Was ist Metamerie? Definition, Beispiele und Anwendungen
Metamerie Einführung
Was ist Metamerie? Stellen Sie sich vor, Sie sind in einem Kaufhaus und finden eine Kombination aus Hemd und Hose. Obwohl sie von verschiedenen Marken stammen, sind sie farblich perfekt aufeinander abgestimmt. Doch wenn man nach Hause kommt und sie anprobiert, stellt man verärgert fest, dass die Farben leicht unterschiedlich sind.
Dies ist ein Problem, das durch Metamerie verursacht wird – zwei Materialien zeigen unter einem Licht (im Geschäft) die gleiche Farbe, aber unter einem anderen (zu Hause) eine andere. Einfach ausgedrückt, bezieht sich die Definition von Metamerie auf das Phänomen der Farbabweichung bei unterschiedlichen Lichtquellen. Aber warum ist das so?
Zunächst müssen wir sicherstellen, dass Sie die Beleuchtungskonzepte verstehen.
- Was ist Metamerie? – Definition und Farbwissenschaft
- Grundlegende Lichtkonzepte zum Verständnis von Metamerie:
- Wie beeinflussen Oberflächenmaterialien den Metamerismus?
- Warum führen molekulare Unterschiede zu Metamerie in Materialien?
- Metamerie ist eine Herausforderung für Unternehmen
- Praktische Anwendungen von Metamerie in der Industrie
- Farbmanagement-Lösungen für die Herausforderungen des Metamerismus
- Wie man Metamerie misst: Indizes und Testmethoden
- Was ist also der Schlüssel zum Verständnis von Metamerie?
Abb. 1 Metamerie, verschiedene Materialien, die bei einem Licht dieselbe Farbe und bei einem anderen Licht unterschiedliche Farben zeigen.
Was ist Metamerie? – Definition und Farbwissenschaft
In der Farbwissenschaft wird Metamerie als das Phänomen definiert, dass zwei Objekte mit unterschiedlichen spektralen Leistungsverteilungen unter einer Lichtquelle die gleiche Farbe zu haben scheinen, aber unter einer anderen nicht mehr übereinstimmen. Diese Metamerie-Definition erklärt, warum Kleidung, Farben oder Kunststoffe im Geschäft identisch aussehen können, aber zu Hause oder bei Tageslicht unpassend erscheinen.
Der Grund liegt in der Art und Weise, wie das menschliche Sehsystem das Licht interpretiert. Unsere Augen nehmen Farben auf der Grundlage der Reaktionen von drei Arten von Zapfenzellen wahr, anstatt direkt das gesamte Lichtspektrum zu analysieren. Wenn zwei unterschiedliche Spektralkurven dieselben Zapfenreaktionen stimulieren, erscheinen sie identisch – ein perfektes Beispiel für Metamerie in Aktion.
Grundlegende Lichtkonzepte zum Verständnis von Metamerie:
- Weißes Licht von Oberlichtern setzt sich aus vielen Farben zusammen. Das wissen Sie wahrscheinlich schon. Ein Regenbogen zeigt, dass weißes Licht in viele verschiedene Farben gebrochen werden kann: Rot, Blau, Gelb, Orange, Grün usw. Auch ein Prisma kann dies zeigen. Das Verständnis dieser Grundlagen von Licht und Farbe ist unerlässlich, bevor wir das Phänomen der Metamerie vollständig erfassen können.
Abb. 2 Prisma, Licht und Farbe
- Die Intensität dieser Farben variiert in einem Licht. Möglicherweise strahlt mehr blaues als rotes Licht aus Ihren Lampen. Sie können dies in Abb. 3, rechtes Feld – LED-Lichtspektrum – sehen. Solche Unterschiede in der spektralen Zusammensetzung sind einer der Gründe, warum Metamerie auftritt.
Abb. 3 Spektralansicht für Glühlampen (l) und LED (r), aufgenommen mit dem Spektrometer.
- Wenn Licht auf die Oberfläche eines Materials trifft, können drei Dinge passieren.
– Reflexion
– Absorption
– Übertragung (geht durch)
Sie können einzeln oder in Kombination auftreten.
Abb. 4 Licht wird reflektiert, absorbiert, reflektiert
Ein Apfel ist rot, weil er einen großen Teil des roten Lichts einer Deckenlampe reflektiert. Dies ist an der Reflexionskurve des Apfels in Abb. 5 zu erkennen. Beachten Sie, dass alle Farben reflektiert werden, aber der rote Anteil ist aussagekräftiger – es sind alle Farben zusammen, die das „Apfelrot“ des Apfels ausmachen.
Abb. 6 Rötung eines Apfels
Abb. 5 Reflexionskurve eines roten Apfels
Wie beeinflussen Oberflächenmaterialien den Metamerismus?
Man könnte meinen, dass zwei Materialien, die unter einem Licht ähnlich aussehen, auch unter einem anderen Licht ähnlich aussehen würden; schließlich scheint auf beide dasselbe Licht – die Farbe kann sich ändern, aber beide Materialien sollten dieselbe Farbe reflektieren.
Der Grund dafür ist, dass die Materialien unterschiedlich sind.
Abbildung 7 zeigt, dass die Hose und das Hemd im Geschäft die gleiche Farbe haben. Beachten Sie, dass die 510nm Farbe (grün) – Teile davon reflektiert und absorbiert werden, aber da die Intensität minimal ist, ist der Effekt auf die Farbe unbedeutend.
Abb. 7 Hemd und Hose zeigen unter Ladenbeleuchtung dieselbe Farbe. Man beachte, dass die Intensität der 510nm-Wellenlänge unbedeutend ist.
Abbildung 8 zeigt, dass das grüne Licht von 510nm zu Hause intensiver ist. Die Oberfläche der Hose absorbiert mehr von dieser Farbe, während das Hemd sie reflektiert, wodurch das Phänomen der Metamerie entsteht. Da die 510nm-Farbe durch die Ladenbeleuchtung vernachlässigbar war, hatte sie keinen Einfluss auf die Farbe.
Abb. 8 Hemd und Hose unterscheiden sich unter Heimlicht – beachten Sie die Intensität der 510nm-Farbe. Mehr wird vom Hemd reflektiert und mehr von der Hose absorbiert. Das Ergebnis ist eine andere Farbe
Unter dem Licht des Ladens entsteht durch die Reflexion/Absorption/Transmission jedes Materials eine gemeinsame Farbe. Das Heimlicht brachte jedoch einige unterschiedliche Farbmerkmale mit sich, auf die die Hose und das Hemd aufgrund ihrer individuellen Oberflächenmaterialien unterschiedlich reagierten.
Warum führen molekulare Unterschiede zu Metamerie in Materialien?
Um das zu verstehen, muss man den sehr kleinen, den molekularen Aspekt des Materials betrachten. Die molekulare Struktur eines Oberflächenmaterials bestimmt die Eigenschaften eines Objekts, ähnlich wie die DNA die menschlichen Eigenschaften (Haarfarbe, Größe, Gewicht usw.) bestimmt.
Die Molekularstruktur bestimmt, ob es sich um einen festen, gasförmigen oder flüssigen Gegenstand handelt, oder ob er schwer oder leicht ist. Sie bestimmt, ob sie Wärme und Elektrizität leitet, und sie bestimmt sogar, wie sie die verschiedenen Farben des Lichts verarbeitet.
Die Art und Weise, wie jedes Material einzelne Farben im Licht reflektiert/absorbiert/überträgt, ist für jedes Material einzigartig. Deshalb ist es nicht einfach, Objekte aus verschiedenen Materialien bei unterschiedlicher Beleuchtung zu vergleichen.
Metamerie ist eine Herausforderung für Unternehmen
Eine Kombination aus Hose und Hemd von verschiedenen Marken zu kaufen, ist nicht etwas, das man jeden Tag tut, aber eine realistischere Anwendung ist das Auto.
Die Stoßstangen eines Autos bestehen aus Kunststoffen, die sich von den metallischen Oberflächen anderer Teile des Exterieurs unterscheiden. Es ist jedoch wichtig, dass die Farbe des Stoßfängers bei jeder Beleuchtungssituation gut mit dem Rest des Fahrzeugs übereinstimmt. Andernfalls wäre es für Toyota peinlich, ihre Autos mit leicht verfärbten Stoßstangen zu sehen.
Abbildung 10 – Foto von Michail Dementiev auf Unsplash
Praktische Anwendungen von Metamerie in der Industrie
Metamerie ist nicht nur ein theoretisches Konzept in der Farbwissenschaft, sondern hat auch praktische Auswirkungen in vielen Branchen. Neben dem Beispiel der Automobilindustrie, wo unterschiedliche Materialien wie Kunststoffe und Metalle eine einheitliche Farbe erhalten müssen, haben auch andere Bereiche mit diesem Phänomen zu kämpfen.
- Textilien und Mode
Bekleidungshersteller sehen sich häufig mit Kundenbeschwerden konfrontiert, wenn die Stoffe im Geschäft zueinander zu passen scheinen, bei Tageslicht aber nicht zusammenpassen. Der Umgang mit Metamerie in Textilien erfordert eine strenge Qualitätskontrolle und standardisierte Lichtverhältnisse während der Produktion. - Druck und Verpackung
Beim Drucken können zwei Tinten bei Bürobeleuchtung identisch aussehen, aber bei Tageslicht oder Leuchtstoffröhrenlicht unterschiedlich aussehen. Dies kann zu kostspieligen Nachdrucken oder Problemen mit dem Markenimage führen, insbesondere bei Verpackungen, bei denen die Farbkonsistenz entscheidend ist. - Farben und Beschichtungen
Anbieter von Industrielacken, insbesondere in der Automobil- und Baubranche, müssen sicherstellen, dass die Beschichtungen auf allen Oberflächen und unter verschiedenen Lichtquellen gleichmäßig aussehen. Spektralphotometer werden oft verwendet, um Metamerie-Effekte zu minimieren. - Display- und Beleuchtungstechnologien
Hersteller von LEDs, Bildschirmen und anderen Beleuchtungsprodukten haben ebenfalls mit Metamerie zu kämpfen, wenn sie Geräte entwickeln, die Farben in unterschiedlichen Umgebungen genau wiedergeben müssen.
Für diese Branchen ist das Verständnis und die Kontrolle von Metamerie entscheidend für die Aufrechterhaltung von Produktqualität, Markenintegrität und Kundenzufriedenheit.
Farbmanagement-Lösungen für die Herausforderungen des Metamerismus
Die Unternehmen verwenden Color Management, eine Reihe strenger Protokolle, die auf einer sorgfältigen Farbprüfung von Lieferanten, Materialien und Farben bestehen. Sie verwenden spezielle Spektralgeräte, Farbstandards und andere Technologien zur Farbanpassung, um Farbkonsistenz zu gewährleisten und METAMERISMUS zu vermeiden.
- Spektralphotometer werden zur Messung des Reflexionsvermögens von Materialien verwendet. Spektrometer werden zur Messung der Farbzusammensetzung von Licht verwendet.
- Standards wie RGB, CMYK oder Pantone werden verwendet, um die Konsistenz zwischen den Lieferanten zu gewährleisten.
- Reflexionskurven von Oberflächen werden häufig an Lieferanten von Produktteilen weitergegeben, um sicherzustellen, dass wichtige Komponenten die Farben bei jeder Beleuchtung korrekt wiedergeben.
Abbildung 11 – Spektrometer und Spektrumsanzeige
Abbildung 12 – Reflexionskurve von olivgrüner Farbe
Wie man Metamerie misst: Indizes und Testmethoden
Um Metamerie zu kontrollieren, ist es wichtig, das Phänomen genau zu messen und zu quantifizieren. Verschiedene Indizes und Methoden werden in der Farbwissenschaft und der Industrie häufig verwendet:
- Spektrale Leistungsverteilung (SPD): Durch die Analyse des Lichtspektrums von verschiedenen Quellen können Ingenieure feststellen, wo Fehlanpassungen auftreten können.
- Farbunterschiedsmetrik (ΔE): Ein numerischer Wert, der den wahrgenommenen Unterschied zwischen zwei Farben unter verschiedenen Lichtquellen quantifiziert.
- Reflektionskurven: Zeigen, wie ein Material verschiedene Wellenlängen des Lichts reflektiert und geben einen Einblick, wie sich zwei Materialien unter verschiedenen Beleuchtungen verhalten können.
In der Praxis erfordern diese Messungen präzise Instrumente. An dieser Stelle sind Geräte wie das UPRtek MK350S Premium Handspektrometer unverzichtbar. Es ermöglicht Benutzern, SPD-Daten zu erfassen, die Reflektivität zu bewerten und kritische Indizes zu berechnen, die potenzielle Metamerie-Probleme aufdecken, bevor sie die Produktqualität beeinträchtigen.
Abb. 13 – Foto von Josh Berquist auf Unsplash
Was ist also der Schlüssel zum Verständnis von Metamerie?
Wir hoffen, dass wir ein wenig Licht in das schwer zu erklärende Thema Metamerie gebracht haben – aber wenn Sie die Grundlagen von Licht, Farbe und Materialien verstehen, ist das ein erster Schritt, um die Kontrolle zu übernehmen. Metamerie zu verstehen bedeutet zu verstehen:
- Grundlegendes über Licht und Farbe.
- Verschiedene Lichter haben ihre eigene Farbverteilung.
- Die molekulare Struktur von Materialien reflektiert/absorbiert/überträgt jede Farbe auf einzigartige Weise.
Sobald Sie diese verstanden haben, können Sie Spektrophotometer, Spektrometer und Spektralreflexionskurven verwenden, um die Probleme der Metamerie zu diagnostizieren und zu vermeiden.
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