Qu’est-ce que le métamérisme ? Définition, exemples et applications
Introduction au métamérisme
Qu’est-ce que le métamérisme? Imaginez que vous êtes dans un grand magasin et que vous trouvez une combinaison chemise-pantalon. Bien qu’ils soient de marques différentes, leurs couleurs sont parfaitement assorties. Cependant, lorsque vous rentrez chez vous et que vous les essayez, vous êtes déçue de constater que les couleurs sont légèrement différentes.
Il s’agit d’un problème causé par le métamérisme – deux matériaux affichant la même couleur sous un éclairage (dans un magasin), mais une couleur différente sous un autre éclairage (à la maison). Pour faire simple, la définition du métamérisme fait référence à ce phénomène de décalage des couleurs entre différentes sources lumineuses. Mais pourquoi cela se produit-il ?
Tout d’abord, nous devons nous assurer que vous comprenez les concepts d’éclairage.
- Qu’est-ce que le métamérisme ? – Définition et science de la couleur
- Concepts de base de la lumière pour comprendre le métamérisme :
- Comment les matériaux de surface influencent-ils le métamérisme ?
- Pourquoi les différences moléculaires sont-elles à l’origine du métamérisme des matériaux ?
- Le métamérisme est un défi pour les entreprises
- Applications concrètes du métamérisme dans l’industrie
- Solutions de gestion des couleurs aux problèmes de métamérisme
- Comment mesurer le métamérisme : Indices et méthodes de test
- Quelle est la clé pour comprendre le métamérisme ?
Fig 1 Métamérisme, différents matériaux affichant la même couleur sous une certaine lumière, et des couleurs différentes sous une autre lumière.
Qu’est-ce que le métamérisme ? – Définition et science de la couleur
En science des couleurs, le métamérisme est défini comme le phénomène par lequel deux objets ayant des distributions de puissance spectrale différentes semblent être de la même couleur sous une source lumineuse, mais ne le sont plus sous une autre. Cette définition du métamérisme explique pourquoi des vêtements, des peintures ou des plastiques peuvent sembler identiques dans le magasin, mais ne pas être assortis lorsqu’ils sont regardés à la maison ou à la lumière du jour.
La raison réside dans la manière dont le système visuel humain interprète la lumière. Nos yeux perçoivent les couleurs en fonction des réponses de trois types de cellules coniques, plutôt que d’analyser directement l’ensemble du spectre lumineux. Lorsque deux courbes spectrales différentes stimulent les mêmes réponses des cônes, elles apparaissent identiques – un exemple parfait de métamérie en action.
Concepts de base de la lumière pour comprendre le métamérisme :
- La lumière blanche des plafonniers est composée de plusieurs couleurs. Vous le savez probablement déjà. Un arc-en-ciel montre que la lumière blanche peut être diffractée en de nombreuses couleurs différentes : rouges, bleus, jaunes, oranges, verts, etc. Un prisme permet également de démontrer ce phénomène. Il est essentiel de comprendre ces principes fondamentaux de la lumière et de la couleur avant de pouvoir appréhender pleinement le phénomène du métamérisme.
Fig 2 Prisme, lumière et couleur
- Les intensités de ces couleurs varient dans une lumière. Il se peut que vos lumières émettent plus de lumière bleue que de lumière rouge. Vous pouvez le voir sur la figure 3, panneau de droite – Spectre lumineux de la LED. Ces variations dans la composition spectrale sont l’une des raisons sous-jacentes de l’apparition du métamérisme.
Fig. 3 Spectre des lumières incandescentes (l) et LED (r) pris par le spectromètre.
- Lorsque la lumière frappe la surface d’un matériau, trois choses peuvent se produire.
– réflexion
– absorption
– transmission (passe)
Ils peuvent se produire individuellement ou de manière combinée.
Fig 4 La lumière est réfléchie, absorbée, réfléchie
Une pomme est rouge parce qu’elle reflète une grande partie de la lumière rouge provenant d’un plafonnier. C’est ce que montre la courbe de réflectivité de la pomme à la figure 5. Notez que toutes les couleurs sont reflétées, mais que la partie rouge est plus significative – ce sont toutes les couleurs combinées qui constituent le « rouge pomme » de la pomme.
Fig 6 Rougeur d’une pomme
Fig 5 Courbe de réflectivité d’une pomme rouge
Comment les matériaux de surface influencent-ils le métamérisme ?
On pourrait penser que si deux matériaux se ressemblent sous une lumière, ils se ressembleront également sous une autre lumière ; après tout, c’est la même lumière qui éclaire les deux matériaux – la couleur peut changer, mais les deux matériaux devraient refléter la même couleur.
Ce n’est pas le cas, et la raison en est que les matériaux sont différents.
La figure 7 montre qu’au magasin, le pantalon et la chemise reflètent la même couleur. Notez que la couleur 510 nm (vert) est en partie réfléchie et absorbée, mais comme l’intensité est minime, l’effet sur la couleur est insignifiant.
Fig. 7 La chemise et le pantalon présentent la même couleur à la lumière du magasin. Notez que l’intensité de la longueur d’onde de 510 nm est insignifiante.
La figure 8 montre que la lumière verte de 510 nm est plus intense à la maison. La surface du pantalon absorbe davantage cette couleur, tandis que la chemise la reflète, créant ainsi le phénomène de métamérisme. La couleur 510nm étant négligeable à cause des lumières du magasin, elle n’a pas affecté la couleur.
Fig 8 La chemise et le pantalon sont différents sous l’éclairage domestique – notez l’intensité de la couleur 510nm. Une plus grande partie est réfléchie par la chemise et une plus grande partie est absorbée par le pantalon. La couleur résultante est différente
Sous la lumière du magasin, la réflexion/absorption/transmission de chaque matériau crée une couleur commune. La lumière de la maison a cependant introduit des caractéristiques de couleur différentes, auxquelles le pantalon et la chemise ont réagi différemment en raison de leurs matériaux de surface respectifs.
Pourquoi les différences moléculaires sont-elles à l’origine du métamérisme des matériaux ?
Pour comprendre cela, il faut considérer l’aspect très petit, ou moléculaire, du matériau. La structure moléculaire d’un matériau de surface détermine les propriétés d’un objet, tout comme l’ADN détermine les caractéristiques humaines (couleur des cheveux, taille, poids, etc.).
La structure moléculaire détermine si l’objet est un solide, un gaz ou un liquide, ou s’il est lourd ou léger. Il détermine si elle conduit la chaleur et l’électricité, et même comment elle traite les différentes couleurs de la lumière.
La façon dont chaque matériau reflète/absorbe/transmet les différentes couleurs de la lumière est propre à chaque matériau. C’est pourquoi il n’est pas facile de faire correspondre des objets de matériaux différents sous des éclairages différents.
Le métamérisme est un défi pour les entreprises
Acheter une combinaison pantalon/chemise de différentes marques n’est pas quelque chose que l’on fait tous les jours, mais une application plus réaliste est l’automobile.
Les pare-chocs d’une voiture sont fabriqués à partir de matériaux plastiques, différents des surfaces métalliques des autres parties de l’extérieur. Cependant, il est impératif que la réflectivité de la couleur du pare-chocs soit proche de celle du reste de la voiture, quelle que soit la situation d’éclairage. Sinon, il serait embarrassant pour Toyota de voir ses voitures avec des pare-chocs légèrement décolorés.
Figure 10 – Photo de Michail Dementiev sur Unsplash
Applications concrètes du métamérisme dans l’industrie
Le métamérisme n’est pas seulement un concept théorique de la science des couleurs – il a des conséquences pratiques dans de nombreux secteurs. Au-delà de l’exemple de l’automobile, où différents matériaux tels que les plastiques et les métaux doivent obtenir une couleur homogène, plusieurs autres domaines sont également confrontés à ce phénomène.
- Textiles et mode
Les fabricants de vêtements sont fréquemment confrontés à des réclamations de la part de leurs clients lorsque les tissus semblent assortis dans le magasin, mais qu’ils s’opposent à la lumière du jour. La gestion du métamérisme dans les textiles nécessite un contrôle strict de la qualité et des conditions d’éclairage normalisées pendant la production. - Impression et emballage
En imprimerie, deux encres peuvent sembler identiques sous un éclairage de bureau, mais différer sous la lumière du jour ou une lumière fluorescente. Cela peut entraîner des réimpressions coûteuses ou des problèmes d’image de marque, en particulier dans le domaine de l’emballage où la cohérence des couleurs est essentielle. - Peintures et revêtements
Les fournisseurs de peinture industrielle, en particulier dans les secteurs de l’automobile et de la construction, doivent veiller à ce que les revêtements aient un aspect uniforme sur toutes les surfaces et sous de multiples sources de lumière. Les spectrophotomètres sont souvent utilisés pour minimiser les effets de métamérisme. - Technologies d’affichage et d’éclairage
Les fabricants de LED, d’écrans et d’autres produits d’éclairage sont également confrontés au métamérisme lorsqu’ils conçoivent des appareils qui doivent restituer les couleurs avec précision dans des environnements variés.
Pour ces industries, la compréhension et le contrôle du métamérisme sont essentiels pour maintenir la qualité des produits, l’intégrité de la marque et la satisfaction des clients.
Solutions de gestion des couleurs aux problèmes de métamérisme
Les entreprises utilisent la gestion des couleurs, un ensemble de protocoles stricts qui exigent un examen méticuleux des couleurs des fournisseurs, des matériaux et des peintures. Ils utilisent des appareils spectraux spécialisés, des étalons de couleur et d’autres technologies de mise en correspondance des couleurs, afin de garantir la cohérence des couleurs et d’éviter le MÉTAMÉRISME.
- Les spectrophotomètres sont utilisés pour mesurer la réflectivité des matériaux. Les spectromètres sont utilisés pour mesurer la composition de la couleur de la lumière.
- Des normes telles que RGB, CMYK ou Pantone sont utilisées pour assurer la cohérence entre les fournisseurs.
- Les courbes de réflectivité des surfaces sont souvent distribuées aux fournisseurs de pièces de produits afin de s’assurer que les composants importants affichent correctement les couleurs, quel que soit l’éclairage.
Figure 11 – Spectromètre et affichage du spectre
Figure 12 – Courbe de réflectivité de la peinture vert olive
Comment mesurer le métamérisme : Indices et méthodes de test
Pour contrôler la métamérie, il est essentiel de mesurer et de quantifier le phénomène avec précision. Plusieurs indices et méthodes sont couramment utilisés dans la science et l’industrie de la couleur :
- Distribution de puissance spectrale (SPD) : En analysant le spectre lumineux provenant de différentes sources, les ingénieurs peuvent identifier les points de discordance.
- Mesure de la différence de couleur (ΔE) : Valeur numérique qui quantifie la différence perçue entre deux couleurs sous différentes sources de lumière.
- Courbes de réflectance : Elles montrent comment un matériau réfléchit différentes longueurs d’onde de la lumière, ce qui permet de comprendre comment deux matériaux peuvent se comporter sous des éclairages multiples.
Dans la pratique, ces mesures nécessitent des instruments précis. C’est là que des appareils comme le spectromètre portable UPRtek MK350S Premium deviennent essentiels. Il permet aux utilisateurs de capturer des données SPD, d’évaluer la réflectivité et de calculer des indices critiques qui révèlent les problèmes potentiels de métamérie avant qu’ils n’affectent la qualité du produit.
Fig 13 – Photo de Josh Berquist sur Unsplash
Quelle est la clé pour comprendre le métamérisme ?
Nous espérons avoir apporté quelques éclaircissements sur le métamérisme, un sujet difficile à expliquer – mais si vous comprenez les bases de la lumière, de la couleur et des matériaux, c’est un premier pas vers la maîtrise de la situation. Comprendre le métamérisme, c’est comprendre :
- Notions de base sur la lumière et la couleur.
- Les différentes lumières ont leur propre distribution de couleurs.
- La structure moléculaire des matériaux reflète/absorbe/transmet chaque couleur de manière unique.
Une fois ces notions comprises, vous pouvez utiliser des spectrophotomètres, des spectromètres et des courbes de réflectivité spectrale pour commencer à diagnostiquer et à éviter les problèmes de métamérie.
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