Phénomène de métamérie
La métamérie est un mot presque magique qui implique que les couleurs changent d’une manière mystérieuse. C’est un problème de qualité pour de nombreux secteurs. En pratique, il s’agit d’un phénomène physique bien connu, qui peut être contrôlé pendant le processus de fabrication. Cet article décrit le phénomène de manière théorique et donne quelques conseils pratiques pour éviter les problèmes.
Qu’est-ce que la métamérie ?
La métamérie correspond au fait que deux surfaces sont perçues comme ayant la même couleur dans un type d’éclairage, par exemple la lumière du jour, mais comme ayant des couleurs différentes dans un autre type d’éclairage, comme les tubes fluorescents.
Cela peut avoir une influence sur des produits dont différentes parties doivent avoir la même couleur. Si ces parties sont métamères, une différence de couleur peut être visible dans différents types d’éclairage, et le client peut percevoir cette différence comme un signe de mauvaise qualité.
La science derrière le phénomène
Pour comprendre la métamérie, nous devons comprendre le spectre des différents types de lumière et la sensibilité de l’œil à ces spectres.
Le spectre de la lumière est un rayonnement électromagnétique dont les longueurs d’onde vont de 400 à 700 nm. Les différents types de sources lumineuses ont des spectres avec différentes distributions de puissance spectrale, comme le montre le diagramme 1.
Diagramme 1. Puissance relative du spectre de la lumière du jour (D65), de la lumière incandescente (A) et du tube fluorescent (F11).
L’œil contient trois types différents de cellules sensibles à la lumière pour la vision des couleurs. Celles-ci présentent une sensibilité maximale à différentes longueurs d’onde du spectre. Un type pour les courtes longueurs d’onde, un pour les longueurs d’onde moyennes et un pour les longues longueurs d’onde, comme le montre le diagramme 2. C’est pourquoi l’œil ne peut pas distinguer les longueurs d’onde individuelles. La lumière qui atteint l’œil est pondérée par la sensibilité spectrale des trois types de cellules. Ce processus réduit l’information du spectre complet à seulement trois valeurs différentes, qui sont envoyées au cerveau.
Diagramme 2. Les observateurs colorimétriques de base à cônes de la CIE pour les longueurs d’onde courtes (S), moyennes (M) et longues (L).
Le spectre de la lumière réfléchie par une surface est une combinaison des propriétés spectrales de la source lumineuse et de la réflectance spectrale de la surface.
Diagramme 3. Fonctions de réflectance spectrale pour deux échantillons de couleur métamères, A et B.
Deux surfaces ayant des réflectances spectrales différentes peuvent se combiner avec un spectre lumineux de telle sorte qu’elles donnent toutes deux lieu aux mêmes trois valeurs pondérées dans l’œil. Le cerveau reçoit les mêmes signaux et nous percevons la même couleur.
Lorsque les propriétés spectrales de la source lumineuse changent, les valeurs pondérées provenant des deux surfaces n’ont plus nécessairement à être identiques. Nous percevons alors une différence de couleur. C’est ce que nous appelons la métamérie.
Figure 1. Voici trois photographies des échantillons de couleur A et B montés côte à côte. La première photographie est prise à la lumière du jour (D65), la deuxième à la lumière incandescente (A) et la troisième sous tube fluorescent (F11). En D65, les deux échantillons concordent ; en A et en F11, nous voyons une différence de couleur due à la métamérie.
Que peut-on faire ?
Si deux surfaces ont la même fonction de réflectance spectrale, aucune métamérie ne sera visible entre elles. Si nous utilisons le même matériau, les mêmes colorants et les mêmes proportions de mélange pour toutes les parties d’un produit, nous éviterons la métamérie.
Cependant, pour des raisons pratiques, économiques et esthétiques, cela n’est souvent pas possible. Si des surfaces de matériaux différents ou provenant de lots de production différents sont combinées, des mesures doivent être prises pour éviter la métamérie.
Pour le propriétaire du produit
• Utilisez un étalon de couleur correct pour tous les types de sources lumineuses.
• Vérifiez les produits visuellement et/ou instrumentalement sous différentes sources lumineuses par rapport à cet étalon de couleur. Utilisez au minimum la lumière du jour et des sources de lumière fluorescente.
• Séparez, à l’aide d’un séparateur, les surfaces de matériaux différents qui doivent avoir la même couleur dans un produit. Le séparateur doit être d’une couleur fortement contrastée. Cela rendra le métamérisme plus difficile à détecter.
Pour le producteur
• Si possible, utilisez les mêmes colorants que dans l’étalon.
• Utilisez le moins de colorants possible.
• Évitez le mélange complémentaire en utilisant des colorants ayant une Tonalité proche de l’étalon de couleur.
• Visez une fonction de réflectance spectrale aussi plate que possible ; cela créera une couleur dont la Tonalité varie moins selon les différents types de sources lumineuses, c’est-à-dire avec un risque moindre de métamérisme.