SISTEM PENGLIHATAN MANUSIA DAN TEORI WARNA
Untuk mengerti tentang penggunaan palette, maka sebelumnya akan berguna jika kita mengulas secara singkat ringkasan tentang warna dan cara mata melihat warna.
Terdapat banyak teori yang mencoba untuk menjelaskan bangaimana cara kerja sistem penglihatan manusia. Fakta tentang teori ini didasarkan pada dua pandangan yaitu secara fisik (melalui eksternal diri atau dunia secara nyata) dan psikologis ( melalui dalam diri atau alam sadar kita). Konsep warna seperti “merah” dan “biru” adalah sebuah bentuk persepsi internal dari dalam diri atau respon dari pancaindra terhadap rangsangan dari luar. Sistem penglihatan manusia terdiri dari dua bagian fungsional yaitu mata dan sebagian dari otak. Gambar di bawah menunjukkan irisan melintang mata manuasi dan bagian bagian paling penting dari mata. Apa yang ditangkap oleh mata kita pada sebuah objek ditentukan oleh cahaya (light rays) yang diemisikan atau dipantulkan oleh objek. Ketika cahaya ini cukup kuat ( memiliki cukup energi), dan dalam rentang spekral elektromagnetik (sekitar 300 sampai 700 nm), mata yang sehat akan bereaksi terhadap cahaya tersebut dengan mengirim sinyal elektrik ke otak melalui syaraf optik.Untuk mengerti tentang penggunaan palette, maka sebelumnya akan berguna jika kita mengulas secara singkat ringkasan tentang warna dan cara mata melihat warna.
Terdapat banyak teori yang mencoba untuk menjelaskan bangaimana cara kerja sistem penglihatan manusia. Fakta tentang teori ini didasarkan pada dua pandangan yaitu secara fisik (melalui eksternal diri atau dunia secara nyata) dan psikologis ( melalui dalam diri atau alam sadar kita). Konsep warna seperti “merah” dan “biru” adalah sebuah bentuk persepsi internal dari dalam diri atau respon dari pancaindra terhadap rangsangan dari luar. Sistem penglihatan manusia terdiri dari dua bagian fungsional yaitu mata dan sebagian dari otak. Gambar di bawah menunjukkan irisan melintang mata manuasi dan bagian bagian paling penting dari mata. Apa yang ditangkap oleh mata kita pada sebuah objek ditentukan oleh cahaya (light rays) yang diemisikan atau dipantulkan oleh objek. Ketika cahaya ini cukup kuat ( memiliki cukup energi), dan dalam rentang spekral elektromagnetik (sekitar 300 sampai 700 nm), mata yang sehat akan bereaksi terhadap cahaya tersebut dengan mengirim sinyal elektrik ke otak melalui syaraf optik.
Ketika cahaya mengenai mata, pertama akan masuk melalui kornea, kemudian malalui aqueous humor, iris, lensa dan vitreous humor sebelum akhirnya mencapai retina. Kornea merupakan lapisan pelindung transparan, yang berperan sebagai lensa dan membiaskan cahaya. Iris membentuk sebuah aperture (bukaan) bulat yang dapat memiliki bermacam macam ukuran dan tergantung pada jumlah cahaya yang masuk ke mata. Pada kondisi gelap iris terbuka lebar, dengan membiarkan sebanyak mungkin cahaya yang masuk. Pada siang hari, iris membentuk lubang yang kecil. Lensa dapat mengubah bentuknya bermacah – macam bertujuan untuk memfokuskan objek ke retina.
Retina berisi sel yang peka terhadap rangsangan disebut “photoreceptor”, dimana cahaya dideteksi dan dikonversi menjadi sinyal elektri. . Mata memiliki dua jenis photoreceptor dalam jumlah yang sangat besar, yang terdiri dari sel batang dan kerucut. Photoreceptor dihubungkan melalui jaringan saraf pada mata ke saraf optik, dan kemudian rangsangan disalurkan melalui sepanjang lintasan yang menghubungkan antar sinyal ke otak dan oleh otak diinterpretasi sebagai gambar atau citra dari dunia nyata sekitar kita. Sel batang sangat banyak sekitar 100 juta dalam mata manusia, dan tersebar pada seluruh retina dimana penglihatan kita paling tajam. Sedangkan, Sedangkan, sel kerucut lebih sedikit sekitar 6 – 7 juta, yang tempatnya disekitar fovea, tapi dapat ditemuka dengan kerapatan yang rendah pada seluruh retina. Photoreceptor tidak dapat ditemukan pada bagian mata yang terdapat syaraf optik pada mata, sehingga kita tidak dapat menangkap apapun disana. Setiap sel tersebut dikoneksikan ke syaraf melalui sinapsis. Cara sel ini dalam merespon cahaya yang masuk yaitu melalui perubahan sebuah molekul yang disebut sebagai chromophore. Perubahan pada intensitas cahaya yang mencapai chromophore menghasilkan sinyal yang akan melalui serat – serat syaraf ke syaraf optik. Sinyal dari mata kanan ditransmisikan melalui saraf optik ke otak bagian kiri, dan sebaliknya.
Secara umum, sel photoreceptor terdiri dari sel batang dan sel kerucut yang dibedakan karena memiliki sifat dan bentuk yang berbeda. Sel batang merespon pada tingkat pencahayaan yang rendah (gelap) dan berfungsi untuk melihat pada kondisi yang gelap. Tipe penglihatan ini disebut scotopic. Tipe pengelihatan ini tidak memberikan informasi warna, tetapi berbagai tingkat intensitas dapat dibedakan. Sel kerucut atau photopic membuat mata dapat membedakan warna atau hue dan membedakan derajat kemurnian (saturation) dari setiap hue sebaik membedakan tingkat intensitas pada scotopic. Pada dasarnya photopic memerlukan pencahayaan yang lebih tinggi daripada scotopic. Warna memiliki hubungan dengan sel kerucut yang disebabkan oleh adanya tiga macam sel kerucut, dimana setiap jenis sel kerucut peka terhadap salah satu dari tiga warna primer cahaya (merah, hijau, dan biru) dan disebut sebagai “Young’s tristimulus theory” warna. Eksperimen menunjukkan bahwa sel kerucut yang sensitif terhadap panjang gelombang biru lebih sedikit dari pada sel yang sensitif pada panjang gelombang merah dan hijau, dan pada faktanya area panjang gelombang pada masing – masing sel saling tumpang tindih (overlap). Seperti gambar di bawah ini.
Terdapat beberapa teori yang lain tentang warna, tetapi Young’s tristimulus theory merupakan yang paling menarik tidak hanya karena teori tersebut simpel tetapi karena teori tersebut memberikan gagasan bahwa berbagai macam warna dapat dibentuk dengan mengkombinasikan merah, hijau, dan biru pada proporsi yang berbeda.
Sebuah model dari “color space” dapat diturunkan melalui pemikiran bahwa warna dibentuk dengan mengkombinasikan cahaya merah, hijau, dan biru pada proporsi yang berbeda. Gambar di bawah menunjukkan sebuah representasi bentuk geometri kubus warna dari RGB.
Titik pangkal pada kubus merupakan warna hitam dan memiliki sumbu hitam – merah, hitam – hijau, dan hitam – biru. Sebuah warna khusus dapat terbentuk melalui melalui gabungan koordinat pada ketiga sumbu. Koordinat ini memiliki sebutan RGB. Catatan, warna putih terbentuk melalui kombinasi warna merah maksimum, hijau maksimum, dan biru maksimum. Pada gambar kubus tersebut terdapat garis diagonal yang berbentuk titik – titik yang menghubungkan warna hitam dan putih merupakan representasi dari warna yang dibentuk oleh kombinasi merah, hijau, dan biru pada jumlah yang sama, atau disebut abu – abu (shade of grey). Warna pada televisi menggunakan konsep RGB seperti pada mata dan dijelaskan pada kubus warna di atas. Layar televisi terdiri dari susunan dari dots (titik) yang masing – masing berisi fosfor yang peka merah, hijau, dan biru. Warna pada layar dibentuk oleh fosfor merah, hijau, dan biru pada proporsi yang berbeda. Jika seluruh proposrsi merah, hijau, dan biru sama maka akan terbentu warna hitam putih. Layar berwarna diperoleh melalui perbedaan porposi merah, hijau, dan biru pada setiap dots atau proporsi pada setiap dots tidak sama. Sehingga pada istilah kubus RGB, warna – warna pada dots derepresentasikan pada titik yang memiliki lokasi jauh dari garis diagonal hitam – putih. Gambar di bawah adalah bentuk lain dari kubus warna tetapi memiliki konsep sama yang diambil dari tutorial Bilko.
Gambar diatas menunjukkan Young’s tristimulus theory diilustrasikan dalam diagram sebagai sebuah segitiga dengan warna primer pada setiap punacak sumbu. Merah, Hujau, dan Biru disebut sebagai warna primer karena tidak satupun dari ketiga warna dapat dihasilkan melalui salah dua dari ketiga warna tersebut. Titik – titik pada outline dari segitiga merepresentasikan campuran dari dua warna primer, jadi warna cyan murni adalah campuran 50 : 50 antara biru dan hijau. Sedangkan, titik – titik dalam segitiga merepresentasikan dari campuran ketiga warna primer dan termasuk warna pastel seperti coklat, ungu, dan pink. Tepat pada pusat segitiga dimana kita memiliki jumlah yang sama dari setiap warna primer maka kita mendapatkan achromatic point, dimana kita memperoleh warna abu – abu. Titik ini terletak pada sumbu achromatic (garis achromatic) yang merepresentasikan tingkat kecerahan, atau intensitas dari warna dan memiliki rentang dari hitam ke putih. Jadi sejauh ini ketika kita melihat pada citra hitam putih, kita melihat menggunakan garis achromatic untuk menampilkan piksel pada 256 tingkat keabuan (sebagai contoh tingkat keabuan dalam intensitas dari 0 (hitam) ke 255 (putih).
Terdapat model warna lain yang yang memberikan pandangan berbeda terhadap warna berdasarkan persepsi alami mata kita. Model HSI menggunakan konsep hue (H), saturation (S), dan intensity (I), untuk menjelaskan gagasan tentang warna. Hue adalah panjang gelombang dominan dari warna yang kita lihat; hue diberi nama seperti merah, hijau, orange, dan magenta. Derajat kemurnian dari warna disebut saturation. Warna asli adalah 100 % tersaturasi. Intensity adalah ukuran tingkat kecerahan dari warna. Gambar di bawah merepresentasikan bentuk geometri dari model HSI.
Hue merupakan jumlah kombinasi relatif dari dua warna primer dalam membuat warna lain. Pada palette generator dalam Bilko, hue memiliki nilai 0 – 359 dengan warna primer (dalam kondisi saturasi penuh) terletak sepanjang keliling lingkaran (360o). Seperti posisi hue pada kerucut hexaginal di atas, hue direpresentasikan oleh sudut – sudut pada kerucut hexagonal, dengan merah 0o, hijau pada 120o, dan biru pada 240o. Intensity yang dimaksud dalam konteks ini adalah kecerahan dari warna, yang mana untuk 8 bit ditampilkan pada rentang 0 – 255. Saturation adalah tingkat kemurnian dari warna primer yang diekspresikan sebagai jarak dari pusat titik abu – abu atau garis achromatic ke hue.
Gambar di atas adalah bentuk tiga dimensi dari segitiga pada gambar sebelumnya di atas (gambar ke 4) untuk menunjukkan garis achromatic (sumbu abu – abu) dan kerucut intensitas (intensity cone). Mari kita cermati dan menghubungkan elemen – elemen yang terdapat pada palette generator seperti yang diilustrasikan pada gambar di bawah (gambar ke 7) dengan diagram warna dan perhatikan bahwa warna diekspresikan dalam konteks kombinasi dari merah, hijau, dan biru (RGB) dan dalam konteks hue, saturation, dan intensity (HSI). Kita dapat membuat warna dari kedua sistem tersebut.
Pada kotak palette di bawah, warna diatur menjadi putih. Dibuat melalui percampuran merah, hijau, dan biru dengan jumlah yang sama pada intensitas penuh. Jadi berdasarkan sistem RGB, kita akan melihat merah : 255, hijau : 255, dan biru : 255. Berdasarkan sistem HSI, kita akan berfikir warna putih terbentuk dari intensitas penuh pada garis achromatic, dengan saturation : 0, jadi kita mengatur Sat : 0 dan Val : 255. Nilai hue tidak dipedulikan dalam kasus ini berapapun nilainya (0 – 359) karena saturation diatur menjadi 0. Jika masih bingung cermati gambar – gambar diagram warna di atas.
Berikut adalah keterangan pada pelette generator pada Bilko :
Intensity : pada pelette generator intensity disebeu sebagai Value (Val:)
Hue : merah diputuskan memiliki nilai hue : 0, hijau : 120, dan biru : 240. Bergerak memutar sepanjang lingkaran sama dengan hue sepanjang kotak pelette generator (color space) bagian atas .
Saturation : pada pelette generator warna yang yang tersaturasi penuh memiliki saturation : 255. Jadi warna hitam pada pelette generator memiliki saturation : 0 dan value : 0, putih memiliki saturation 0 dan
value : 255, sedangkan abu – abu memiliki saturation : 0 dan value : 1 – 254
Sebagai referensi, campuran RGB memerlukan intensity penuh (Val: = 255), kemurnian (Sat: = 255), warna yang ditunjukkan pada tabel di bawah disertai dengan nilai hue. Untuk mendapatkan versi gelap dari warna yang sama (val : = 127), kita akan mengganti nilai 255 pada merah, hijau dan biru menjadi 127.
Berikut adalah contoh pemuatan warna kuning pada palette generator
Daftar pustaka
Introduction to using the Bilko 3 image processing software
Mather. P.M., 2004, An Introduction Computer Processing of Remotely-Sensed Images, West Sussex : John Willey and Sons