Metamerismo (color)

En colorimetría , el metamerismo es la percepción de una coincidencia entre colores con distribuciones de potencia espectral diferentes (que no coinciden) . Los colores que coinciden de esta manera se denominan metámeros .

Una distribución de potencia espectral describe la proporción de luz total emitida (transmitida o reflejada) por una muestra de color en cada longitud de onda visible; define la información completa sobre la luz proveniente de la muestra. Sin embargo, la mayoría de los ojos humanos contienen solo tres receptores de color (tres tipos de células cono ), lo que significa que todos los colores se reducen a tres cantidades sensoriales, denominadas valores tristímulo . El metamerismo se produce porque cada tipo de cono responde a la energía acumulada de un amplio rango de longitudes de onda, de modo que diferentes combinaciones de luz en todas las longitudes de onda pueden producir una respuesta equivalente del receptor y los mismos valores tristímulo o sensación de color. En la ciencia del color, el conjunto de curvas de sensibilidad espectral sensorial se representa numéricamente mediante funciones de igualación de color.

Las coincidencias metaméricas son bastante comunes, especialmente en colores casi neutros (grisáceos o blanquecinos) u oscuros. A medida que los colores se vuelven más brillantes o saturados, el rango de posibles coincidencias metaméricas (diferentes combinaciones de longitudes de onda de luz) se reduce, sobre todo en los colores provenientes de espectros de reflectancia superficial.

Las correspondencias metaméricas entre dos fuentes de luz constituyen la base tricromática de la colorimetría . La base de casi todos los procesos de reproducción de imágenes en color disponibles comercialmente, como la fotografía, la televisión, la impresión y la imagen digital, reside en la capacidad de realizar correspondencias metaméricas de color.

La creación de combinaciones metaméricas mediante materiales reflectantes es más compleja. La apariencia de los colores de la superficie viene definida por el producto de la curva de reflectancia espectral del material y la curva de emitancia espectral de la fuente de luz que incide sobre él. En consecuencia, el color de las superficies depende de la fuente de luz utilizada para iluminarlas.

El término fallo metamérico de iluminante o metamerismo de iluminante se utiliza a veces para describir situaciones en las que dos muestras de material coinciden cuando se observan bajo una fuente de luz, pero no bajo otra. La mayoría de los tipos de luces fluorescentes producen una curva de emitancia espectral irregular o con picos, por lo que dos materiales bajo luz fluorescente podrían no coincidir, aunque sean metaméricos a una fuente de luz blanca incandescente con una curva de emitancia casi plana o suave. Los colores de los materiales que coinciden bajo una fuente a menudo se verán diferentes bajo la otra. La impresión de inyección de tinta es particularmente susceptible, y las pruebas de inyección de tinta se visualizan mejor bajo una fuente de luz con una temperatura de color de 5000 K , con buenas propiedades de reproducción cromática, ^{[ 1 ]} para una mayor precisión del color. ^{[ 2 ]}

Normalmente, en la igualación de colores no se consideran atributos del material como la translucidez, el brillo o la textura superficial. Sin embargo, puede producirse un fallo metamérico geométrico o metamerismo geométrico cuando dos muestras coinciden al observarlas desde un ángulo, pero no al observarlas desde otro. Un ejemplo común es la variación de color que aparece en los acabados nacarados de los automóviles o en el papel "metálico"; por ejemplo, Kodak Endura Metallic, Fujicolor Crystal Archive Digital Pearl.

El fallo metamérico del observador o metamerismo del observador puede ocurrir debido a diferencias en la visión del color entre observadores. La causa más común del fallo metamérico del observador es el daltonismo , pero también puede ocurrir entre observadores "normales". En todos los casos, la proporción de conos sensibles a longitudes de onda largas con respecto a los sensibles a longitudes de onda medias en la retina, el perfil de sensibilidad a la luz en cada tipo de cono y la cantidad de amarilleamiento en el cristalino y el pigmento macular del ojo difieren de una persona a otra. Esto altera la importancia relativa de las diferentes longitudes de onda en una distribución de potencia espectral para la percepción del color de cada observador. Como resultado, dos luces o superficies espectralmente diferentes pueden producir una coincidencia de color para un observador, pero no para otro.

El metamerismo o fallo metamérico de campo se produce porque las proporciones relativas de los tres tipos de conos en la retina varían desde el centro del campo visual hasta la periferia, de modo que los colores que coinciden cuando se ven como áreas muy pequeñas fijadas al centro pueden parecer diferentes cuando se presentan como áreas de color grandes. En muchas aplicaciones industriales, se utilizan coincidencias de color de campo amplio para definir tolerancias de color.

Finalmente, el metamerismo de los dispositivos surge debido a la falta de consistencia de los colorímetros de un mismo fabricante o de diferentes fabricantes. Los colorímetros consisten básicamente en una combinación de una matriz de celdas sensoras y filtros ópticos, lo que presenta una variación inevitable en sus mediciones. Además, los dispositivos fabricados por diferentes fabricantes pueden diferir en su construcción. ^{[ 3 ]}

La diferencia en la composición espectral de dos estímulos metaméricos se conoce como grado de metamerismo . La sensibilidad de una coincidencia metamérica a cualquier cambio en los elementos espectrales que forman los colores depende del grado de metamerismo. Dos estímulos con un alto grado de metamerismo probablemente serán muy sensibles a cualquier cambio en la fuente de luz, la composición del material, el observador, el campo de visión, etc.

El término metamerismo se usa a menudo para indicar un fallo metamérico en lugar de una coincidencia, o para describir una situación en la que una coincidencia metamérmica se degrada fácilmente por un ligero cambio en las condiciones, como un cambio en la fuente de luz.

Una métrica, para simuladores de luz diurna, es el MI , el índice de metamerismo CIE, ^{[ 4 ]} que se deriva calculando la diferencia de color media de ocho metámeros (cinco en el espectro visible y tres en el rango ultravioleta ) ^{[¿Por qué UV?]} en CIELAB o CIELUV .

MI puede descomponerse en MI _vis y MI _UV si solo se considera una parte del espectro. El resultado numérico puede interpretarse redondeándolo a una de cinco categorías de letras: ^{[ 5 ]}

El uso de materiales que presentan coincidencias de color metaméricas en lugar de coincidencias de color espectrales representa un problema importante en las industrias donde la coincidencia de color o las tolerancias de color son cruciales.

• Tetracromatismo
• Imágenes hiperespectrales

^{¿Por qué la luz ultravioleta?} Los humanos generalmente no vemos directamente la porción ultravioleta (UV) del espectro, pero algunos materiales incluyen abrillantadores ópticos que fluorescen. Estos absorben la luz UV, normalmente invisible, y luego reemiten esa energía dentro del rango visible, lo que significa que cambiar la iluminación, incluso solo dentro del rango UV, puede modificar el efecto visual.

• Wyszecki, Günter y Stiles, WS (2000). Ciencia del color: conceptos y métodos, datos cuantitativos y fórmulas (2.ª  ed.). Nueva York: Wiley-Interscience. ISBN 978-0-471-39918-6.
• RWG Hunt. La reproducción del color (2.ª ed.). Chichester: John Wiley & Sons, 2004.
• Mark D. Fairchild. Modelos de apariencia de color. Addison Wesley Longman, 1998.

• Applet de Java que demuestra la existencia de metámeros
• Demostración interactiva en Flash del curso CS 178 de la Universidad de Stanford que muestra la coincidencia de colores.
• Metamerismo y por qué cambia el color de la pintura.