Sistem Dan Mekanisme Penglihatan Warna (Teknologi Pencahayaan)

Penglihatan dan warna merupakan salah satu pembahasan dari teknologi pencahayaan. Postingan ini memaparkan teori lengkap berupa pengertian, rumus, dan contoh kasus dari istilah-istilah teknologi pencahayaan seperti penglihatan, ukuran, kontras, waktu, luminansi, temperature warna, warna, sistem munsell, sistem CIE dan perubahan warna.

Di samping mata sebagai indera, 4 faktor eksternal yaitu ukuran, kontras, waktu, luminasi dan warna objek, mempengaruhi kualitas penglihatan. Mengemudi mobil, memasukkan benang ke lobang jarum, atau memperbaiki arloji adalah contoh suatu kegiatan manusia yang dipengaruhi oleh kemampuan mata melihat obiek.

A.  Penglihatan

Di samping faktor indra penglihatan, fakor luar yang mempengaruhi kualitas penglihatan adalah ukuran oblek yang diamati, kontras anrara objek dengan latar belakang, waktu adaptasi unruk melihat, dan luminansi.

Rumus Persamaan 1 & 2

Bisa jadi suatu objek dimensinya besar namun karena jaraknya jauh dengan pengamat maka penglihatan tidak baik. Pengamatan terhadap objek yang bergerak tidak semudah pengamatan terhadap objek yang diam.

Karena itu waktu pengamaran hirrggga otak merespon adanya suaru obyek tidak selalu sama.

1)  Ukuran

Ketika kita berbicara bahwa ukuran objek mempengaruhi penglihatan terhadap suatu objek, maka tidak sepenuhnya benar.

Sebagai contoh ialah sederetan lampu penerangan jalan yang tinggi dan jarak pemancangan-nya sama namun terlihat bahwa makin jauh objek dari mata seakan ukurannya lebili kecil dibanding tiang terdekat demikian pula jaraknya.

2)  Kontras

Kontras atau sering disebut perbedaan luminansi antara suatu objek dengan latar belakangnya didefinislkan dengan persamaan:

Persamaan 1

Kontras nilainya selalu positif baik ketika L_LB > L_O atau sebaliknya. Contoh, L_O sebesar 30 dan L_LB sebesar 20 dan 60 maka keduanya menghasilkan nilai K = 0,5 atau 50%.

Jika kuat penerangan latar belakang maupun objek sama, maka kontras menjadi fungsi dari reflektansi kedua permukaan. Sehingga persamaan 2.1 menjadi:

Persamaan 2

3)  Waktu

Waktu pengamatan tehradap suatu objek menentukan hasil pengamatan. Sebagai gambaran objek yang sama dengan kontras berbeda memerlukan waktu berbeda.

Untuk mendapatkan hasil pengamatan yang sama. Karena pada umumnya pemakai jalan bebas hambatan bergerak dengan kecepatan tinggi maka pesan atau tanda-tanda lalu lintas pada jalan bebas hambatan visualisasinya harus berbeda dengan pesan pada jalan di dalam kota.

Jika kontras maupun ukuran objek konstan, maka untuk mempersingkat waktu pengamatan diperlukan luminansi latar belakang perlu ditambah.

Contoh:

Pergamatan dilakukan terhadap 4 objek dengan K= 1 masing-masing memerlukan waktu 1 dt untuk L_LB =0,015 menjadi 0,1 dt untuk L_LB =0,03; 0,01 dt untuk L_LB =0,54 dan 0,015 dt pada L_LB = 100.

Pada penerangan normal 100 hingga 1000 lx dan untuk pengamatan secara umum waktu tidak menjadi persoalan.

4)  Luminasi

Pemahaman tentang luminansi sering dikacaukan dengan pemahaman tentang kuat pererangan.

Pada gambar terdapat 3 oblek visual yaitu putih, abu-abu, dan hitam yang kuat penerangan masing-masing 1000 lx yang masing-masing memiliki reflektansi 80 %, 100 % dan 1 % dengan asumsi permukaan ke 3 objek difus sempurna.

Luminasi masing-masing objek adalah 800 cd/m², 100 cd/m² dan 10 cd/m². Pada gambar luminansi ke 3 oblek adalah sama yairu 100 cd/m², karena reflektansinya berbeda maka kuat penerangannya berbeda, yaitu: 125 lx, 1000 Ix, dan 10.000 lx.

Perbandingan Luminansi & Kuat Penerangan Objek

Luminansi sering pula dikacaukan dengan terang. Kalau luminansi merupakan yang merupakan eksitasi visual (kuantitatif), sedangkan terang merupakan respon visual (kualitatif).

Lampu penerangan jalan yang menyala ketika hari gelap kelihatan terang, tetapi lampu yang sama tidak tampak terang ketika matahari sudah muncul walaupun secara kuantitatif intensitas peneranganrrya tetap.

Telah jelas bahwa ke 4 fakor di atas berbanding lurus dengan kemampuan penglihatan. Bertambahnya ukuran visual suatu objek menambah kemampuan penglihatan.

Makin lama waktu yang digunakan melihat suatu objek makin jelas penglihatan. Makin tinggi nilai kontras makin jelas penglihatan, makin gelap objek dengan latar belakang terang menaikkan kemampuan melihat. Demikian pula dengan luminansi.

B.  Temperature Warna

Sebuah sumber cahaya umumnya didesain berdasarkan temperatur warna, misalnya, lampu iodida 3400 K, TL yang menghasilkan warna putih 4500 K dan sebagaiya.

Angka yang menunjukkan temperatur warna tersebut dikan berdasarkan keyataan bahwa pada saat cahaya menimpa suatu bahan sebagian atau keseluruhan cahaya diserap bahan tersebut dan menaikkan temperatur bahan.

Temperatur warna suatu sumber cahaya merupakan suatu indikasi warna suatu cahaya yang diproduksi acuan standar bukan temperatur sumber cahaya aktual.

Temperatur warna hijau mengacu pada lampu pijar sumber cahaya hijau demikian pula unruk sinar lainnya. Harus diingat bahwa ternperatur warna bukan berdasarkan temperatur sumber cahaya aktual tetapi berdasarkan acuan standar.

Saat ini berbagai warna TL dapat dihasilkan tanpa memerlukan temperatur setinggi bila menggunakan acuan standar. Sebagaimana diketahui bahwa cahaya putih terdiri dari berbagai spektrum warna.

Karena itu jika cahaya putih menimpa permukaan suatu benda maka akan terjadi absorbsi terhadap sebagian komponen cahaya putih tersebut.

Suatu sinar putih direfleksikan ke permukaan warna merah, maka permukaan tersebut menjadi berwarna merah karena komponen cahaya putih selain warna merah diserap permukaan lebih banyak dari pada warna merah.

C.  Warna

Setiap permukaan difus oblek memiliki warna dan warna tersebut dapat dipengaruhi oleh warna cahaya yang menimpanya karena terdapat komponen warna yang diserap oleh permukaan tersebut.

Hal tersebut karena adanya interaksi antara warna permukaan objek dengan warna cahaya yang menimpah-nya atau interaksi beberapa warna yang bersama-sama menyorot suatu objek.

Penyorotan dengan 2 sumber cahaya yang warnanya berbeda akan menghasilkan cahaya dengan warna ke 3 yang berbeda. Ilmu tentang pengukuran dan perencanaan warna secara sistematis disebut coloimetry.

Satu aspek fundamental colonmetry adalah percampuran dan kesesuaian warna. Terdapat 3 warna primer yaitu hijau, biru dan merah dan terdapat 3 warna sekunder yaitu, biru langit, kuning dan magenta.

Terdapat 2 macam pencampuran warna yaitu penambahan (additive) dan pengurangan (substractive). Jika cahaya berwarna dicampur, maka yang dihasilkan adalah warna lain yang lebih terang dari pacla warna pembentuknya percampuran tersebut dinamakan penambahan.

Sebaliknya percampuran cat menghasilkan warna lain yang lebih gelap (merupakan interaksi pengurangan).

Penambahan:

-        Merah dicampur dengan Hilau, didapatkan Kuning

-        Biru dicampur dengan Merah, didapatkan Magenta

-        Hijau dican-rpur dengan Biru, didapatkan Biru langir

-        Merah dicampur dengan Biru dan Hijau, didapatkan Putih

Kuning, Magenta dan Biru langit disebut warna sekunder atau warna pelegkap atau warna komplemen. Jika warna-wama sekunder tersebut dicampur dengan warna primer (Merah, Hijau, Biru) yang bukan warna pokok (misalnya warna pokok Biru langit adalah Biru dan Hijau, warna pokok Magenta adalah Biru dan Merah) didapatkan Putih.

Pengurangan:

Merah dicampur dengan Hijau, dan Biru didapatkan Hitam. Pada pencampuran cat yang didapatkan bukan hitam legam tetapi Hitam kecoklatan atau Hitam kebiruan, disebabkan wama pigmen cat tidak jenuh sebagaimana dengan warna cahaya.

-        Biru dicampur dengan Merah, didapatkan Hitam

-        Hijau dican-rpur dengan Biru, didapatkan Hiram

-        Merah dicampur dengan Biru dan Hijau, didapatkan Hitam

Dengan pencampuran warna primer pada proses pengurangan akan didapatkan kembali warna primer:

-        Kuning dicampur dengan Magenta, didapatkan Merah.

-        Kuning dicampur dengan Biru langit, didapatkan Hijau.

-        Magenta dicampur dengan Biru langit, didaparkan Biru.

-        Kuning dicampur dengan Magenta dan Biru langit, didapatkan Hitam.

Terdapat fenomena yang disebut metamirik yaitu suatu warna yang sama tetapi berbeda spektrum distribusi energinya. Warna yang demikian akan berbeda ketika berada pada cahaya yang lain.

Warna demikian diperoleh dengan mencampur warna merah tua dengan hijau untuk mendapatkan warna coklat, merah tua dengan biru untuk mendapatkan warna ungu.

D.  Sistem Munsel

Terdapat beberapa sistem klasifikasi warna yang digunakan untuk keperluan praktis, diantaranya adalah sistem Munsell untuk pewarnaan permukaan seperti ditunjukkan pada gambar.

Sistem Munsell

Sistem Munsell menggunakan 3 besaran yang dinyatakan secara numerik, yaiu: Hue (panjang gelombang dominan), Value (kecerahan) dan Chroma (saturasi atau kej enuhan).

Baik Hue, Value, maupun Chroma memiliki skala sehingga setiap penulisan menggunakan sistem Munsell selalu menggunakan angka yang menunjukkan besaran pada skala tersebut.

Pada Value terdapat 10 bagian dari hitam hingga putih, pada Hue terdapat 10 warna yang di antara 2 wama dibagi menjadi 10 bagian yang dinyatakan dengan angka.

Sedangkan chroma dibagi menjadi 14 sub bagian. Contoh penandaan sistem Munsell: 5YR6/4 artinya Hue 5 antara Kuning dan Merah ( Yellow Red) , Value 6 dan Chroma 4 ini menujukan warna coklat.

E.   Sistem CIE

Pada 1931 komisi warna internasional, yaitu: Commission Intemationale de I'Eclairage (CIE) menerbitkan rekomendasi tentang sistem klasifikasi wama yang menyatakan bahwa kecerahan warna dapat dinyatakan dengan suatu nilai.

Hal tersebut berdasar pada teori penambahan pada pencampuran wama. Spektrum warna (sesuai dengan panjang gelombangnya) diposisikan sepanjang 2 sisi suatu bidang (hampir berupa segi 3) masing-masing sisi mewakili warna primer (merah, hijau, dan biru).

F.   Perubahan Warna

Baik pada sistem Munsell maupun CIE adalah berbasis ada 3 variabel. Pada sistem Munsell variabelnya hue, value, dan chroma sedangkan pada sistem CEI adalah nilai trismulus yaitu 2 koordinat kromatik, dan ukurarr luminansi.

Suatu oblek akan menampakan warna yang mungkin tidak sama bila menerima cahaya standar dengan yang tidak standar. Kondisi demikian yang disebut terjadinya perubahan warna (color rendeing).

Tingkat perubahannya disebut indeks Perubahan warna (IPW) yang merupakan perbandingan warna objek yang disinari suatu sumber cahaya terhadap sumber cahaya standar.

Adapun standar yang digunakan adalah "drry Light" pada temperatur warna tersebut.

Suatu benda berwarna merah ketika berada di bawah cahaya biru hijau akan tampak abu-abu karena warna biru hijau diserap oleh pigmen warna merah.

Karena itu jika lampu merkuri (cahayanya didominasi warna biru hijau) digunakan untuk penerangan parkir, maka mobil berwarna merah akan hilang karena berubah menjadi mobll berwarna abu-abu.

Tabel kromatisitas, temperature warna, dan indeks perubahan warna sumber penerangan.

 Gambar Tabel kromatisitas, temperature warna, dan indeks perubahan warna sumber penerangan.

Warna mempunyai dampak psikologis terhadap pembeli daging ketika ruang penjualan daging diberi cahaya yang didominasi warna biru atau putih dingin. Karena warna tersebut dapat memberikan kesan bahwa daging-nya segar.