Метамеризм: понятие, виды

  В общем случае кривые спектральных апертурных коэффициентов отражения двух метамерных несамосветящихся стимулов должны иметь те же значения, по крайней мере, на трех различных длинах волн в пределах видимого спектра.[3]

  Цветовые  стимулы обычно бывают метамерными  лишь относительно какого-либо одного определенного наблюдателя, например, стандартного наблюдателя МКО 1931 г. При замене наблюдателя функции сложения , , сменяются другой группой функций, и условия цветового равенства, задаваемые уравнениями (2.1), могут нарушиться. В этом случае оба стимула для этого наблюдателя будут разными по цвету. В книге Джадда и Вышецки [3] приведён пример, очень точно описывающий данную проблему. Там рассматриваются четыре цветовых несамосветящихся стимула, которые метамерны относительно стандартного наблюдателя МКО 1931 г. При переходе к дополнительному стандартному наблюдателю МКО 1964 г., все четыре символа перестают быть метамерными, то есть происходит нарушение равенства, задаваемого уравнениями 2.1.

  Подобные  нарушения цветовых равенств также могут наблюдаться при замене излучения , освещающего несамосветящиеся объекты. При переходе от к также нельзя ожидать, что останутся справедливыми условия цветового равенства, задаваемые уравнениями (2.1). Обычно замена источника приводит к нарушению равенства.

   В данном случае также можно рассмотреть пример, приведённый Джаддом и Вышецки [3]. В нём представлены четыре объекта, которые при освещении стандартным излучением D65 создают несамосветящиеся стимулы, метамерные относительно стандартного наблюдателя МКО 1931 г. Если заменить D65 на стандартное излучение А и пересчитать координаты цвета относительно того же наблюдателя, то между стимулами выявятся значительные различия по цвету. Эти различия отразятся на новых координатах цветности, рассчитанных по координатам цвета. Переход от излучения D65 к А приводит к такому разбросу точек цветностей, который, скорее всего, будет заметен для глаза.

  Рис. 2.2. Часть цветового графика x, y МКО 1931, на котором изображен разброс точек цветности при переходе от излучения D65 к A

  Можно рассчитать множество других кривых спектральных апертурных коэффициентов отражения , которые в сочетании со стандартным излучением D65 создают несамосветящиеся стимулы,  метамерные  по  отношению  к  стандартному наблюдателю МКО 1931. Если теперь рассчитать их цветности при замене D65 на А и нанести их на график, то окажется, что все точки цветности равномерно распределятся вокруг точки средней цветности х = 0,448 и у = 0,408, соответствующей цветности самого излучения А и образуют эллипс. Расположение этих точек может быть использовано для количественной оценки целесообразности применения излучения А вместо D (дневной свет). Большой разброс точек доказывает, что излучение А является плохой заменой излучения D65. Более подробно метамеризм осветителя будет рассмотрен ниже. 

  2.2 Виды метамеризма

  Как было показано ранее, метамеризм несамосветящихся стимулов обычно связан с определенным излучением и определенным наблюдателем. Если меняется излучение или наблюдатель (или оба сразу), первоначальное метамерное равенство может нарушиться. Здесь следует обратить внимание, что метамеризм может зависеть так же от углового размера поля зрения, т. е. наблюдение объекта может происходить как при малом поле зрения в 2°, так и при большом в 10°, вида освещения (диффузное, направленное) и того, под каким углом наблюдается объект.

  В зависимости от этих условий метамеризм разделяется на четыре вида:

2. Метамеризм осветителя
3. Метамеризм наблюдателя
4. Метамеризм поля зрения
5. Геометрический метамеризм

  О метамеризме осветителя говорилось и ранее, но следует ещё раз уделить внимание этому виду метамеризма и рассмотреть его более подробно с практической точки зрения, так как это явление может доставить больше всего проблем при цветовоспроизведении.

  Метамеризм  осветителя имеет место, когда два объекта колориметрически тоджественны друг другу по цвету при одном осветителе, но не соответствуют при другом. Это происходит, когда функции спектрального коэффициента отражения двух стимулов различны, но эти отличия (при осветителе с данным спектральным распределением) не важны в отношении функций цветового соответствия. Если же осветитель заменить осветителем с другим спектральным распределением, отличия могут стать очевидными для наблюдателя.

  Следует отметить, что кроме полиграфии метамеризм осветителя является источником проблем также для отрасли, занимающейся производством окрашенных материалов, так как две окрашенные поверхности, метамерно равные друг другу в одних условиях просмотра, часто теряют равенство в других условиях. Если два окрашенных материала совершенно идентичны по цвету при любом источнике освещения, то есть идентичны их функции спектрального коэффициента отражения, то эти материалы не будут являться метамерными и будут соответствовать друг другу по цвету при любом осветителе.[2]

  Метамеризм  осветителя относится к так называемому  измеряемому виду метамеризма, так  как его количественная оценка очень  важна для работы, связанной с  цветовоспроизведением.

  Ещё одним видом измеряемого метамеризма является метамеризм наблюдателя. Это гораздо более сложное явление для количественной оценки, но не менее важное. [5]

  Метамеризм  наблюдателя рассматривался в предыдущей части работы, но следует сказать  ещё несколько слов об этом явлении.

  Метамеризм  наблюдателя определяется двумя стимулами с различными спектральными распределениями энергии, совпадающими по цвету для данного наблюдателя. Когда эти же стимулы оценивает другой наблюдатель, соответствие может исчезнуть. В тоже время, ясно, что два стимула с одинаковым спектральным распределением энергии будут совпадать по цвету для любого наблюдателя. Метамеризм наблюдателя – это естественное явление, поскольку каждый человек воспринимает цвет по-разному, отлично от «стандартного наблюдателя», в расчете на которого и определяются координаты цвета. Такой вид метамеризма может приводить к серьезным проблемам, например, если один из наблюдателей является производителем, а другой — заказчиком. Эта проблема может быть решена на уровне базовой колориметрии, то есть с помощью координат цвета, которые должны быть заранее оговорены.

  Метамеризм  поля зрения – это вид метамеризма, зависящий от углового размера поля зрения. Это явление наблюдается, при изменении стандартных углов с 2 на 10°. Цвета двух образцов при рассмотрении их при так называемом малом поле зрения 2° будут казаться одинаковыми, но при переходе к большему полю зрения могут наблюдаться значительные различия по цвету. Величина этих различий будет зависеть от величины и характера различий по спектру между двумя данными стимулами (образцами). Иногда различия могут оказаться весьма заметными. Точно так же, если цветовое равенство установлено при угловом размере поля зрения в 10°, уменьшение поля до 2° может вызвать появление цветового различия между стимулами. Однако иногда отклонение от равенства, наблюдаемое в поле 2° будет проявляться менее четко в связи с уменьшением цветоразличительной чувствительности глаза для малых полей зрения 2°. Так же следует отметить, что при визуальном сравнении предпочтение должно быть отдано применению больших полей в связи с увеличением точности уравнивания по цвету. Необходимость использования малых полей возникает в тех случаях, когда наблюдаемые образцы имеют малые угловые размеры.

  Геометрический  метамеризм зависит от того, под каким углом наблюдается объект, а также вида освещения (диффузное, направленное). Этот тип метамеризма особенно часто проявляется при работе с металлизированными красками, при печати на металлизированной подложке, пластике, текстиле, виниловых материалах, а также очень сильно при использовании разного рода защитных красок и технологий. Кроме того, отчасти этот тип можно наблюдать при сравнении лакированных оттисков.

  Принимая  во внимание всё вышесказанное, можно  сделать вывод, что для получения наилучшего результата при цветовоспроизведении необходимо проводить оценку метамеризма.  

  2.3 Степень и индекс метамеризма

  В качестве приближенной оценки степени метамеризма обычно используются различия в спектральных составах двух метамерных стимулов. Например, если спектральные характеристики двух метамерных несамосветящихся стимулов значительно отличаются друг от друга, такая пара называется высокометамерной. Аналогично, если кривые спектральных апертурных коэффициентов отражения двух одноцветных стимулов различаются незначительно, их можно назвать умеренно метамерными. Однако такой качественный способ определения степени метамеризма нельзя считать полностью удовлетворительным, так как он может привести к ошибочным выводам. Тем не менее, при правильном применении, понятие степени метамеризма может оказаться полезным средством, например, в практической колориметрии.

  Пары  стимулов с сильной степенью метамеризма могут   вызвать  затруднения   в   следующих   случаях:

1. Различные наблюдатели или спектрофотометры могут значительно расходиться в оценке наличия равенства стимулов по цвету.
2. Если два стимула наблюдаются при большом поле зрения, 
   появление пятна Максвелла (пятно в поле зрения, которое движется, когда сдвигается точка фиксации) может привести к ощущению неравномерности стимулов по цвету, то есть два стимула уравниваются вблизи точки фиксации, но различаются по цвету в других местах.
3. Если стимулы кажутся одноцветными при естественном дневном освещении, они, вероятно, будут значительно отличаться друг от друга при освещении источником искусственного дневного света, 
   таким, как люминесцентная лампа.

  С другой стороны, если пара стимулов обладает низкой степенью метамеризма, то они практически не доставляют каких-либо проблем. Различные наблюдатели или спектрофотометры будут более точно согласовываться между собой; пятна Максвелла можно не увидеть; изменение освещения не может быть очень критичным.[3]

  Количественную оценку степени метамеризма можно получить, если взять квадратный корень из суммы квадратов разностей между спектральными распределениями энергии и двух заданных метамерных стимулов, т. е. степень метамеризма D может быть выражена в виде:

                                            (2.5)

  Это выражение позволяет получить однозначную  оценку различия между и ; можно считать, что эта оценка согласуется с обсуждавшейся ранее качественной оценкой степени метамеризма. Однако из формулы видно, что все длины волн видимого спектра (от 380 до 780 нм) имеют равные веса. Это придает излишний вес концам спектра, которые менее значимы при оценке цвета.  Одна взвешивающая   функция,   например , могла бы до некоторой степени устранить эту трудность; использование трех взвешивающих функций, как, например, , , или каких-нибудь подобных им, дало бы еще лучший результат. Но с практической точки зрения более приемлемый показатель степени метамеризма может быть  получен на  основе  следующего  принципа.

  Степень метамеризма (М) двух несамосветящихся стимулов и , которые одноцветны для данного наблюдателя , измеряется в единицах цветового различия , возникающего между двумя соответствующими несамосветящимися стимулами и , получающимися из первоначальных стимулов при переходе от излучения к излучению . Измеренная степень той или иной пары стимулов выражается так называемым индексом метамеризма.

  Этот принцип использован МКО, которая рекомендует следующий метод.

  Для двух образцов, координаты цвета которых идентичны (X₁=X₂, Y₁=Y₂, Z₁=Z₂) относительно исходного излучения и исходного наблюдателя, индекс метамеризма М_t устанавливается равным индексу цветового различия , рассчитанному для тестового излучения t.

  В качестве исходного излучения необходимо использовать стандартное излучение МКО D65.

  За тестовое излучение следует взять стандартное излучение А или одно из излучений F, относящееся к типичным излучениям люминесцентных ламп, имеющих достаточно высокие значения общих индексов цветопередачи МКО и коррелированных цветовых температур. Выбор наиболее целесообразного тестового излучения зависит от конкретного случая, и в некоторых ситуациях более подходящим может оказаться излучение, отличающееся от любого из F-излучений. Иногда может быть полезным определение индекса метамеризма  относительно  нескольких  тестовых  излучении.   В  этом случае для каждого тестового излучения используется свой подстрочный индекс к М, например М_А или M_F1.