Sayısal İfadelerle Renk Tanımı ve Renk Ölçüm Metotları

Sayısal İfadelerle Renk Tanımı ve Renk Ölçüm Metotları

Dilek İlhan Budak / Ürün Sorumlusu - Sem Bio Teknoloji ve Ticaret A.Ş.

Renkler, hem ticari hem de rutin hayatımızda bu kadar etrafımızı kuşatmış ve önemli rol çalmışken, bu konuda bilgi düzeyimiz ne yazık ki yetersiz kalmaktadır.

 

Öyleyse renk nedir? Renk, ışığın objeye çarptıktan sonra yansıyarak insan gözüyle algılanmasına denir. İnsan gözü 360 nm ile 740 nm arasındaki dalga boylarını algılayabilir. Elektromanyetik spektrumun bu bölümünde yer alan, algıladığımız kısmına görünen ışık denir. Işık olmadığında rengi algılayamadığımız gibi nesne olmadığı zaman da rengi ifade edemeyiz. Dolayısıyla rengi algılayabilmek için ışık, nesne ve kişi gerekmektedir. Görünen ışık bölgesi içindeki dalga boylarından ışığı görebiliriz; ayrıca ışık başlı başına bir renk değildir. Tanımda belirttiğimiz üzere, ışık göze girdiğinde ve retinayı uyardığında ve beyin ona tepki verdiğinde "görme hissi üretmek için gözdeki retinayı uyarabilen, ışın yayan enerji”, renk kavramı oluşur.

 

Rengi görsel tanımlamalarla ifade etmek, çoğu zaman yanlış sonuçlanmaktadır. Renk algısı, kişiden kişiye göre değişmekte olup; cinsiyet, kişinin psikolojik durumu, gözlerin hassasiyeti gibi faktörler bu kanıyı desteklemektedir. Bir elma birine göre sadece kırmızı iken, bir diğeri bordo veya açık-koyu kırmızı gibi yorumlar yapabilmektedir. Rengin sözel ifadesi oldukça zor olup, birimler arasında da sorunlara yol açabilmektedir. Bir rengin tanımı çoğu zaman herkese göre farklı anlama gelebilmektedir. Rengi görsel değerlendirirken, değişkenlik yaratan faktörler yalnızca kişiler değildir. Böyle yorumlanmasına yol açan birçok faktör mevcuttur. Bunlardan en önemlisi renk kontrolü yapılan ortamın aydınlatması, yani ışık faktörüdür. Ticari amaçlı renk kontrolleri, üretim sürecini etkileyen, yanılmalar neticesinde mali olarak dahi işletmeyi etkileyen önemli hususlardan biridir. Bu şekilde renk karşılaştırmalarında, kişilerin bulunduğu ortamın aydınlatması (gün ışığı, sarı ışık veya floresan gibi aydınlatmaların kullanılması), havanın açık-kapalı olma durumu, renk kontrolü yapıldığı saat dilimi gibi kişiden bağımsız etkenler de mevcuttur.

 

Rengin nasıl göründüğü, ışığın rengin üzerine hangi açıyla düştüğüne göre değişir. Yarı-saydam görüntüye sahip nesnelerde renk, gözlem açısına göre değişebilirken, aynı durum metalik yüzeylere sahip nesneler için de geçerlidir. Renge hangi açıyla baktığımız veya ışığın hangi açısıyla düştüğü de rengi görsel olarak algılamamızı değiştiren faktörlerdendir.

 

Rengi algılamamızda nesnelerin boyut farklılıkları ve arka planın kontrast etkisi de bir diğer faktörlerdendir. Aynı renkteki nesneler farklı ebatlarda ise, büyük olanın rengini daha açık ve daha canlı olarak algılarız. Söz konusu eğilim, alan etkisi şeklinde adlandırılır Aynı boyuttaki aynı renk nesneler için ise, arka planı koyu renk olan nesne daha koyu görülürken, beyaz arka plandaki renk daha açık olarak algılanır. Buna da kontrast etkisi denilir.

 

Renk kontrolü sanayi alanında neredeyse tüm sektörlerde yapılması gereken, önemli noktalardan bir tanesidir.

Gıda, ilaç, kozmetik, beyaz eşya, plastik, otomotiv, tekstil, boya, yapı sektörü (ahşap- metal-cam-seramik) gibi sektörlerde önem arz eder. Renk kontrolleri hammaddeden başlayıp, yarı mamül ve son ürüne dek devam eder. Hammaddedeki renk farklıkları son ürünü doğrudan etkileyecek olduğundan, kalite kontrol sürecinin ilk aşaması olarak oldukça önemli noktasıdır.

 

Peki, belirli bir rengi doğru şekilde ifade edebileceğimiz, o rengi bir başkasına açıklayabileceğimiz ve o kişinin algıladığımız rengi doğru şekilde yeniden üretmesini sağlayabileceğimiz bir yol var mıdır? Tüm üretim süreci ve onu destekleyen birimler arasındaki renk iletişimini sağlamak mümkün olabilir mi?

 

Renk, bu kadar çok faktörden etkilenebilen bir tanımlama ise, neden bunu sayısal ifadelerle konuşmamaktayız?

Uzunluk birimi için metre, ağırlık birimi için gram diyebiliyorsak, renk için hangi ifadeleri kullanabiliriz?

 

Rengi sayısal olarak ifade etmenin birçok metodu vardır. En bilinen metotlar CIE (Commission internationale

de l’éclairage) tarafından 1931 yılında XYZ tristimulus değerlerinden yola çıkılan Yxy metodu ve 1976 yılında yine XYZ tristimulus değerlerinden yola çıkılan L*a*b* metodudur. İlk başta anlattığımız ışık, nesne ve görüş tanımlamaları renk ölçüm cihazlarında sırasıyla ksenon lamba, nesne ve sensör şeklindedir.

 

Renk ölçüm cihazları, renkleri basit bir şekilde sayısallaştırmamızı sağlar. Renk ölçüm cihazlarının görsel değerlendirmeye göre birçok avantajı mevcuttur. Bu cihazlar ile denetleme koşulları sabit tutulur. Örneğin, gözlemciye, ortam parlaklığına, gözlem açısına göre oluşan farklılıklar ve belirsizlikler elimine edilmiş olur. Renk ölçüm cihazları kapalı sistemler oldukları için ortamdaki ışıktan ya da bir başkasının bakış açısından etkilenmediklerinden doğru ölçüm sistemleridir. Bunların dışında renkleri kelimelerle ifade etmek yerine numerik olarak ifade etmek her açıdan karmaşayı ve yanılsamaları ortadan kaldırmaktadır. Bu da rengi daha doğru tanımlamayı, doğru iletişimi ve arşivlemeyi kolaylaştırmaktadır.

 

Renk ölçüm cihazlarında kullanılan metotlar iki türlüdür: tristimulus metot ve spektrofotometrik metot. Üç ana renk olarak kırmızı, yeşil ve mavi (RGB: red, green, blue) tanımlanmıştır. Gözde de bu üç rengi algılayacak göz hücreleri vardır. Tristimulus metot ile ölçüm yapan cihazlarda gözdeki hücreler yerine x(λ), y(λ), z(λ) sensörleri vardır. Cihazın işlemcisi bu sensördeki değerleri X, Y, Z tristimulus değerlere çevirir. Bu değerler sonra seçilen metoda dönüştürülür. Spektrofotometrik metot ise görünür bölge 360-740 nm arasında 10 nm atımlar ile ölçüm alıp cihazın işlemcisi ile X, Y, Z tristimulus değerlerden istenilen metoda dönüştürülür. Spektrofotometreler ayrıca çoklu sensörler kullanılarak her dalga boyunda veya her dalga boyu aralığında spektral yansımayı ölçer ve daha sonra spektral grafik üzerinde verileri gösterebilir.

 

Renk ölçüm methodlarından en yaygın kullanılanı ve en popüleri L*a*b* metodudur. Orijinal Yxy renk metodunun büyük problemlerinden birini azaltmak amacıyla 1976 yılında CIE tarafından tanımlanan genel renk metotlarından biridir. Bu renk aralığında, L* açıklığı/koyuluğu gösterir ve a* ve b* kromatiklik koordinatlardır. +a* yönde kırmızı, -a* yönde yeşil, +b* yönde sarı ve -b* yönde ise mavidir. Merkez akromatiktir; a* ve b* değerleri artarken ve merkezden uzaklaşarak hareket ederken, rengin canlılığı da artar.

 

Renk farklılıkları adı geçen sektörlerin büyük çoğunluğunda büyük problemlere yol açmaktadır. Bir renk ölçüm cihazı ile çok küçük renk farklılıkları bile sayısal olarak ifade edilebilir ve kolaylıkla anlaşılabilir. L*a*b* renk metodunda renk farkı, renklerin ne şekilde farklı olduğunu değil renk metodunun boyutunu gösteren tek bir sayısal değer ΔE*ab olarak ifade edilebilir. ΔE*ab formülasyonu aşağıdaki şekilde olup, renk ölçüm cihazları bu değeri otomatik olarak hesaplamaktadır.

 

Renk ölçüm cihazları sayesinde birçok renk methoduna ilişkin veriler elde edebiliriz. Fakat, bu cihazlar farklı farklı geometrilere sahip oldukları için numunenin yapısına, yüzeyine göre doğru seçilip ona göre ölçüm alınması gerekmektedir. Aydınlatma koşulları, gözlem açısı gibi renk ölçüm cihazlarını kendi içerisinde ayıran faktörler vardır. Küresel aydınlatma (d:8, d:0 gibi), tek yönlü aydınlatma (45:0, 0:45 gibi) gibi farklı uygulamalarda kullanılan ölçüm geometrileri vardır. Bunlar kullanılan sektöre ve numuneye göre doğru seçilmelidir. Bunun dışında kullanılan ışık kaynağı ve gözlem açıları da yine aynı şekilde sektöre göre farklılık göstermekte olup, buna uygun olarak seçilmelidir. Rengin sayısal ifadesi ve renk farklıkları karşılaştırılırken de, ölçülen cihazın bu tip özellikleri belirtilmelidir.

 

Renk ölçüm cihazlarında uygun cihaz seçildiği takdirde toz, katı, granül, sıvı ve geçirgen özellikteki tüm numuneler ölçülebilmektedir. Farklı aksesuarlar yardımıyla, her boyuttaki numuneler ölçülebildiği gibi, eğimli veya düz yüzeylere sahip numunelerde de renk ölçümü yapılabilmektedir.

Gıda sektöründe et-et ürünleri, süt-süt ürünleri, bisküviler, çikolatalar, reçel, sos, makarna, un, meyve suları, meyveler gibi tüm ürünler de gerek standart ürün üretebilmek, gerekse tazelik testleri için renk ölçüm uygulamaları yapılmaktadır. Ayrıca üniversitelerin gıda bölümlerinde de renk ölçüm cihazları ile renk analizleri oldukça sık yapılan uygulamalardandır. Kozmetik sektöründe ruj, oje, pudra, fondöten gibi renkli kozmetik ürünlerinin renk analizi formlarına uygun olarak yapılırken, esanslar gibi ışığı geçiren formdaki numunelerin ise geçirgenlik ölçümünden renk analizi yapılır. Kimi zaman bu analizler esans içerisindeki madde miktarlarını dengelemek için de uygulanabilmektedir. Sabun, şampuan, duş jeli gibi kişisel bakım ürünlerinde de renk analizleri yapılmaktadır. Aynı zamanda kozmetik sektörünün bir diğer dalı olan temizlik ürünlerinde de, deterjanların performans testleri için renk ölçüm cihazları kullanılmaktadır.

 

Sektörde otomotiv ve otomotiv yan sanayiinde renk ölçümleri oldukça hassas ve özel cihazlarla yapmaktadır. Aynı durum beyaz eşya sanayi için de geçerli olup, hammaddeden başlayıp, son ürüne kadar renk kontrolleri devam etmektedir. Yapı sektöründe de renk kontrolleri seramik sektörü, cam sektörü, metal sektörü gibi alanlarda yapılmaktadır. Yapı kimyasalları ve diğer yapı malzemelerinde de renk ölçüm uygulamaları birçok firma tarafından yapılmaktadır. Boya üreticileri de renk ölçüm cihazlarını hem boyanın renk formülasyonunu yapmak, hem de standartlarla renk karşılaştırmaları için kullanmaktadır.

 

Bunun dışında rengin çok önemli olduğu sektörlerden bir tanesi de, dental sektörüdür. Son dönemlerde diş hekimliği uygulamalarında ve bu alana tedarik sağlayan üreticilerde renk ölçüm uygulamaları yapılmaya başlanmıştır. Üniversitelerde de bu alanda çalışmalar oldukça yaygınlaşmaktadır.

 

En başta da belirttiğimiz üzere, renkler her alanda hayatımızın içinde yer almaktadır. Dolayısıyla renk ölçümünün önemli olmadığı bir sektör neredeyse bulunmamaktadır. Unutmayalım ki, renk sadece tanımsal bir ifade olmayıp, aslında sayısal bir veridir. Ve tüm üretim sürecini etkileyebilmektedir. Renk ölçümünün doğru yapılabilmesi için mevcut standartlar ve cihazların teknik özellikleri dikkate alınarak, renk teknolojisi alanında uzman kişilerle bu cihazların modellerin belirlenmesi gerekir.