Metamerismo di colori

Nella colorimetria, il metamerismo è una corrispondenza percepita dei colori con differenti distribuzioni di potenza spettrale (non corrispondenti). I colori che corrispondono a questo sono chiamati metamer.

Una distribuzione di potenza spettrale descrive la proporzione della luce totale emessa (emessa, trasmessa o riflessa) da un campione di colore ad ogni lunghezza d’onda visibile; definisce l’informazione completa sulla luce proveniente dal campione. Tuttavia, l’occhio umano contiene solo tre recettori di colore (tre tipi di cellule coniche), il che significa che tutti i colori sono ridotti a tre quantità sensoriali, chiamati valori tristimolo. Il metamerismo si verifica perché ogni tipo di cono risponde all’energia cumulativa proveniente da un’ampia gamma di lunghezze d’onda, in modo che diverse combinazioni di luce attraverso tutte le lunghezze d’onda possano produrre una risposta del recettore equivalente e gli stessi valori di tristimolo o sensazione di colore. Nella scienza del colore, l’insieme delle curve sensoriali di sensibilità spettrale è rappresentato numericamente dalle funzioni di corrispondenza dei colori.

Fonti di metamerismo
Le corrispondenze Metameric sono abbastanza comuni, specialmente nei colori neutri (grigio o biancastro) o scuri. Quando i colori diventano più luminosi o più saturi, la gamma di possibili corrispondenze metamorfiche (diverse combinazioni di lunghezze d’onda della luce) diventa più piccola, specialmente nei colori degli spettri di riflettanza di superficie.

Partite metamorfiche realizzate tra due sorgenti luminose forniscono la base tricromatica della colorimetria. Per ogni dato stimolo luminoso, indipendentemente dalla forma della sua curva di emissione spettrale, esiste sempre una miscela unica di tre luci “primarie” che, se sommate o aggiunte allo stimolo, saranno una corrispondenza metamerica esatta.

La base per quasi tutti i processi di riproduzione delle immagini a colori disponibili in commercio come la fotografia, la televisione, la stampa e l’imaging digitale, è la capacità di creare corrispondenze cromatiche metameriche.

Fare corrispondenze metamorfiche usando materiali riflettenti è più complesso. L’aspetto dei colori superficiali è definito dal prodotto della curva di riflettanza spettrale del materiale e dalla curva di emittanza spettrale della sorgente luminosa che brilla su di esso. Di conseguenza, il colore delle superfici dipende dalla fonte luminosa utilizzata per illuminarle.

Fallimento Metameric
Il termine illuminante metamerismo o metamerismo illuminante viene talvolta usato per descrivere situazioni in cui due campioni di materiale corrispondono quando sono visualizzati sotto una fonte di luce ma non un’altra. La maggior parte dei tipi di luci fluorescenti produce una curva di emittanza spettrale irregolare o di picco, in modo che due materiali sotto luce fluorescente potrebbero non corrispondere, anche se sono una corrispondenza metamerica a una sorgente luminosa “bianca” incandescente con una curva di emittanza quasi piatta o uniforme. I colori dei materiali che corrispondono a una fonte appariranno spesso sotto l’altra.

Normalmente, gli attributi dei materiali come traslucenza, lucentezza o tessitura superficiale non vengono considerati nella corrispondenza dei colori. Tuttavia, il guasto geometrico metameristico o il metamerismo geometrico possono verificarsi quando due campioni corrispondono quando visti da un angolo, ma poi non riescono a corrispondere se visti da una diversa angolazione. Un esempio comune è la variazione di colore che appare nelle finiture per automobili perlescenti o in carta “metallica”; Ad esempio, Kodak Endura Metallic, Fujicolor Crystal Archive Digital Pearl.

Il metamerismo dell’osservatore o metamerismo dell’osservatore può verificarsi a causa delle differenze nella visione dei colori tra gli osservatori. La fonte comune di errore metamericano dell’osservatore è il daltonismo, ma non è raro anche tra gli osservatori “normali”. In tutti i casi, la proporzione di coni sensibili alla lunga lunghezza d’onda ai coni sensibili alla media lunghezza d’onda nella retina, il profilo della sensibilità alla luce in ciascun tipo di cono e la quantità di ingiallimento nella lente e nel pigmento maculare dell’occhio, differisce da una persona all’altra. Ciò altera l’importanza relativa delle diverse lunghezze d’onda in una distribuzione di energia spettrale alla percezione cromatica di ciascun osservatore. Di conseguenza, due luci o superfici spettralmente dissimili possono produrre una corrispondenza di colore per un osservatore, ma non riescono a corrispondere se osservate da un secondo osservatore.

Infine, il metamerismo del metamero di dimensioni campo o metamerismo a dimensione di campo si verifica perché le proporzioni relative dei tre tipi di cono nella retina variano dal centro del campo visivo alla periferia, in modo che i colori che corrispondono siano molto piccoli, fissati centralmente le aree possono apparire diverse se presentate come aree di grandi dimensioni. In molte applicazioni industriali, vengono utilizzate corrispondenze di colore a campo ampio per definire le tolleranze di colore.

La differenza nelle composizioni spettrali di due stimoli metamerici viene spesso indicata come il grado di metamerismo. La sensibilità di una corrispondenza metamerica a qualsiasi cambiamento negli elementi spettrali che formano i colori dipende dal grado di metamerismo. È probabile che due stimoli con un alto grado di metamerismo siano molto sensibili a qualsiasi cambiamento nell’illuminante, nella composizione del materiale, nell’osservatore, nel campo visivo e così via.

Il termine metamerismo è spesso usato per indicare un fallimento metamerica piuttosto che una corrispondenza, o usato per descrivere una situazione in cui una corrispondenza metamerica viene facilmente degradata da un leggero cambiamento di condizioni, come un cambiamento nell’illuminante.

Misurare il metamerismo
La misura del metamerismo più nota è l’indice di resa cromatica (CRI), che è una funzione lineare della distanza euclidea media tra i vettori di riflettanza spettrale di riferimento e di prova nello spazio cromatico CIE 1964. Una misura più recente, per i simulatori diurni, è l’indice di metamerismo MI, CIE che viene calcolato calcolando la differenza di colore media di otto metameri (cinque nello spettro visibile e tre nell’intervallo ultravioletto) in CIELAB o CIELUV. La differenza saliente tra CRI e MI è lo spazio cromatico utilizzato per calcolare la differenza cromatica, quella utilizzata in CRI è obsoleta e non percettivamente uniforme.

L’MI può essere scomposto in MIvis e MIUV se si considera solo una parte dello spettro. Il risultato numerico può essere interpretato arrotondando in una delle cinque categorie di lettere:

Categoria MI (CIELAB) MI (CIELUV)
UN <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
L’uso di materiali che corrispondono alle corrispondenze cromatiche metriche piuttosto che alle corrispondenze cromatiche spettrali rappresenta un problema significativo nelle industrie in cui la corrispondenza dei colori o le tolleranze cromatiche sono importanti. Un esempio classico è nelle automobili: i tessuti interni, le materie plastiche e le vernici possono essere realizzati per fornire una buona corrispondenza cromatica con una sorgente luminosa standard (come il sole), ma le partite possono scomparire sotto diverse fonti di luce (luci fluorescenti o ad alogenuri) . Problemi simili possono verificarsi in capi di abbigliamento fabbricati con diversi tipi di coloranti o con diversi tipi di tessuto o in stampa a colori di qualità utilizzando diversi tipi di inchiostri. Le carte prodotte con sbiancanti ottici sono particolarmente suscettibili ai cambiamenti di colore quando le luci si differenziano per la loro radiazione a breve lunghezza d’onda, che può causare la fluorescenza di alcune carte.

Gli abbinamenti di colori realizzati nell’industria delle vernici sono spesso finalizzati a ottenere una corrispondenza cromatica spettrale piuttosto che una corrispondenza cromatica tristimolo (metamerica) sotto un determinato spettro di luce. Una corrispondenza di colore spettrale tenta di dare a due colori la stessa caratteristica di riflettanza spettrale, rendendoli una buona corrispondenza metamerica con un basso grado di metamerismo, e quindi riducendo la sensibilità della corrispondenza cromatica risultante ai cambiamenti di illuminante o alle differenze tra gli osservatori.

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