Metamerismo de color

En colorimetría, el metamerismo es una coincidencia percibida de los colores con diferentes distribuciones de potencia espectral (no coincidentes). Los colores que coinciden de esta manera se llaman metammers.

Una distribución de potencia espectral describe la proporción de luz total emitida (emitida, transmitida o reflejada) por una muestra de color en cada longitud de onda visible; define la información completa sobre la luz proveniente de la muestra. Sin embargo, el ojo humano contiene solo tres receptores de color (tres tipos de células cónicas), lo que significa que todos los colores se reducen a tres cantidades sensoriales, llamadas valores triestímulos. El metamerismo ocurre porque cada tipo de cono responde a la energía acumulada de un amplio rango de longitudes de onda, de modo que diferentes combinaciones de luz en todas las longitudes de onda pueden producir una respuesta de receptor equivalente y los mismos valores de triestímulo o sensación de color. En la ciencia del color, el conjunto de curvas de sensibilidad espectral sensorial se representa numéricamente mediante funciones de coincidencia de colores.

Fuentes de metamerismo
Las coincidencias metaméricas son bastante comunes, especialmente en colores casi neutros (colores grisáceos o blanquecinos) u oscuros. A medida que los colores se vuelven más brillantes o más saturados, el rango de posibles coincidencias metaméricas (diferentes combinaciones de longitudes de onda de luz) se vuelve más pequeño, especialmente en los colores de los espectros de reflectancia de superficie.

Las coincidencias metaméricas hechas entre dos fuentes de luz proporcionan la base tricromática de la colorimetría. Para cualquier estímulo de luz dado, independientemente de la forma de su curva de emitancia espectral, siempre existe una mezcla única de tres luces «primarias» que cuando se suman, o se agregan al estímulo, serán una coincidencia metamérica exacta.

La base de casi todos los procesos de reproducción de imágenes en color disponibles comercialmente, como la fotografía, la televisión, la impresión y las imágenes digitales, es la capacidad de hacer combinaciones de color metaméricas.

Hacer coincidencias metaméricas utilizando materiales reflectantes es más complejo. La apariencia de los colores de la superficie se define por el producto de la curva de reflectancia espectral del material y la curva de emitancia espectral de la fuente de luz que brilla sobre él. Como resultado, el color de las superficies depende de la fuente de luz utilizada para iluminarlas.

Falla metamérica
El término falla metamérica iluminante o metamerismo iluminante a veces se usa para describir situaciones en las que dos muestras de materiales coinciden cuando se ven bajo una fuente de luz pero no en otra. La mayoría de los tipos de luces fluorescentes producen una curva de emitancia espectral irregular o picosa, por lo que dos materiales bajo luz fluorescente pueden no coincidir, incluso si son una combinación metamérica con una fuente de luz «blanca» incandescente con una curva de emisión casi plana o lisa. Los colores del material que coinciden en una fuente a menudo aparecerán diferentes debajo de la otra.

Normalmente, los atributos del material como la translucidez, el brillo o la textura de la superficie no se consideran en la coincidencia de colores. Sin embargo, la falla metamérica geométrica o el metamerismo geométrico pueden ocurrir cuando dos muestras coinciden cuando se ven desde un ángulo, pero luego no coinciden cuando se ven desde un ángulo diferente. Un ejemplo común es la variación de color que aparece en los acabados nacarados del automóvil o papel «metálico»; por ejemplo, Kodak Endura Metallic, Fujicolor Crystal Archive Digital Pearl.

La falla metamérica del observador o el metamerismo del observador pueden ocurrir debido a las diferencias en la visión del color entre los observadores. La fuente común de la falla metamérica del observador es el daltonismo, pero tampoco es poco común entre los observadores «normales». En todos los casos, la proporción de conos sensibles a la longitud de onda larga a conos sensibles a la longitud de onda media en la retina, el perfil de sensibilidad a la luz en cada tipo de cono y la cantidad de coloración amarillenta en la lente y el pigmento macular del ojo difiere de una persona a la siguiente. Esto altera la importancia relativa de diferentes longitudes de onda en una distribución de potencia espectral para la percepción del color de cada observador. Como resultado, dos luces o superficies espectralmente diferentes pueden producir una coincidencia de color para un observador pero no coinciden cuando lo ve un segundo observador.

Finalmente, la metamericidad de campo o el metamerismo de tamaño de campo ocurren porque las proporciones relativas de los tres tipos de cono en la retina varían desde el centro del campo visual a la periferia, de modo que los colores coinciden cuando se ven como muy pequeños, centralmente fijados las áreas pueden aparecer diferentes cuando se presentan como áreas de color grandes. En muchas aplicaciones industriales, las coincidencias de color de campo grande se utilizan para definir las tolerancias de color.

La diferencia en las composiciones espectrales de dos estímulos metaméricos a menudo se denomina el grado de metamerismo. La sensibilidad de una combinación metamérica con cualquier cambio en los elementos espectrales que forman los colores depende del grado de metamerismo. Es probable que dos estímulos con un alto grado de metamerismo sean muy sensibles a cualquier cambio en el iluminante, la composición del material, el observador, el campo de visión, etc.

La palabra metamerismo a menudo se utiliza para indicar una falla metamérica en lugar de una coincidencia, o se usa para describir una situación en la que una coincidencia metamérica se degrada fácilmente por un ligero cambio en las condiciones, como un cambio en el iluminante.

Medición del metamerismo
La medida más conocida de metamerismo es el índice de reproducción de color (CRI), que es una función lineal de la distancia euclidiana media entre los vectores de reflectancia espectral de prueba y de referencia en el espacio de color CIE 1964. Una medida más nueva, para los simuladores de luz diurna, es MI, CIE Metamerism Index, que se obtiene calculando la diferencia de color media de ocho metamétros (cinco en el espectro visible y tres en el rango ultravioleta) en CIELAB o CIELUV. La diferencia más destacada entre CRI y MI es el espacio de color utilizado para calcular la diferencia de color, el utilizado en CRI es obsoleto y no perceptualmente uniforme.

El MI puede descomponerse en MIvis y MIUV si solo se considera una parte del espectro. El resultado numérico se puede interpretar redondeando a una de las cinco categorías de letras:

Category MI (CIELAB) MI (CIELUV)
A < 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

Metamerismo e industria
El uso de materiales que son coincidencias de color metamérico en lugar de coincidencias de color espectral es un problema significativo en industrias donde la coincidencia de colores o las tolerancias de color son importantes. Un ejemplo clásico es en automóviles: las telas interiores, plásticos y pinturas pueden fabricarse para proporcionar una buena combinación de colores bajo una fuente de luz estándar (como el sol), pero las coincidencias pueden desaparecer bajo diferentes fuentes de luz (luces fluorescentes o de haluro) . Pueden ocurrir problemas similares en indumentaria fabricada a partir de diferentes tipos de tinte o usando diferentes tipos de tela, o en impresión en color de calidad utilizando diferentes tipos de tintas. Los papeles fabricados con abrillantadores ópticos son especialmente susceptibles a los cambios de color cuando las luces difieren en su radiación de corta longitud de onda, lo que puede provocar que algunos papeles se vuelvan fluorescentes.

Las coincidencias de color realizadas en la industria de la pintura a menudo tienen como objetivo lograr una coincidencia de color espectral en lugar de solo una coincidencia de color triestímulo (metamérica) bajo un espectro de luz dado. Una coincidencia de color espectral intenta dar a dos colores la misma característica de reflectancia espectral, lo que los convierte en una buena combinación metamérica con un bajo grado de metamerismo y, por lo tanto, reduce la sensibilidad del color resultante a los cambios en el iluminante o las diferencias entre los observadores.