Ezt már eddig is tudtad, ahogy azt is, hogy a hullámhossz-érzékenység az előfeltétele annak, hogy a látórendszer a szembe jutó fény hullámhossz-összetételéről (spektrális összetételéről) információt nyerjen. Színlátás elvileg lehetséges lenne egyetlen fotoreceptor-típus segítségével is, de csak akkor, ha e receptor különböző hullámhosszú fényekre eltérő típusú válaszokat tudna adni. Az élővilágban létező fotoreceptorok azonban nem ilyenek: bármilyen hullámhosszú, tehát bármilyen energiaszintű fotont nyelnek is el, mindig ugyanolyan típusú választ adnak. Ezt hívják az univariancia elvének. A különböző fotopigmentek abban különböznek egymástól, hogy milyen hullámhosszú fotonokat nyelnek el nagyobb valószínűséggel. A három csaptípusunk különböző spektrális érzékenységi görbéjű, amelyeketezért rövid (R), közép (K) és hosszú (H) hullámhosszú csapoknak vagy kék, zöld és vörös csapoknak nevezünk. A három csapot különböző energiával érkező fotonok ingerlik. A kék, zöld és vörös csapok érzékenységi maximumai rendre 440 nm, 545 nm és 575 nm hullámhosszúságú, látható sugárzásnál vannak.

A közepes és hosszú hullámhosszakra érzékeny csapok érzékenységi görbéi szinte egymásba simulnak. Ebből arra is következtethetnénk, hogy az emberiség evolúciója során kisebb változások, mutációk következtében az egykori két csaptípusból lassan differenciálódott egy harmadik, mert az jobban szolgálta a túlélést.

Az emberi retina a beeső fények spektrális összetételének csak meglehetősen durva felbontására képes. Ez éppen azért van így, mert mindössze három, különböző érzékenységű fotoreceptoraink vannak. A durva felbontás következménye, hogy időnként nagyon különböző összetételű fényeket is egymástól megkülönböztethetetlen színűnek látunk. Az ilyen, tehát fizikailag különböző, ám színre megkülönböztethetetlen színingereket hívjuk metamereknek.

A digitális és analóg technikai képrögzítő és -visszaadó rendszerek is többnyire három színre épülnek, esetleg a feketével kiegészítve. Metamerizmusuk azonban különbözik az emberi látás metamerizmusától. Ezért a szem által azonosnak érzékelt színek eltérően jelenhetnek meg a fényképen, és fordítva. A színvisszaadás a nyomtatásban, a fényképezésben, a moziban, a televízióban és a festészetben a metamerizmuson alapul. Ennek köszönhetően a különböző spektrális elnyelő jellemzőjű pigmentkészletek keverékéből (televíziók és monitorok esetében eltérő emissziós spektrummal rendelkező foszforok halmazaiból ) olyan színek állíthatók össze, amelyeket a szem azonosnak érzékel.

Átlátszó eredetikről visszavert vagy áteresztett fény esetén az azonos szín érzékelése különböző pigmentkészletek használatakor a megvilágítástól függ. A visszavert vagy áteresztett fényt a pigment részben elnyeli, de a szem által érzékelt végső fényspektrum nemcsak a pigment jellemzőitől, hanem a fényforrás jellemzőitől is függ. Emiatt két, a nappali fényben egyformának tűnő fénymintát másmilyennek láthatsz mesterséges fényben.

Eddig ez könnyű volt, de nem fogod most sem megúszni, mert a színegyezés vagy színilleszkedés (color matching) jelenségéhez értünk. A három csaptípuson alapuló színlátás esetén színegyezést lehet elérni három, megfelelően megválasztott monokromatikus (egyetlen frekvenciájú, a gyakorlatban keskeny spektrumú) fény, illetve összetett széles spektrumú fények nagy tartománya között. A három monokromatikus fényt primer fényeknek is nevezik, s úgy kell megválasztani őket, hogy a háromból kettőt összekeverve, sohase jöjjön létre színegyezés a harmadikkal. Más szóval: a színegyezést egy háromdimenziós tér segítségével modellezzük, ahol a dimenziók a csaptípusok válaszai, illetve ezek bizonyos kombinációi. A primer fényeket tehát úgy választjuk, hogy bármelyikük által kiváltott csapválaszok függetlenek legyenek a másik kettő által kiváltottaktól. Például a 450 nm, 540 nm és 610 nm hullámhosszúak lehetnek a primer fények. Ha meg akarod őrizni a komolyságodat, akkor elárulom, hogy az így kiválasztott primer fényhármas ortogonális bázist képez. Egy tipikus, színegyezést vizsgáló kísérletben az áldozat egy függőlegesen két részre osztott kör alakú mezőt lát. A kör eredetileg fehér, a mezőt körülvevő háttér világossszürke. A mező egyik felét a széles spektrumú tesztfénnyel, a másik felét pedig a három primer fény keverékével világítják meg. A feladat az, hogy a három primer fény intenzitását egy-egy szabályzóval masszírozva, színegyezést érjen el a tesztelő személy a tesztfénnyel, tehát a kör alakú mező egységes, homogén színűnek látszódjék.

A színegyezés alapjául szolgáló folyamatok alapvetően lineárisak. Ez azt jelenti, hogy kielégítik a homogenitás és a szuperpozíció kritériumait. A szuperpozíció elve azt mondja ki, hogy ha adott két egyező, tesztfény-primerkombináció pár, akkor a két tesztfény összege is egyezni fog a két primerkombináció összegével. Két fény összegét kapjuk például akkor, ha két vetítőből egy-egy fényfoltot vetítünk egymásra egy vetítővásznon. Ezt additív színkeverésnek is nevezzük. A szuperpozíció elvének első alapos vizsgálatát a színegyezés esetében Hermann Günther Graßmann német matematikus végezte el, s ezért a szuperpozíció ezen esetét Graßmann -féle additivitási törvénynek is nevezzük.

A homogenitás elvének lényege, hogy ha egy tesztfény egyezik egy primerkombinációval, akkor a tesztfény K-szorosa (tehát spektrális energiaeloszlásának K-val vett szorzata, pl. kétszer akkora fényerő) egyezni fog a primerkombináció K-szorosának a szorzatával.

A következő lépés a színegyezési függvények megalkotása. A színegyezési kísérletek fent leírt alaphelyzetében megtehetik, hogy a tesztfények sorozatának is monokromatikus fényeket használnak mondjuk 10 nanométerenként 380 nm-től 720 nm-ig, és a három primer fényből ezek látható színét kevertetik ki a kísérleti személyekkel. Ha a legegyszerűbb esetben primer fényeknek a 450 nm-t, 540 nm-t és 610 nm-t választják, s a tesztfény mondjuk 540 nm, akkor az egyezésnél a kísérleti áldozat várhatóan csak az 540 nm-es primerfény intenzitását állítja nullánál nagyobbra. Egy ilyen méréssorozatból kapják a színegyezési függvényeket.

A színegyezési kísérletekhez független primereket kell választani. Azonban még ebben az esetben sem lehetséges egy adott primerhármas segítségével minden monokromatikus fény színét kikeverni. Bizonyos tesztfény-hullámhosszaknál akárhogy is tekergeti a szerencsétlen a három szabályozót, nem sikerül egyezést elérnie. Ilyen esetekben csak úgy hozható létre egyezés, ha az egyik primer fényt a primer oldalon nullára állítják, és ugyanakkor hozzákeverik a tesztfényhez (megváltoztatva ezzel annak színét); ezt a megváltoztatott tesztfényt pedig a maradék két primerből már ki lehet keverni. Matematikailag ezt az esetet úgy fejezik ki, hogy a másik oldalra átvitt primer intenzitását negatív előjellel tüntetik föl a színegyezési függvények között. Ezért tehát minden, valódi primerfény-hármas alapján kapott színegyezési függvényben vannak negatív értékek. Ugyanakkor olyan színegyezési függvényeket is lehet konstruálni, amelyeknek egyetlen értéke sem negatív; ilyenek például a Nemzetközi Világítástechnikai Bizottságnak (Commission Internationale de l’Éclairage, CIE) azok a szabványos színegyezési függvényei, amelyeket technikai célokra hoztak létre. Ezek a függvények „virtuális primereken” alapulnak, azaz nincsen olyan tényleges primer fényhármas, amelynek használata ezeket az értékeket adná. Mivel piszkosul lusta vagyok, megkértem a ChatGPT-t, hogy a CIE függvényekből gyártson nekem excel táblázatot.

A csapok érzékenységi görbéi is átalakíthatók színegyezési függvényekké. 1987-ben kedvencünk. a makákók egyedi csapjainak érzékenységét mérték mikroelektródákhoz kapcsolt eljárással, és a kapott görbéket a humán kísérletekből származó színegyezési függvényekkel megegyezőnek találták.