Метамерия (цвет)

В колориметрии метамерия — это воспринимаемое совпадение цветов с разными (несовпадающими) распределениями спектральной мощности . Цвета, совпадающие таким образом, называются метамерами .

Спектральное распределение мощности описывает долю общего света, излучаемого (испускаемого, передаваемого или отраженного) образцом цвета на каждой видимой длине волны; 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 значениями тристимула . Метамерия возникает потому, что каждый тип колбочек реагирует на совокупную энергию широкого диапазона длин волн, так что различные комбинации света на всех длинах волн могут вызывать эквивалентный ответ рецептора и одинаковые значения тристимула или цветовое ощущение. В науке о цвете набор кривых сенсорной спектральной чувствительности численно представлен функциями сопоставления цветов.

Источники метамерии

Метамерные совпадения встречаются довольно часто, особенно в почти нейтральных (серые или беловатые цвета) или темных цветах. 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 трихроматическую основу колориметрии . В основе почти всех коммерчески доступных процессов воспроизведения цветных изображений, таких как фотография, телевидение, печать и цифровые изображения, лежит способность обеспечивать метамерное сопоставление цветов.

Изготовление метамерных спичек с использованием светоотражающих материалов более сложное. Внешний вид цвета поверхности определяется произведением спектральной кривой отражения материала и спектральной кривой излучательной способности источника света, падающего на него. В результате цвет поверхностей зависит от источника света, используемого для их освещения.

Метамерный провал

Термин «метамерный отказ источника света» или «метамерия источника света» иногда используется для описания ситуаций, в которых два образца материала совпадают, если смотреть под одним источником света, но не под другим. Большинство типов люминесцентных ламп имеют нерегулярную или пиковую спектральную кривую излучательной способности, так что два материала при флуоресцентном свете могут не совпадать, даже если они метамерно соответствуют лампе накаливания «белого» источника света с почти плоской или плавной кривой излучательной способности. Цвета материалов, совпадающие в одном источнике, часто будут выглядеть по-разному в другом. Струйная печать особенно уязвима, а струйные пробные отпечатки лучше всего просматривать при освещении с цветовой температурой 5000К и хорошей цветопередачей. ^{[ 1 ]} для точности цветопередачи. ^{[ 2 ]}

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

Метамерная неудача наблюдателя или метамерия наблюдателя могут возникнуть из-за различий в цветовом зрении между наблюдателями. Распространенной причиной метамерной неудачи наблюдателя является дальтонизм , но он может возникнуть и среди «нормальных» наблюдателей. Во всех случаях соотношение длинноволновых колбочек и средневолновых колбочек в сетчатке, профиль светочувствительности в каждом типе колбочек, а также степень пожелтения хрусталика и макулярного пигмента глаза, отличается от одного человека к другому. Это изменяет относительную важность различных длин волн в распределении спектральной мощности для восприятия цвета каждым наблюдателем. В результате два спектрально разных источника света или поверхности могут совпадать по цвету для одного наблюдателя, но не совпадать при просмотре вторым наблюдателем.

Метамерная недостаточность размера поля или метамерия размера поля возникает потому, что относительные пропорции трех типов колбочек в сетчатке варьируются от центра поля зрения к периферии, так что цвета, которые совпадают, если рассматривать их как очень маленькие, центрально фиксированные области, могут выглядят по-разному, когда представлены в виде больших цветных областей. Во многих промышленных приложениях для определения допусков цвета используются сопоставления цветов с большим полем.

Наконец, возникает приборная метамерия из-за несогласованности колориметров одного и того же или разных производителей. Колориметры в основном состоят из комбинации матрицы сенсорных ячеек и оптических фильтров, которые приводят к неизбежным отклонениям в своих измерениях. Более того, устройства разных производителей могут отличаться по своей конструкции. ^{[ 3 ]}

Разницу в спектральном составе двух метамерных стимулов часто называют степенью метамерии . Чувствительность метамерного совпадения к любым изменениям спектральных элементов, образующих цвета, зависит от степени метамерии. Два стимула с высокой степенью метамерии, вероятно, будут очень чувствительны к любым изменениям источника света, состава материала, наблюдателя, поля зрения и т. д.

Слово «метамерия» часто используется для обозначения метамерного сбоя, а не совпадения, или используется для описания ситуации, в которой метамерное соответствие 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 года . CRI был заменен обновленной метрикой IES:TM30, которая обеспечивает более точную оценку точности и добавляет функции для оценки того, как тестовый свет изменит насыщенность и оттенок красителей по сравнению с эталонным светом. ^{[ 4 ]} Еще одним показателем для симуляторов дневного света является MI , индекс метамерии CIE. ^{[ 5 ]} который получается путем расчета средней разницы цветов восьми метамеров (пяти в видимом спектре и трех в ультрафиолетовом диапазоне) в CIELAB или CIELUV . Существенная разница между CRI и MI заключается в цветовом пространстве, используемом для расчета цветовой разницы; то, которое используется в CRI, устарело и не является единообразным для восприятия .

MI можно разложить на MI _{видимого} и MI _UV, если рассматривается только часть спектра. Числовой результат можно интерпретировать путем округления до одной из пяти буквенных категорий: ^{[ 6 ]}

Категория	МИ (СИЭЛАБ)	МОЙ (ЦИЕЛУВ)
А	< 0,25	< 0,32
Б	0.25–0.5	0.32–0.65
С	0.5–1.0	0.65–1.3
Д	1.0–2.0	1.3–2.6
И	> 2,0	> 2,6

Метамерия и промышленность

Использование материалов, которые имеют метамерное соответствие цветов, а не спектральное соответствие цветов, является серьезной проблемой в отраслях, где важны соответствие цветов или допуски по цвету.

Автомобильная промышленность

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 совпадения могут исчезнуть под другими источниками света (например, дневным светом или источником вольфрама ). . Более того, из-за различий в красителях спектральные совпадения встречаются нечасто и часто возникает метамерия. ^{[ 7 ]}

Текстильная промышленность

Подбор цвета в текстильной красильной промышленности имеет важное значение. В этой отрасли обычно встречаются три типа метамерии: метамерия источника света, метамерия наблюдателя и метамерия размера поля. ^{[ нужна ссылка ]} Из-за широкого спектра различных осветительных приборов в современной жизни сложно обеспечить соответствие цвета текстиля. 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 наблюдения за этими небольшими волокнами с помощью микроскопа, имеющего один единственный источник освещения. Поэтому метамерные волокна невозможно отличить ни макроскопически, ни микроскопически. Метод, позволяющий выявить метамерию в волокнах, сочетает в себе микроскопию и спектроскопию и называется микроспектроскопией. ^{[ 8 ]}

Лакокрасочная промышленность

Сопоставление цветов, производимое в лакокрасочной промышленности, часто направлено на достижение спектрального соответствия цветов, а не просто трехцветного (метамерного) соответствия цветов в данном спектре света. Спектральное сопоставление цветов пытается придать двум цветам одинаковую спектральную характеристику отражения, что делает их хорошим метамерным соответствием с низкой степенью метамерии и тем самым снижает чувствительность полученного сопоставления цветов к изменениям источника света или различиям между наблюдателями. Один из способов обойти метамерию в красках — использовать в репродукциях точно такие же пигменты и составы основных цветов, что и в оригинале. Когда состав пигмента и основного цвета неизвестен, избежать метамерии можно только с помощью колориметрических приборов. ^{[ 9 ]}

Полиграфическая промышленность

Полиграфическая промышленность также подвержена метамерии. Струйные принтеры смешивают цвета под определенным источником света, в результате чего внешний вид оригинала и копии изменяется под разными источниками света. Один из способов минимизировать метамерию при печати — сначала измерить спектральную отражательную способность объекта или его репродукции с помощью устройства измерения цвета. Затем выбирают набор составов чернил, соответствующих коэффициенту отражения цвета, которые используются струйным принтером для воспроизведения. Процесс повторяется до тех пор, пока оригинал и воспроизведение не будут иметь приемлемую степень метамерии. Однако иногда приходят к выводу, что лучшее соответствие с имеющимися материалами невозможно либо из-за ограничений гаммы, либо из-за колориметрических свойств. ^{[ 10 ]}

См. также

Ссылки

^ Ройер, Майкл П. (3 апреля 2022 г.). «Учебное пособие: Предыстория и рекомендации по использованию метода ANSI/IES TM-30 для оценки цветопередачи источника света» . ЛЕУКОС . 18 (2): 191–231. дои : 10.1080/15502724.2020.1860771 . ISSN 1550-2724 .
^ Нейт, Джон (1 декабря 2003 г.). «Служба поддержки источников цвета» . Газеты и технологии . Проверено 15 декабря 2018 г. сравните отпечаток, полученный на струйной печати, с отпечатанным изделием при освещении 5000 К
^ Г.А., Кляйн (2004). Физика цвета для промышленного применения . Спрингер.
^ Ройер, Майкл П. (3 апреля 2022 г.). «Учебное пособие: Предыстория и рекомендации по использованию метода ANSI/IES TM-30 для оценки цветопередачи источника света» . ЛЕУКОС . 18 (2): 191–231. дои : 10.1080/15502724.2020.1860771 . ISSN 1550-2724 .
^ «Публикация CIE 15» . Архивировано из оригинала 13 февраля 2008 г. Проверено 19 января 2008 г.
^ Стандарты CIE для оценки качества источников света. Архивировано 12 января 2011 г. в Wayback Machine , Дж. Шанда, Университет Веспрема , факультет обработки изображений и нейрокомпьютеров, Венгрия.
^ Беринг, Майкл (1985). Определение пределов метамерного несоответствия в наборах промышленных красителей . Научные труды РИТ.
^ Хоук, Макс (2009). Идентификация текстильных волокон . Эльзевир.
^ Луо, Мин Ронье (2016). Энциклопедия науки и технологии цвета . Спрингер. Бибкод : 2016ecst.book.....L .
^ Мур, Бенджамин (2010). Метод управления метамерией цветных товаров . Всемирная организация интеллектуальной собственности.

Выжецкий, Гюнтер и Стайлз, 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 .
РРГ Хант. Воспроизведение цвета (2-е изд.). Чичестер: Джон Вили и сыновья, 2004.
Марк Д. Фэйрчайлд. Цвет модели внешнего вида Эддисон Уэсли Лонгман, 1998 год.

Внешние ссылки

Java-апплет, демонстрирующий метамеры
CS 178 Стэнфордского университета Интерактивная Flash-демонстрация , демонстрирующая сопоставление цветов.
Метамерия и почему краска меняет цвет

[1] Ройер, Майкл П. (3 апреля 2022 г.). «Учебное пособие: Предыстория и рекомендации по использованию метода ANSI/IES TM-30 для оценки цветопередачи источника света» . ЛЕУКОС . 18 (2): 191–231. дои : 10.1080/15502724.2020.1860771 . ISSN 1550-2724 .

[2] Нейт, Джон (1 декабря 2003 г.). «Служба поддержки источников цвета» . Газеты и технологии . Проверено 15 декабря 2018 г. сравните отпечаток, полученный на струйной печати, с отпечатанным изделием при освещении 5000 К

[3] Г.А., Кляйн (2004). Физика цвета для промышленного применения . Спрингер.

[4] Ройер, Майкл П. (3 апреля 2022 г.). «Учебное пособие: Предыстория и рекомендации по использованию метода ANSI/IES TM-30 для оценки цветопередачи источника света» . ЛЕУКОС . 18 (2): 191–231. дои : 10.1080/15502724.2020.1860771 . ISSN 1550-2724 .

[5] «Публикация CIE 15» . Архивировано из оригинала 13 февраля 2008 г. Проверено 19 января 2008 г.

[6] Стандарты CIE для оценки качества источников света. Архивировано 12 января 2011 г. в Wayback Machine , Дж. Шанда, Университет Веспрема , факультет обработки изображений и нейрокомпьютеров, Венгрия.

[7] Беринг, Майкл (1985). Определение пределов метамерного несоответствия в наборах промышленных красителей . Научные труды РИТ.

[8] Хоук, Макс (2009). Идентификация текстильных волокон . Эльзевир.

[9] Луо, Мин Ронье (2016). Энциклопедия науки и технологии цвета . Спрингер. Бибкод : 2016ecst.book.....L .

[10] Мур, Бенджамин (2010). Метод управления метамерией цветных товаров . Всемирная организация интеллектуальной собственности.

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]