عرض مصدر الفضاء اللوني سي آي إي 1931

يعد '''الفضاء اللوني XYZ 1931 CIE''' (والمعروف أيضا بالفضاء اللوني 1931 CIE) من أوائل التعريفات الرياضية [[رؤية اللون|للإحساس اللوني]]، وقد وضعته [[هيئة الإضاءة الدولية]] في عام 1931.<ref name="cie1931">{{استشهاد بكتاب | مؤلف=CIE | عنوان=Commission internationale de l'Eclairage proceedings, 1931 | ناشر=[[مطبعة جامعة كامبريدج]], Cambridge | سنة=1932}}</ref><ref>{{استشهاد بدورية محكمة|الأول=Thomas|الأخير=Smith|المؤلفون=Guild, John|عنوان=The C.I.E. colorimetric standards and their use| doi=10.1088/1475-4878/33/3/301|سنة=1931-32|العدد=3|المجلد=33|صحيفة=Transactions of the Optical Society|صفحات=73–134}}</ref>

استمد الفضاء اللوني XYZ CIE من مجموعة تجارب قام بها '''دافيد رايت''' (W. David Wright)ا<ref name=wright>{{استشهاد بدورية محكمة| الأخير=Wright|الأول=William David | عنوان=A re-determination of the trichromatic coefficients of the spectral colours | صحيفة=Transactions of the Optical Society | سنة=1928 | المجلد=30 | صفحات=141–164|doi=10.1088/1475-4878/30/4/301}}</ref> و'''جون جيلد''' (John Guild)ا<ref name=guild>{{استشهاد بدورية محكمة| الأخير=Guild| الأول=John | عنوان=The colorimetric properties of the spectrum | صحيفة=[[المداولات الفلسفية للجمعية الملكية|المعاملات الفلسفية للجمعية الملكية]] | سنة=1931 | المجلد=A230 | صفحات=149–187|مسار= http://www.jstor.org/stable/91229|مسار أرشيف= https://web.archive.org/web/20190429062832/https://www.jstor.org/stable/91229|تاريخ أرشيف=2019-04-29}}</ref> في عام 1920. وقد جمعت نتائجهما التجريبية في مواصفات '''الفضاء اللوني RGB CIE''' الذي استمد منه الفضاء اللوني XYZ CIE.

تتحدث هذه المقالة عن كلا هذين الفضائين اللونيين.

== قيم الحفز الثلاثي ==
يوجد نوعان من الخلايا البصرية في شبكية العين البشرية. وهي [[خلية عصوية|الخلايا العصوية]] و[[خلية مخروطية|الخلايا المخروطية]]. تعتبر الخلايا العصوية مسؤولة عن الرؤية في ظروف الإضاءة الليلية، في حين تعتبر الخلايا المخروطية مسؤولة عن الرؤية في ظروف الإضاءة الجيدة. وتقسم [[خلية مخروطية|الخلايا المخروطية]] بدورها إلى ثلاث أنواع من المستقبلات تتحسس [[طول الموجة|الأطوال الموجية]] القصيرة (''S'') والمتوسطة (''M'') والطويلة (''L''). وبذلك يكون هناك ثلاث متغيرات تصف الحساسية للألوان.
وتعرف قيم الحفز اللوني بكميات [[لون أولي|الألوان الأولية]] الثلاثة في المركبات الثلاثة من [[لون جمعي|نظام الألوان الجمعية]] المحتاجة [[مضاهاة اللون|لمضاهاة اللون]] المدروس. ويرمز لقيم الحفز الثلاثي في الفضاء اللوني 1931 CIE بـ X,Y, Z.ا<ref>{{استشهاد بكتاب | مؤلف=Hunt, R. W. | عنوان=Measuring colour | مسار=https://archive.org/details/measuringcolour0000hunt | إصدار=3rd edition | ناشر=Fountain Press, England | سنة=1998 | الرقم المعياري=0-86343-387-1 }}. اقرأ أيضا صفحة 39-46 من أجل أساسيات فيزيولوجيا العين البشرية لنموذج اللون ثلاثي التكوين، والصفحات 54-57 للإحداثيات اللونية.</ref><ref name=BER00>{{استشهاد
|الأخير=BERNS
|الأول=ROY
|عنوان=PRINCIPLES OF COLOR TECGNOLOGY
|طبعة=Third
|سنة=2000
|ناشر=John Wiley&Sons, Inc.
|isbn=0 471 19459 X
|صفحة=49
}}</ref>
وتسمى أي طريقة خاصة لربط قيم الحفز الثلاثي مع كل لون [[فضاء لوني|بالفضاء اللوني]]. والفضاء اللوني 1931 CIE مميز لأنه يعتمد على القياسات المباشرة [[رؤية اللون|للإدراك البصري]] البشري، ويفيد كقاعدة تعرف منها الفضاءات اللونية الأخرى.

== المراقب المعياري وفق هيئة الإضاءة الدولية ==
إن [[قيم الحفز الثلاثي]] في '''الفضاء اللوني XYZ CIE''' ليست استجابة العين [[طول الموجة|للأطوال الموجية]] ''S'' و''M'' و''L''، وإنما هي قيم الحفز الثلاثي المسماة ''X'' و''Y'' و''Z'' التي يمكن أن تكون تقريبا [[أحمر|الأحمر]] و[[أخضر|الأخضر]] و[[أزرق|الأزرق]]. (لاحظ أن قيم X وY وZ لا ترى فيزيائيا كألوان حمراء وخضراء وزرقاء. وإنما تعتبر كمتغيرات مستمدة من الألوان الحمراء والخضراء والزرقاء).

بسبب طبيعة توزع [[خلية مخروطية|المخاريط]] في [[شبكية|شبكية العين]]، فإن [[قيم الحفز الثلاثي]] تعتمد على [[حقل الرؤية]] (field of view) للمراقب. ولتجاوز هذه العقبة المتغيرة عرفت [[هيئة الإضاءة الدولية]] '''المراقب المعياري''' (Standard observer). وقد اعتبرت الاستجابة اللونية لمتوسط الرؤية البشرية بحقل رؤية بزاوية 2°، بسبب الاعتقاد السائد بأن حساسية [[خلية مخروطية|المخاريط اللونية]] تكمن ضمن قوس درجتان من [[اللطخة الصفراء]] (fovea) من [[شبكية|الشبكية]]. ولهذا يعرف '''المراقب المعياري 1931 CIE''' باسم '''المراقب المعياري 2° 1931 CIE'''. وقد وضع '''المراقب المعياري 10 ° 1964 CIE''' بديلا عن المراقب السابق، وهو أحدث ولكنه أقل استخداما، وقد استمد من أعمال ستيل (Stiles) وبورش (Burch)ا<ref>{{استشهاد بدورية محكمة| مؤلف=Stiles, Walter Stanley & Birch, Jennifer M. | عنوان=N.P.L. colour matching investigation: final report | صحيفة=Optica Acta | سنة=1958 | المجلد=6 | صفحات=1–26 }}</ref> وسبيرانسكايا (Speranskaya)ا.<ref>{{استشهاد بدورية محكمة| مؤلف=Speranskaya, N.I. | عنوان=Determination of spectrum color co-ordinates for twenty seven normal observers | صحيفة=Optics and Spectroscopy| سنة=1959 | المجلد=7 | صفحات=424–428}}
</ref>

يوصف المراقب المعياري بـ '''توابع المضاهاة اللونية''' الثلاث (color matching functions). واشتقاق المراقب المعياري لهيئة الإضاءة الدولية من تجارب المضاهاة اللونية موجود في [[الفضاء اللوني سي آي إي 1931#بناء الفضاء اللوني XYZ CIE من نتائج جيلد-رايت|الأسفل]] بعد وصف الفضاء اللوني RGB CIE.

=== دوال المضاهاة اللونية ===
[[ملف:CIE 1931 XYZ Color Matching Functions.svg|تصغير|325 بك|دوال المضاهاة اللونية للمراقب المعياري وفق هيئة الإضاءة الدولية]]
دوال المضاهاة اللونية هي وصف رقمي للاستجابة اللونية للمراقب المعياري (الموصف قبلا).

لقد عرفت هيئة الإضاءة الدولية مجموعة ثلاثية من دوال المضاهاة اللونية وسمّتها <math>\overline{x}(\lambda)</math>، و<math>\overline{y}(\lambda)</math>، و<math>\overline{z}(\lambda)</math> والتي يمكن اعتبارها كمنحنيات الحساسية الطيفية لمستقبلات الضوء الثلاث التي تعطي قيم الحفز الثلاثي ''X''، و''Y''، و''Z''. وتعرف القيم الرقمية المجدولة لهذه التوابع بـ '''المراقب المعياري CIE'''ا.<ref>{{استشهاد بدورية محكمة| صحيفة = Journal of the Royal Society of New Zealand | المجلد = 20 | العدد = 3 | تاريخ = September 1990 | مؤلف = A. C. Harris and I. L. Weatherall | عنوان = Objective evaluation of colour variation in the sand-burrowing beetle ''Chaerodes trachyscelides'' White (''Coleoptera: Tenebrionidae'') by instrumental determination of CIE LAB values | مسار = http://books.google.com/books?id=ErI4AAAAIAAJ&pg=PA254&dq=cie+standard-observer&lr=&as_brr=1&ei=TAKUR7-vBIjssQO__d1D&sig=E7HZ8zTTFUFPNWCOije0sC9zu74#PPA253,M1 | مسار أرشيف = https://web.archive.org/web/20150503015124/http://books.google.com/books?id=ErI4AAAAIAAJ&pg=PA254&dq=cie+standard-observer&lr=&as_brr=1&ei=TAKUR7-vBIjssQO__d1D&sig=E7HZ8zTTFUFPNWCOije0sC9zu74 | تاريخ أرشيف = 3 مايو 2015 }}</ref>

تعطى [[قيم الحفز الثلاثي]] للون ما ذو [[توزيع القدرة الطيفية|توزيع قدرة طيفية]] <math>I(\lambda)\,</math> بدلالة المراقب المعياري بالعلاقات التالية:

:<math>X= \int_0^\infty I(\lambda)\,\overline{x}(\lambda)\,d\lambda</math>
:<math>Y= \int_0^\infty I(\lambda)\,\overline{y}(\lambda)\,d\lambda</math>
:<math>Z= \int_0^\infty I(\lambda)\,\overline{z}(\lambda)\,d\lambda</math>

حيث <math>\lambda</math> هو [[طول الموجة|طول موجة]] الضوء [[أحادي اللون]] المكافئ (مقاسا ب[[نانومتر|النانومتر]]).

المراقبون المعياريون الآخرون في الفضاءات اللونية الأخرى مثل الفضاء اللوني ح.خ.ز سي آي إي و[[الفضاء اللوني ح خ ز]] قد عُرِّفوا بمجموعة أخرى من توابع المضاهاة اللونية مما يعطي قيم حفز ثلاثي مختلفة في هذه الفضاءات.

== المخطط اللوني سي آي إي ''xy'' والفضاء اللوني سي آي إي ''xyY'' ==
[[ملف:CIE1931xy blank.svg|تصغير|300 بك|المخطط اللوني للفضاء اللوني سي آي إي 1931 المحيط الخارجي للمخطط هو المحل الهندسي الطيفي (أو وحيد اللون)، مع أطوال الأمواج المبينة بالنانومتر. لاحظ أن الصورة بحد ذاتها توصف الألوان باستخدام [[الفضاء اللوني المعياري ح خ ز]] (ح.خ.ز.م)، والألوان خارج [[سلسلة لونية|السلسلة اللونية]] لـ ح.خ.ز.م لا يمكن تمثيلها تمثيلا دقيقا. ووفقا [[فضاء لوني|للفضاء اللوني]] ومعايرة جهاز العرض عندك، قد لا تظهر الألوان في [[ح خ ز م]] على نحو دقيق أيضا. يظهر هذا المخطط الألوان بأعظم إشباع وسطوع يمكن أن تظهرها [[أنبوب الأشعة المهبطية|شاشة]] الحاسوب أو جهاز [[تلفاز|الرائي]].]]
[[ملف:CIE-1931 diagram in LAB space.svg|تصغير|300 بك|المخطط اللوني في الفضاء اللوني سي آي إي 1931 [[تصيير (رسوميات حاسوبية)|مصيّر]] باعتبار أن الألوان ذات الإشباع والقيمة الأقل من تلك التي تظهر في المخطط أعلاه يمكن أن تولد [[خضاب|بالخضب]]، مثل تلك المستخدمة في [[طباعة|الطباعة]]. أسماء الألوان مستمدة من [[نظام الألوان مونسل]].]]

لما كانت العين البشرية ذات ثلاث أنواع من حساسات اللون التي تستجيب للمجالات المختلفة من الأطوال الموجية، فإن الرسم التخطيطي الكامل لجميع الألوان المرئية هو رسم ثلاثي الأبعاد. ومع ذلك، يمكن تقسيم مفهوم اللون إلى جزئين: [[سطوع|السطوع]] [[لونية|اللونية]]. مثلا، اللون الأبيض هو لون ساطع، في حين يعد اللون الرمادي هو نسخة أقل سطوعا من ذلك اللون الأبيض. وبكلمات أخرى، لونية اللون الأبيض والرمادي هي واحدة على حين أن سطوعهما مختلف.
صمم الفضاء اللوني سي آي إي XYZ بحيث يكون المتغير <!--- لاحظ أن --->''Y''<!--- هي Y، وليس Z ---> هو قياس لسطوع اللون. تحدد لونية اللون بمتغيرين مشتقين ''x'' و''y''، وهما قيمتان من القيم الثلاث المسوّاة والتي هي دوال قيم الحفز الثلاثي ''X''، و''Y''، و''Z:

:<math>x = \frac{X}{X+Y+Z}</math>

:<math>y = \frac{Y}{X+Y+Z}</math>

:<math>z = \frac{Z}{X+Y+Z} = 1 - x - y</math>

يعرف الفضاء اللوني المعرف بالمتغيرات x، وy، و''Y'' بالفضاء اللوني سي آي إي {{إنج|'''CIE xyY''' color space}} ويستخدم استخداما واسعا لتحديد الألوان في النواحي العملية.

يمكن حساب قيم الحفز الثلاثي ''X'' و''Z'' من قيم اللونية ''x'' و''y'' وقيمة الحفز الثلاثي ''Y'':

:<math>X=\frac{Y}{y}x</math>

:<math>Z=\frac{Y}{y}(1-x-y)</math>

يظهر الشكل على اليمين المخطط اللوني ذا الصلة. المنحني الخارجي هو "المحل الهندسي الطيفي"، مع الأطوال الموجية مبينة بالنانومتر. لاحظ أن المخطط اللوني هو أداة تحدد كيف ستشاهد العين البشرية الضوء ذا الطيف المرئي المحدد. لا يمكن لهذا المخطط اللوني تحديد ألوان الأجسام (أو أحبار الطباعة)، لأن اللونية المشاهدة عند النظر إلى جسم ما تعتمد على المنبع الضوئي أيضا.

رياضيا، ''x'' و''y'' هي إحداثيات إسقاطية والألوان في المخطط اللوني تحتل منطقة من [[مستوى إسقاط|مستوى الإسقاط الحقيقي]].

يوضح المخطط اللوني عددًا من الخصائص المثيرة للاهتمام للفضاء اللوني اللوني سي آي إي XYZ:

* يظهر المخطط جميع اللونيات المرئية للشخص العادي. تظهر هذه اللونيات بالألوان وهذه المنطقة تسمى [[سلسلة لونية|السلسلة اللونية]] للرؤية البشرية. السلسلة اللونية لجميع اللونيات المرئية في مخطط سي آي إي هي ذات شكل حدوة الفرس. وتسمى الحافة المنحنية لهذه السلسلة اللونية بالمحل الهندسي الطيفي (spectral locus) للضوء أحادي اللون، بالأطوال الموجية بالنانومتر. يسمى الخط المستقيم في الجزء السفلي من السلسلة اللونية {{وإو|تر=Line of purples|عر=خط الألوان القرمزية|نص=بخط  الألوان القرمزية}}. هذه الألوان، مع أنها على حدود السلسلة اللونية، ليس لها نظير في الضوء أحادي اللون. تقع الألوان الأقل إشباعا داخل المخطط اللوني مع اللون الأبيض في المركز.
* وتعد جميع اللونيات المرئية تتوافق مع القيم غير السلبية ''x''، و''y''، و''z'' (والقيم غير السلبية لـ ''X''، و''Y''، و''Z'').
* إذا اختارنا أي نقطتين (النقطة تمثل لونا) على المخطط اللوني، فإن جميع الألوان الواقعة على هذا الخط بين النقطتين يمكن تكوينها بمزج هذين اللونين. ويؤدي ذلك إلى أن السلسلة اللونية [[مجموعة محدبة|محدبة]] الشكل. وبذلك جميع الألوان التي يمكن تشكيلها بمزج ثلاثة منابع تقع ضمن مثلث رؤوسه تلك المنابع، وكذلك الأمر لعدة منابع أيضا.
* المزيج المتساوي من لونين ذوي سطوع متساوي لن يقع بالضرورة في وسط [[قطعة مستقيمة|القطعة المستقيمة]] الواصلة بينهما. وعموما، المسافة على المخطط اللوني ''xy'' لا تتوافق مع درجة الفرق بين اللونين. في بداية الأربعينيات من القرن التاسع عشر، درس {{وإو|تر=David MacAdam|عر=دافيد ماك آدم}} طبيعة الحساسية البصرية {{وإو|تر=Color difference|عر=فرق لوني|نص= للفروق اللونية}}، ولخص نتائجه في {{وإو|تر=MacAdam ellipse|عر=قطع ناقص ماك آدم}}. وقد طور بناءً على دراسة ماك آدم {{وإو|تر=CIE 1960 color space|عر=الفضاء اللوني سي آي إي 1960}}، و{{وإو|تر=CIE 1964 color space|عر=الفضاء اللوني سي آي إي 1964}}، و{{وإو|تر=CIELUV color space|عر=الفضاء اللوني سي آي إي LUV}}، بهدف الوصول إلى انتظام الإحساس اللوني (أي يكون هناك مسافة مساوية في الفضاء اللوني تتوافق مع الفروق اللونية). ومع التحسن الملحوظ في هذه الفضاءات بالنسبة للنظام 1931 سي آي إي، إلا أنهم لم يخلو من التشوهات تماما.
* ويمكن ملاحظة أنه بوجود ثلاث منابع حقيقة للضوء، فإن لا يمكن لهذه المنابع أن تغطي كامل السلسلة اللونية للرؤية البشرية. ولا يمكن هندسيا إيجاد ثلاث نقاط تشكل مثلثا يغطي كامل السلسلة اللونية، أو بكلام آخر، السلسلة اللونية للرؤية البشرية ليست مثلثية الشكل.
* الضوء ذو [[مضياء معياري#المضياء المعياري E|القدرة الطيفية المسطحة]] بالنسبة لطول الموجة (قدرة متساوية في فاصل 1 نانومتر) تتفق مع النقطة (''x'',''y'') = (1/3,1/3)

== اقرأ أيضاً ==
* [[نقطة بيضاء]]

== المراجع ==

{{مراجع}}
{{فضاء لوني}}
{{شريط بوابات|ألوان|الفيزياء|بصريات}}

[[تصنيف:استحداثات 1931]]
[[تصنيف:رؤية]]
[[تصنيف:فضاء لوني]]