Metamerisme (farve)

Metamerisme (eller metamerisme ) er en egenskab ved syn , hvor lys af forskellig spektral sammensætning kan forårsage fornemmelsen af samme farve [1] [2] . I en snævrere forstand er metamerisme det fænomen, når to farvede prøver opfattes som lige farvede under den samme lyskilde , men mister deres lighed under forskellige lysforhold (med forskellige spektrale karakteristika af det udsendte lys).

Fysiologiske årsager til metamerisme

Fysiologisk er synets metamerisme baseret på strukturen af den perifere del af den visuelle analysator. Hos hvirveldyr udføres denne funktion af nethinden , hvor specielle fotoreceptorceller , kegler , er ansvarlige for farveopfattelse . Kegler er sensoriske neuroner , hvis membranskiver indeholder lysfølsomme pigmenter - opsiner [3] [4] .

Hos højere primater ( smalnæsede og delvis brednæsede aber ), inklusive mennesker , er der tre typer kegler; de lysfølsomme pigmenter i disse kegler er i stand til fortrinsvis at opfatte lys i de violet-blå, grøn-gule og gul-røde dele af spektret. Følsomhedsintervallerne for disse tre typer kegler overlapper delvist [5] [6] . Fra keglen til hjernen kommer et signal, der koder for den integrerede værdi af intensiteten af lysstråling i den tilsvarende del af spektret. Menneskets farvesyn er således en tre-stimulus-analysator: farvekarakteristika udtrykkes kun i tre værdier. Hvis lys med forskellig spektral sammensætning frembringer den samme integrerede effekt på keglerne, opfattes de tilsvarende farver som de samme.

Langt de fleste pattedyr har to-komponent syn (der er kun to varianter af opsiner). Så den europæiske bankvolde skelner kun røde og gule farver, mens opossum , skovpæve og nogle andre arter slet ikke har noget farvesyn. Fugle har på den anden side fire-komponent farvesyn, og rovfugle ser spor af gnavere på stier til huler på grund af den ultraviolette luminescens af komponenterne i deres urin [5] [7] .

Manifestationer af metamerisme

Fænomenet metamerisme giver mulighed for en simpel kvantitativ beskrivelse, hvis vi vender os til den matematiske beskrivelse af farve - for eksempel inden for CIE XYZ -farverummet . I denne farvemodel er hver stråling med en spektral effekttæthed forbundet med tre farvekoordinater beregnet af formlerne: $P(\lambda)$ $x',$ $y',$ $z',$

x'\;=\;\int P(\lambda )\,\overline {x}(\lambda )\,{{\rm {d))}\lambda \,,\;\;y'\;= \;\int P(\lambda )\,\overline {y}(\lambda )\,{{\rm {d))}\lambda \,,\;\;z'\;=\;\int P (\lambda )\,\overline {z}(\lambda )\,{{\rm {d))}\lambda \,,

hvor er bølgelængden , er ordinaterne af additionskurverne i CIE XYZ systemet , og integralet tages over spektralområdet for synlig stråling [8] . $\lambda$ $\overline {x}(\lambda ),$ $\overline {y}(\lambda ),$ $\overline {z}(\lambda )$

Da farverne svarende til to metameriske strålinger med spektral effektfordelingstæthed falder sammen, skal de tilsvarende værdier af farvekoordinaterne også falde sammen parvis. Derfor er en nødvendig og tilstrækkelig betingelse for metadimensionalitet opfyldelsen af tre ligheder [9] : $P_{1}(\lambda )$ $P_{2}(\lambda ),$

\int P_{1}(\lambda )\,\overline {x}(\lambda )\,({\rm {d))}\lambda \;=\;\int P_{2}(\lambda )\ ,\overline {x}(\lambda )\,{{\rm {d))}\lambda \,,

\int P_{1}(\lambda )\,\overline {y}(\lambda )\,{{\rm {d))}\lambda \;=\;\int P_{2}(\lambda )\ ,\overline {y}(\lambda )\,{{\rm {d))}\lambda \,,

\int P_{1}(\lambda )\,\overline {z}(\lambda )\,{{\rm {d))}\lambda \;=\;\int P_{2}(\lambda )\ ,\overline {z}(\lambda )\,{{\rm {d))}\lambda \,.

Forskellen i spektraltætheder og kan være forbundet med brugen af stråling fra to forskellige kilder, og i tilfælde af ikke-lysende genstande også med forskellen i genstandenes reflekterende egenskaber. Derfor kan årsagen til metamerisme både være forskelle i den spektrale sammensætning af strålingen fra kilder, og forskelle i de optiske egenskaber af oplyste objekter [10] . $P_{1}(\lambda )$ $P_{2}(\lambda)$

Af disse grunde kan farven på et objekt ændre sig, når belysningen ændres. For eksempel, hvis du vælger et tilbehør til en kjole i henhold til dens farve under fluorescerende belysning i en butik, så når du forlader butikken på en solrig gade, kan du støde på et tydeligt misforhold i farver. Klare røde farver ser ofte tæt på bordeaux under fluorescerende lys. Samtidig kan farvesynets tilpasningsegenskab ikke kompensere for forskellen.

Hvis et objekt belyses med en monokromatisk lyskilde (såsom en laser) eller ses gennem et filter med en smal båndbredde, kan objektet miste sin farvetone helt.

Hvis belysningen produceres af to yderligere monokromatiske farver (f.eks. orange og blå), blandet i et forhold, der forårsager en fornemmelse af hvidt lys, vil andre farver end fluorescerende farver fremstå enten som neutrale farver (hvid, grå, sort) ), eller med forskellige lysstyrke og mætning nuancer af den ene eller den anden monokromatiske komponent ("farveblind lampe"); vision bliver så at sige "to-komponent".

Det er eksperimentelt blevet fastslået, at det er muligt at gengive en sådan lysstrøm metamerisk til dagslys, at et ark papir, der så hvidt ud i dagslys, forbliver hvidt, når det belyses med det, men en citron , der så lys gul ud i dagslys, vil vise sig. at være rød [11] .

Praktiske anvendelser af metamerisme

Tekniske billedregistreringssystemer, både digitale og analoge, er også for det meste tre-stimulus (tre lag filmemulsion, tre typer celler i et digitalkamera eller en scannermatrix ). Imidlertid er deres metamerisme forskellig fra metamerismen af menneskesyn. Derfor kan farver, som øjet opfatter som ens, se anderledes ud på et fotografi og omvendt.

Farvegengivelse i trykning , fotografi , biograf , tv og maleri er baseret på metamerisme . Takket være det, fra en blanding af sæt af pigmenter med forskellige spektrale absorptionsegenskaber (eller sæt af fosfor med forskellige emissionsspektre i tilfælde af fjernsyn og skærme), kan farver, der opfattes af øjet som det samme, sammensættes.

I tilfælde af lys, der reflekteres eller transmitteres gennem transparente originaler, afhænger opfattelsen af den samme farve ved brug af forskellige sæt pigmenter af belysningen. Reflekteret eller transmitteret lys absorberes delvist af pigmentet, men det endelige lysspektrum, der opfattes af øjet, afhænger ikke kun af pigmentets egenskaber, men også af lyskildens egenskaber. På grund af dette kan to prøver, der ser identiske ud i dagslys, være visuelt forskellige i kunstigt lys.

Metoder til at tage højde for fænomenet metamerism

Fænomenet metamerisme får nogle farver til at miste mætning med monokromatisk baggrundsbelysning. I trykkeriindustrien og industrien kan beregningen af farveforskelle ( delta E ) under metamerisme, når to farver under nogle lysforhold kan virke ens, og under andre - forskellige, udføres ved hjælp af speciel software. Programmerne tillader kompensation af visuelle perceptionsforvrængninger fra metamerisme ved beregning af farveforskelle i følgende koordinatsystemer: dE*CIELAB, dE FMCII, dE CMC, dE*94, dE*2000.

Se også

farvekonstans

Noter

↑ Louisov, 1989 , s. 60-61.
↑ Judd, Wyszecki, 1978 , s. 132-134, 204.
↑ Terakita A. . The opsins // Genome Biology , 2005, 6 (3). - S. 213,1-213,9. - doi : 10.1186/gb-2005-6-3-213 . — PMID 15774036 .
↑ Silbernagl S., Despopoulos A. . Visuel fysiologi. — M. : BINOM. Videnlaboratoriet, 2013. - 408 s. — ISBN 978-5-94774-385-2 . - S. 356.
↑ 1 2 Buemager J. K. . Udvikling af farvesyn hos hvirveldyr // Eye (London, England) , 1998, 12 (Pt 3b). - S. 541-547. - doi : 10.1038/eye.1998.143 . — PMID 9775215 .
↑ Judd, Wyszecki, 1978 , s. 32-33.
↑ Konstantinov V. M., Shatalova S. P. Vertebrate Zoology. - M . : Humanitært forlagscenter VLADOS, 2004. - 527 s. — ISBN 5-691-01293-2 . - S. 391.
↑ Louisov, 1989 , s. 90.
↑ Judd, Wyszecki, 1978 , s. 204.
↑ Judd, Wyszecki, 1978 , s. 204-205.
↑ Agoston, 1982 , s. 57.

Litteratur

Agoston J. Farveteori og dens anvendelse i kunst og design. — M .: Mir , 1982. — 184 s.
Judd D., Wysecki G. . Farve i videnskab og teknologi. — M .: Mir , 1978. — 592 s.
Luizov A. V. . Farve og lys. - L . : Energoatomizdat, 1989. - 256 s. — ISBN 5-283-04410-6 .
Fairchild M.D. Farveudseende modeller. 2. udg. - Læsning (MA): Addison Wesley Longman, 2005. - 385 s. — ISBN 0-470-01216-1 .
Hunt R.W.G. Gengivelse af farver. 6. udg . - Chichester: John Wiley & Sons, 2004. - 792 s. - ISBN 0-470-02425-9 .
Wyszecki G. , Stiles W.S.. Farvevidenskab: begreber og metoder, kvantitative data og formler. 2. udg. - New York: Wiley Interscience, 2000. - 968 s. — ISBN 978-0-471-39918-6 .