Метамеризм: понятие, виды

Оглавление

Введение…………………………………………………………………………..2

1 Явление цвета и механизм цветового зрения...…………………………….....3

   1.1 Феномен цвета………………………….……………………………….......3

   1.2 Феномен цветового зрения...……………………………………………….4

2 Метамеризма как феномен человеческого зрения………..…………………..6

  2.1 Понятие явления метамеризма.……………………………….....................6

   2.2 Виды метамеризма………………………...................................................10

   2.3 Степень и индекс метамеризма…………………………………………...13

   2.4 Метамерное различие……………………………………………………...22

3 Экспериментальное исследование..…………………………………………..25

   3.1

Заключение……………………………………………………………………….26

Список  источников……………………………………………………………....26 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

  Введение

  Существует  множество способов передачи изобразительной информации (живопись, фотография, телевидение, печать и т. д.). Воспроизведение цвета различными способами, используя красители, излучения, подложки или отображающие среды совершенно отличной физической природы, стало возможным благодаря метамерным свойствам зрительного восприятия. Метамеризм – это явление, при котором два цвета, обладающие разными спектральными распределениями, будут восприниматься одинаковыми за счёт того, что они вызывают одинаковое суммарное возбуждение глазных рецепторов. То есть при метамеризме излучения, имеющие разный спектральный состав и мощность обеспечивают эквивалентное цветовое возбуждение.[1]

  На  использовании явления метамеризма основана вся современная технология воспроизведения цветного изображения: не имея возможности в цветной репродукции в точности повторить спектр того или иного цвета, наблюдаемый в естественных условиях, он заменяется цветом, синтезированным с помощью определенного набора красок или излучателей и имеющим отличное спектральное распределение, но вызывающим у зрителя те же самые цветовые ощущения.

  Но, несмотря на такое огромное значение метамеризма в технологиях обработки изображений и цветном репродуцировании, это явление также может оказать и отрицательное воздействие в процессе работы с цветными образцами. В частности один из видов метамеризма (метамеризм осветителя) может нанести колоссальный вред за счёт того, что два объекта, соответствующие друг другу по цвету при одном источнике освещения, могут отличаться друг от друга при замене данного источника на другой.

  Таким образом, в работе необходимо исследовать  явление метамеризма, суть данного  явления, его значение в полиграфическом  процессе и влияние на конечный результат. 

  1 Явление цвета и механизм цветового зрения

  Перед тем, как перейти к рассмотрению явления метамеризма, следует дать определение понятию цвета и рассмотреть феномен цветового зрения, так как эти понятия очень тесно связаны между собой. Не зная, что такое цвет, как он воспринимается в тех или иных условиях, как работает зрительный анализатор человека, отчётливо понять, в чём же заключается явление метамеризма, не представляется возможным. 

  1.1 Феномен цвета

  Цвет  это сложное явление, сочетающее в себе, как физические, так и  психологические аспекты.

  Существует  несколько определений понятия цвет. С точки зрения психологии цвет можно определить как совокупность психофизиологических реакций человека на световое излучение, исходящее от различных самосветящихся предметов (источников света) либо отраженное от поверхности несамосветящихся предметов, а также (в случае прозрачных сред) прошедшее через них.

  С точки зрения физики цвет представляет собой один из видов электромагнитного излучения, испускаемого светящимися телами, а также возникающего в результате ряда химических реакций. Это электромагнитное излучение имеет волновую природу, т.е. распространяется в пространстве в виде периодических колебаний (волн), совершаемых им с определенной амплитудой и частотой. В зависимости от длины волны, световое излучение воспринимается человеческим глазом, окрашенным в тот или иной цвет. Эта способность определяет возможность цветового видения человека.[2]

  Наиболее  точное определение понятию цвет, было дано Джаддом и Вышецки [3] «…сам по себе цвет не сводится к чисто физическим или чисто психологическим явлениям. Он представляет собой характеристику световой энергии (физика) через посредство зрительного восприятия (психология). Эта характеристика обусловлена свойствами человеческого глаза». 

  1.2 Феномен цветового зрения

  После рассмотрения феномена цвета, необходимо также уделить внимание механизму работы зрительного анализатора человека, так как это необходимо для более ясного объяснения явления метамеризма.

  В глазу человека имеется два типа светочувствительных клеток – палочки и колбочки, отвечающих за сумеречное (или ночное) и дневное зрение. Палочки, отвечающие за сумеречное зрение более чувствительны, чем колбочки, но не обладают способностью к различению цветов. Эти клетки расположены почти по всей поверхности сетчатки кроме центральной части желтого пятна, предназначенного исключительно для дневного, колбочкового, зрения. Колбочки, не обладающие столь высокой светочувствительностью, позволяют различать изменение спектрального состава падающих на них излучений, то есть являются цветочувствительными. Они так же располагаются по всей площади сетчатки глаза, но наибольшая плотность колбочек на единицу поверхности сетчатки наблюдается в жёлтом пятне. [4]

  Колбочки  подразделяются на три типа в зависимости  от того, к излучению какого спектрального  состава они чувствительны, и обозначаются греческими буквами β (бета), γ (гамма) и ρ (ро). Первый тип (β) имеет максимум чувствительности к световым волнам с длиной от 400 до 500 нм (условно «синяя» составляющая спектра), второй (γ) — к световым волнам от 500 до 600 нм (условно «зеленая» составляющая спектра) и третий (ρ) — к световым волнам от 600 до 700 нм (условно «красная» составляющая спектра). В зависимости от того, световые волны какой длины и интенсивности присутствуют в спектре света, те или иные группы колбочек возбуждаются сильнее или слабее.

  Чувствительность  палочек и колбочек к световому  потоку в зависимости от длины  волны описывается кривыми спектральной чувствительности человеческого глаза. Для характеристики общей спектральной чувствительности глаза к потоку светового излучения используется относительная кривая световой эффективности, либо, как ее еще называют, кривая видности, определяющая соответственно общую чувствительность человеческого глаза к свету с учетом цветового (колбочки) или светового (палочки) зрения. Эти зависимости представляют большой интерес для специалистов, поскольку позволяют объяснить ряд известных феноменов человеческого зрения.

  Так, по этим кривым можно видеть, что  человек очень хорошо способен воспринимать зеленые и зелено-желтые цвета, в то время как его чувствительность к синим цветам заметно ниже. Ситуация несколько меняется в сумерках, когда чувствительные к яркому световому излучению колбочки начинают терять свою эффективность и соотношение между палочками и колбочками изменяется — максимум спектральной световой эффективности смещается в сторону синих излучений (палочковое зрение).

  Из-за того, что кривые спектральной чувствительности частично перекрываются, человек может  сталкиваться с определенными сложностями  при различении некоторых чистых цветов. Так, из-за того, что кривая спектральной чувствительности колбочек типа r (условно чувствительных к красной части спектра) сохраняет некоторую чувствительность в области сине-фиолетовых цветов, нам кажется, что синие и фиолетовые цвета имеют примесь красного. [2]

  Также поскольку спектральная чувствительность человеческого глаза неравномерна по всей области спектра, при ощущении цвета может возникнуть явление, когда два цвета, имеющие разные спектральные распределения, будут казаться одинаковыми за счет одинакового суммарного возбуждения глазных рецепторов. Это явление и носит название метамеризма и будет подробно рассмотрено в следующих частях работы.

  2 Метамеризм как феномен человеческого зрения

  Как уже отмечалось ранее метамеризм – это явление способное принести как большую пользу, так и колоссальный вред, поэтому необходимо более детально изучить это явление, его суть и значение в отраслях промышленности, связанных с цветовоспроизведением, в частности при производстве полиграфической продукции.  

  2.1 Понятие явления метамеризма

  Для более полного представления  о явлении метамеризма необходимо ещё раз обратиться к трём цветочувствительным рецепторам зрительного анализатора человека, о которых уже говорилось ранее.

  Если  внимательней рассмотреть кривые основных возбуждений трёх рецепторов (рис. 2.1), то по их спектральным распределениям чувствительности видно, что ощущение, например, желто-зеленого цвета с длиной волны 555 нм возникает при одинаковом возбуждении зелено- и красночувствительного рецепторов. Однако такое же суммарное возбуждение можно обеспечить и совокупным действием взятых в соответствующей пропорции излучений 530 нм и 575 нм. Первое из них приблизительно на 20% сильнее действует на зеленочувствительные рецепторы, чем на красночувствительные, но зато второе – наоборот. [1] Таким образом, два предмета, имеющие разные спектры отражения, и, соответственно, которые должны иметь разный цвет, на самом деле будут восприниматься нами одинаковыми по цвету, поскольку вызывают однозначное возбуждение трех цветочувствительных рецепторов глаза. Причем, если мы попытаемся воспроизвести цвет этих предметов, например, на фотопленке, использующей отличный от зрительного аппарата человека механизм регистрации изображения, эти два предмета, скорее всего, окажутся имеющими различную окраску. По этой причине в колориметрии понятию метамеризма придаётся очень большое значение.

  

  Рис. 2.1. Кривые основных возбуждений трёх рецепторов 

  С точки зрения колориметрии метамерными  называются стимулы (стимул – лучистая энергия с определёнными физическими характеристиками, проникающая в глаз и вызывающая ощущение цвета) с одинаковыми координатами цвета относительно одного наблюдателя, но с различными спектральными составами.

  Таким образом, для пары метамерных цветовых стимулов выполняются следующие  условия:

  

,

   ,                                 (2.1)

  

,

  где и — спектральные распределения энергии двух стимулов, а , , — функции сложения стандартного наблюдателя МКО 1931 г.

  Для самосветящихся объектов уравнение цветовых стимулов будет выглядеть следующим образом:

                                                                   (2.2)

                                            

  для несамосветящихся объектов , :

                                                       (2.3)

                                             

  для самосветящихся и несамосветящихся:

                                                   (2.4)

                                           

  В первом случае (2.2) рассматриваются цветовые стимулы, созданные различными излучениями; в уравнениях 2.3 и 2.4 — стимулы, созданные различными объектами, но в первом случае они освещены одним и тем же излучением, а во втором разными. С точки зрения практической колориметрии наибольшее значение имеют метамерные несамосветящиеся стимулы, в особенности, описанные уравнением 2.3.

  Различия  между спектрами метамерных несамосветящихся стимулов типа 2.3 вытекают лишь из различий между функциями спектральных апертурных коэффициентов отражения и двух объектов, так как оба образца освещаются одним и тем же излучением .