Метамерия (цвет)
Воспринимаемое соответствие цветов в колориметрии
Иллюстрация метамерии цвета:
В столбце 1 шар освещается монохроматическим светом. Умножение спектра на кривые спектральной чувствительности колбочек дает отклик для каждого типа колбочек.
В столбце 2 метамерия используется для имитации сцены с синими, зелеными и красными светодиодами, дающими схожий отклик.

В колориметрии метамерия — это воспринимаемое соответствие цветов с различным (несовпадающим) распределением спектральной мощности . Цвета , которые соответствуют таким образом, называются метамерами .

Спектральное распределение мощности описывает долю общего света, выделяемого (излучаемого, пропускаемого или отражаемого) образцом цвета на каждой видимой длине волны; оно определяет полную информацию о свете, исходящем от образца. Однако человеческий глаз содержит только три цветовых рецептора (три типа колбочек ) , что означает, что все цвета сводятся к трем сенсорным величинам, называемым трехстимульными значениями . Метамерия возникает из-за того, что каждый тип колбочек реагирует на кумулятивную энергию из широкого диапазона длин волн, так что различные комбинации света на всех длинах волн могут вызывать эквивалентную реакцию рецептора и те же трехстимульные значения 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 (серых или белесых цветах) 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 соответствия, полученные между двумя источниками света, обеспечивают трихроматическую основу колориметрии . Основой почти всех коммерчески доступных процессов воспроизведения цветных изображений, таких как фотография, телевидение, печать и цифровая обработка изображений, является возможность создания метамерных цветовых соответствий.

Изготовление метамерных спичек с использованием отражающих материалов более сложно. Внешний вид цветов поверхности определяется произведением спектральной кривой отражения материала и спектральной кривой 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 метамеризм источника света иногда используется для описания ситуаций, в которых два образца материалов совпадают при просмотре под одним источником света, но не под другим. Большинство типов флуоресцентных ламп создают нерегулярную или пиковую спектральную кривую излучения, так что два материала под флуоресцентным светом могут не совпадать, даже если они являются метамерным соответствием источнику света накаливания «белого» цвета с почти плоской или гладкой кривой излучения. Цвета материалов, которые совпадают под одним источником, часто будут выглядеть разными под другим. Струйная печать особенно восприимчива, и струйные пробные отпечатки лучше всего просматривать под источником освещения с цветовой температурой 5000 К , с хорошими свойствами цветопередачи, [1] для точности цвета. [2]

Обычно такие характеристики материала, как прозрачность, блеск или текстура поверхности, не учитываются при сопоставлении цветов. Однако геометрическая метамерная ошибка или геометрическая метамерия могут возникнуть, когда два образца совпадают при просмотре под одним углом, но затем не совпадают при просмотре под другим углом. Распространенным примером является изменение цвета, которое появляется в перламутровых автомобильных покрытиях или «металлической» бумаге; например, Kodak Endura Metallic, Fujicolor Crystal Archive Digital Pearl.

Метамерная неудача наблюдателя или метамерия наблюдателя может возникнуть из-за различий в цветовом зрении между наблюдателями. Распространенным источником метамерной неудачи наблюдателя является дальтонизм , но она может возникнуть и среди «нормальных» наблюдателей. Во всех случаях соотношение длинноволновых чувствительных колбочек к средневолновым чувствительным колбочкам в сетчатке, профиль светочувствительности в каждом типе колбочек и количество желтизны в хрусталике и макулярном пигменте глаза различаются у разных людей. Это изменяет относительную важность различных длин волн в спектральном распределении мощности для восприятия цвета каждым наблюдателем. В результате два спектрально разных света или поверхности могут давать цветовое совпадение для одного наблюдателя, но не совпадать при просмотре вторым наблюдателем.

Метамерный сбой размера поля или метамеризм размера поля происходит из-за того, что относительные пропорции трех типов колбочек в сетчатке изменяются от центра поля зрения к периферии, так что цвета, которые совпадают при просмотре как очень маленькие, центрально фиксированные области, могут казаться разными при представлении как большие цветовые области. Во многих промышленных приложениях для определения цветовых допусков используются цветовые соответствия большого поля.

Наконец, метамерия устройств возникает из-за отсутствия согласованности колориметров одного и того же или разных производителей. Колориметры в основном состоят из комбинации матрицы сенсорных ячеек и оптических фильтров, которые представляют неизбежную дисперсию в их измерениях. Более того, устройства, созданные разными производителями, могут отличаться по своей конструкции. [3]

Различие в спектральном составе двух метамерных стимулов часто называют степенью метамерии . Чувствительность метамерного соответствия 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, составе материала, наблюдателе, поле зрения и т. д.

Слово «метамерия» часто используется для обозначения метамерного отказа, а не соответствия, или для описания ситуации, в которой метамерное соответствие легко нарушается при небольшом изменении условий, например, при изменении источника света.

Измерение метамерии

Наиболее известной мерой метамерии является индекс цветопередачи (CRI), который является линейной функцией среднего евклидового расстояния между тестовым и эталонным векторами спектрального отражения в цветовом пространстве CIE 1964. 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] Другой метрикой для имитаторов дневного света является MI , индекс метамерии CIE, [5] который выводится путем расчета средней цветовой разницы восьми метамеров (пяти в видимом спектре и трех в ультрафиолетовом диапазоне) в CIELAB или CIELUV . Существенное различие между CRI и MI заключается в цветовом пространстве, используемом для расчета цветовой разницы, причем тот, который используется в CRI, устарел и не является перцептуально однородным .

MI можно разложить на MI vis и MI UV, если рассматривать только часть спектра. Числовой результат можно интерпретировать, округлив до одной из пяти буквенных категорий: [6]

КатегорияМИ (CIELAB)МИ (CIELUV)
А< 0,25< 0,32
Б0,25–0,50,32–0,65
С0,5–1,00,65–1,3
Д1,0–2,01,3–2,6
Э> 2.0> 2.6

Метамерия и промышленность

Использование материалов, которые соответствуют метамерным, а не спектральным цветам, является серьезной проблемой в отраслях, где важны соответствие цвета или цветовые допуски.

Автомобильная промышленность

Классический пример — автомобильная промышленность: красители, используемые для внутренних тканей, пластика и красок, могут быть выбраны для обеспечения хорошего соответствия цвета под холодным белым флуоресцентным источником , но соответствия могут исчезать под другими источниками света (например, дневным светом или вольфрамовым источником ). Кроме того, из-за различий в красителях спектральные соответствия редки, и часто происходит метамерия. [7]

Текстильная промышленность

Соответствие цветов в текстильной красильной промышленности имеет важное значение. В этой отрасли обычно встречаются три типа метамерии: метамерия источника света, метамерия наблюдателя и метамерия размера поля. [ необходима цитата ] Из-за широкого спектра различных источников света в современной жизни соответствие цветов текстиля обеспечить трудно. Метамерия на больших текстильных изделиях может быть разрешена путем использования различных источников света при сравнении цветов. Однако метамерия на более мелких изделиях, таких как текстильные волокна, решить сложнее. Эта трудность возникает из-за необходимости микроскопа, который имеет один единственный источник освещения, для наблюдения за этими маленькими волокнами. Поэтому метамерные волокна нельзя различить ни макроскопически, ни микроскопически. Метод, который может решить метамерию в волокнах, объединяет микроскопию и спектроскопию и называется микроспектроскопией. [8]

Лакокрасочная промышленность

Цветовые соответствия, сделанные в лакокрасочной промышленности, часто направлены на достижение спектрального соответствия цвета, а не просто трехцветного (метамерного) соответствия цвета при заданном спектре света. Спектральное соответствие цвета пытается придать двум цветам одинаковую спектральную характеристику отражения, делая их хорошим метамерным соответствием с низкой степенью метамерии и тем самым снижая чувствительность полученного цветового соответствия к изменениям в источнике света или различиям между наблюдателями. Один из способов обойти метамерию в красках — использовать в репродукциях точно такие же пигментные и базовые цветовые композиции, как те, которые использовались в оригинале. Когда состав пигмента и базового цвета неизвестен, метамерии можно избежать только с помощью колориметрических устройств. [9]

Полиграфическая промышленность

Метамерия также влияет на полиграфическую промышленность. Струйные принтеры смешивают цвета под определенным источником света, что приводит к изменению внешнего вида оригинала и копии под разными источниками света. Один из способов минимизировать метамерию в печати — сначала измерить спектральную отражательную способность объекта или репродукции с помощью устройства для измерения цвета. Затем выбирается набор составов чернил, соответствующих коэффициенту отражения цвета, которые используются струйным принтером для репродукции. Процесс повторяется до тех пор, пока оригинал и репродукция не будут иметь приемлемую степень метамерии. Иногда, однако, приходит к выводу, что улучшенное соответствие невозможно с доступными материалами либо из-за ограничений гаммы, либо из-за колориметрических свойств. [10]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Ройер, Майкл П. (2022-04-03). «Учебное пособие: Предыстория и руководство по использованию метода ANSI/IES TM-30 для оценки цветопередачи источника света». LEUKOS . 18 (2): 191–231. doi :10.1080/15502724.2020.1860771. ISSN  1550-2724.
  2. ^ Нейт, Джон (2003-12-01). "Color Source Help Desk". Газеты и технологии . Получено 2018-12-15 . сравните струйную цветопробу с напечатанным изображением при освещении 5000 К
  3. ^ Г.А., Кляйн (2004). Фарбенфизика для промышленности . Спрингер.
  4. ^ Ройер, Майкл П. (2022-04-03). «Учебное пособие: Предыстория и руководство по использованию метода ANSI/IES TM-30 для оценки цветопередачи источника света». LEUKOS . 18 (2): 191–231. doi :10.1080/15502724.2020.1860771. ISSN  1550-2724.
  5. ^ "CIE Publication 15". Архивировано из оригинала 2008-02-13 . Получено 2008-01-19 .
  6. ^ Стандарты CIE для оценки качества источников света. Архивировано 12 января 2011 г. в Wayback Machine , J Schanda, Университет Веспрема , кафедра обработки изображений и нейрокомпьютеров, Венгрия.
  7. ^ Биринг, Майкл (1985). Определение пределов метамерного несоответствия в промышленных наборах красителей . Труды RIT Scholar.
  8. ^ Хоук, Макс (2009). Идентификация текстильных волокон . Elsevier.
  9. ^ Луо, Мин Ронье (2016). Энциклопедия науки о цвете и технологии . Springer. Bibcode :2016ecst.book.....L.
  10. ^ Мур, Бенджамин (2010). Метод управления метамерией для цветных товаров . Всемирная организация интеллектуальной собственности.
  • Вышецкий, Гюнтер и Стайлз, В. С. (2000). Наука о цвете — концепции и методы, количественные данные и формулы (2-е изд.). Нью-Йорк: Wiley-Interscience. ISBN 978-0-471-39918-6.
  • Р. У. Г. Хант. Воспроизведение цвета (2-е изд.). Чичестер: John Wiley & Sons, 2004.
  • Марк Д. Фэрчайлд. Цветовые модели внешности Эддисон Уэсли Лонгман, 1998.
На Викискладе есть медиафайлы по теме Метамерия (цвет) .
  • Java-апплет, демонстрирующий метамеры
  • Интерактивная Flash-демонстрация курса CS 178 Стэнфордского университета, демонстрирующая соответствие цветов.
  • Метамерия и почему краска меняет цвет
Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Метамерия_(цвет)&oldid=1225995585#Измерение_метамерии"