شود که در حال انتقال است. هنگامی که ماده، نور را جذب می‌کند، تمام مولفه‌های طیفی به جز برخی رنگ‌ها را جذب می‌نماید، به طوری که کمی رنگی به نظر می‌رسد. جذب در ماده به غلظت ماده رنگی در ماده بستگی دارد. علاوه بر جذب، پراکندگی ممکن است در ماده رخ دهد. در فرآیند پراکندگی، نور در جهات مختلفی غیر از جهت برخورد حرکت می‌کند. هنگامی که پراکندگی کافی رخ می‌دهد، گفته می‌شود که بازتاب یا انتقال پراکنده بوده است. مقدار پراکنش نور به ضریب شکست نسبی و اندازه ذرات رنگ بستگی دارد. هنگامی که نور بر روی سطح برخورد می‌کند، مقداری از نور ممکن است از سطح بازتاب شود. اگر زاویه برخورد، زاویه انعکاس باشد، آن را انعکاس نقطه‌ای می‌گویند. بازتاب با زوایای مختلف، بازتاب پراکنده نامیده می‌شود. مقدار بازتاب به ماهیت رنگدانه‌ها در ماده و بافت سطحی ماده بستگی دارد.

ظاهر شیء با منحنی بازتابندگی طیفی آن مشخص می‌شود. محل پیک منحنی بازتابندگی طیفی، رنگ شی را تعیین می‌کند. این شی با توجه به رنگ شی، پیک‌های جذب را در منحنی بازتابندگی طیفی در طول ‌موج مشخص نشان می‌دهد. انعکاس طیفی رنگ‌های آکروماتیک (‏سیاه و سفید)‏، هیچ پیکی را نشان نمی‌دهد. منحنی انعکاس طیفی اشیاء رنگی و آکروماتیک در شکل زیر نشان ‌داده شده ‌است.

ناظر: انعکاس هر شیء را می‌توان با استفاده از ابزاری به نام اسپکتروفتومتر تعیین کرد. این ابزار، منحنی بازتابندگی (‏طیف)‏ هر شیء را ارائه می‌دهد. مقدار بازتابندگی از ۰ تا ۱ تغییر می‌کند. درصد بازتاب مربوطه بین ۰ تا ۱۰۰ متغیر است.
آشکارساز معمول نور و رنگ، چشم، سیستم عصبی و مغز است. تصویر شیء روی شبکیه متمرکز می‌شود. ردیاب‌های حساس به نور در شبکیه به صورت میله و مخروط از شکل اصلی نمایش داده می‌شوند. این میله‌ها تنها نور را تشخیص می‌دهند، اما قادر به مشخص کردن رنگ نیستند. مخروط‌ها مسئول تشخیص رنگ هستند. سه نوع گیرنده مخروطی در شبکیه وجود دارد. آن‌ها به نور در طول‌ موج‌های مختلف حساس هستند. سه نوع مخروط در شبکیه چشم عبارتند از:

1. مخروط‌های حساس به رنگ قرمز
2. مخروط‌های حساس به رنگ سبز
3. مخروط‌های حساس به رنگ آبی

حس نهایی رنگ‌ها به درجه تحریک این سه گیرنده رنگ بستگی دارد. اگر هر سه مخروط به طور مساوی تحریک شوند، بسته به درجه تحریک، حس خاکستری تا سفید به آن‌ها می‌دهد.
داده‌های ناظر استاندارد برای محاسبه رنگ توسط CIE توصیه می‌شود. ناظر استاندارد کسی است که از نظر جسمانی و روانی متعادل است. وظیفه‌ای که برای ناظر استاندارد تعریف می‌شود که دید رنگی نرمال جمعیت متوسط انسان‌ها را ممکن است نمایندگی کند، دشوار است. CIE، داده‌های ناظر استاندارد را تعریف کرده است. دو نوع داده ناظر استاندارد وجود دارد که داده‌های ناظر 2 درجه و 10 درجه نامیده می‌شوند. داده‌هاي مشاهده‌گر 2 درجه با استفاده از ناحيه فووا چشم انسان تهيه می‌شوند. در عمل در ارزیابی بصری رنگ، از سطوح بزرگ‌تر شبکیه استفاده می‌شود. ساختار فووا و محیط شبکیه متفاوت هستند. بنابراین CIE مجموعه دیگری از داده‌ها را تعریف می‌کند که داده ناظر 10 درجه نامیده می‌شوند. این داده‌ها با استفاده از میدان دید ۱۰ درجه تعریف می‌گردند.

نظریه‌های ترکیب رنگ

رنگ‌های اصلی

قرمز، زرد و آبی رنگ‌های اصلی هستند. این رنگ‌ها نمی‌توانند با هر ترکیبی از رنگ‌های دیگر ترکیب شوند یا ایجاد گردند. همه رنگ‌های دیگر از رنگ‌های اصلی گرفته شده‌اند.

رنگ‌های ثانویه

سبز، نارنجی و بنفش رنگ‌های ثانویه هستند. این رنگ‌ها با ترکیب رنگ‌های اصلی شکل می‌گیرند.

رنگ‌های درجه سوم

زرد – نارنجی، قرمز – نارنجی، قرمز – بنفش، آبی – بنفش، آبی – سبز و زرد – سبز رنگ‌های درجه سوم نامیده می‌شوند. این رنگ‌ها با ترکیب رنگ‌های اولیه و ثانویه شکل می‌گیرند. دو نوع مخلوط کردن رنگ وجود دارد: مخلوط افزایشی و کاهشی.

مخلوط کردن افزایشی رنگ

مخلوط رنگ افزایشی زمانی رخ می‌دهد که دو یا چند نور با تمرکز بر روی صفحه سفید اضافه شوند. در ترکیب رنگ افزایشی، قرمز، سبز و آبی به عنوان رنگ‌های اصلی برای تولید رنگ‌های مختلف استفاده می‌شوند. رنگ‌های اصلی به این صورت انتخاب می‌شوند که مخلوط دو رنگ، رنگ دیگر اصلی را تولید نکند. ترکیب رنگ‌های اصلی مختلف، رنگ‌های متفاوتی را مانند زیر تولید می‌کند:

قرمز + سبز←زرد

سبز + آبی← فیروزه ای (‏آبی– سبز)

آبی + قرمز ← بنفش (‏سرخابی)

قرمز + سبز + آبی← سفید

ترکیب رنگ کاهشی

مخلوط رنگ‌های فرعی زمانی رخ می‌دهد که یک یا چند جز طیفی از نور ورودی حذف شوند. حذف بخشی از انرژی تابشی می‌تواند با فرآیند جذب یا پراکندگی رخ دهد. در فرآیند جذب، انرژی نور به گرما تبدیل می‌شود. زمانی کاهش تنها با جذب انجام می‌شود که گفته شود ترکیب کاهشی، ساده است. هنگامی که نور با پراکندگی و جذب حذف می‌شود، گفته می‌شود که ترکیب رنگی کاهشی، پیچیده است. ترکیب فرعی با حذف نور آبی، سبز و قرمز از نور سفید به دست می‌آید.

نتیجه‌گیری

پارامترهای زیر باید رنگ‌ شناسی را کنترل کنند:

1. توان طیفی نسبی (‏تعریف ‌شده توسط CIE)
2. داده‌های ناظر استاندارد (‏تعریف ‌شده توسط CIE)
3. مقدار بازتاب برای طیف مرئی (‏ارائه شده توسط اسپکتروفتومتر)

با استفاده از این داده‌ها باید مقادیر سه محرک را پیدا کنیم که ممکن است با اعداد ریاضی، رنگ را نشان دهند. این مقادیر در تطبیق با رنگ نمونه هدف (‏نمونه خریدار)‏استفاده می‌شوند.

محدودیت‌های مقادیر سه محرک:
از مقادیر سه محرک می‌توانیم روشنایی هدف و نمونه را مقایسه کنیم. اما نباید هیچ اطلاعاتی در مورد رنگ و کروما بدهد.