Метамерия (цвет)

Метамерия — особенность зрения, при котором свет различного спектрального состава может вызывать одинаковые цветовые ощущения.

• Синоним этого слова, Метамеризм - теперь рассматривается, как редко используемый термин, "калька" с английского слова.

Связь цвета и длины световой волны

Луч солнечного света, пройдя через призму расщепляется в непрерывный спектр. Исаак Ньютон, изучавший этот эффект, назвал его дисперсией света. Лучам с определённой длиной волны, составляющим полученный непрерывный спектр, человек дал субъективные названия, общепринятые для внешне идентичных цветов, наблюдаемых в природе. Но позже, в ходе экспериментов со смешиванием спектральных цветов, было установлено, что названия, имена цветов не могут служить "эталонами" для однозначного описания образцов многих цветов различного происхождения.

Использование метамерии в обыденной жизни

Деятельность человека во всех областях повседневной жизни сейчас немыслима без использования оптических устройств. Это очки, фото-киноаппаратура, телевидение, транспорт, медицина, наука и т.д, которые без света и цвета теряют свой смысл. Во всех перечисленных случаях мы имеем дело с явлением метамерии — цвета воспринимаются и оцениваются разными людьми одинаково, хотя воспроизводятся с использованием различных эталонов для сравнения, коррекции, аттестации. При этом, один и тот же цвет предмета при различном освещении визуально воспринимается как другой. При проведении работы с цветом, визуально, необходим учёт метамерии. Так, в полиграфии, фотографии, живописи и др. областях используются различные красители, краски, которыми создают изображения близкие к оригиналам - часто почти невозможно отличить оригинал от копии (это важно в живописи).

Причины метамерии. Метамерия в фотографии

Физиологически метамерия зрения основана на строении периферического отдела зрительного анализатора. У человека эту функции выполняет сетчатка, в которой за восприятие видимой области спектра отвечают особые клетки рецепторы — колбочки и палочки.

Если сравниваемые потоки излучения, даже с разным спектральным составом, производят на рецепторы глаза одинаковое действие, то цвета воспринимаются как одинаковые. Их физическое различие можно открыть лишь с помощью спектроскопа или спектрометра.

Существующие в настоящее время системы регистрации изображений как цифровые, так и аналоговые в большинстве своём, являются трёхстимульными (три слоя эмульсии фотоплёнки, три типа ячеек матрицы цифрового фотоаппарата или сканера), их метамерия отлична от метамерии человеческого зрения. Поэтому цвета, воспринимаемые глазом как одинаковые, на фотографии могут получаться разными.

Интересно, что для получения удовлетворительного цветного изображения в ряде случаев достаточно двухкомпонентных систем воспроизведения цвета, но в этом случае качество полученных цветов может быть невысоким, т. к. резко возрастают метамерические погрешности.

Метамерические ошибки зрения

Явление метамерии приводит к возникновению двух типов ошибочного цветовосприятия.

Первый тип ошибок наблюдается при сравнении пары метамерически одинаковых образцов цвета (скажем, разные краски, пигменты), обладающих разным составом спектра отражения. В этом случае, при переходе в другие условия освещённости, например под лампу с иной цветовой температурой, образцы могут стать визуально различными.

Наиболее ярко ошибки в распознавании цвета наблюдаются при освещении источниками света, спектр которых состоит из двух монохроматических компонент, представляющих собой дополнительные цвета (например, жёлтый и синий), смешанных в пропорции, вызывающей ощущение белого света. При таком освещении любые краски (кроме флуоресцентных) будут выглядеть либо нейтральными тонами (белым, серым, чёрным), либо имеющими разную светлоту и насыщенность оттенками той или другой монохроматической компоненты.

В силу природы глаза, ощущение одного и того же цвета (например белого), то есть вызывающее один и тот же ответ зрительных рецепторов, может иметь разный спектральный состав. Человек в большинстве случаев не замечает данного эффекта, как бы «домысливая» цвет. Но иногда разница становится заметной: например, подбирая по цвету в магазине, при люминесцентном освещении, аксессуар к одежде, и выйдя на освещённую Солнцем улицу, можно заметить явное несоответствие цветов этих предметов. Это происходит потому, что хотя цветовая температура естественного и искусственного освещения может совпадать, спектры отражённого одним и тем же пигментом естественного и искусственного света могут существенно отличаться и вызывать разное цветовое ощущение. Например, ярко-красные цвета в свете люминесцентных ламп часто выглядят бордовыми.

Практические применения эффекта метамерии

На метамерии основано воспроизведение цвета в полиграфии, фотографии, кино, телевидении, живописи. Благодаря ей из смеси разных по характеристикам спектрального поглощения наборов пигментов (или разных по спектру излучения наборов люминофоров в случае с телевизорами и мониторами) могут быть составлены цвета, воспринимаемые глазом как одинаковые.

В случае с отраженным или проходящим через прозрачные оригиналы светом возникновение ощущения одинакового цвета при использовании разных наборов пигментов зависит от освещения. Отраженный или проходящий свет частично поглощается пигментом, но конечный спектр воспринимаемого глазом света зависит не только от характеристики пигмента, но и от характеристики источника освещения. Из-за этого два образца, воспринимающиеся одинаковыми при дневном свете, могут различаться на глаз при искусственном освещении.

В современной колориметрии и синтезе цвета метамерия создаёт ряд неудобств. Классические колориметры при анализе спектра ограничены количеством точек замера, поэтому, при синтезе подобных эталону комбинаций красителей, не могут из имеющегося набора красителей подобрать такую комбинацию, при которой цвет оставался бы визуально тождественным при изменении интенсивности освещения или изменении его спектрального состава.

Объяснение феномена метамерности цвета даёт нелинейная теория цветового зрения, согласно которой сигнал, несущий информацию о цвете, формируется не спектром объекта (или излучения), а функциями отношения интегральных значений их спектрального распределения.

Методики для учёта явления метамерии

Принцип метамерии приводит и к тому, что при монохроматичной подсветке некоторые цвета теряют насыщенность. В полиграфии и промышленности расчет цветовых различий (дельта Е) при метамерии, когда два цвета при одних условиях освещения могут казаться одинаковыми, а при других - разными, может быть проведен с помощью специального математического обеспечения. Программы позволяют компенсировать искажения зрительного восприятия от метамерии при расчетах цветовых различий в следующих системах координат: dE*CIELAB, dE FMCII, dE CMC, dE*94, dE*2000.

Связанные понятия

• Константность цвета

См. также

• Метамерия (оптика)
• Нелинейная теория зрения
• Измерение цвета

Источники

• Gunter Wyszecki & W.S. Stiles. Color Science: Concepts and Methods, Quantitative Data and Formulae (2nd ed.). New York: Wiley Interscience, 1982.
• R.W.G Hunt. The Reproduction of Color (2nd ed.). Chichester: John Wiley & Sons, 2004.
• Mark D. Fairchild. Color Appearance Models Addison Wesley Longman, 1998.