Gem Taşları İçin Renk Ölçümü ve Belirtimi: Bilimsel Bir Yaklaşım

Giriş

Gemolojinin en büyük zorluklarından biri, değerli taş renk ölçümleri ve belirtimleri için doğru, basit, tutarlı ve tekrarlanabilir bir teknik geliştirmektir. İdeal çözüm, bir değerli taş renk ölçeridir. Ancak, bu tür bir cihaz, değerli taşları enstrümental ölçüm için son derece zor örnekler yapan * kırınım * ve * soğurma * gibi değerli taşların benzersiz optik özellikleriyle başa çıkmalıdır.

Değerli Taş Renk Ölçümleri İçin Renk Tablo Sistemlerinin Sınırlamaları

1980'lerin ortalarına kadar, çeşitli renk tablo sistemlerinin ortaya çıkmasına ve yaygın olarak tanıtılmasına rağmen, bu alanda çok az ilerleme kaydedildi. Bu sistemlerin hiçbiri gemoloji için tatmin edici değildi, çünkü:

• Tüm değerli taş renk aralığını yeterince kapsamıyorlardı,
• Kapsadıkları aralıklarda yeterli ayrıntı sunmuyorlardı ve
• Renk tablo malzemeleri (basılı renkler ve şeffaflıklar), üretim çalışmaları arasında varyasyonları önlemek için yeterince kaliteli değildi.

Üç Boyutlu Renk Uzayı

Renk ölçüm bilimi, boya, plastik, tekstil ve diğer endüstriyel ve tüketici malzemeleri gibi renkin önemli olduğu hemen hemen tüm çabalar alanında iyi bir şekilde kurulmuştur. Nesnel enstrümantasyon artık bu alanlarda rutin olarak kullanılmaktadır. Ancak, bu tür cihazlar kullanılabilir hale gelmeden önce, insanlar rengi belirtmek için renk tabloları gibi görsel sistemlere güvenmek zorunda kaldı. Bu tablolar, üç boyutlu renk uzayı olarak adlandırabileceğimiz şeyin bölümleridir. Bu boyutlar, renk tonu, açıklık ve doygunluk olarak adlandırılır.

Renk Tonu

Kırmızı, sarı, yeşil, mavi, mor ve bu serideki bitişik çiftlere ara renk tonları hakkında konuştuğumuzda tanımladığımız niteliktir. Bu renk tonları, bir renk çemberi açısından kolayca görselleştirilebilir.

Açıklık

Değer veya parlaklık olarak da adlandırılan açıklık, beyaz ve siyahı uç noktalar olarak alan ve aralarında gri tonları içeren bir ölçektir. Bununla birlikte, tüm kromatik renkler de toplam yansımalarının bir fonksiyonu olarak açıklığa göre ölçeklendirilebileceğini unutmayın. Açıklık, beyazın üstte ve siyahın altta olduğu dikey bir eksen açısından görselleştirilebilir.

Doygunluk

Kroma olarak da adlandırılan doygunluk, bir renkteki renk tonu miktarı, canlılığı veya aynı açıklıktaki bir griden ne kadar farklı olduğunu ölçer. Kroma, üç boyutlu renk uzayının dikey bölümlerinde görülebilir. Renk çemberinin belirli bir radyal yönü boyunca bir bölüm, belirli bir renk tonu olarak belirlenir. Bu renk tonunun daha açık tonları bölümün üstüne yakın, daha koyu tonlar ise altta bulunur. Renk tonunun kroması (canlılığı), merkez ekseninden dışarıya doğru hareket ettikçe artar. Krom aralığı, hem renk tonuna hem de açıklığa göre değişir, bu da renk katısını basit bir oval veya küre değil, düzensiz bir şekil yapar.

Renk Sıra Sistemleri

Renk katısını daha küçük birimlere ayırmak ve her birine bir ad veya bir dizi sayısal koordinat vermek, renk belirtimini sağlayabilir. Bu, renk sıra sistemi olarak bilinen bir sınıflandırmaya yol açar. Renk katısı birçok şekilde alt bölümlere ayrılabilir. Şaşırtıcı olmayan bir şekilde, birçok renk sıra sistemi de vardır.

20. yüzyılın ilk on yıllarında oluşturulan renk sıra sistemlerinden bazıları, kağıda kaplanmış boya renklerinden oluşan tablolarla temsil ediliyordu. Mimarlar ve tasarımcılar, renk seçimi ve belirtimi için Wilhelm Ostwald'ın sistemini kullandılar. Biyologlar, binlerce flora ve fauna örneğini sınıflandırmak için Robert Ridgway'ın sistemini kullandılar. (Ostwald ve Ridgway'in sistemleri gibi bu eski sistemlerden bazıları bugün hala kullanılmaktadır). Bu nedenle, doğru renk ölçümleri ve belirtimleri ihtiyacı, cihazlar ve ilgili renk sıra sistemleri mevcut olmadan önce sağlam bir şekilde kurulmuştur.

A.H. Munsell Sistemi

Belki de tablo tipi renk sıra sistemlerinin en popüler ve yaygın olanı, A.H. Munsell tarafından geliştirilen ve 1943 yılında Amerikan Optik Topluluğu (OSA) tarafından kapsamlı bir şekilde revize edilen sistemdir. Munsell renk tonu ölçeği, renk çemberi etrafında eşit aralıklı beş renk tonuna (kırmızı, sarı, yeşil, mavi, mor) ve ara renk tonlarına (sarı-kırmızı, yeşil-sarı, mavi-yeşil, mor-mavi, kırmızı-mor) dayanmaktadır. Ana renk tonları R, Y, G, B ve P olarak kısaltılır ve ara renk tonları ise YR, GY, BG, PB ve RP'dir.

Daha fazla alt bölüm, Munsell Renk Kitabında kırk renk tonu tablosuyla sonuçlanır. Renkler, bu tablolarda 2'den 9'a kadar bir birimlik açıklık aralıklarında görünür. Kroma (doygunluk), 2'den (neredeyse gri) başlayan ve en canlı renkler için 14 ve 16'ya kadar olan iki adımlı aralıklarda tam birimlerle temsil edilir. Gösterim sistemi ondalıktır, bu da renklerin doğru bir şekilde belirtilmesini sağlar. Munsell renk kitapları hem mat hem de parlak yüzeylerde mevcuttur, ikincisi yaklaşık bin beş yüz renkten oluşur.

Tüm bu renk sıra sistemleri (daha yeni Alman standardı DIN 6164 ve İsveç Standardı Doğal Renk Sistemi dahil) bazı benzerliklere sahiptir. Renk örneklemesi, sabit renk tonu (veya benzer bir ölçüt) çizgileri boyunca yapılır. Bu nedenle, bitişik renk tonu tablolarındaki karşılık gelen renkler, giderek daha doygun hale geldikçe (yani, renk çemberinin merkezinden radyal olarak daha uzağa hareket ettikçe) görsel olarak daha uzaklaşırlar. Bu nedenle, en canlı renkler, daha az canlı olanlardan genellikle beş veya daha fazla kat daha uzaktır.

Bu renk tabloları, değerli taş renk ölçümleri için yetersizdir, çünkü canlı renk bölgelerinde yeterli renke sahip değillerdir ve değerli taş analizi için yeterince geniş değillerdir. Canlı, şeffaf değerli taşların renk aralıkları, kağıda opaktan renklerle yakalanamaz. Ek olarak, opak boya renkleri, renkler aslında aynı olsa bile, şeffaf değerli taşlara benzemez.

CIE Sistemi

Önemli bir adım, 1931'de Uluslararası Aydınlatma Komisyonu (CIE) sisteminin uluslararası olarak kabul edilmesiyle geldi ve bu da özellikle renk ölçümüyle renk ölçümleri ve belirtimleri konusunda daha büyük bir ilgi yarattı. CIE sistemi, standart aydınlatıcıları (parlak ışık, güneş ışığı, kuzey gün ışığı), standart bir gözlemciyi ve insan görsel sisteminin standart yanıt fonksiyonlarını içeriyordu. CIE, renk araştırması ve standardizasyon alanında başlıca uluslararası kuruluş olarak devam etmektedir. 1931'den beri, orijinal kavrama önemli iyileştirmeler ve eklemeler yaptı.

Renk endüstrisi, CIE terimleriyle ölçümler yapmak ve verileri raporlamak için yetenekli spektrofotometreler ve renk ölçerlerin araştırma ve geliştirme çalışmaları etrafında kurulmuştur. Ancak, bu, mevcut renk sıra sistemleriyle bir sorun yarattı. Bu tür sistemler, belirli bir ışık kaynağında görünüşleri için görsel olarak aralıklandırılır. Diğer kaynaklar kullanılırsa, görsel aralıklandırmalar ve genel görünüm buna göre değişecektir. Bu tür renkler için CIE verileri yayınlanırsa, sayılar yalnızca ölçüm verilerinin hesaplandığı ışık kaynağı için geçerlidir.

CIE renk uzayı görsel olarak homojen değildir. Daha homojen bir renk uzayı, toleransların ve küçük renk farklılıklarının belirtilmesini daha anlamlı hale getirir ve bu nedenle bilim ve endüstri için daha kullanışlıdır. CIE verilerini daha görsel olarak homojen bir renk uzayına dönüştürmek için kapsamlı araştırmalar yapılmıştır.

Hunter Sistemi

1942'de Richard S. Hunter, opak yüzey renklerinin ölçümü için bir filtre renk ölçer tasarladı ve buna eşlik etmek üzere Hunter renk sıra sistemini geliştirdi. Bu, cihazın hesaplamalı elemanlarına entegre edilmiş basit denklemler kullanarak CIE verilerinin bir dönüşümüdür. Aşağıda gösterildiği gibi, Hunter uzayı "zıt renk tonu" veya "karşıt renk tonu" türündedir.

Hunter *a* niteliği pozitif olduğunda, renk kırmızılığa sahiptir; negatif olduğunda yeşilliğe sahiptir. Benzer şekilde, *b* pozitif olduğunda renk sarılığa sahiptir; negatif olduğunda maviliğe sahiptir. Üçüncü Hunter niteliği, açıklık için *L*'dir.

Üç ölçek boyunca eşit adımlar (*L*, *a*, *b*) çeşitli renk yönlerinde eşit görsel adımları temsil etmeyi amaçlıyordu, bu da renk farklılıklarının şu formülle basitçe hesaplanmasını sağlıyordu:

ΔΕ= √(ΔL²+ Δa²+ Δb²)

Burada delta (Δ)Ε renk farkını gösterir.

Günümüzde, renk ölçüm cihazlarının, ölçüm sonuçları için çıktı seçeneği olarak Hunter renk gösterimlerini içermesi yaygın bir uygulamadır.

Hunter renk uzayını göstermek için malzeme renk örnekleri asla üretilmemiş olsa da, neredeyse homojen görsel aralıklandırma, endüstride renk belirtimlerini ve toleranslarını tanımlamak için çok kullanışlı hale geldi ve bu cihazların satışına ve kullanımına önemli ölçüde katkıda bulundu.

CIELAB Uzayı

CIE ve diğerleri, iyileştirilmiş görsel aralıklandırmaya sahip bir renk uzayı sağlamak için çalışmaya devam etti. 1976'da CIELAB uzayı önerildi. Hunter uzayına benzer şekilde, CIELAB uzayı, CIE verilerinin matematiksel bir dönüşümüdür ve dikdörtgen koordinatlara çizilir. CIELAB renk nitelikleri, onları Hunter'dan ayırmak için *L* (L-yıldız), *a* (a-yıldız) ve *b* (b-yıldız) olarak belirlenir ve aynı adlandırma anlamlarına sahiptir. Hunter'da olduğu gibi, CIELAB mevcut cihazlarda standart bir çıktıdır.

OSA-UCS Sistemi

Amerikan Optik Topluluğu tarafından geliştirilen Amerikan Optik Topluluğu - Homojen Renk Aralıklandırma sistemi (OSA-UCS), bir karşıt renk tonu sistemidir, yalnızca Munsell aralıklandırmasından daha iyi bir gelişme değil, aynı zamanda doğrudan bir CIE dönüşümüdür. OSA-UCS renkleri (bu yazıda 558 renk, 2 x 2 inç örnek olarak mevcuttur), kromatikitede iki birimlik ve açıklıkta bir birimlik aralıklara sahip ölçeklerdedir. Danimarka'da üretilen bir prototip OSA renk koleksiyonu, yalnızca bir birimlik kromatikite ölçek aralıklarını, 0,5'lik açıklık artışlarını ve iki binden fazla rengi göstermektedir. OSA-UCS renkleri, bugüne kadar üretilen homojen renk aralıklandırmasının en iyi örneğidir ve muhtemelen yakında cihazların çıktı seçeneği olarak görünecektir.

Değerli Taş Renk Ölçümleri

Bazı gemologlar, mevcut renk enstrümantasyonunu kullanarak değerli taşları karakterize etmek için başarısız denemeler yaptılar. Cihaz üreticileri, gemolojinin, özellikle değerli taşlara uygulanabilen cihazlar tasarlamak için gereken pahalı araştırma ve geliştirmeye değdiğini görmedi. Gemologlar tarafından şu anda kullanılan mevcut renk tabloları ve basit optik cihazlar, doğruluk ve faydalılık açısından ciddi şekilde sınırlıdır.

Minolta Camera Co.'nun daha düşük maliyetli taşınabilir bir renk ölçerin pazarlaması, birkaç araştırmacıyı bu cihazı değerli taş renk ölçümü için modifiye etmeye teşvik etti. Bunlardan ilki Dr. Richard Pettijohn'dı. Sensörün boyutunu küçülterek ve sensörü tutmak için bir cam plaka ile taşıdan geçen ışığı sensöre yansıtmak için küçük bir ayna ekleyerek Minolta sensör birimini değerli taşlar için özel kullanıma uyarlamaya çalıştı. Ancak, bu düzenleme çok fazla yanlışlık içerdiği ve tekrarlanabilir olmadığı için geçerli bir çözüm olamadı. Dahası, ayna düzeni, ölçüm için "standart" aydınlatıcının, bağımsız olarak ölçülen beyaz bir standart yerine, birimde bulunan ksenon flaş lambası olmasını gerektirir.

J. Rennilson ve W.N. Hale, Minolta renk ölçerini de kullanan bu cihazın daha gelişmiş bir versiyonunu geliştirdiler. Bu, camı ve aynayı küçük beyaz çizgili bir entegre küre ile değiştirir. Alttan gelen 2 mm'lik bir ışık demeti, kürenin içinde merkezlenmiş şeffaf bir plakaya monte edilmiş bir değerli taşı aydınlatır. Taştan yansıyan ışık, içinden geçen ışıkla karıştırılır ve küre duvarındaki bir dedektör çıkışıyla alınır. Bu renk ölçer, patentli aydınlatma ve toplama geometrisiyle, değerli taş çalışmaları için yeterince doğru ve tekrarlanabilirdir. Veri çıktısı, CIE standardı aydınlatıcısı D65 veya C için CIE verilerinde (Y, x, y) ve CIELAB'da (*L*, *a*, *b*) şeklindedir (her ikisi de standart gün ışığının biraz farklı biçimlerini temsil eder).

Bu tür enstrümantasyonun, değerli taş alanını tamamen devrimleştirmesi ve değerli taş renk ölçümleri ve belirtimleri için kaotik bir sistemde, belirsiz ve genellikle modası geçmiş terminolojiye düzen ve nesnel gerçeklik getirmesi muhtemeldir.

Rennilson-Hale cihazı, bu makalenin sonunda bulunan Değerli Taş Renk Ölçümleri Tablosu hazırlandığında henüz mevcut değildi. Bu nedenle, Pettijohn cihazı kullanıldı. Aydınlatma ve görüntüleme geometrisi, Rennilson ve Hale'nin entegre küre/fiber optik sisteminin doğruluğu ve tutarlılığı kadar doğru veya tutarlı sonuçlar üretmez. Ayrıca, CIELAB verilerinin Munsell gösterimine dönüştürülmesi, Minolta DP-100 mikro bilgisayarı tarafından yapılmıştır. Dönüştürmede, bu cihazın sınırlı veri depolama kapasitesinden kaynaklanabilecek hatalar olabilir. Fotoğrafçılık ve kağıda basılmış çoğaltma ile değerli taşları göstermeye çalışırken kaçınılmaz olarak daha fazla hata oluşur. Bu nedenle, tablolanmış sayısal renk verilerinin, belirli değerli taş türleri için referans noktaları belirlemek için yeterince doğru olarak kabul edilmemesi gerekir. Ancak, bu hata payı, çoğu türün sergilediği gerçek renk değişimine kıyasla küçüktür. Bu makalenin ve bu ölçümlerin gerçek amacı, gemoloji literatüründe ilk kez bilimsel, doğru, tekrarlanabilir ve nesnel değerli taş renk ölçümleri ve belirtimleri için adlandırma, yön ve metodolojiyi oluşturmaktır. Bu bağlamda, sayıların kendileri, bunların nasıl elde edildiği ve bu yeni teknolojinin gemoloji ve değerli taş piyasası için etkilerinin anlaşılmasından daha az önemli kabul edilir.

Notlar

Dr. Joel Arem, bu metnin önemli bölümlerini sağlayan özel renk danışmanı ve Munsell Color Co., Inc.'in 22 yıllık çalışanı (hem başkan hem de teknik müdür) olan W. N. Hale, Jr.'a minnettardır. (Hale Color Consultants, Inc., 1505 Phoenix Road, Phoenix, MD. 21131).

CIELAB terminolojisinde, kroma *a* ve *b* den şu şekilde hesaplanır:

Kroma = *C* =√(*a*²+*b*²)

Ölçülen *L* *a* *b* değerlerini Munsell sayılarına dönüştürmede ve birçok değerli öneri sağlamada, Maryland, Silver Spring'den Richard E. McCarty değerli bir yardım sağladı.

Burada bildirilen değerli taşlar hakkındaki renk verileri, CIELAB çıktısı ve karşılık gelen Munsell gösterimi şeklindedir. Munsell sayılarına dönüştürme, doğrudan CIELAB dönüştürmeleridir. Gerçek Munsell renk örneklerinin sınırlı aralığına göre elde edilen Munsell değerlerini basitleştirmek için hiçbir girişimde bulunulmamıştır. Bu yaklaşım okuyucuya bırakılmıştır.

Arem'in *Color Encyclopedia* kitabında fotoğraflanan değerli taşların çoğu, Pettijohn-Minolta renk ölçer ile ölçülmüştür. Bu değerli taşlar, Arem'in *Color Encyclopedia* kitabının arkasındaki renk plakaları bölümünde gösterimle çapraz referanslıdır ve buradaki tablolanmış renk bilgileri, fotoğraflarla kolay ilişkilendirilmeyi sağlayarak belirli değerli taş renklerine, şekillerine ve ağırlıklarına işaret eder.

Değerli Taş Renk Ölçümleri Tablosu