Metamerie (barva)

Metamerie (nebo metamerie ) je vlastnost vidění , ve které světlo různého spektrálního složení může způsobit vjem stejné barvy [1] [2] . V užším smyslu je metamerie jev, kdy jsou dva barevné vzorky vnímány jako stejně barevné pod stejným světelným zdrojem , ale ztrácejí svou podobnost za různých světelných podmínek (s různými spektrálními charakteristikami vyzařovaného světla).

Fyziologické příčiny metamerie

Fyziologicky je metamerie vidění založena na struktuře periferní části vizuálního analyzátoru. U obratlovců tuto funkci plní sítnice , ve které jsou speciální fotoreceptorové buňky, čípky , zodpovědné za vnímání barev . Čípky jsou senzorické neurony , jejichž membránové disky obsahují světlocitlivé pigmenty - opsiny [3] [4] .

U vyšších primátů ( úzkonosé a částečně širokonosé opice ), včetně lidí , existují tři typy kuželů; světlocitlivé pigmenty v těchto čípcích jsou schopny přednostně vnímat světlo ve fialovomodré, zelenožluté a žlutočervené části spektra. Rozsahy citlivosti těchto tří typů čípků se částečně překrývají [5] [6] . Z kužele do mozku přichází signál, který zakóduje integrální hodnotu intenzity světelného záření v odpovídající části spektra. Lidské barevné vidění je tedy analyzátor tří stimulů: barevné charakteristiky jsou vyjádřeny pouze ve třech hodnotách. Pokud světlo s různým spektrálním složením vytváří stejný integrální účinek na čípky, odpovídající barvy jsou vnímány jako stejné.

Naprostá většina savců má dvousložkové vidění (existují pouze dvě odrůdy opsinů). Hraboš evropský tedy rozlišuje pouze červenou a žlutou barvu, zatímco vačice , tchoř lesní a některé další druhy nemají barevné vidění vůbec. Ptáci mají na druhé straně čtyřsložkové barevné vidění a dravci vidí stopy hlodavců na cestách do nor v důsledku ultrafialové luminiscence složek jejich moči [5] [7] .

Projevy metamerie

Fenomén metamerie umožňuje jednoduchý kvantitativní popis, pokud se obrátíme na matematický popis barvy - například v rámci barevného prostoru CIE XYZ . V tomto barevném modelu je každé záření se spektrální hustotou výkonu spojeno se třemi barevnými souřadnicemi vypočítanými podle vzorců: $P(\lambda )$ $X',$ $y',$ $z',$

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 \,,

kde je vlnová délka , jsou pořadnice sčítacích křivek v systému CIE XYZ a integrál je převzat ze spektrálního rozsahu viditelného záření [8] . $\lambda$ $\overline {x}(\lambda),$ $\overline {y}(\lambda),$ $\overline {z} (\lambda )$

Protože se barvy odpovídající dvěma metamerickým zářením se spektrálními hustotami distribuce výkonu shodují, musí se odpovídající hodnoty barevných souřadnic také shodovat v párech. Nezbytnou a postačující podmínkou metadimenzionality je tedy splnění tří rovností [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 \,.

Rozdíl ve spektrálních hustotách a může být spojen s využitím záření ze dvou různých zdrojů a v případě nesvítících objektů také s rozdílem v odrazových vlastnostech objektů. Příčinou metamerie proto mohou být jak rozdíly ve spektrálním složení záření zdrojů, tak rozdíly v optických vlastnostech osvětlených objektů [10] . $P_{1}(\lambda)$ $P_{2}(\lambda)$

Z těchto důvodů se může při změně osvětlení změnit barva předmětu. Pokud například v obchodě vybíráte doplněk k šatům podle barvy pod zářivkovým osvětlením, můžete při odchodu z obchodu na slunné ulici narazit na jasný nesoulad barev. Jasně červené barvy často vypadají pod zářivkami blízko vínové. Zároveň vlastnost adaptability barevného vidění nemůže vyrovnat rozdíl.

Pokud je objekt osvětlen monochromatickým zdrojem světla (jako je laser) nebo je pozorován přes filtr s úzkou šířkou pásma, může objekt zcela ztratit svůj barevný tón.

Pokud je osvětlení vytvářeno dvěma dodatečnými monochromatickými barvami (například oranžová a modrá), smíchanými v poměru, který způsobuje pocit bílého světla, pak se jakékoli barvy jiné než fluorescenční barvy budou jevit buď jako neutrální barvy (bílá, šedá, černá). ), nebo mající různou světlost a sytost odstíny jedné nebo druhé monochromatické složky („barvoslepá lampa“); vidění se stává „dvousložkovým“, jak to bylo.

Experimentálně bylo zjištěno, že je možné reprodukovat takový světelný tok metamerický k dennímu světlu, že když se jím osvítí, list papíru, který vypadal za denního světla bíle, zůstane bílý, ale citron , který za denního světla vypadal jasně žlutě, se ukáže. být červený [11] .

Praktické aplikace metamerie

Technické systémy registrace obrazu, digitální i analogové, jsou také většinou třístimulační (tři vrstvy filmové emulze, tři typy buněk matrice digitálního fotoaparátu nebo skeneru ). Jejich metamerie je však odlišná od metamerie lidského vidění. Barvy vnímané okem jako stejné se proto mohou na fotografii jevit rozdílně a naopak.

Reprodukce barev v tisku , fotografii , kině , televizi a malbě je založena na metamerismu . Díky ní lze ze směsi sad pigmentů s různými spektrálními absorpčními charakteristikami (nebo sad fosforů s různými emisními spektry v případě televizorů a monitorů) poskládat barvy, které jsou okem vnímány jako stejné.

V případě světla odraženého nebo procházejícího průhlednými originály závisí vnímání stejné barvy při použití různých sad pigmentů na osvětlení. Odražené nebo procházející světlo je částečně absorbováno pigmentem, ale konečné spektrum světla vnímaného okem závisí nejen na vlastnostech pigmentu, ale také na vlastnostech světelného zdroje. Z tohoto důvodu mohou být dva vzorky, které se za denního světla jeví identické, vizuálně odlišné v umělém světle.

Metody pro zohlednění fenoménu metamerie

Fenomén metamerie způsobuje, že některé barvy ztrácejí sytost při monochromatickém podsvícení. V polygrafickém průmyslu a průmyslu lze provést výpočet barevných rozdílů ( delta E ) během metamerie, kdy se dvě barvy za určitých světelných podmínek mohou zdát stejné a za jiných - různé, pomocí speciálního softwaru. Programy umožňují kompenzovat zkreslení zrakového vnímání z metamerie při výpočtu barevných rozdílů v následujících souřadnicových systémech: dE*CIELAB, dE FMCII, dE CMC, dE*94, dE*2000.

Viz také

barevná stálost

Poznámky

↑ Louisov, 1989 , str. 60-61.
↑ Judd, Wyszecki, 1978 , str. 132-134, 204.
↑ Terakita A. . The opsins // Genome Biology , 2005, 6 (3). - S. 213,1-213,9. - doi : 10.1186/cz-2005-6-3-213 . — PMID 15774036 .
↑ Silbernagl S., Despopoulos A. . Vizuální fyziologie. — M. : BINOM. Vědomostní laboratoř, 2013. - 408 s. — ISBN 978-5-94774-385-2 . - S. 356.
↑ 1 2 Bowmaker J. K. . Evoluce barevného vidění u obratlovců // Eye (Londýn, Anglie) , 1998, 12 (Pt 3b). - S. 541-547. - doi : 10.1038/oko.1998.143 . — PMID 9775215 .
↑ Judd, Wyszecki, 1978 , str. 32-33.
↑ Konstantinov V. M., Shatalova S. P. Zoologie obratlovců. - M . : Humanitární vydavatelské centrum VLADOS, 2004. - 527 s. — ISBN 5-691-01293-2 . - S. 391.
↑ Louisov, 1989 , str. 90.
↑ Judd, Wyszecki, 1978 , str. 204.
↑ Judd, Wyszecki, 1978 , str. 204-205.
↑ Agoston, 1982 , str. 57.

Literatura

Agoston J. Teorie barev a její aplikace v umění a designu. — M .: Mir , 1982. — 184 s.
Judd D., Wysecki G. . Barva ve vědě a technice. — M .: Mir , 1978. — 592 s.
Luizov A. V. . Barva a světlo. - L . : Energoatomizdat, 1989. - 256 s. — ISBN 5-283-04410-6 .
Fairchild M.D. Barevné modely vzhledu. 2. vyd. - Reading (MA): Addison Wesley Longman, 2005. - 385 s. — ISBN 0-470-01216-1 .
Hunt R.W.G. Reprodukce barev. 6. vyd . - Chichester: John Wiley & Sons, 2004. - 792 s. - ISBN 0-470-02425-9 .
Wyszecki G. , Stiles W.S. Věda o barvách: koncepty a metody, kvantitativní data a vzorce. 2. vyd. - New York: Wiley Interscience, 2000. - 968 s. — ISBN 978-0-471-39918-6 .