Метамерия (цвет) - Metamerism (color)

Иллюстрация цветовой метамерии:
в столбце 1 шар освещен монохроматическим светом. Умножение спектра на кривые спектральной чувствительности конусов дает ответ для каждого типа конусов.
В столбце 2 метамерия используется для моделирования сцены с помощью синих, зеленых и красных светодиодов, дающих аналогичный отклик.

В колориметрии , метамерия это воспринимается соответствие цветов с различными (nonmatching) распределений спектральной мощности . Соответствующие таким образом цвета называются метамерами .

Спектральное распределение мощности описывает долю общего света, излучаемого (испускаемого, проходящего или отраженного) образцом цвета на каждой длине волны видимого диапазона; он определяет полную информацию о свете, исходящем от образца. Однако человеческий глаз содержит только три цветовых рецептора (три типа колбочек ), а это означает, что все цвета сводятся к трем сенсорным величинам, называемым трехцветными значениями . Метамерия возникает из-за того, что каждый тип конуса реагирует на кумулятивную энергию из широкого диапазона длин волн, так что различные комбинации света на всех длинах волн могут вызывать эквивалентный отклик рецептора и одинаковые значения трехцветного стимула или цветового ощущения. В науке о цвете набор кривых сенсорной спектральной чувствительности численно представлен функциями согласования цветов.

Источники метамеризма

Метамерные совпадения довольно распространены, особенно в почти нейтральных (серые или беловатые цвета) или темных тонах. По мере того, как цвета становятся ярче или насыщеннее, диапазон возможных метамерных совпадений (различных комбинаций длин волн света) становится меньше, особенно в цветах из спектров отражения поверхности.

Метамерные совпадения между двумя источниками света обеспечивают трехцветную основу колориметрии . В основе почти всех имеющихся в продаже процессов воспроизведения цветных изображений, таких как фотография, телевидение, печать и создание цифровых изображений, лежит способность согласовывать метамерные цвета.

Создание метамерных совпадений с использованием световозвращающих материалов сложнее. Внешний вид цвета поверхности определяется произведением кривой спектрального коэффициента отражения материала и кривой спектрального коэффициента излучения источника света, падающего на него. В результате цвет поверхностей зависит от источника света, используемого для их освещения.

Метамерный отказ

Термин « метамерный отказ источника света» или « метамерия источника света» иногда используется для описания ситуаций, в которых два образца материала совпадают при просмотре под одним источником света, но не под другим. Большинство типов люминесцентных ламп создают нерегулярную или пиковую спектральную кривую излучения, поэтому два материала при флуоресцентном свете могут не совпадать, даже если они метамерно соответствуют лампе накаливания «белому» источнику света с почти плоской или гладкой кривой излучения. Цвета материалов, которые соответствуют одному источнику, часто будут отличаться от другого. Струйная печать особенно восприимчива, и струйные пробные отпечатки лучше всего просматривать при стандартном освещении с цветовой температурой 5000K для обеспечения точности цветопередачи.

Обычно такие атрибуты материала, как полупрозрачность, блеск или текстура поверхности, не учитываются при подборе цвета. Однако геометрическая метамерия или геометрическая метамерия могут возникнуть, когда два образца совпадают при просмотре под одним углом, но не совпадают при просмотре под другим углом. Типичным примером является изменение цвета, которое проявляется в перламутровой автомобильной отделке или «металлической» бумаге; например, Kodak Endura Metallic, Fujicolor Crystal Archive Digital Pearl.

Метамерный сбой наблюдателя или метамерия наблюдателя могут возникать из-за различий в цветовом зрении между наблюдателями. Распространенным источником метамерной ошибки наблюдателя является дальтонизм , но это также не редкость среди «нормальных» наблюдателей. Во всех случаях соотношение длинноволновых колбочек к средне-чувствительным колбочкам в сетчатке, профиль светочувствительности каждого типа колбочек, а также степень пожелтения хрусталика и макулярного пигмента глаза, отличается от одного человека к другому. Это изменяет относительную важность различных длин волн в спектральном распределении мощности для восприятия цвета каждым наблюдателем. В результате два спектрально непохожих источника света или поверхности могут давать совпадение цветов для одного наблюдателя, но не совпадать при просмотре вторым наблюдателем.

Метамерный отказ размера поля или метамерия размера поля возникает из-за того, что относительные пропорции трех типов колбочек в сетчатке меняются от центра поля зрения к периферии, поэтому цвета, которые совпадают, если рассматривать их как очень маленькие, центрально фиксированные области, могут выглядят иначе, когда представлены в виде больших цветных областей. Во многих промышленных приложениях согласование цветов в большом поле используется для определения допусков по цвету.

Наконец, метамерия устройств возникает из-за несогласованности колориметров одного или разных производителей. Колориметры в основном состоят из комбинации матрицы сенсорных ячеек и оптических фильтров, которые представляют собой неизбежные отклонения в своих измерениях. Более того, устройства разных производителей могут отличаться по конструкции.

Различие в спектральном составе двух метамерных стимулов часто называют степенью метамерии . Чувствительность метамерного совпадения к любым изменениям в спектральных элементах, формирующих цвета, зависит от степени метамерии. Два стимула с высокой степенью метамерии, вероятно, будут очень чувствительны к любым изменениям в источнике света, вещественном составе, наблюдателе, поле зрения и так далее.

Слово « метамерия» часто используется для обозначения метамерного сбоя, а не совпадения, или используется для описания ситуации, в которой метамерное совпадение легко ухудшается из-за небольшого изменения условий, например, изменения источника света.

Измерение метамерии

Наиболее известной мерой метамерии является индекс цветопередачи (CRI), который является линейной функцией среднего евклидова расстояния между тестовым и эталонным векторами спектральной отражательной способности в цветовом пространстве CIE 1964 . Новейшим показателем для симуляторов дневного света является индекс метамерии MI , CIE, который вычисляется путем расчета средней цветовой разницы восьми метамеров (пяти в видимом спектре и трех в ультрафиолетовом диапазоне) в CIELAB или CIELUV . Существенная разница между CRI и MI - это цветовое пространство, используемое для вычисления цветового различия, используемое в CRI является устаревшим и не воспринимается однородным .

MI можно разложить на MI vis и MI UV, если рассматривается только часть спектра. Числовой результат можно интерпретировать путем округления до одной из пяти буквенных категорий:

Категория MI (CIELAB) MI (CIELUV)
А <0,25 <0,32
B 0,25–0,5 0,32–0,65
C 0,5–1,0 0,65–1,3
D 1.0–2.0 1,3–2,6
E > 2,0 > 2,6

Метамерия и индустрия

Использование материалов, которые соответствуют метамерному цвету, а не спектральному соответствию цвета, является серьезной проблемой в отраслях, где важны соответствие цвета или допуски по цвету.

Классическим примером является автомобильная промышленность : красители, используемые для внутренних тканей, пластмасс и красок, могут быть выбраны так, чтобы обеспечить хорошее соответствие цвета под холодным белым флуоресцентным источником, но спички могут исчезнуть при разных источниках света (например, дневном свете или источнике вольфрама) . Кроме того, из-за различий в красителях спектральные совпадения нечасты и часто возникает метамерия.

Подбор цвета в текстильной промышленности по окраске имеет важное значение. В этой ветви обычно встречаются три типа метамерии: метамерия осветителя, метамерия наблюдателя и метамерия размера поля. Из-за большого количества различных источников света, с которыми мы сталкиваемся в повседневной жизни, трудно обеспечить соответствие цвета ткани. Метамерию на крупных текстильных изделиях можно устранить, используя разные источники света при сравнении цветов. Однако проблему метамерии в более мелких предметах, таких как текстильные волокна, решить труднее. Эта трудность возникает из-за необходимости микроскопа, который имеет один единственный источник освещения, для наблюдения за этими маленькими волокнами. Следовательно, метамерные волокна нельзя различить ни макроскопически, ни микроскопически. Метод, который позволяет решить проблему метамерии в волокнах, сочетает микроскопию и спектроскопию, называется микроскопией.

Соответствие цветов, производимое в лакокрасочной промышленности , часто нацелено на достижение спектрального соответствия цветов, а не просто трехцветного (метамерного) соответствия цветов при заданном спектре света. Спектральное цветовое соответствие пытается придать двум цветам одну и ту же характеристику спектральной отражательной способности, что делает их хорошим метамерным соответствием с низкой степенью метамерии и, таким образом, снижает чувствительность результирующего цветового соответствия к изменениям в источнике света или различиям между наблюдателями. Один из способов избежать метамеризма в красках - использовать в репродукциях те же пигментные и базовые цветовые композиции, что и в оригинале. Когда состав пигмента и основной цвет неизвестен, метамеризм можно избежать только с помощью колориметрических приборов.

Также метамеризм влияет на полиграфическую промышленность . Струйные принтеры смешивают цвета под определенным источником света, что приводит к изменению внешнего вида оригинала и копии при разных источниках света. Один из способов минимизировать метамерию при печати - сначала измерить спектральную отражательную способность объекта или воспроизвести его с помощью устройства измерения цвета. Затем выбирается набор составов чернил, соответствующих коэффициенту отражения цвета, которые используются струйным принтером для воспроизведения. Процесс повторяется до тех пор, пока оригинал и воспроизведение не дадут приемлемую степень метамерии. Иногда, однако, можно прийти к выводу, что улучшенное соответствие невозможно с доступными материалами либо из-за ограничений гаммы, либо из-за колориметрических свойств.

Смотрите также

Рекомендации

  • Wyszecki, Günter & Stiles, WS (2000). Наука о цвете - концепции и методы, количественные данные и формулы (2-е изд.). Нью-Йорк: Wiley-Interscience. ISBN   978-0-471-39918-6 .
  • RWG Hunt. Воспроизведение цвета (2-е изд.). Чичестер: Джон Вили и сыновья, 2004.
  • Марк Д. Фэирчайлд. Модели внешнего вида в цвете Аддисон Уэсли Лонгман, 1998.

внешняя ссылка