Khi đánh giá màu sắc bằng thị giác, mỗi người sẽ chấp nhận hoặc từ chối sự khớp màu dựa trên kỹ năng cảm nhận màu của riêng mình. Trong ngành sản xuất, tính chủ quan này có thể dẫn đến sự nhầm lẫn và thất vọng giữa khách hàng, nhà cung cấp, bộ phận sản xuất và quản lý. Để hỗ trợ việc ra quyết định về màu sắc, có thể thiết lập giới hạn độ chấp nhận màu (được gọi là dung sai) như một tiêu chuẩn cho mức độ sai lệch màu sắc mà con người có thể cảm nhận được. Dung sai được sử dụng để kiểm soát màu sắc, đảm bảo tính nhất quán trong quá trình sản xuất và giảm thiểu tối đa sự khác biệt giữa các lô hàng. Tuy nhiên, ngay cả khi sử dụng dữ liệu phổ và dung sai để lượng hóa màu sắc, khách hàng và nhà cung cấp vẫn thường phát hiện ra những bất đồng tồn tại giữa họ.

Lý do thiết bị đo màu rất quan trọng trong nhiều ngành công nghiệp. Bằng cách sử dụng máy đo quang phổ để đo màu, bạn có thể trao đổi và so sánh dữ liệu quang phổ để đạt được kết quả chính xác. Trong những năm qua, đã phát triển các hệ thống phân loại số khác nhau. Nếu khách hàng và nhà cung cấp sử dụng các sản phẩm khác nhau, thì dung sai và màu sắc chấp nhận được sẽ khác nhau.

Mắt người có giới hạn khi phân biệt sự khác biệt về màu sắc. Ngoài việc mất khả năng ghi nhớ màu sắc, mỏi mắt, mù màu và điều kiện ánh sáng khi quan sát, mắt cũng không thể phát hiện đồng đều các khác biệt về tông màu (đỏ, xanh lá, xanh dương), độ bão hòa màu hoặc mức độ sáng tối. Trên thực tế, người quan sát thông thường sẽ nhận thấy sự khác biệt về tông màu trước tiên, tiếp đến là sự khác biệt về độ bão hòa hoặc mức độ bão hòa, và cuối cùng mới là sự khác biệt về độ sáng tối.

Do đó, dung sai được thiết lập để đạt được sự phù hợp màu sắc chấp nhận được có biên giới ba chiều, với các giới hạn khác nhau đối với độ sáng tối, tông màu và sắc độ. Trong những năm qua, phương pháp dung sai đã không ngừng phát triển, cố gắng tạo ra một phương pháp phù hợp nhất với độ nhạy của mắt người.

Biểu đồ sắc độ Munsell

David MacAdam là một trong những người đầu tiên xác định giới hạn cảm nhận màu sắc của con người đối với toàn bộ quần thể màu. Để làm điều này, ông đã tạo ra nhiều loại tiêu chuẩn chính khác nhau, sau đó thay đổi từng sắc thái, độ bão hòa và độ sáng của mỗi màu cho đến khi người quan sát nhận thấy sự khác biệt so với mục tiêu màu sắc. Biểu đồ được tạo ra được vẽ trên đồ thị độ bão hòa, hiển thị các vùng hình elip về khả năng chấp nhận được của thị giác.

CIELAB hoặc L*a*b* là không gian màu được công nhận quốc tế đầu tiên. Các giá trị L*a*b* được tính toán từ ba giá trị kích thích (X, Y, Z), vốn là nền tảng của tất cả các mô hình toán học về màu sắc. Vị trí của màu trong không gian màu CIELAB được xác định bởi hệ tọa độ hình hộp ba chiều:

• L* biểu thị độ sáng tối của màu sắc

• a* là vị trí của màu trên trục đỏ-lục

• b* là vị trí của màu trên trục vàng - xanh lam

Ngay khi xác định được vị trí L*a*b* của màu sắc, bạn có thể vẽ một khung dung sai hình chữ nhật xung quanh nó để chỉ ra sự chênh lệch màu sắc có thể chấp nhận được.

Không gian màu CIE LAB

Ví dụ: một bóng màu xanh lá cây/xanh dương tương đối đậm (L* = 42,65, a* = -23,01, b* = 10,50), được xác định bởi ba con số trong mô hình màu L*a*b*. Lưu ý rằng cả a* và b* đều là các số âm, đặt điểm đo vào góc phần tư màu xanh lá cây/xanh dương. Tuy nhiên, do tính chất chấp nhận được của thị giác có hình dạng elip thay vì hình chữ nhật, việc sử dụng các khung dung sai tại một số vị trí trong không gian màu L*a*b* có thể gây ra vấn đề. Một số màu có thể vượt qua được những màu mà đáng lẽ không nên vượt qua, trong khi một số màu chấp nhận được lại có thể bị loại bỏ.

Phép tính sai lệch màu L*C*h° được rút ra từ các giá trị L*a*b*, nhưng toán học chuyển đổi hệ tọa độ vuông góc sang hệ tọa độ cực hình trụ.

• L* giống như L*a*b*, biểu thị mặt phẳng độ sáng

• C* là khoảng cách vectơ được tính từ tâm không gian màu đến màu đang đo. Giá trị C* càng lớn thì độ bão hòa hoặc độ chói càng cao.

• ∆h° là độ chênh lệch sắc thái được tính toán giữa hai màu.

Việc sử dụng hệ tọa độ cực L*C* h° cho phép hộp dung sai xoay theo hướng của góc sắc độ. Điều này gần với cách con người cảm nhận màu sắc, từ đó giảm thiểu khả năng xảy ra sự khác biệt giữa người quan sát và các chỉ số hoặc giá trị do công cụ đo được.

Hình ảnh này hiển thị cùng một điểm màu xanh lục lam trên cùng một mặt phẳng màu, điểm này được biểu diễn dưới dạng L*a*b*, nhưng sử dụng hệ thống L*C*h°.

Hình dưới đây so sánh độ lệch của L*a*b* và L*C*h°. Hình elip màu đen thể hiện phạm vi màu sắc nằm trong giới hạn dung sai về mặt thị giác, trong khi hình chữ nhật màu đỏ bao quanh elip cảm nhận sẽ được phần mềm đo màu ghi nhận là "trong phạm vi dung sai". Như có thể thấy, hệ thống L*C*h° liên quan chặt chẽ hơn đến cảm nhận của con người, nhưng vẫn chưa đạt được độ chính xác như đáng lẽ phải có.

Phương pháp dung sai mới nhất và được công nhận là Ellipse – DECMC, CIE94 và CIE2000. Những phương pháp này không phải là không gian màu mới, mà là cách tính toán độ lệch màu dựa trên vị trí của màu trong không gian màu. Điều này mang lại sự nhất quán tốt hơn giữa đánh giá trực quan và đo lường bằng thiết bị về độ lệch màu.

Mô hình dung sai CMC

Như hình vẽ cho thấy, các mô hình màu ba chiều này được chia đôi ở vùng xích đạo. Trung tâm có màu xám, và khi di chuyển theo bất kỳ hướng nào, độ bão hòa màu sẽ tăng lên. Màu đỏ, với góc sắc thái bằng không, nằm ở phía bên phải. Di chuyển ngược chiều kim đồng hồ, sắc thái chuyển dần sang cam, rồi đến vàng, sau đó là xanh lá cây, v.v.

Các hệ thống dung sai này tạo ra các hình elip dung sai trong không gian màu xung quanh màu mục tiêu. Hình elip biểu thị thể tích được chấp nhận, và tự động thay đổi kích thước tùy thuộc vào vị trí của màu trong không gian màu, nhằm phản ánh chính xác hơn cảm nhận màu sắc của mắt người. Như bạn có thể thấy, các hình elip trong vùng màu cam của không gian màu dài và hẹp hơn so với những hình elip rộng và tròn hơn ở vùng màu xanh lá. Kích thước và hình dạng của các hình elip cũng thay đổi theo sự gia tăng của sắc độ.

Các phương trình này cho phép người dùng thay đổi kích thước tổng thể của hình elip để phù hợp hơn với những kích thước được coi là chấp nhận được. Thông thường, mắt con người dễ dàng chấp nhận sự thay đổi trong chiều sáng (l) hơn so với các chiều độ bão hòa (c) (tông màu và sắc độ). Mặc dù chúng ta vẫn chưa thiết kế được một hệ thống sai lệch màu hoàn hảo, nhưng phương pháp dung sai hình elip này phản ánh tốt nhất cách chúng ta nhìn nhận sự khác biệt màu sắc, đồng thời đã trở thành tiêu chuẩn được công nhận rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp.

1. Dung sai cho phép khác nhau tùy thuộc vào ngành nghề và ứng dụng.

2. Khi bạn thảo luận về sai số màu, hãy đảm bảo rằng bạn đang nói đến cùng một phương thức dung sai.

3. Khi bạn thiết lập dung sai cho phép trong thiết bị và phần mềm đo màu, bạn cũng phải chọn cùng một phương thức dung sai để tính toán kết quả chính xác.