Color Consistency Index

What is Color Consistency Index ?

Le Color Consistency Index est une unité de mesure qui permet de qualifier le mélange des couleurs.

Why did you create Color Consistency Index?

Nous avons constaté que la qualification de la couleur est difficile car la perception de la couleur est différente pour chacun d’entre nous. Nous avons tous un niveau d’acception différent en matière de qualité de mélange de couleur.

Il est parfois difficile de trouver la bonne optique qui produit le meilleur angle avec le bon mélange, sans parler de comparer la différence de solution Led/optique.

Il était donc nécessaire de créer une unité de mesure qui permet de qualifier le mélange de manière scientifique.

The Color Consistency Index is based upon physics and colorimetry, so let’s review the basics of colorimetry first.

The visible light is only a small fraction of the electromagnetic radiations, the human eye can only see wavelengths from 380nm (violet) to 780nm (deep red)

The visible light is converted by the human eye retina sensors into three stimuli X, Y, Z. The retina sensors are called “cones” and there are three kind of cones : one cone for the red (X), one cone for the green (Y) and one cone for the blue (Z).

These three stimuli X, Y, Z generate a three-dimensional color space, which is too complex to handle. Therefore the three stimuli shall be normalized in order to separate the absolute luminance from the relevant color information. This normalization step is performed by the following operation.

COMMENT A ÉTÉ CRÉÉE CETTE UNITÉ DE MESURE ?

Il a été décidé d’utiliser le CIE 1976 diagram et des ellipses de Macadam.

Le diagram CIE 1976 est un diagramme qui représente la couleur sur 2 axes (u’et v’). Chaque couleur est représentée par un point sur ce diagramme. Sur ce diagramme, la couleur blanche est représentée par la ligne noire appelée « black body locus “

Les ellipses de Macadam permettent de définir à partir de quelle valeur, sur le diagram CIE l’œil humain percevra une différence de couleur. La taille des ellipses est différente suivant chaque couleur car nous discernons plus rapidement une différence dans les nuances de blanc que dans les nuances de vert.

Une ellipse de Macadam correspond à un cercle équivalent à un diamètre constant de 0.0022.

Cette mesure est utilisée pour qualifier la lumière blanche qui est située près du « black body locus »  et non pas le mélange de couleur.

Nous avons créé le Color Consistency Index afin de créer une unité de mesure qui soit capable de qualifier un bon mélange de couleur en associant une led et une optique. Cette unité de mesure est une extension des ellipses de Macadam.

The normalized z stimuli may be obtained only from x and y, therefore the three-dimensional color space is now reduced to a two-dimensional space.

This is how the (x, y) color space (also known as CIE1931 color space) is obtained. When plotted on a two dimensional picture, we get the famous “horseshoe” diagram, as shown below.

Now let’s consider two adjacent color shades inside this diagram. How can the eye discriminate two adjacent color shades? David MacAdam answered this question in 1949. He conducted experimentations on a representative population.

Then based on the results, he defined 25 ellipses with different sizes and orientations, in which two color shades may not be discriminated by an average human eye.

This is how the MacAdam ellipses are defined : MacAdam ellipses are areas of the CIE1931 diagram, in which two color shades may not be differentiated.

These ellipses greatly help to understand how sensitive the human eye is. However the ellipses have non-constant size and orientation, which makes them difficult to use in practical experience. Ideally, constant-sized circles would be needed for metrology equipments.

For this reason, another color space was defined in which the human eye sensitivity is more even. The idea is to apply a reversible non-linear transformation in order to “distort” the color space.

This is how the CIE1976 color space was defined, it is another color space derived from CIE1931 in which the human eye has a more constant sensitivity. The transformations from one color space to the other are given by the following formulas.

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