Fenomenet metamerism

FEBRUARI, 2020
Författare: Anders Nilsson, NCS Color

Metamerism är ett nästan magiskt ord som antyder att färger förändras på ett mystiskt sätt. Detta är ett kvalitetsproblem för många branscher. I praktiken är det ett välkänt fysiskt fenomen som kan kontrolleras under tillverkningsprocessen. Den här artikeln beskriver fenomenet teoretiskt och ger några praktiska råd om hur man undviker problem.

Vad är metamerism?

Metamerism är 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 metameriska kan en färgskillnad ses i olika typer av belysning, och kunden kan uppfatta skillnaden som ett tecken på dåligt
kvalitet.

Vetenskapen bakom fenomenet

För att förstå metamerism måste vi förstå spektrumet av olika typer av ljus och ögats känslighet för dessa spektrum.

Ljusspektrumet är elektromagnetisk strålning med våglängder från 400 upp till 700 nm. Olika typer av ljuskällor har spektrum med olika spektrala effektfördelningar som visas i diagram 1.

Diagram 1.Relativ effekt för spektrumet av 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 som visas i diagram 2. Av detta skäl kan ögat inte skilja mellan enstaka våglängder. Ljuset som når ögat vägs av de tre celltypernas spektrala känslighet. Denna process reducerar informationen i hela spektrumet till endast tre olika värden som skickas till hjärnan.

Diagram 2.CIEs Cone-fundamental-baserade kolorometriska observatörer för korta (S), medium (M) och långa (L) våglängder.

Spektrum för ljuset som reflekteras från en yta är en kombination av ljuskällans spektrala egenskaper och ytans spektrala reflektans.

Diagram 3.Spektralreflektansfunktioner för två metameriska färgprover,
A och B.

Två ytor med olika spektralreflektans kan kombineras med ett ljusspektrum på ett sådant sätt att båda ger upphov till samma tre viktade värden i ögat. Hjärnan får samma signaler och vi uppfattar samma färg.

När ljuskällans spektrala egenskaper ändras 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 göras?

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.

Men av praktiska, ekonomiska och estetiska skäl är detta ofta inte möjligt. Om ytor av olika material eller olika produktionssatser kombineras måste åtgärder vidtas för att undvika metamerism.

FÖR PRODUKTENS ÄGARE
• 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 fluorescerande ljuskällor.
• Separera ytor av olika material som ska ha samma färg i en produkt med hjälp av en avdelare. Avdelaren ska ha en starkt kontrasterande färg. Detta kommer att göra det svårare att upptäcka metamerism.

FÖR PRODUCENTEN
• Använd om möjligt samma färgämnen som i standarden.
• Använd så få färgämnen som möjligt.
• Undvik kompletterande blandning genom att använda färgämnen med nyans nära färgstandarden.
• Sträva efter en så platt spektral reflektansfunktion som möjligt, detta skapar en färg där nyansen ändras mindre mellan olika typer av ljuskällor, dvs mindre risk för metamerism.