Метамерия (цвет) - Metamerism (color)

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

В колориметрия, метамерия воспринимаемое совпадение цветов с разными (несовпадающими) спектральные распределения мощности. Соответствующие таким образом цвета называются метамеры.

Спектральное распределение мощности описывает долю общего света, испускаемого (испускаемого, проходящего 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 конические клетки ), что означает, что все цвета сводятся к трем сенсорным величинам, называемым трехцветные значения. 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 (серых или беловатых) 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 двух источников света обеспечивают трехцветную основу колориметрия. Для любого данного светового стимула, независимо от формы его спектральной кривой эмиттанса, всегда существует уникальная смесь трех «основных» источников света, которые при сложении или добавлении к стимулу будут точным метамерным совпадением.

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 светоотражающих 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

Период, термин метамерный отказ осветителя или световой метамеризм иногда используется для описания ситуаций, когда два образца материала совпадают, если смотреть под одним источником света, но не под другим. Большинство типов люминесцентных ламп создают нерегулярную или пиковую спектральную кривую излучения, поэтому два материала при флуоресцентном освещении 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 могут отличаться от другого. Типичный пример - пробная печать для печатного станка. На 5000 К цветовая температура метамерная ошибка незначительна.[1]

Обычно такие атрибуты материала, как полупрозрачность, блеск или текстура поверхности, не учитываются при подборе цвета. Однако геометрический метамерный отказ или геометрическая метамерия может произойти, когда два образца совпадают при просмотре под одним углом, но не совпадают при просмотре под другим углом. Типичным примером является изменение цвета, которое появляется в перламутровый автомобильная отделка или бумага «металлик»; например., Кодак Endura Metallic, Fujicolor Хрустальный архив Цифровая жемчужина.

Метамерный сбой наблюдателя или метамерия наблюдателя может возникнуть из-за различий в цветовое зрение между наблюдателями. Обычный источник метамерной неудачи наблюдателя - это дальтонизм, но это тоже не редкость среди «нормальных» наблюдателей. Во всех случаях доля длинноволновых чувствительных шишки Для конусов сетчатки, чувствительных к средним длинам волн, профиль светочувствительности каждого типа колбочек, а также степень пожелтения хрусталика и желтого пигмента глаза у разных людей различаются. Это изменяет относительную важность разных 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, фиксированные по центру области, могут выглядеть разными, когда представлены как большие цветные области. Во многих промышленных приложениях согласование цветов большого поля используется для определения допусков по цвету.

В заключение, метамерия устройства 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.[2].

Различие в спектральном составе двух метамерных стимулов часто называют степень метамеризма. 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, смены источника света.

Измерение метамерии

Самая известная мера метамерии - это индекс цветопередачи (CRI), которая является линейной функцией среднего Евклидово расстояние между тестом и эталоном спектральная отражательная способность векторов в Цветовое пространство CIE 1964. Более новая мера для симуляторов дневного света - это MI, Индекс метамеризма CIE[3] которое получается путем вычисления среднего разница в цвете восьми метамеров (пять в видимый спектр и три в ультрафиолетовый диапазон) в CIELAB или CIELUV. Существенная разница между CRI и MI - это цветовое пространство, используемое для расчета цветовой разницы, используемое в CRI является устаревшим и не используется. перцептивно однородный.

MI можно разложить на MIвис и MIУФ если рассматривается только часть спектра. Числовой результат можно интерпретировать путем округления до одной из пяти буквенных категорий:[4]

КатегорияMI (CIELAB)MI (CIELUV)
А< 0.25< 0.32
B0.25–0.50.32–0.65
C0.5–1.00.65–1.3
D1.0–2.01.3–2.6
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.

Классический пример - 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. [5]

Соответствие цветов в текстильная красильная промышленность важно. В этой ветви обычно встречаются три типа метамерии: метамерия источников света, метамерия наблюдателя и метамерия размера поля. [6]. 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, чтобы наблюдать эти маленькие волокна. Следовательно, метамерные волокна невозможно различить ни макроскопически, ни микроскопически. Метод, который позволяет решить метамерию в волокнах, сочетает микроскопию и спектроскопию, называется микроскопией.[7]

Цветовые совпадения, сделанные в лакокрасочная промышленность часто нацелены на достижение спектральное соответствие цветов а не просто трехцветное (метамерное) цветовое соответствие 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 обойти метамеризм 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. [8]

Так же полиграфическая промышленность подвержен метамерии. 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, приходит к выводу, что улучшенное согласование невозможно с доступными материалами либо из-за ограничений гаммы, либо из-за колориметрических свойств.[9]

Смотрите также

использованная литература

  1. ^ Нейт, Джон (2003-12-01). «Служба поддержки Color Source». Газеты и технологии. Получено 2018-12-15. сравните пробу для струйной печати с отпечатанной частью при освещении 5000 K
  2. ^ Г.А., Кляйн (2004). Фарбенфизик для промышленности Anwendungen. Springer.
  3. ^ «Публикация CIE 15». Архивировано из оригинал на 2008-02-13. Получено 2008-01-19.
  4. ^ Стандарты CIE для оценки качества источников света В архиве 2011-01-12 в Wayback Machine, Дж. Шанда, Веспрем Университет, факультет обработки изображений и нейрокомпьютинга, Венгрия
  5. ^ Беринг, Майкл (1985). Определение пределов метамерного несоответствия в промышленных наборах красителей. Научные труды РИТ.
  6. ^ Бесерир, Бехчет (2017). «Цветовая концепция в текстиле: обзор». Журнал текстильной инженерии и модных технологий.
  7. ^ Макс, Хаук (2009). Идентификация текстильных волокон. Эльзевир.
  8. ^ Луо, Мин Ронье (2016). Энциклопедия науки и техники цвета. Springer.
  9. ^ Мур, Бенджамин (2010). Метод управления метамерией для цветных товаров. Всемирная организация интеллектуальной собственности.
  • Wyszecki, Günter & Stiles, W.S. (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: Джон Уайли и сыновья, 2004.
  • Марк Д. Фэирчайлд. Цвет Внешний вид Модели Эддисон Уэсли Лонгман, 1998 год.

внешние ссылки