מטאמרים (צבע)

אילוסטרציה של מטאמריזם של צבע: בעמודה 1 הכדור מואר על ידי מקור אור מונוכרומטי Y. הכפלת הספקטרום בעקומות התגובה של תאי החרוט (גרף אמצעי) מניבה את התגובה של כל אחד מהתאים הרגישים לאור בעין האנושית (שני הגרפים התחתונים). בעמודה 2 מודגם מטאמריזם על ידי הארה בשילוב של שלושה לדים שספקטרום הפליטה שלהם באדום, ירוק וכחול מובא בגרף העליון (R,G,B), ולמרות התאורה המאד שונה, מכפלת הספקטרומים היא זהה ותפיסת הצבע בשני המקרים תהייה זהה, כפי שרואים בשני הגרפים התחתונים.

מטאמריות בקולורימטריה היא מצב בו התפלגויות ספקטראליות שונות נתפסות על ידי העין האנושית כמתארות את אותו צבע. צבעים התואמים בדרך זו נקראים מטאמרים.

התפלגות ספקטרלית מתארת את החלק היחסי של האור הנפלט (או משודר או מוחזר) על ידי דגימת צבע בכל אורך גל בתחום הנראה. היא מגדירה את מלוא המידע על האור המגיע מהמדגם. לעומת זאת, העין האנושית מכילה רק שלושה קולטני צבע (שלושה סוגים של תאי חרוט), מכאן שכל קשת הצבעים מצטמצמת לשלוש מדידות חושיות, הנקראות ערכי הטריסטימולוס. מטאמריות מתרחשת מכיוון שכל סוג של חרוט מגיב לסכום האנרגיה המצטברת מטווח רחב של אורכי גל, כך ששילובים שונים של אור בכל אורכי הגל יכולים לייצר תגובות קולטן שוות ערך ולכן ליצור את אותם ערכי טריסטימולוס, את אותה תחושת צבע.

דוגמה למטאמריזם (או ליתר דיוק, למטאמריות מוארת) היא זוג גרביים שנראות שתיהן שחורות בתאורה מסוימת אבל בתאורה אחרת, אחת נראית שחורה והשנייה נראית בצבע כחול-כהה.

מקורות למטאמריזם

התאמות מטאמריות הן נפוצות למדי, במיוחד בצבעים כמעט נייטרליים (אפורים או לבנים) או צבעים כהים. ככל שהצבעים הופכים בהירים יותר או רוויים יותר, טווח ההתאמות המטאמריות האפשריות (שילובים שונים של אורכי גל) מצטמצם.

התאמות מטאמריות בין שני מקורות אור מספקות את הבסיס הטריכרומטי של קולורימטריה. הבסיס לכמעט כל תהליכי יצור המסחריים של תמונות צבע (כגון צילום, טלוויזיה, הדפסה והדמיה דיגיטלית) הוא היכולת לבצע התאמות צבע מטאמריות.

ביצוע התאמות מטאמריות של חומרים מחזירי אור היא מורכבת יותר. תפיסת הצבע בהחזרת אור נקבעת על ידי מכפלת עקומת ההחזר הספקטרלית של החומר בעקומת הפליטה הספקטרלית של מקור האור המאיר עליו. כתוצאה מכך, צבע המשטחים תלוי במקור האור המשמש להארתם.

מטאמרים נצפים לעיתים קרובות בנוזלים, בבדים ובניירות מסוגים שונים, ובשימוש בפיגמנטים שונים. כאשר ספקטרומי ההחזרה של שתי דגימות חוצים זה את זה שלוש פעמים או יותר, דגימות אלו הן זוג מטאמרי, תמיד נמצא מקור אור עבורו העין האנושית תקלוט את שתי הדגימות כבעלות צבעים שונים ומקור אור עבורו הצבעים יראו זהים.

כשל מטאמרי

המונח כשל מטאמרי מאיר (illuminant metameric failure) או מטאמריות מוארת (illuminant metamerism) משמש לעיתים לתיאור מצבים שבהם שתי דגימות תואמות בצבען כאשר צופים בהן תחת מקור אור אחד ואינן תואמות תחת מקור אחר. רוב סוגי נורות הפלואורסצנט מייצרים עקומת פליטה ספקטרלית שאינה חלקה (בעלת "קוצים"), כך ששני חומרים תחת אור פלואורסצנטי עלולים שלא להתאים בצבעם, אף על פי שהם מתאימים מטאמרית למקור אור בעל עקומת פליטה חלקה כמו נורת ליבון. הדפסת הזרקת דיו רגישה במיוחד, ולכן מקובל לשפוט את איכות הצבע של הדפסות הזרקת דיו תחת תאורה סטנדרטית בטמפרטורת צבע של 5000°K.

בדרך כלל, תכונות חומר כגון שקיפות, ברק או מרקם פני השטח אינן נלקחות בחשבון בהתאמת צבעים. עם זאת, כשל מטאמרי גאומטרי או מטאמריות גאומטרית (geometric metameric failure or geometric metamerism) יכולים להתרחש כאשר שתי דגימות תואמות כאשר שמסתכלים עליהן מזווית אחת, אך לא מזווית אחרת. דוגמה נפוצה היא וריאציות הצבע המופיעות בגימורים של מכוניות בגוון מטאלי או דמוי פנינה. דוגמה נוספת היא נייר בעל צבע "מתכתי" כמו למשל Kodak Endura Metallic, Fujicolor Crystal Archive Digital Pearl.

כשל מטאמרי של צופה או מטאמריות צופה (observer metameric failure or observer metamerism) יכולים להתרחש בגלל הבדלים בראיית הצבעים בין צופים שונים. המקור השכיח לכשל מטאמרי של הצופה הוא עיוורון צבעים, אך הוא יכול להתרחש גם בקרב צופים "רגילים". זאת כיוון שהכמות היחסית של תאי חרוט הרגישים לצבעים השונים, פרופיל הרגישות לאור בכל סוג של תא חרוט וכמות ההצהבה בעדשת העין ובפיגמנט המקולרי של העין שונה מאדם אחד למשנהו. דבר זה משנה את התרומה היחסית של אורכי גל שונים לתפיסת הצבע של כל צופה. כתוצאה מכך, שני מקורות אור (או שתי דגימות) ששונים מבחינה ספקטרלית עשויים לייצר התאמת צבע עבור צופה אחד, אך לא עבור צופה שני.

כשל מטאמרי של גודל שדה או מטאמריזם בגודל שדה (field-size metameric failure or field-size metamerism) מתרחש מכיוון שהכמות היחסית של שלושת סוגי תאי החרוט ברשתית משתנה ממרכז שדה הראייה לפריפריה, כך שצבעים שמתאימים כאשר רואים אותם כאזורים קטנים מאוד במרכז שדה הראיה עשויים להראות שונים בציבעם כשהם מוצגים כשטחי צבע גדולים. ביישומים תעשייתיים רבים, נעשה שימוש בהתאמות צבע בשדה ראייה גדול כדי להגדיר סובלנות צבע (color tolerances).

לבסוף, מטאמריות מכשירים (device metamerism) מופיעה עקב חוסר העקביות של קולורימטרים. קולורימטרים מורכבים משילוב של מטריצה של תאי חיישן וממסננים אופטיים, המציגים שונות בלתי נמנעת בתכונותיהם. בנוסף, מכשירים שנבנו על ידי יצרנים שונים יכולים להיות שונים במבנה שלהם ולכן בערכי המדידה.

ההבדל בהרכבים הספקטרליים של שתי דגימות צבע מכונה לעיתים קרובות מידת המטאמריות. הרגישות של התאמה מטאמרית לשינוי באלמנטים הספקטרליים היוצרים את הצבעים תלויה במידת המטאמריות. שתי דגימות בעלות מידה גבוהה של מטאמריות עשויות להיות רגישות מאוד לכל שינוי בתאורה, בהרכב החומר, בצופה, בשדה הראייה וכו'.

המילה מטאמריות משמשת לעיתים קרובות לציון כשל מטאמרי ולא לציון מידת ההתאמה, או משמשת לתיאור מצב שבו התאמה מטאמרית מתדרדרת בקלות על ידי שינוי קל בתנאים, כגון שינוי בתנאי התאורה.

מדידת מטאמריות

דוגמה למדידת צבע במרחב הצבעים של CIE 1960 UCS

המדד הידוע ביותר של מטאמריות הוא אינדקס עיבוד הצבעים , שהוא פונקציה ליניארית של המרחק האוקלידי הממוצע בין וקטורי ההחזרה הספקטראלית של הדגימה לבין הערך במרחב הצבעים של CIE 1964. מדד חדש יותר, שמשמש עבור סימולטורים של אור יום, הוא MI, הנקרא גם מדד המטאמריות של CIE. מדד MI נגזר מחישוב הפרש הצבעים הממוצע של שמונה מטאמרים (חמישה בספקטרום הנראה ושלושה בתחום האולטרה סגול) במערכת הצבע של CIELAB או CIELUV. ההבדל הבולט בין CRI ל-MI הוא מרחב הצבעים המשמש לחישוב הפרש הצבע, זה המשמש ב-CRI מיושן ונחשב לא אחיד מבחינה תפיסת הצבע.

במקרים בהם מעוניינים רק בחלק מהספקטרום, ניתן לפרק את MI ל-MI_vis ו-MI_UV. ניתן לפרש את התוצאה המספרית על ידי עיגול לאחת מחמש קטגוריות אותיות:

קטגוריה	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

קישורים חיצוניים

מדיה וקבצים בנושא מטאמרים בוויקישיתוף

• הסבר ודוגמה לכשל מטאמרי שנחשף בעל סגול, באתר של X-rite (באנגלית)
• הסבר וסרטון שמדגים מטאמרים באור נראה, בדגימת צבע ביתית (באנגלית)