Metamerismens fenomen
Metamerism är nästan ett magiskt ord som antyder att färger förändras på ett mystiskt sätt. Detta är ett kvalitetsproblem för många branscher. I praktiken är det ett välkänt fysikaliskt fenomen som kan kontrolleras under tillverkningsprocessen. Den här artikeln beskriver fenomenet teoretiskt och ger praktiska råd om hur man undviker problem.
Vad är metamerism?
Metamerism uppstår när två ytor uppfattas ha samma färg i en typ av belysning, till exempel dagsljus, men uppfattas ha olika färg i en annan typ av belysning, som lysrör.
Detta kan påverka produkter där olika delar ska ha samma färg. Om dessa delar är metamera kan en färgskillnad ses i olika typer av belysning, och kunden kan uppfatta skillnaden som ett tecken på dålig kvalitet.
Vad är metamerism?
Metamerism uppstår när två ytor uppfattas ha samma färg i en typ av belysning, till exempel dagsljus, men uppfattas ha olika färg i en annan typ av belysning, som lysrör.
Detta kan påverka produkter där olika delar ska ha samma färg. Om dessa delar är metamera kan en färgskillnad ses i olika typer av belysning, och kunden kan uppfatta skillnaden som ett tecken på dålig kvalitet.
Vetenskapen bakom fenomenet
För att förstå metamerism måste vi förstå spektrumet hos olika typer av ljus och ögats känslighet för dessa spektrum.
Ljusets spektrum är elektromagnetisk strålning med våglängder från 400 till 700 nm. Olika typer av ljuskällor har spektrum med olika spektrala effektfördelningar, vilket visas i diagram 1.
Diagram 1.Relativ effekt för spektrumet hos dagsljus (D65), glödljus (A) och lysrör (F11).
Ögat innehåller tre olika typer av ljuskänsliga celler för färgseende. Dessa har toppkänslighet vid olika våglängder i spektrumet. En typ för korta våglängder, en för medellånga våglängder och en för långa våglängder, vilket visas i diagram 2. Av den anledningen kan ögat inte skilja mellan enskilda våglängder. Ljuset som når ögat viktas av de tre celltypernas spektrala känslighet. Denna process reducerar informationen i hela spektrumet till endast tre olika värden som skickas till hjärnan.
Diagram 2.CIE:s koniska fundamentalbaserade kolorimetriska observatörer för korta (S), medellånga (M) och långa (L) våglängder.
Spektrumet hos ljuset som reflekteras från en yta är en kombination av ljuskällans spektrala egenskaper och ytans spektrala reflektans.
Diagram 3.Spektrala reflektansfunktioner för två metamera färgprover, A och B.
Två ytor med olika spektral reflektans kan kombineras med ett ljusspektrum på ett sådant sätt att båda ger upphov till samma tre viktade värden i ögat. Hjärnan tar emot samma signaler och vi uppfattar samma färg.
När ljuskällans spektrala egenskaper förändras behöver de viktade värdena från de två ytorna inte längre vara desamma. Vi uppfattar då en färgskillnad. Denna effekt är vad vi kallar metamerism.
Figur 1. Detta är tre fotografier av färgprov A och B monterade sida vid sida. Det första fotografiet är i dagsljus (D65), det andra i glödljus (A) och det tredje i lysrör (F11). I D65 matchar de två proverna, i A och F11 ser vi en färgskillnad på grund av metamerism.
Diagram 1.Relativ effekt för spektrumet hos dagsljus (D65), glödljus (A) och lysrör (F11).
Ögat innehåller tre olika typer av ljuskänsliga celler för färgseende. Dessa har toppkänslighet vid olika våglängder i spektrumet. En typ för korta våglängder, en för medellånga våglängder och en för långa våglängder, vilket visas i diagram 2. Av den anledningen kan ögat inte skilja mellan enskilda våglängder. Ljuset som når ögat viktas av de tre celltypernas spektrala känslighet. Denna process reducerar informationen i hela spektrumet till endast tre olika värden som skickas till hjärnan.
Diagram 2.CIE:s koniska fundamentalbaserade kolorimetriska observatörer för korta (S), medellånga (M) och långa (L) våglängder.
Spektrumet hos ljuset som reflekteras från en yta är en kombination av ljuskällans spektrala egenskaper och ytans spektrala reflektans.
Diagram 3.Spektrala reflektansfunktioner för två metamera färgprover, A och B.
Två ytor med olika spektral reflektans kan kombineras med ett ljusspektrum på ett sådant sätt att båda ger upphov till samma tre viktade värden i ögat. Hjärnan tar emot samma signaler och vi uppfattar samma färg.
När ljuskällans spektrala egenskaper förändras behöver de viktade värdena från de två ytorna inte längre vara desamma. Vi uppfattar då en färgskillnad. Denna effekt är vad vi kallar metamerism.
Figur 1. Detta är tre fotografier av färgprov A och B monterade sida vid sida. Det första fotografiet är i dagsljus (D65), det andra i glödljus (A) och det tredje i lysrör (F11). I D65 matchar de två proverna, i A och F11 ser vi en färgskillnad på grund av metamerism.
Vad kan man göra?
Om två ytor har samma spektrala reflektansfunktion kommer ingen metamerism att ses mellan dem. Om vi använder samma material, färgämnen och blandningsproportioner för alla delar av en produkt undviker vi metamerism.
Av praktiska, ekonomiska och estetiska skäl är detta dock ofta inte möjligt. Om ytor av olika material eller olika produktionspartier kombineras måste åtgärder vidtas för att undvika metamerism.
För produktägaren
• Använd en färgstandard som är korrekt för alla typer av ljuskällor.
• Kontrollera produkter visuellt och/eller instrumentellt i olika ljuskällor mot denna färgstandard. Använd åtminstone dagsljus och lysrörsbelysning.
• Separera ytor av olika material som ska ha samma färg i en produkt med hjälp av en avdelare. Avdelaren bör ha en starkt kontrasterande färg. Detta gör det svårare att upptäcka metamerism.
För tillverkaren
• Använd om möjligt samma färgämnen som i standarden.
• Använd så få färgämnen som möjligt.
• Undvik komplementär blandning genom att använda färgämnen med kulörton nära färgstandarden.
• Sträva efter en så plan spektral reflektansfunktion som möjligt, detta skapar en färg där kulörtonen förändras mindre mellan olika typer av ljuskällor, det vill säga mindre risk för metamerism.