Technical Report
Perbandingan performance antara HunterLab LabScan XE dan ColorFlex EZ dalam Mengukur Warna Kelapa. (Geometri alat dengan 45/0)
Roy YC Lau
Application Specialist, HunterLab (Asia-Pacific)
Pengantar
Setelah memahami betul arti penting pemilihan geometri alat yang paling sesuai dengan aplikasi yang kita miliki, untuk sesi ini kami ingin membuktikan bahwa untuk sample bertekstur, geometri 45/0 adalah pilihan yang paling tepat.
Alat ukur warna spectrophotometer HunterLab LabScan XE dengan geometri 0°/45 mengukur warna seperti halnya bagaimana mata manusia pada umumnya melihat warna (mengabaikan kilau permukaan dan memperhitungkan pengaruh tekstur). LabScan Xe didukung oleh lubang pengukuran yang beragam ukurannya dari yang kecil sampai dengan yang besar, antara lain 3mm (0.13in) to 44mm (1.75in). Dengan memilih diameter lubang pengukuran yang paling besar secara otomatis akan mengurangi kinerja pengukuran nilai rata-rata dengan merubah titik pengkuran.
LabScan XE mempunyai lensa pembesaran otomatis yang memungkinkan pengukuran warna sample yang berukuran kecil sekalipun (sekitar 5mm).
Sama halnya seperti LabScan XE, desain geometri 45°/0° yang dimiliki oleh HunterLab Colorflex EZ juga mengikuti jejaknya, yaitu melihat sama halnya seperti bagaimana mata manusia melihat. Dengan desainnya yang ramping didukung dengan menu dan pengoperasiannya yang user friendly, ColorFlex EZ adalah pilihan solusi mudah dan tepat guna pengukuran warna berbagai macam produk yang Anda miliki (baik solid / pasta / serbuk / butiran ataupun cairan (opaque / semi opaque / transparan).
Seperti yang sudah disebutkan post sebelumnya, pemilihan alat dengan geometri paling tepat adalah sangat penting. Akan tetapi, dihadapkan dengan dua pilihan alat ukur warna dengan geometri yang sama yaitu 45°/0° (ColorFlex EZ atau LabScan XE), adalah pertanyaan yang tidak mudah dijawab karena keduanya sama hebat dan bagusnya.
Studi kasus di bawah ini akan memberikan gambaran lebih lanjut mengenai bagaimana performance LabScan XE (LSXE) vs ColorFlex EZ (CFEZ) dalam mengukur berbagai jenis kelapa (kelapa parut). Dan secara lebih spesifik, perbedaan hasil pada LabScan XE dengan penggunaan beberapa lubang pengukuran (target mask) yang berbeda. Tidak lupa, dalam studi kasus ini juga dievaluasi secara mendalam pengaruh cahaya di sekitar (ambient light) terhadap hasil pengukuran alat.
Metodologi
Cara Pengukuran
Guna mencapai misi pembelajaran ini, pengukuran warna kelapa akan dilakukan menggunakan kedua alat (LSXE dan CFEZ). Khusus untuk LSXE, penggunaan beberapa diameter lubang pengukuran dilakukan untuk mengevaluasi seberapa besar pengaruh lubang pengukuran terhadap hasil pengukuran warna.
Digunakan juga ‘Penutup Hitam’ sebagai penutup sample untuk mengabaikan faktor cahaya sekitar (cahaya luar). Data hasil pengukuran kemudian diolah menggunakan EasyMatch QC software guna analisa data lebih jauh dan mendalam.
Sample Kelapa
9 sample (dengan tingkat kehalusan berbeda) yang dikumpulkan dari beberapa daerah menjadi obyek penelitian ini. (terlihat seperti gambar pada tabel (Figure 1) di bawah ini)
Table 1. Sembilan jenis sample kelapa
| No. | Code | Sample type | |
| 1 | 4244D | GEM Extra fine | |
| 2 | 4244 | GEM Medium | |
| 3 | 5061D | GEM Medium Unsulfited | |
| 4 | 5057D | GEM Medium | |
| 5 | 5039D | GEM Macaroon | |
| 6 | 4301D | GEM Extra fine | |
| 7 | 5101D | GEM Macaroon | |
| 8 | 5101Dmed | GEM Medium | |
| 9 | 5101Dfine | GEM Extra fine | Figure 1. Sample Kelapa |
Alat Ukur Warna
Alat yang digunakan untuk penelitian ini adalah Spectrophotometer HunterLab LSXE yang. Dipilih lubang Pengukuran dengan diameter 1 inch and 1.75 inch (diameter 1 inch dan diameter 1.75 inch) (figure 2) dilakukan pengukuran secara bergantian. Untuk HunterLab CFEZ dipilih lubang pengukuran standar dengan diameter 1 inch. Sample kelapa ditempatkan / dituang ke dalam glass cell (sample cup) (diameter 64mm (Product no.: 04-7209-00, HunterLab, USA) dengan ketebalan / ketinggian sample adalah 25mm (figure 3). Untuk mengevaluasi seberapa besar pengaruh dari cahaya di sekitar, cahaya sekitar diblok untuk beberapa pengukuran (menggunakan ‘penutup hitam’) (figure 4). Sebanyak 8 kali pengukuran dilakukan dengan interval waktu 5 detik untuk masing-masing mesin (dengan / tanpa ‘penutup hitam’) dan khusus untuk alat LabScan XE dengan penggantian dua lubang pengukuran 1 inch dan 1.75 inch. CIELab (L*, a*, b*) dan panjang gelombang dominan (dominant wavelength) untuk setiap sample juga diukur. Sebagai pelengkap, dilakukan juga pengukuran Whiteness Index E313 (WI) and Yellowness Index E313 (YI).
Figure 2. Lubang pengukuran dengan diameter 1.75 inch (kiri) and 1 inch (kanan)
| Figure 3. Color measurement with LS (left) and CF (right) dengan ketinggian sample 25mm | |
| Figure 4. Pengaplikasian ‘Penutup Hitam’ untuk mengevaluasi pengaruh cahaya sekitar (LSXE (kiri) dan CFEZ (kanan))
Analisa secara Statistik Data pengukuran warna dianalisa dengan software SPSS ver.20 (IBM, USA) untuk perolehan nilai ‘mean’ dan ‘standard error of mean’ (SEM). Perbedaan antar grup dievaluasi dengan sistem ‘paired t-test’ dan ‘inter-group correlation’ menggunakan korelasi Pearson.
|
|
Hasil & Kesimpulan
SEMs dari data kolorimetri yang diperoleh dari kedua alat (LabScan XE (LSXE) dan ColorFlex EZ (CFEZ) adalah kecil, dimana nilai ini mengindikasikan bahwa kedua alat adalah sangat reliable. Di sisi lain, 2 set data yang diperoleh dari kedua alat berkorelasi sangat dekat satu sama lain. (seperti ditunjukkan di figure 5 to 10). Terlihat secara jelas bahwa pola penyebaran populasi data dari kedua mesin (LSXE dan CFEZ) adalah sama.
Figure 5. Nilai L* dari 9 samples (diukur oleh CFEZ (biru) and LSXE (merah))
Figure 6. Nilai a* dari 9 samples
Figure 7. Nilai b* dari 9 samples
Figure 8. Dominant wavelength dari 9 sample
Figure 9. Whiteness index dari 9 samples
Figure 10. Yellowness index dari 9 samples
Perbedaan data pengukuran antara diameter lubang pengukuran 1 inch dan 1.75 inch
Hasil Paired t-test menunjukkan bahwa data pengukuran oleh LabScan XE dengan penggunaan 2 lubang pengukuran yang berbeda tentu akan mempunyai hasil pengukuran yang berbeda (Paired t-test, p<0.001) (table 4). Akan tetapi, 2 set data kedua alat berkorelasi tinggi satu sama lain (r (r>0.9)) (Pearson’s r correlation, p<0.001) (table 5).
Table 4. Colorimetric parameters measured using LS equipped with different port inserts
| Colorimetric parameter | Diameter of port insert | Ambient light | Measured value | SEM | p |
| L* | 1 inch | Unblocked | 87.6741 | .14217 | <0.001 |
| 1.75 inch | 88.4600 | .10854 | |||
| a* | 1 inch | -1.1105 | .05102 | <0.001 | |
| 1.75 inch | -.7767 | .05571 | |||
| b* | 1 inch | 10.4198 | .24222 | <0.001 | |
| 1.75 inch | 11.1402 | .24334 | |||
| Dominant wavelength | 1 inch | 569.2079 | .10923 | <0.001 | |
| 1.75 inch | 569.8764 | .09897 | |||
| WI | 1 inch | 20.6101 | 1.33247 | <0.001 | |
| 1.75 inch | 19.1747 | 1.36193 | |||
| YI | 1 inch | 19.3919 | .48701 | <0.001 | |
| 1.75 inch | 20.8417 | .49139 | |||
| L* | 1 inch | Blocked | 87.6352 | .14213 | <0.001 |
| 1.75 inch | 88.4191 | .10836 | |||
| a* | 1 inch | -1.1040 | .05166 | <0.001 | |
| 1.75 inch | -.7738 | .05603 | |||
| b* | 1 inch | 10.4516 | .24175 | <0.001 | |
| 1.75 inch | 11.1890 | .24382 | |||
| Dominant wavelength | 1 inch | 569.2240 | .10952 | <0.001 | |
| 1.75 inch | 569.8863 | .09903 | |||
| WI | 1 inch | 20.3609 | 1.33055 | <0.001 | |
| 1.75 inch | 18.8320 | 1.36471 | |||
| YI | 1 inch | 19.4617 | .48688 | <0.001 | |
| 1.75 inch | 20.9402 | .49259 |
Table 5. Paired samples correlations between different port inserts
| Colorimetric parameter | Diameter of port insert | Ambient light | Pearson’s r | p | |
| L* | 1 inch | Unblocked | .942 | <0.001 | |
| 1.75 inch | |||||
| a* | 1 inch | .996 | <0.001 | ||
| 1.75 inch | |||||
| b* | 1 inch | .995 | <0.001 | ||
| 1.75 inch | |||||
| Dominant wavelength | 1 inch | .998 | <0.001 | ||
| 1.75 inch | |||||
| WI | 1 inch | .999 | <0.001 | ||
| 1.75 inch | |||||
| YI | 1 inch | .997 | <0.001 | ||
| 1.75 inch | |||||
| L* | 1 inch | Blocked | .939 | <0.001 | |
| 1.75 inch | |||||
| a* | 1 inch | .996 | <0.001 | ||
| 1.75 inch | |||||
| b* | 1 inch | .995 | <0.001 | ||
| 1.75 inch | |||||
| Dominant wavelength | 1 inch | .998 | <0.001 | ||
| 1.75 inch | |||||
| WI | 1 inch | .998 | <0.001 | ||
| 1.75 inch | |||||
| YI | 1 inch | .997 | <0.001 | ||
| 1.75 inch |
Pengaruh Cahaya Sekitar
Data di bawah menunjukkan hasil pengukuran kedua alat (LSXE dan CFEZ) dengan / tanpa ‘Penutup Hitam’ (Terlihat jelas bahwa ada perbedaan hasil keduanya)
Table 2. Data hasil pengukuran dengan pengaruh cahaya sekitar (unblocked : tanpa ‘penutup hitam; blocked : dengan ‘penutup hitam’)
| Colorimetric parameter | Ambient light | Spectrophotometer | Diameter of port insert | Measured value | SEM | p |
| L* | Unblocked | CF | 1 inch | 88.3426 | .13698 | 0.002 |
| Blocked | 88.3400 | .13710 | ||||
| a* | Unblocked | -1.0078 | .05409 | <0.001 | ||
| Blocked | -1.0095 | .05390 | ||||
| b* | Unblocked | 10.7111 | .25018 | <0.001 | ||
| Blocked | 10.7199 | .24998 | ||||
| Dominant wavelength | Unblocked | 569.4281 | .10741 | <0.001 | ||
| Blocked | 569.4283 | .10699 | ||||
| WI | Unblocked | 20.9156 | 1.40263 | <0.001 | ||
| Blocked | 20.8686 | 1.40202 | ||||
| YI | Unblocked | 19.8928 | .50249 | <0.001 | ||
| Blocked | 19.9075 | .50194 | ||||
| L* | Unblocked | LS | 1 inch | 87.6741 | .14217 | <0.001 |
| Blocked | 87.6352 | .14213 | ||||
| a* | Unblocked | -1.1105 | .05102 | <0.001 | ||
| Blocked | -1.1040 | .05166 | ||||
| b* | Unblocked | 10.4198 | .24222 | <0.001 | ||
| Blocked | 10.4516 | .24175 | ||||
| Dominant wavelength | Unblocked | 569.2079 | .10923 | <0.001 | ||
| Blocked | 569.2240 | .10952 | ||||
| WI | Unblocked | 20.6101 | 1.33247 | <0.001 | ||
| Blocked | 20.3609 | 1.33055 | ||||
| YI | Unblocked | 19.3919 | .48701 | <0.001 | ||
| Blocked | 19.4617 | .48688 | ||||
| L* | Unblocked | LS | 1.75 inch | 88.4600 | .10854 | <0.001 |
| Blocked | 88.4191 | .10836 | ||||
| a* | Unblocked | -.7767 | .05571 | <0.001 | ||
| Blocked | -.7738 | .05603 | ||||
| b* | Unblocked | 11.1402 | .24334 | <0.001 | ||
| Blocked | 11.1890 | .24382 | ||||
| Dominant wavelength | Unblocked | 569.8764 | .09897 | <0.001 | ||
| Blocked | 569.8863 | .09903 | ||||
| WI | Unblocked | 19.1747 | 1.36193 | <0.001 | ||
| Blocked | 18.8320 | 1.36471 | ||||
| YI | Unblocked | 20.8417 | .49139 | <0.001 | ||
| Blocked | 20.9402 | .49259 |
Table 3. Paired samples correlations antara 2 kondisi cahaya sekitar yang berbeda
| Colorimetric parameter | Ambient light | Spectrophotometer | Diameter of port insert | Pearson’s r | P |
| L* | Unblocked | CF | 1 inch | 1.00 | <0.001 |
| Blocked | |||||
| a* | Unblocked | 1.00 | <0.001 | ||
| Blocked | |||||
| b* | Unblocked | 1.00 | <0.001 | ||
| Blocked | |||||
| Dominant wavelength | Unblocked | 1.00 | <0.001 | ||
| Blocked | |||||
| WI | Unblocked | 1.00 | <0.001 | ||
| Blocked | |||||
| YI | Unblocked | 1.00 | <0.001 | ||
| Blocked | |||||
| L* | Unblocked | LS | 1 inch | 1.00 | <0.001 |
| Blocked | |||||
| a* | Unblocked | 1.00 | <0.001 | ||
| Blocked | |||||
| b* | Unblocked | 1.00 | <0.001 | ||
| Blocked | |||||
| Dominant wavelength | Unblocked | 1.00 | <0.001 | ||
| Blocked | |||||
| WI | Unblocked | 1.00 | <0.001 | ||
| Blocked | |||||
| YI | Unblocked | 1.00 | <0.001 | ||
| Blocked | |||||
| L* | Unblocked | LS | 1.75 inch | 1.00 | <0.001 |
| Blocked | |||||
| a* | Unblocked | 1.00 | <0.001 | ||
| Blocked | |||||
| b* | Unblocked | 1.00 | <0.001 | ||
| Blocked | |||||
| Dominant wavelength | Unblocked | 1.00 | <0.001 | ||
| Blocked | |||||
| WI | Unblocked | 1.00 | <0.001 | ||
| Blocked | |||||
| YI | Unblocked | 1.00 | <0.001 | ||
| Blocked |
Diskusi
Studi kasus ini (mengukur warna kelapa) menggunakan 2 alat ukur warna yang berbeda dan dengan kondisi pencahayaan yang berbeda. Secara general berbeda model alat akan berbeda hasil pengukuran. (baik perbedaan keci / besar). Sangat penting untuk kita semua meyadari bahwa warna tidaklah seperti unit lainnya (misal panjang atau berat yang merupakan unit dari sistem internasional), dimana warna bukanlah unit dari sistem internasional (Color is NOT SI Unit). Oleh karena itulah tidak ada suatu referensi standar untuk warna. Kesimpulan lainnya yang bisa ditarik di sini adalah, warna untuk suatu obyek bisa mengalami perubahan seiring dengan perubahan kondisi lingkungan (cahaya sekitar dan juga suhu). Dengan studi kasus ini semakin menguatkan pendapat bahwa kondisi geometri optik (45/0 atau diffuse) tentu akan mempengaruhi hasil pengukuran. Singkat kata, hasil 2 alat dengan geometri berbeda tidak akan pernah sama (hasil pengukuran alat dengan geometri 45/0 ≠ hasil pengukuran alat dengan geometri diffuse (baik d/0 atau d/8)) meskipun dilakukan untuk obyek (sample) yang sama dengan spot pengukuran yang sama.
Dengan beberapa fakta kondisi di atas, reliability suatu spectrophotometer dan inter korelasi hasil beberapa alat ukur warna dengan brand dan model (tipe) yang sama (Inter Instrument Agreement) adalah sangat penting guna kepentingan proses standarisasi dan kontrol kualitas pengukuran warna.
Reliability suatu alat ukur warna akan menunjukkan sebesar konsisten alat ukur warna tersebut membaca suatu warna selama berberapa kali pengukuran oleh beberapa operator. (dengan catatan kondisi / metode pengukuran yang sama). Dalam studi kasus ‘pengukuran kelapa ini’, masing-masing sample (total 9 sample kelapa) diukur sebanyak 8 kali (dengan kondisi dan metode yang sama) dan nilai SEM yang diperolah adalah kecil (baik untuk LSXE ataupun CFEZ). Sekali lagi fakti ini menunjukkan bahwa hasil pengukuran adalah sangat reliable. Hasil pengukuran warna yang reliable hanya bisa dilakukan oleh alat yang reliable juga.
Selain reliability, korelasi hasil kedua alat (LSXE dan CFEZ) sekaligus menunjukkan Inter Instrument Agreement keduanya. Dalam studi ini, terlihat memang ada perbedaan hasil oleh kedua alat, akan tetapi perbedaan 2 set data keduanya adalah kecil (ditunjukkan oleh nilai SEM nya). Poin penting yang ingin disampaikan kepada para pembaca melalui studi ini adalah bahwa korelasi antara 2 set data adalah tinggi (ditunjukkan oleh Pearson’s index dengan nilai 0.9). Penemuan ini adalah sebagai pembuktian bahwa alat HunterLab LabScan XE dan alat HunterLab ColorFlex EZ mempunyai performance yang sangat bagus dengan hasil yang sangat erat (berkorelasi lurus dan kecil perbedaannya).
Dalam studi kasus ini, terlihat kami juga mengevaluasi pengaruh cahaya sekitar terhadap hasil pengukuran. Secara teknis, lubang pengukuran dengan diameter adalah pilihan yang tepat untuk sample yang bertekstur ataupun yang tidak homogen. Meskipun dari data tabel menunjukkan perbedan hasil dari penggunaan 2 diameter lubang pengukuran yang berbeda akan tetapi korelasi data 2 alat adalah sangat reliable dan berkorelasi lurus serta sangat erat.
Pengaruh cahaya sekitar juga berhasil dievaluasi dengan sempurna. Baik LSXE ataupun CFEZ. Sama halnya seperti halnya penggunaan 2 diameter lubang pengukuran yang berbeda oleh LSXE, pengaruh ‘cahaya sekitar’ dengan unblocked / blocked ‘penutup hitam’ juga berpengaruh ke hasil pengukuran. Seperti yang diharapkan, nilai L* (kondisi unblocked) tentu akan lebih besar dari nilai L* (kondisi blocked). Namun perlu dicatat bahwa perbedaannya masih tergolong kecil. Dari hasil Pearson’s r corrrelaction, pengukuran sample kelapa dengan kondisi cahaya blocked dan unblocked oleh kedua alat juga mempunyai korelasi yang tinggi.
Kesimpulan
Dengan studi ini, terlihat jelas bahwa performance alat LabScan XE (LSXE) dan ColorFlex EZ (CFEZ) adalah sama bagusnya (dimana keduanya mempunyai geometri yang sama yaitu 45/0) meskipun dilakukan treatment dengan kondisi berbeda (cahaya sekitar diblok / tanpa blok ataupun perubahan diameter lubang pengukuran). Dadri situ terlihat jelas bahwa kedua adalah sangat reliable.
Selain itu, hasil pengukuran kedua alat juga berkorelasi lurus (data hasil kedua alat mempunyai interkoneksi yang jelas satu sama lain). Akan tetapi, dalam kasus penggunaan beberapa unit alat yang sama di suatu pabrik untuk suatu proses produksi, pemakaian HunterLab LabScan XE akan lebih direkomendasikan dari desainnya yang memungkinkan Inter Instrument Agreement yang lebih sempurna. Terkait pemilihan diameter lubang pengukuran mana yang paling bagus untuk digunakan, adalah tergantung pada bagaimana kondisi semple nya. Ketika kita berhadapan dengan sample yang tidak homogen, lubang pengukuran dengan diameter yang kecil akan memberikan hasil pengukuran yang tidak stabil. Oleh karena itu pemilihan lubang pengukuran dengan diameter yang paling besar adalah sangat direkomendasikan. Jangan lupa dicatat bahwa untuk semua sample yang diukur dengan menggunakan mode pantulan (reflectance), menjadikan sample tersebut menjadi ‘opaque’ (baik dengan menggunakan ‘penutup hitam’ atau dengan menambah jumlah sample) adalah yang terutama guna perolehan data hasil pengukuran yang stabil dari waktu ke waktu.
Referensi
[1] M. E. Nadal, D. Wyble, and C. J. Zarobila, Spectrophotometry – Accurate Measurement of Optical Properties of Materials, vol. 46. Elsevier, 2014.
[2] A. K. R. Choudhury, Colour and appearance attributes, Principles of Colour and Appearance Measurement. Elsevier, 2014.
[3] A. K. R. Choudhury, Colour measurement instruments, Principles of Colour and Appearance Measurement. Elsevier, 2014.
[4] M. B. Kirkham, Definitions of Physical Units and the International System, Principles of Soil and Plant Water Relations. Elsevier, 2014.
[5] A. K. R. Choudhury, Characteristics of light sources, Principles of Colour and Appearance Measurement. Elsevier, 2014.
[6] Kumar Asim Roy Choudhury, Chromatic adaptation and colour constancy, Principles of Colour and Appearance Measurement. Elsevier, 2015.