Түс өлшеміндегі түс сәйкестігінің қабылдануы

Кіріспе

Түстердің колориметриядағы қабылданатын сәйкестігі

Колориметрияда метамеризм – әртүрлі (бір-бірімен сәйкес келмейтін) спектрлік қуат таралуы бар түстердің қабылданатын сәйкестігі. Осылайша сәйкес келетін түстер метамерлер деп аталады. Спектрлік қуат таралуы – түстің үлгісінен шығатын (эмиттенетін, өткізетін немесе шағылыстыратын) жарықтың әрбір көрінетін толқын ұзындығындағы пропорциясын сипаттайды; ол үлгіден келетін жарық туралы толыққанды ақпаратты анықтайды. Дегенмен, адам көзінде үш түс рецепторы (конус клеткаларының үш түрі) ғана болады, яғни барлық түстер үш сезімтал шамаға дейін тоғытылады, олар тристимулдік мәндер деп аталады. Метамеризмнің себебі – конустың әр түрі толқын ұзындығының кең диапазонынан жинақталған энергияға жауап беретіндіктен, барлық толқын ұзындықтарындағы жарықтың әртүрлі комбинациялары бірдей рецепторлық жауапты және бірдей тристимулдік мәндерді немесе түс сезімін тудыруы мүмкін. Түс ғылымында сезімтал спектрлік сезімталдық қисықтарының жиынтығы сандық түрде түс сәйкестік функцияларымен көрсетіледі.

Метамеризмнің көздері

Метамерикалық сәйкестіктер жиі кездеседі, әсіресе шамалы бейтарап (сұр немесе ақшыл түстер) немесе қара түстерде. Түстер жарқыраған сайын немесе қанықтығы артқан сайын, мүмкін болатын метамерикалық сәйкестіктердің (жарық толқындарының әртүрлі комбинациялары) диапазоны тарылады, әсіресе беттік шағылысу спектрлеріндегі түстерде. Екі жарық көзі арасында жасалған метамерикалық сәйкестіктер колориметрияның үш түстік негізін құрайды. Фотосурет, теледидар, баспа және цифрлық бейнелеу сияқты саудада қолжетімді түсті бейнелеу процестерінің денінің негізі – метамерикалық түс сәйкестіктерін жасау мүмкіндігі болып табылады. Шағылыстыратын материалдарды пайдаланып метамерикалық сәйкестіктер жасау қиынрақ. Жер бетіндегі түстердің көрінісі материалдың спектрлік шағылысу қисығы мен оған түсетін жарық көзінің спектрлік сәуле шығару қисығының көбейтіндісімен анықталады. Осының салдарынан, беттің түсі оны жарықтандыруға қолданылатын жарық көзіне байланысты өзгереді.

Метамерлік ақаулық

Жарықтандырушы метамериялық қателік немесе жарықтандырушы метамериясы термині кейде екі материалдық үлгі бір жарық көзімен қарағанда сәйкес келетін, бірақ екіншісімен қарағанда сәйкес келмейтін жағдайларды сипаттау үшін қолданылады. Көптеген люминесценттік шамдар дұрыс емес немесе өршіл спектрлік эмиссия қисығын тудырады, сондықтан екі материал люминесценттік шамда сәйкес келмеуі мүмкін, тіпті олар шамалы жалпақ немесе тегіс эмиссия қисығы бар шамға метамериялық сәйкес келсе де. Бір көз астында сәйкес келетін материалдың түсі екінші көз астында әртүрлі болып көрінеді. Сия тартатын басып шығару әсіресе сезімтал, ал сия тартатын сынамаларын түс дәлдігі үшін жақсы түс беру қасиеттері бар 5000K түсті температурадағы жарық көзімен қарау ұсынылады. Әдетте, материалдың мөлдірлігі, жылтырлығы немесе беттік текстурасы сияқты қасиеттері түс сәйкестігінде ескерілмейді. Дегенмен, геометриялық метамериялық қателік немесе геометриялық метамерия пайда болуы мүмкін, егер екі үлгі бір бұрыштан қарағанда сәйкес келсе, бірақ басқа бұрыштан қарағанда сәйкес келмесе. Көрінетін мысал - автомобильдің ірісдес жабынында немесе «металл» қағазында пайда болатын түс өзгеруі; мысалы, Kodak Endura Metallic, Fujicolor Crystal Archive Digital Pearl. Бақылаушы метамериялық қателігі немесе бақылаушы метамериясы бақылаушылар арасындағы түс көрудің айырмашылықтарынан туындауы мүмкін. Бақылаушы метамериялық қателігінің ең көп кездесетін себебі - түс соқырлығы, бірақ ол «қалыпты» бақылаушылар арасында да болуы мүмкін. Барлық жағдайларда, тоқсанның ұзын толқынға сезімтал конустарының орта толқынға сезімтал конустарға қатынасы, әрбір конус түріндегі жарыққа сезімталдық профилі және көздің линзасы мен макулярлық пигментіндегі сарғаю деңгейі әр адамда әртүрлі болады. Бұл әр бақылаушының түс қабылдауына спектрлік қуат таралуындағы әртүрлі толқын ұзындықтарының салыстырмалы маңыздылығын өзгертеді. Нәтижесінде, екі спектрлік түрлі жарық немесе бет бір бақылаушы үшін түс сәйкестігін тудыруы мүмкін, бірақ екінші бақылаушы қарағанда сәйкес келмейді. Көрнеу өрісінің метамериялық қателігі немесе көру өрісінің метамериясы тоқсанның үш конус түрінің салыстырмалы пропорциялары көру өрісінің ортасынан шетіне дейін өзгеретіндіктен пайда болады, сондықтан өте кішкентай, орталықтан бекітілген аймақтар ретінде қарағанда сәйкес келетін түстер үлкен түсті аймақтар ретінде ұсынылғанда әртүрлі көрінуі мүмкін. Көптеген өнеркәсіптік қолданбаларда түс толеранттылығын анықтау үшін үлкен көру өрісіндегі түс сәйкестігі қолданылады. Соңында, құрылғы метамериясы бірдей немесе әртүрлі өндірушілердің колориметрлерінің тұрақтылығының болмауына байланысты туындайды. Колориметрлер негізінен сенсорлық жасушалар мен оптикалық сүзгілердің комбинациясынан тұрады, бұл олардың өлшемдерінде болмайтын ауытқушылықтарды тудырады. Сонымен қатар, әртүрлі өндірушілердің құрылғылары құрылысы бойынша да өзгеше болуы мүмкін. Екі метамериялық стимулдың спектрлік құрамының айырмашылығы көбінесе метамерия дәрежесі деп аталады. Метамериялық сәйкестіктің түстерді құрайтын спектрлік элементтердің кез келген өзгерістеріне сезімталдығы метамерия дәрежесіне байланысты. Метамерия дәрежесі жоғары екі стимул жарықтандырушы затқа, материалдық құрамға, бақылаушыға, көру өрісіне және т.б. кез келген өзгерістерге өте сезімтал болуы мүмкін. Метамерия сөзі көбінесе сәйкестік емес, метамериялық қателікті көрсету үшін қолданылады немесе метамериялық сәйкестіктің жағдайдың шамалы өзгеруімен, мысалы, жарықтандырушының өзгеруімен оңай бұзылатын жағдайды сипаттау үшін қолданылады.

The term illuminant metameric failure or illuminant metamerism is sometimes used to describe situations in which two material samples match when viewed under one light source but not another. Most types of fluorescent lights produce an irregular or peaky spectral emittance curve, so that two materials under fluorescent light might not match, even though they are a metameric match to an incandescent "white" light source with a nearly flat or smooth emittance curve. Material colors that match under one source will often appear different under the other. Inkjet printing is particularly susceptible, and inkjet proofs are best viewed under a 5000K color temperature lighting source, with good color rendering properties, for color accuracy. Normally, material attributes such as translucency, gloss or surface texture are not considered in color matching. However geometric metameric failure or geometric metamerism can occur when two samples match when viewed from one angle, but then fail to match when viewed from a different angle. A common example is the color variation that appears in pearlescent automobile finishes or "metallic" paper; e. g., Kodak Endura Metallic, Fujicolor Crystal Archive Digital Pearl. Observer metameric failure or observer metamerism can occur because of differences in color vision between observers. The common source of observer metameric failure is colorblindness, but it is can also occur among "normal" observers. In all cases, the proportion of long wavelength sensitive cones to medium wavelength sensitive cones in the retina, the profile of light sensitivity in each type of cone, and the amount of yellowing in the lens and macular pigment of the eye, differs from one person to the next. This alters the relative importance of different wavelengths in a spectral power distribution to each observer's color perception. As a result, two spectrally dissimilar lights or surfaces may produce a color match for one observer but fail to match when viewed by a second observer. Field size metameric failure or field size metamerism occurs because the relative proportions of the three cone types in the retina vary from the center of the visual field to the periphery, so that colors that match when viewed as very small, centrally fixated areas may appear different when presented as large color areas. In many industrial applications, large field color matches are used to define color tolerances. Finally, device metamerism comes up due to the lack of consistency of colorimeters of the same or different manufacturers. Colorimeters basically consist of a combination of a matrix of sensor cells and optical filters, which present an unavoidable variance in their measurements. Moreover, devices built by different manufacturers can differ in their construction. The difference in the spectral compositions of two metameric stimuli is often referred to as the degree of metamerism. The sensitivity of a metameric match to any changes in the spectral elements that form the colors depend on the degree of metamerism. Two stimuli with a high degree of metamerism are likely to be very sensitive to any changes in the illuminant, material composition, observer, field of view, and so on. The word metamerism is often used to indicate a metameric failure rather than a match, or used to describe a situation in which a metameric match is easily degraded by a slight change in conditions, such as a change in the illuminant.

Метамеризмді өлшеу

Метамеризмнің ең белгілі өлшемі – түс беру индексі (CRI), ол CIE 1964 түстік кеңістігінде сынақ және анықтамалық спектрлік шағылысу векторлары арасындағы орташа Евклидтік қашықтықтың сызықтық функциясы болып табылады. CRI, адалдықты дәл бағалауды қамтамасыз ететін және сынақ жарығының бояғыштардың қанықтығы мен түсін анықтамалық жарыққа қарағанда қалай өзгертетінін бағалау мүмкіндігін ұсынатын жаңартылған өлшем – IES:TM30 өлшемімен алмастырылды. Күндізгі жарық симуляторлары үшін тағы бір өлшем – MI, яғни CIE метамеризм индексі, ол CIELAB немесе CIELUV түстік кеңістігінде сегіз метамердің (көрінетін спектрде бесеу, ультракүлгін диапазонда үшеу) орташа түс айырмасын есептеу арқылы шығарылады. CRI және MI арасындағы басты айырмашылық – түс айырмасын есептеу үшін қолданылатын түстік кеңістік, CRI-де қолданылатыны ескірген және сезімдік тұрғыдан біркелкі емес. Егер спектрдің тек бір бөлігі қарастырылатын болса, MI-ды MIvis және MIUV-қа бөлуге болады. Сандық нәтиже мына бес әріптік санаттың біріне дейін дөңгелектеу арқылы түсіндіріледі:

Санат MI (CIELAB) MI (CIELUV)
A < 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

Метамеризм және өнеркәсіп

Түстерге сәйкестік немесе түстерге қатысты талаптар маңызды болған өнеркәсіптерде, спектральді сәйкестік емес, метамериялық сәйкестікке негізделген материалдарды қолдану елеулі мәселе тудырады.

Автомобиль өнеркәсібі

Классикалық мысал – автомобиль өнеркәсібі: интерьер маталары, пластик және бояулар үшін қолданылатын түс беруші заттар салқын ақ флуоресценттік жарық көзінде жақсы түс сәйкестігін қамтамасыз ету үшін таңдалуы мүмкін, бірақ түс сәйкестігі басқа жарық көздерінің (мысалы, күн сәулесі немесе вольфрамды жарық) астында жоғалуы мүмкін. Бұған қоса, түс беруші заттардың өзгешелігіне байланысты, спектральді сәйкестік сирек кездеседі және метамеризм жиі орын алады.

Тоқыма өнеркәсібі

Түстің сәйкестігі тоқыма бояу өнеркәсібінде маңызды рөл атқарады. Бұл саласында метамеризмнің үш түрі жиі кездеседі: жарықтандыру метамеризмі, бақылаушы метамеризмі және көру бұрышы метамеризмі. Күнделікті өмірде әртүрлі жарық көздеріне тап болғандықтан, тоқыма түсінің сәйкестігін қамтамасыз ету қиынға соғады. Үлкен тоқыма өнімдеріндегі метамеризмді түстерді салыстырғанда әртүрлі жарық көздерін қолдану арқылы шешуге болады. Дегенмен, тоқыма талшықтары сияқты кішкентай өнімдердегі метамеризмді шешу әлдеқайда қиын. Бұл қиындық осы кішкентай талшықтарды бақылау үшін бір ғана жарық көзі бар микроскопты пайдалану қажеттілігінен туындайды. Сондықтан, метамерлік талшықтарды макроскопиялық немесе микроскопиялық тұрғыдан ажырату мүмкін емес. Талшықтардағы метамеризмді шеше алатын әдіс микроскопия мен спектроскопияны біріктіреді және ол микроспектроскопия деп аталады.

Бояу өнеркәсібі

Бояу өнеркәсібінде жасалған түстердің сәйкестігі көбінесе белгілі бір жарық спектрінде тек тристимулдық (метамерикалық) түстердің сәйкестігіне емес, спектрлік түстердің сәйкестігіне қол жеткізуді мақсат етеді. Спектрлік түстердің сәйкестігі екі түске бірдей спектральдық шағылысу сипаттамасын беруге тырысады, осылайша оларды төмен метамеризм дәрежесімен жақсы метамерикалық сәйкестікке жеткізеді және нәтижедегі түстердің сәйкестігінің жарық көзінің өзгеруіне немесе бақылаушылар арасындағы айырмашылықтарға сезімталдығын азайтады. Бояуларда метамеризмді болдырмаудың бір жолы – көшірмелерде түпнұсқада қолданылған пигменттер мен негізгі түстердің нақты сол құрамын пайдалану. Егер пигмент пен негізгі түстің құрамы белгісіз болса, метамеризмді колориметриялық құралдарды қолдану арқылы ғана болдырмауға болады.

Баспа өнеркәсібі

Метамеризм баспа өнеркәсібіне де әсер етеді. Инкджет принтерлер белгілі бір жарық көзі астында түстерді араластырады, нәтижесінде түпнұсқа мен көшірме әртүрлі жарық көздерімен қарағанда өзгеше көрінеді. Басып шығаруда метамеризмді азайтудың бір жолы – алдымен түс өлшеу құрылымын пайдаланып нысанның немесе көшірменің спектральдік шағылысуын өлшеу. Содан кейін, бояу принтері көбейту үшін қолданылатын түс шағылысу коэффициентіне сәйкес келетін бояу құрамының жиынтығы таңдалады. Түпнұсқа мен көшірме қанағаттанарлық деңгейде метамеризм көрсеткенше бұл процесс қайталанады. Бірақ кейде қолда бар материалдардың түс кеңістігінің шектеулері немесе колориметриялық қасиеттеріне байланысты жақсырақ сәйкестікке қол жеткізу мүмкін емес деген қорытындыға жетесіз.