Metameryzm (kolor) - Metamerism (color)

Ilustracja metameryzmu kolorów:
W kolumnie 1 kula jest oświetlona światłem monochromatycznym. Mnożenie widma przez krzywe czułości widmowej czopków daje odpowiedź dla każdego typu czopków.
W kolumnie 2 metameryzm służy do symulacji sceny za pomocą niebieskich, zielonych i czerwonych diod LED, dając podobną odpowiedź.

W kolorymetrii , metamerii jest postrzegany dopasowywania kolorów z różnych (niepasujących) widmowych dystrybucji energii . Kolory pasujące w ten sposób nazywane są metamerami .

Widmowy rozkład mocy opisuje odsetek całkowitego światła oddanego (emitowanego, przepuszczanego lub odbitego) przez próbkę koloru na każdej widzialnej długości fali; określa pełną informację o świetle pochodzącym z próbki. Jednak ludzkie oko zawiera tylko trzy receptory barwne (trzy typy komórek czopków ), co oznacza, że ​​wszystkie kolory są zredukowane do trzech wielkości sensorycznych, zwanych wartościami trójchromatycznymi . Metameryzm występuje, ponieważ każdy rodzaj czopków reaguje na skumulowaną energię z szerokiego zakresu długości fal, tak że różne kombinacje światła na wszystkich długościach fal mogą wytworzyć równoważną odpowiedź receptora i te same wartości trójchromatyczne lub wrażenia koloru. W nauce o kolorach zbiór krzywych sensorycznej wrażliwości spektralnej jest numerycznie reprezentowany przez funkcje dopasowywania kolorów.

Źródła metameryzmu

Dopasowania metameryczne są dość powszechne, zwłaszcza w prawie neutralnych (szare lub białawe kolory) lub ciemnych kolorach. Gdy kolory stają się jaśniejsze lub bardziej nasycone, zakres możliwych dopasowań metamerycznych (różne kombinacje długości fal światła) staje się mniejszy, szczególnie w przypadku kolorów z widm odbicia powierzchniowego.

Metameryczne dopasowania wykonane między dwoma źródłami światła stanowią trójchromatyczną podstawę kolorymetrii . Podstawą prawie wszystkich dostępnych na rynku procesów reprodukcji kolorowych obrazów, takich jak fotografia, telewizja, drukowanie i obrazowanie cyfrowe, jest możliwość dopasowania metamerycznych kolorów.

Tworzenie zapałek metamerycznych przy użyciu materiałów odblaskowych jest bardziej złożone. Wygląd kolorów powierzchni jest określony przez iloczyn widmowej krzywej współczynnika odbicia materiału i widmowej krzywej emitancji oświetlającego go źródła światła. W efekcie kolor powierzchni zależy od źródła światła użytego do ich oświetlenia.

Błąd metameryczny

Termin metameryczny błąd oświetlenia lub metameryzm światła jest czasami używany do opisania sytuacji, w których dwie próbki materiału pasują do siebie, gdy są oglądane pod jednym źródłem światła, ale nie przy innym. Większość typów lamp fluorescencyjnych wytwarza nieregularną lub szczytową krzywą widmowej emitancji, tak że dwa materiały w świetle fluorescencyjnym mogą nie pasować do siebie, nawet jeśli są metamerycznie dopasowane do żarzącego się „białego” źródła światła o prawie płaskiej lub gładkiej krzywej emitancji. Kolory materiałów pasujące do jednego źródła często wyglądają inaczej pod drugim. Druku atramentowego jest szczególnie podatne, i atramentowych dowody najlepiej oglądany w standardowym 5000K temperatury barwowej światła dla barw.

Zwykle atrybuty materiałów, takie jak półprzezroczystość, połysk lub tekstura powierzchni, nie są brane pod uwagę przy dopasowywaniu kolorów. Jednak geometryczny błąd metameryczny lub geometryczny metameryzm może wystąpić, gdy dwie próbki pasują do siebie, gdy są oglądane pod jednym kątem, ale następnie nie pasują, gdy są oglądane pod innym kątem. Typowym przykładem jest zmiana koloru, która pojawia się na perłowych lakierach samochodowych lub „metalicznym” papierze; np. Kodak Endura Metallic, Fujicolor Crystal Archive Digital Pearl.

Błąd metameryczny obserwatora lub metameryzm obserwatora może wystąpić z powodu różnic w widzeniu kolorów między obserwatorami. Powszechnym źródłem niepowodzeń metamerycznych obserwatorów jest daltonizm , ale nie jest to również rzadkie wśród „normalnych” obserwatorów. We wszystkich przypadkach stosunek czopków wrażliwych na długie fale do czopków o średniej długości fal w siatkówce, profil wrażliwości na światło w każdym typie czopków oraz stopień zażółcenia soczewki i barwnika plamki żółtej oka, różni się od jednej osoby do drugiej. Zmienia to względne znaczenie różnych długości fal w widmowym rozkładzie mocy dla percepcji kolorów każdego obserwatora. W rezultacie dwa odmienne pod względem widmowym światła lub powierzchnie mogą dawać dopasowanie kolorów dla jednego obserwatora, ale nie pasują, gdy są oglądane przez drugiego obserwatora.

Błąd metameryczny wielkości pola lub metameryzm wielkości pola występuje, ponieważ względne proporcje trzech typów czopków w siatkówce różnią się od środka pola widzenia do peryferii, tak że kolory, które pasują, gdy są postrzegane jako bardzo małe, centralnie umocowane obszary mogą wyglądają inaczej, gdy są przedstawiane jako duże obszary kolorów. W wielu zastosowaniach przemysłowych dopasowania kolorów o dużym polu są używane do określenia tolerancji kolorów.

Wreszcie pojawia się metameryzm urządzenia z powodu braku spójności kolorymetrów tego samego lub różnych producentów. Kolorymetry zasadniczo składają się z kombinacji matrycy komórek czujnikowych i filtrów optycznych, które wykazują nieuniknioną zmienność w ich pomiarach. Ponadto urządzenia różnych producentów mogą różnić się budową.

Różnica w składach widmowych dwóch bodźców metamerycznych jest często określana jako stopień metameryzmu . Czułość dopasowania metamerycznego na wszelkie zmiany elementów widmowych, które tworzą kolory, zależy od stopnia metameryzmu. Dwa bodźce o wysokim stopniu metameryzmu mogą być bardzo wrażliwe na wszelkie zmiany w oświetleniu, składzie materiału, obserwatorze, polu widzenia i tak dalej.

Słowo metameryzm jest często używane raczej do wskazania awarii metameryki niż dopasowania lub jest używane do opisania sytuacji, w której dopasowanie metameryczne jest łatwo degradowane przez niewielką zmianę warunków, na przykład zmianę oświetlenia.

Pomiar metameryzmu

Najbardziej znaną miarą metameryzmu jest współczynnik oddawania barw (CRI), który jest liniową funkcją średniej odległości euklidesowej między testowym a referencyjnym wektorem odbicia widmowego w przestrzeni barw CIE 1964 . Nowszą miarą symulatorów światła dziennego jest MI , wskaźnik metameryzmu CIE, który jest obliczany przez obliczenie średniej różnicy kolorów ośmiu metamerów (pięciu w zakresie widzialnym i trzech w zakresie ultrafioletu ) w CIELAB lub CIELUV . Istotną różnicą między CRI i MI jest przestrzeń kolorów używana do obliczania różnicy kolorów, przy czym ta używana w CRI jest przestarzała i nie jest percepcyjnie jednolita .

MI można rozłożyć na MI vis i MI UV, jeśli bierze się pod uwagę tylko część widma. Wynik liczbowy można zinterpretować, zaokrąglając do jednej z pięciu kategorii literowych:

Kategoria MI (CIELAB) MI (CIELUV)
ZA <0,25 <0,32
b 0,25–0,5 0,32–0,65
do 0,5–1,0 0,65–1,3
re 1,0–2,0 1,3–2,6
mi > 2,0 > 2.6

Metameryzm i przemysł

Stosowanie materiałów, które są metamerycznymi dopasowaniami kolorów, a nie widmowymi, jest poważnym problemem w branżach, w których ważne jest dopasowanie kolorów lub tolerancje kolorów.

Klasycznym przykładem jest przemysł samochodowy : barwniki stosowane do tkanin wewnętrznych, tworzyw sztucznych i farb mogą być tak dobrane, aby zapewnić dobre dopasowanie koloru pod chłodnym, białym źródłem fluorescencyjnym, ale zapałki mogą zniknąć przy różnych źródłach światła (np. Świetle dziennym lub źródle wolframu) . Ponadto z powodu różnic w barwnikach dopasowania widmowe są rzadkie i często występuje metameryzm.

Dopasowanie kolorów w przemyśle farbiarskim ma zasadnicze znaczenie. W tej gałęzi powszechnie spotyka się trzy typy metameryzmu: metameryzm oświetlający, metameryzm obserwatora i metameryzm wielkości pola. Ze względu na szeroką gamę różnych źródeł światła, na które jesteśmy narażeni w życiu codziennym, dopasowanie koloru tekstyliów jest trudne do zapewnienia. Metameryzm na dużych tekstyliach można rozwiązać, porównując kolory przy użyciu różnych źródeł światła. Jednak metameryzm w mniejszych przedmiotach, takich jak włókna tekstylne, jest trudniejszy do rozwiązania. Trudność ta wynika z konieczności stosowania mikroskopu, który ma jedno źródło światła, do obserwacji tych małych włókien. Dlatego włókien metamerycznych nie można rozróżnić ani makroskopowo, ani mikroskopowo. Metoda, która pozwala rozwiązać metameryzm we włóknach, łączy mikroskopię i spektroskopię, nazywa się mikrospektroskopią.

Dopasowania kolorów wykonane w przemyśle farbiarskim często mają na celu uzyskanie widmowego dopasowania kolorów, a nie tylko trójchromatycznego (metamerycznego) dopasowania kolorów w danym widmie światła. Spektralne dopasowanie kolorów próbuje nadać dwóm kolorom tę samą charakterystykę odbicia widmowego, czyniąc je dobrym dopasowaniem metamerycznym z niskim stopniem metameryzmu, a tym samym zmniejszając wrażliwość wynikowego dopasowania kolorów na zmiany w oświetleniu lub różnice między obserwatorami. Jednym ze sposobów na obejście metameryzmu w farbach jest użycie w reprodukcjach dokładnie tych samych pigmentów i bazowych kompozycji kolorystycznych, co w oryginale. Gdy skład pigmentu i koloru bazowego jest nieznany, metameryzmu można uniknąć tylko przy użyciu urządzeń kolorymetrycznych.

Metameryzm wpływa również na branżę poligraficzną . Drukarki atramentowe mieszają kolory pod określonym źródłem światła, co powoduje zmodyfikowany wygląd oryginału i kopii przy różnych źródłach światła. Jednym ze sposobów zminimalizowania metameryzmu podczas drukowania jest najpierw pomiar widmowego współczynnika odbicia obiektu lub reprodukcji za pomocą urządzenia do pomiaru koloru. Następnie wybiera się zestaw kompozycji tuszu odpowiadających współczynnikowi odbicia koloru, które są wykorzystywane przez drukarkę atramentową do reprodukcji. Proces powtarza się, aż oryginał i reprodukcja wykażą akceptowalny stopień metameryzmu. Czasami jednak dochodzi się do wniosku, że lepsze dopasowanie nie jest możliwe w przypadku dostępnych materiałów ze względu na ograniczenia gamy lub właściwości kolorymetryczne.

Zobacz też

Bibliografia

  • Wyszecki, Günter & Stiles, WS (2000). Nauka o kolorze - koncepcje i metody, dane ilościowe i formuły (wyd. 2). Nowy Jork: Wiley-Interscience. ISBN   978-0-471-39918-6 .
  • RWG Hunt. Reprodukcja koloru (2nd ed.). Chichester: John Wiley & Sons, 2004.
  • Mark D. Fairchild. Modele wyglądu kolorów Addison Wesley Longman, 1998.

Zewnętrzne linki