Phänomen der Metamerie
FEBRUAR, 2020
Autor: Anders Nilsson, NCS Color
Metamerie ist ein fast magisches Wort, das bedeutet, dass sich Farben auf mysteriöse Weise ändern. Dies ist für viele Branchen ein Qualitätsproblem. In der Praxis handelt es sich um ein bekanntes physikalisches Phänomen, das während des Herstellungsprozesses kontrolliert werden kann. Dieser Artikel beschreibt die Phänomene theoretisch und gibt einige praktische Ratschläge zur Vermeidung von Problemen.
Was ist Metamerie?
Von Metamerie spricht man, wenn zwei Oberflächen bei einer Beleuchtungsart, beispielsweise Tageslicht, als die gleiche Farbe wahrgenommen werden, bei einer anderen Beleuchtungsart, beispielsweise Leuchtstoffröhren, jedoch unterschiedliche Farben haben.
Dies kann Auswirkungen auf Produkte haben, bei denen verschiedene Teile die gleiche Farbe haben sollten. Wenn diese Teile metamer sind, kann es bei verschiedenen Beleuchtungsarten zu Farbunterschieden kommen, die der Kunde möglicherweise als Zeichen einer schlechten Qualität wahrnimmt
Qualität.
Die Wissenschaft hinter dem Phänomen
Um Metamerie zu verstehen, müssen wir das Spektrum verschiedener Lichtarten und die Empfindlichkeit des Auges gegenüber diesen Spektren verstehen.
Das Lichtspektrum besteht aus elektromagnetischer Strahlung mit Wellenlängen von 400 bis 700 nm. Verschiedene Arten von Lichtquellen weisen Spektren mit unterschiedlichen spektralen Leistungsverteilungen auf, wie in Diagramm 1 dargestellt.
Diagramm 1. Relative Leistung für das Spektrum von Tageslicht (D65), Glühlampenlicht (A) und Leuchtstoffröhre (F11).
Das Auge enthält drei verschiedene Arten lichtempfindlicher Zellen für das Farbsehen. Diese haben ihre höchste Empfindlichkeit bei verschiedenen Wellenlängen im Spektrum. Ein Typ für kurze Wellenlängen, einer für mittellange Wellenlängen und einer für lange Wellenlängen, wie in Diagramm 2 dargestellt. Aus diesem Grund kann das Auge nicht zwischen einzelnen Wellenlängen unterscheiden. Das Licht, das das Auge erreicht, wird durch die spektrale Empfindlichkeit der drei Zelltypen gewichtet. Dieser Prozess reduziert die Informationen im gesamten Spektrum auf nur drei verschiedene Werte, die an das Gehirn gesendet werden.
Diagramm 2. Die auf Kegelfundamenten basierenden kolorimetrischen Beobachter des CIE für kurze (S), mittlere (M) und lange (L) Wellenlängen.
Das Spektrum des von einer Oberfläche reflektierten Lichts ist eine Kombination aus den spektralen Eigenschaften der Lichtquelle und dem spektralen Reflexionsgrad der Oberfläche.
Diagramm 3. Spektrale Reflexionsfunktionen für zwei metamere Farbproben,
A und B.
Zwei Oberflächen mit unterschiedlichem spektralen Reflexionsgrad können sich mit einem Lichtspektrum so verbinden, dass beide im Auge die gleichen drei gewichteten Werte ergeben. Das Gehirn empfängt die gleichen Signale und wir nehmen die gleiche Farbe wahr.
Wenn sich die spektralen Eigenschaften der Lichtquelle ändern, müssen die gewichteten Werte der beiden Oberflächen nicht mehr gleich sein. Wir nehmen dann einen Farbunterschied wahr. Diesen Effekt nennen wir Metamerie.
Abbildung 1 . Dies sind drei nebeneinander montierte Fotos der Farbmuster A und B. Das erste Foto ist bei Tageslicht (D65), das zweite bei Glühlampenlicht (A) und das dritte bei Leuchtstoffröhre (F11). In D65 stimmen die beiden Proben überein, in A und F11 sehen wir einen Farbunterschied aufgrund von Metamerie.
Was kann getan werden?
Wenn zwei Oberflächen die gleiche spektrale Reflexionsfunktion haben, ist zwischen ihnen keine Metamerie zu erkennen. Wenn wir für alle Teile eines Produkts die gleichen Materialien, Farbstoffe und Mischungsverhältnisse verwenden, vermeiden wir Metamerie.
Aus praktischen, wirtschaftlichen und ästhetischen Gründen ist dies jedoch oft nicht möglich. Werden Oberflächen unterschiedlicher Materialien oder unterschiedlicher Produktionschargen kombiniert, müssen Maßnahmen zur Vermeidung von Metamerie getroffen werden.
FÜR DEN PRODUKTEIGENTÜMER
• Verwenden Sie einen Farbstandard, der für alle Arten von Lichtquellen geeignet ist.
• Überprüfen Sie Produkte visuell und/oder instrumentell in verschiedenen Lichtquellen anhand dieses Farbstandards. Verwenden Sie mindestens Tageslicht und Leuchtstofflampen.
• Trennen Sie Flächen aus unterschiedlichen Materialien, die in einem Produkt die gleiche Farbe haben sollen, mithilfe eines Trennstegs. Die Trennwand sollte eine stark kontrastierende Farbe haben. Dadurch wird es schwieriger, Metamerie zu entdecken.
FÜR DEN HERSTELLER
• Verwenden Sie nach Möglichkeit die gleichen Farbstoffe wie in der Norm.
• Verwenden Sie so wenig Farbstoffe wie möglich.
• Vermeiden Sie Komplementärmischungen, indem Sie Farbstoffe verwenden, deren Farbton dem Farbstandard nahekommt.
• Streben Sie eine möglichst flache spektrale Reflexionsfunktion an. Dadurch wird eine Farbe erzeugt, deren Farbton sich zwischen verschiedenen Arten von Lichtquellen weniger ändert, dh das Risiko einer Metamerie ist geringer.
