Mağazada aynı, evde farklı: metamerizm

Kısa cevap

İki kumaş, ışığı dalga boylarına göre çok farklı biçimlerde yansıtsa bile, gözün üç koni türünde aynı tepkiyi uyandırabilir ve bu durumda aynı renkte görünür. Bu eşleşme ışığa bağlıdır: ışığın tayfı değişince iki kumaşın koniler üzerindeki etkisi farklı biçimde değişir ve eşleşme bozulur; buna metamerizm denir. Bu dersteki hesapta, bir mağaza ışığında birebir aynı görünen iki ten tonu, gün ışığında belirgin biçimde ayrışır; aynı ışıkta bile iki farklı gözlemci onları farklı görebilir.

Üç sayıya sığan bir tayf

Bir yüzeyin rengi, görünür tayfın her dalga boyunda ne kadar ışık yansıttığıyla belirlenir. Bu, onlarca dalga boyunda ölçülen bir eğridir.

Göz ise bu eğrinin tamamını görmez. BI-10'da ele alınan üç renk kuramının söylediği gibi, gözdeki üç koni türü, gelen ışığı üç geniş dalga boyu aralığında toplar ve beyne yalnız üç sayı gönderir. Onlarca değerden oluşan bir eğri üç sayıya indirildiğinde, bilgi kaybolur: birbirinden çok farklı eğriler aynı üç sayıyı verebilir.

Kartın sorusunun cevabı buradadır: aynı görünen iki kumaşın tayfları farklı olabilir, çünkü göz tayfı değil, üç koninin tepkisini karşılaştırır. İki kumaşın tayf eğrileri farklı yerlerde yükselip alçalsa bile, bu farklar koniler için birbirini dengeleyebilir. Kumaşlar farklı boyarmaddelerle boyandığında bu çok sık olur: aynı rengi farklı kimyasallarla elde etmek, çoğu zaman farklı tayflarla aynı rengi elde etmek demektir.

Işık değişince

Eşleşme yalnız belirli bir ışık altında geçerlidir. Işık kaynağı değiştiğinde, iki yüzeyin tayflarındaki farklı bölgeler farklı ölçüde aydınlanır ve dengelenmiş olan farklar yeniden ortaya çıkar.

Bu etki özellikle dar tepeli ışıklarda belirgindir. BI-07'de gördüğümüz gibi floresan lambalar ve bazı LED'ler, ışıklarını belirli dar dalga boylarında yoğunlaştırır. Böyle bir ışık altında, iki yüzeyin tayfları arasındaki fark bu tepelerin arasına düşüyorsa, göz o farkı hiç görmez.

Bu etkinin ne kadar büyük olabileceğini görmek için bir hesap yapılabilir. Açık kaynak colour-science kütüphanesindeki CIE renk eşleme fonksiyonları, CIE aydınlatıcıları ve standart renk kartı ColorChecker'ın «açık ten» ile «koyu ten» yamalarının ölçülmüş yansıtma tayfları kullanılarak, her yamaya bir «ikiz» kuruldu. İkizin tayfı, F11 ışığı altında koniler için özgün yamayla tam olarak aynı sonucu verecek biçimde, ama tayfın farklı bölgelerinde farklı olacak biçimde hesaplandı; bu, en kötü durumu göstermek için bilerek seçilmiş bir ikizdir ve gerçek her boya çiftinin bu kadar ayrışacağı anlamına gelmez.

Tablodaki sayılar, CIEDE2000 renk farkıdır. F11 altında fark sıfırdır, yani iki yüzey birebir aynıdır. Gün ışığında ise fark açık ten yaması için yaklaşık 12, koyu ten yaması için yaklaşık 9'dur; bu, yan yana konunca herkesin kolayca göreceği bir farktır. Renk farkının nasıl ölçüldüğü ve hangi farkın kabul edilebilir sayıldığı EN-01'in konusudur.

Gözlemci değişince

Metamerizmin ikinci türü, ışık aynı kalsa bile ortaya çıkar. İnsanların koni duyarlılıkları birbirinden biraz farklıdır; ayrıca aynı kişi bir rengi küçük bir alanda ve geniş bir alanda baktığında biraz farklı görür.

CIE bu farkı hesaplarda iki standart gözlemciyle temsil eder: küçük bir alanı temsil eden 1931 tarihli 2 derecelik gözlemci ve daha geniş bir görüş alanını temsil eden 1964 tarihli 10 derecelik gözlemci. Yukarıdaki hesapta, 2 derecelik gözlemci için F11 altında birebir aynı olan açık ten ikizi, 10 derecelik gözlemci için aynı ışıkta yaklaşık 0,9 birimlik bir fark gösterir. Fark küçüktür ama sıfır değildir: aynı ışıkta, aynı iki kumaşa bakan iki kişi, birinin «aynı», öbürünün «biraz farklı» diyeceği bir durumda olabilir.

Tekstil ve otomotiv

Metamerizm, rengi farklı malzemelerde eşleştirmek zorunda olan her sektörün gündelik sorunudur.

Bir takım elbisenin ceketi ile pantolonu farklı kumaş partilerinden gelebilir; bir kanepenin kumaşı ile ona uyması istenen kırlentler farklı liflerden yapılmış olabilir. Her birine uygun boyalar farklıdır ve bu boyaların tayfları da farklıdır. Mağazanın ışığında kusursuz bir eşleşme, evin akkor ışığında ya da sokakta gün ışığında bozulabilir.

Otomotiv sektöründe sorun daha da çok katmanlıdır. Bir aracın iç mekânında plastik paneller, kumaş döşemeler, deri ve boyalı metal yan yana durur. Bunların hepsi farklı malzemelerdir ve farklı pigmentlerle renklendirilir. Tasarımcının istediği tek bir gri ya da bej, galerinin ışığında, güneş altında ve gece iç aydınlatmasında aynı görünmelidir. Bu yüzden renk kontrolünde numuneler tek bir ışıkta değil, birkaç standart ışık altında karşılaştırılır. Bunun nasıl yapıldığı, standart ışık kabinleri ve gözle değerlendirme yöntemleri EN-02'nin konusudur.

Örnek — mağazada seçilen fondöten

Bir müşteri, bir kozmetik mağazasında fondöten seçiyor. Mağazanın ışığı dar bantlı bir floresan; müşteri bileğine sürdüğü birkaç ton arasından teniyle «birebir aynı» görünen birini seçiyor. Eve döndüğünde, pencere kenarında aynaya baktığında, fondötenin yüzünde bir maske gibi ayrı durduğunu görüyor.

Bu dersteki hesap, bunun neden olabileceğini gösterir. Fondötenin pigmentleri ile tenin kendi rengini veren maddeler, hemoglobin ve melanin, aynı tayfı üretmez; mağaza ışığında denk gelen iki farklı tayf, gün ışığında ayrışabilir. Hesaptaki ikizler, bu ayrışmanın hem açık hem koyu ten yamalarında büyük olabildiğini göstermiştir: açık ten için yaklaşık 12, koyu ten için yaklaşık 9 birimlik bir fark. Etki, tende hangi tayf bölgelerinin rengi taşıdığına bağlıdır ve her ten için ayrıca değerlendirilmelidir.

Pratik cevap, eşleşmeyi tek bir ışıkta yapmamaktır. Fondöten mümkünse gün ışığında, bir pencerenin yanında ya da dışarıda denenir; mağazalar, ürünlerini birden fazla ışık altında gösterebilecek bir köşe ayırabilir. Bu, açık tenden koyu tene bütün müşteriler için aynı derecede geçerlidir.

Sık yapılan yanlış

Özet

1. Göz, bir yüzeyin yansıtma tayfını üç koninin tepkisine indirger; çok farklı tayflar aynı üç tepkiyi verebilir ve bu yüzeyler aynı renkte görünür. Buna metamerizm denir.
2. Eşleşme ışığa bağlıdır: dar bantlı mağaza floresanları gibi ışıklarda aynı görünen yüzeyler, gün ışığında ya da akkor ışıkta ayrışabilir; hesaplanan bir örnekte mağaza ışığında birebir aynı olan ten tonları gün ışığında 9 ile 12 birim ayrışmıştır. Eşleşme gözlemciye de bağlıdır.
3. Tekstil ve otomotivde farklı malzemeler farklı boyalarla renklendirildiği için metamerizm sık görülür ve renk birkaç standart ışık altında kontrol edilir; fondöten gibi tene uyması gereken ürünler de tek bir ışıkta değil, gün ışığında denenmelidir.

Kendini sına

1. (Kolay) Metamerizm nedir?
2. (Kolay) CIE aydınlatıcısı F11 hangi tür ışığı temsil eder?
3. (Orta) Aynı görünen iki kumaşın spektrumları neden farklı olabilir?
4. (Orta) Aydınlatma metamerizmi ile gözlemci metamerizmi arasındaki fark nedir?
5. (Zor) Dar bantlı ışıklar metamerizmi neden daha çok ortaya çıkarır?
6. (Zor) Mağazada tene «birebir» uyan bir fondöten evde neden ayrı durabilir ve bu nasıl önlenir?

Cevaplar

1. Farklı yansıtma tayflarına sahip iki yüzeyin belirli bir ışık ve gözlemci için aynı renkte görünmesi ve ışık ya da gözlemci değişince eşleşmenin bozulabilmesi («Üç sayıya sığan bir tayf»).
2. Nadir toprak fosforlu, dar ya da üç bantlı, 4000 K'lik ticari bir floresanı; mağaza ve ofis ışığına yakındır ve metamerizm testlerinde kullanılır («Işık değişince»).
3. Göz tayfın tamamını değil, üç koni türünün tepkisini karşılaştırır; tayfın onlarca değerlik bilgisi üç sayıya indirgenir ve farklı eğriler aynı üç sayıyı verebilir. Farklı boyarmaddelerle boyanan kumaşlar aynı rengi farklı tayflarla üretir («Üç sayıya sığan bir tayf»).
4. Aydınlatma metamerizminde ışık değişince eşleşme bozulur; gözlemci metamerizminde ışık aynı kalır ama farklı bir gözlemci, örneğin farklı koni duyarlılıklarına sahip bir kişi ya da daha geniş bir görüş alanı, farkı görür («Işık değişince», «Gözlemci değişince»).
5. Işık gücünü birkaç dar tepede topladığı için, iki yüzeyin tayfları arasındaki fark bu tepelerin arasına düşerse göz o farkı hiç görmez; ışık daha geniş tayflı bir ışıkla değiştiğinde fark ortaya çıkar («Işık değişince»).
6. Fondötenin pigmentleri ile tenin rengini veren maddeler aynı tayfı üretmez; mağazanın dar bantlı ışığında denk gelen iki tayf gün ışığında ayrışabilir. Hesaplanan örnekte fark açık ten için yaklaşık 12, koyu ten için yaklaşık 9 birimdir. Fondöten gün ışığında denenmeli, mağazalar birden fazla ışıkla deneme imkânı sunmalıdır («Örnek — mağazada seçilen fondöten»).

Kaynaklar

• X-Rite, «Understanding Illuminants».
• CIE 015:2018, «Colorimetry», 4. baskı.
• colour-science, açık kaynak Python renk bilimi kütüphanesi, sürüm 0.4.4 (CIE renk eşleme fonksiyonları, CIE aydınlatıcıları ve ColorChecker N Ohta yansıtma verileri).

Sonraki adım

TK-03 renk ile ışık arasındaki fizikten, bir rengin tarihine geçiyor: deniz salyangozlarından elde edilen Tyros morunun Akdeniz'in eski imparatorluklarında nasıl bir statü simgesine dönüştüğünü ve bir rengi giymenin yasaklanmasının ne anlama geldiğini soruyor. EN-02 ise bu dersteki metamerizm sorununun iş hayatındaki çözümünü anlatıyor: standart ışık kabinlerinde, birkaç standart aydınlatma altında, doğru gözlem açısı ve arka planla renklerin gözle nasıl karşılaştırıldığını ve gözlemcinin renk görmesinin neden ayrıca sınandığını gösteriyor.