Luce e colori. Mauro Mancini. Dall argento al bit. Associazione culturale

Transcript

1 Luce e colori di Mauro Mancini Dall argento al bit Associazione culturale

2 Cominciamo con il definire Fotografia è parola composta che deriva dal greco (phothòs = luce e graphis = scrittura) che letteralmente significa scrittura per mezzo della luce: il fotografo quindi è colui che scrive con la luce.

3 Cominciamo con il definire Cinematografia (kinima=movimento e graphis=scrittura) sottintende la fotografia a cui aggiunge il movimento, in altri termini il cineasta è colui che dà movimento alla fotografia.

4 Onde elettromagnetiche Un sasso gettato in uno stagno genera onde concentriche che si allontanano dal punto di caduta in acqua Il sole genera onde elettromagnetiche con lunghezza ed ampiezza costanti Lunghezza d onda Lunghezza d onda Direzione di propagazione

5 Ampiezza Onde elettromagnetiche Un onda elettromagnetica è caratterizzata da: direzione di propagazione ampiezza lunghezza Lunghezza d onda Direzione di propagazione Lunghezza d onda

6 Spettro elettromagnetico frequenza lunghezza energia ( ev ) denominazione da <30 hz a 3 khz da > km a 100 km a energia elettrica e telefonia da 3 khz a 30 khz da 100 km a 10 km da a VLF da 30 khz a 300 khz da 10 km a 1 km da a 10-9 LF da 300 khz a 3Mhz da 1 km a 100 m da 10-9 a 10-8 MF da 3 Mhz a 30 Mhz da 100 m a 10 m da 10-8 a 10-7 HF da 30 Mhz a 300 Mhz da 10 m a 1 m da 10-7 a 10-6 VHF da 300 Mhz a 3 Ghz da 1 m a 100 mm da 10-6 a 10-5 microonde UHF da 3 Ghz a 30 Ghz da 100 mm a 10 mm da 10-5 a 10-4 microonde SHF da 30 Ghz a 300 Ghz da 10 mm a 1 mm da 10-4 a 10-3 microonde EHF da 300 Ghz a 4*10 14 hz da 1 mm a 750 nm da 10-3 a 1.5 infrarosso da 4*10 14 hz a 8.5*10 14 hz da 750 nm a 350 nm da 1.5 a 3.5 luce visibile da 8.5*10 14 hz a 3*10 16 hz da 350 nm a 10 nm da 3.5 a 10 2 ultravioletto da 3*10 16 hz a 3*10 19 hz da 10 nm a 10-2 nm da 10 2 a 10 5 raggi X da 3*10 19 hz a 3*10 22 hz da 10-2 nm a 10-5 nm da 10 5 a 10 8 raggi g da 3*10 22 hz a 3*10 23 hz da 10-5 nm a 10-6 nm da 10 8 a 10 9 radiazioni cosmiche L'occhio umano percepisce come luce bianca l insieme dei colori generati con lunghezze d onda comprese nella banda da 380 (viola) a 780 (rosso) nanometri

7 La luce bianca Scomposizione della luce bianca mediante prisma ottico Ricomposizione della luce bianca tramite il disco di Newton La luce bianca (bianco puro CIE) fu misurata a Roma in estate alle 12 ed ha una temperatura di colore di 5400 K

8 Misure fotometriche La candela è l'unità di misura dell intensità luminosa e rappresenta il flusso luminoso emesso da una sorgente puntiforme (una candela, appunto) in una determinata direzione nell'angolo solido unitario; in tabella alcuni esempi: Sorgente Potenza approssimativa in watt (W) Luminosità approssimativa in candele (cd) Candela di cera non noto 1 cd Led poco luminosi decine di mw (milliwatt) decine di mcd (milli candela) Lampada fluorescente 40 W 200 cd Una sfera è composta da 12,56 settori sferici (steradiante); se al centro poniamo una candela la sua intensità luminosa genera 12,56 flussi luminosi ognuno pari ad un lumen quindi 1 candela è uguale a circa 12 Lumen Un lux è l illuminamento ricevuto da un mq di superficie posta ad un metro dalla fonte luminosa di un lumen.

9 Luce Solare Alba o tramonto La qualità cromatica La luce è ciò che rende visibili gli oggetti. La luce bianca cambia la sua qualità cromatica al variare dell illuminante che la genera e in tal modo gli oggetti ci appaiono colorati. La qualità cromatica è misurata attraverso la temperatura colore (espressa in gradi Kelvin) poiché un corpo nero surriscaldato varia la propria colorazione al variare della temperatura. Un ora dopo l aba Prima mattino Tardo pomeriggio Mezza estate a mezzogiorno (Roma) Luce diretta in piena estate Cielo coperto Luce media in estate (cielo blu) Ombra leggera estiva Ombra media estiva 2000k 3500k 4300k 4300k 5400k 5800k 6000k 6500k 7100k 8000k La luce del cielo in estate (verso nord) k Calda < di 3300K Neutra tra 3300 e 5300K Fredda > di 5300K

10 La qualità cromatica Fiamma del fiammifero Lume di candela Lampada domestica a incandescenza da 40 W Lampada fluorescente extracalda (la luce appare di colore giallo molto gradevole e riposante) Lampada domestica a incandescenza da 60 W Lampada domestica a incandescenza da 75 W Lampada domestica a incandescenza da 100 W Lampada fluorescente warm white (bianco caldo di colore bianco-giallastro) Lampada Photoflood da 500 W per uso fotografico Lampada fluorescente white (bianco neutro di colore bianco tendente al bianco sporco verdastro) Lampada fluorescente cool white (bianco freddo di colore bianchissimo) Lampada ad arco a fiamma bianca Lampada ad arco Xenon Lampada fluorescente daylight (diurna di colore bianco argenteo intensissimo) Lampada fluorescente skywhite (superdiurna di colore argenteo quasi azzurrino) 1700k 1850k 2650 K 2700 K 2760 K 2820 K 2900 K 3000 K 3400 K 3500 K 4000 K 5000k 6420k 6500 K 8000 K Calda < di 3300K Più una lampada è potente (in Watt), più la temperatura Kelvin è alta Neutra tra 3300 e 5300K Fredda > di 5300K

11 La percezione del colore La retina dell occhio umano ha due tipi di ricettori fotosensibili: i coni e i bastoncelli. I coni servono per la visione diurna ed effettuano il riconoscimento del colore e dei dettagli delle immagini; sono di tre tipi, ciascuno con uno specifico fotopigmento: cianolabe massimo assorbimento nel blu 445 nm clorolabe massimo assorbimento nel verde 535 nm eritrolabe massimo assorbimento nel rosso 585 nm I bastoncelli sono responsabili della visione crepuscolare e notturna e contengono un solo fotopigmento la rodopsina che è circa 1000 volte più sensibile di quelle dei coni e perciò attiva anche con luce molto debole. Curva di sensibilità L'occhio umano ha una sensibilità diversa ai colori: è massima al colore verde (555 nm) in cui assume valore 1, discende fino a 0 per le lunghezze che identificano sia l infrarosso che l ultravioletto. Per apprezzare un passaggio di colore l occhio umano utilizza circa 200 sfumature.

12 Il colore e la sua percezione Il colore esiste grazie alla luce; è percepito dall occhio in modo: Diretto Riflesso La percezione diretta avviene per sintesi additiva, ovvero per somma di colori. La percezione riflessa avviene per sintesi sottrattiva, ovvero sottrazione di colori dalla luce bianca, vediamo cioè il colore che resta.

13 Sintesi additiva Il monitor riflette verso i nostri occhi un colore formato dalla somma di tre luci (colori primari RGB). La sintesi additiva si ha quando sommando almeno due colori primari si ottiene un terzo colore (complementare) e può avvenire per sintesi: spaziale quando la sovrapposizione di almeno due luci produce per il sistema occhio/cervello un terzo colore intermedio. in media spaziale quando, come nei monitor, i micropunti dei fosfori R, G, B ciascuno con la propria tonalità di colore si fondono nel macropunto (pixel) generando un nuovo colore temporale quando due sensazioni di colori colpiscono l occhio in due momenti diversi, ma temporaneamente ravvicinati tanto che l occhio costruisce una nuova sensazione intermedia es

14 Colori primari In sintesi additiva si usano i colori primari RGB che sono: Rosso (Red) Verde (Green) Blu (Blue) Nella sintesi additiva se: ogni colore è al massimo di saturazione (255) otteniamo il bianco due canali sono a 0 e un solo colore è a 255 otteniamo la tinta al massimo di saturazione ciascun colore primario è a 0 otteniamo il nero per mancanza di informazione

15 Sintesi sottrattiva Il limone appare giallo perché la sua buccia assorbe tutte le lunghezze d onda dei colori componenti la luce bianca meno quelle che formano il giallo che vengono riflesse verso i nostri occhi. In sintesi sottrattiva si usano i colori complementari CMY che sono: Ciano (Cian) Magenta (Magenta) Giallo (Yellow) La somma dei colori complementari dovrebbe formare il nero

16 La ruota dei colori La ruota dei colori rappresenta le relazioni tra i tre colori primari RGB e i tre colori complementari CMY ed evidenzia come la somma tra due colori primari produce un colore complementare secondo il seguente schema: blu+verde = ciano verde+rosso = giallo rosso+blu = magenta In altre parole: il ciano è il complementare del rosso il giallo è il complementare del blu il magenta è il complementare del verde In una azione di fotoritocco se aggiungiamo un colore diminuiamo il suo opposto secondo la logica primario / complementare e viceversa: se aggiungo il ciano tolgo il rosso se aggiungo il rosso tolgo il ciano se aggiungo il magenta tolgo il verde se aggiungo il verde tolgo il magenta se aggiungo il giallo tolgo il blu se aggiungo il blu tolgo il giallo

17 La rappresentazione del colore Il colore è una caratteristica psicofisica soggettiva, cioè esiste solo negli occhi e nel cervello dell'osservatore, è una sensazione solo umana poichè gli animali avendo occhi sensibili a lunghezze d'onda diverse vedono in modo differente. Il colore non è una caratteristica propria di un oggetto, occorre quindi poterlo misurare (oggettivazione) in modo standard così da identificarlo (classificarlo) e riprodurlo. Per identificare un colore possiamo usare: delle tavole di associazione standard (Pantone) una serie di numeri che definiscono grandezze fisiche concorrenti a realizzare un colore Il modello colore è un modello matematico astratto che utilizza 3 o 4 componenti cromatiche rappresentate da numeri; sono modelli colore l RGB e il CMYK. Quando all interno di un modello colore identifichiamo un sottoinsieme di colori rappresentabili definiamo uno spazio colore (detto anche gamma o gamut): così all interno del modello RGB possiamo identificare degli spazi colori diversi (srgb o Adobe RGB, etc) da utilizzare.

18 Il modello colore La Natura ci offre il modello colore più ampio, l occhio non riesce a percepire tutti i colori quindi ritaglia un primo spazio B colore, la fotocamera ne registra ancora meno, la stampa riduce C ulteriormente la gamma; in altri termini lo spazio colore (o gamut) definisce il numero di colori che lo strumento considerato riesce a percepire / rappresentare. A: occhio umano B: pellicola a colori C: monitor D: stampa Il modello colore CIE è un tentativo di rappresentare lo spazio colore presente in natura, i più noti sono il CIE HCV e il CIE L*a*b*. Sul bordo sono disposti i colori saturi dello spettro luminoso quali il rosso, il giallo e il verde (RGB), nei punti di contatto troviamo i colori complementari (CMY). Al centro troviamo i colori insaturi con il bianco che è il più insaturo di tutti. Se nello schema consideriamo la luminosità il modello si trasforma da due a tre dimensioni formando un solido che ha come base il triangolo CIE e come altezza la luminosità. A D Tre colori, se ben posizionati, possono generare per sintesi additiva gran parte dei colori visibili. Il formato Raw non fa riferimento a nessuno spazio colore

19 Il modello colore HSL (chiamato anche HSB o HCB) è basato sulla percezione umana del colore e lo descrive attraverso tonalità, saturazione e luminosità. I modelli colore La tonalità (Hue) o tinta è identificata dal nome del colore (arancione, giallo, viola) e rappresenta il colore riflesso da o trasmesso attraverso un oggetto; viene calcolata come una posizione sulla ruota dei colori standard ed è espressa in gradi da 0 a 360. La saturazione (Saturation) o croma è la potenza o la purezza del colore e rappresenta la quantità di grigio rispetto alla tonalità ed è calcolata come percentuale da 0% (grigio) a 100% (saturazione completa). Sulla ruota dei colori standard, la saturazione aumenta dal centro verso l'esterno. La luminosità (Lightness o Brightness) o brillanza è la chiarezza o scurezza relativa del colore ed è generalmente misurata come percentuale da 0% (nero) a 100% (bianco).

20 I modelli colore Il modello colore RGB (Red, Green, Blue) è usato nei monitor, nei televisori, negli scanner e nelle attrezzature cinefotografiche digitali. I modelli colore più noti sono: srgb ha meno colori risultato colori più saturi AdobeRGB ha più colori risultato colori più morbidi La resa colorimetrica dipende dal dispositivo che si usa tanto che quando si sposta l immagine su una periferica diversa cambia anche il colore.

21 I modelli colore Il modello colore CMY (Cian cioè ciano, Magenta cioè Magenta e Yellow cioè giallo) è utilizzato nella stampa in cui la riproduzione dei colori avviene per assorbimento di alcune lunghezze d onda e per riflessione di altre. La combinazione CMY dovrebbe produrre il nero sottraendo tutta la luce disponibile; in realtà le vernici, le tinte e gli inchiostri presentano delle impurità per cui la sintesi dei tre colori CMY produce un grigio scuro; per questo motivo si aggiunge il nero (black cioè nero) creando così il modello CMYK a quattro colori o quadricromia. Un colore è definito da una terna di numeri che possono assumere valori da 0 a 100 e che indicano la percentuale del particolare inchiostro che verrà usata per stampare quel colore. Una tinta descritta tramite il vettore 15, 20, 10 sarà stampato utilizzando il 15% di ciano, il 20% di magenta e il 10% di giallo. Lo spazio colore è inferiore al modello RGB per cui quando si converte una immagine da RGB a CMYK i colori sembrano più poveri.

22 Il profilo colore Disegno colorato con 24 pastelli Giotto I disegni sono simili, ma non uguali poiché usano un diverso profilo colore. Qualsiasi apparecchiatura (fotocamera, monitor, stampante, etc.) ha un proprio profilo colore. Due fotocamere di marca/modello diverso possono fare riferimento a profili colore differenti. I colori visualizzati sono differenti a seconda del tipo di macchina fotografica digitale, a seconda del monitor che uso, a seconda del tipo di stampante che utilizzo. Disegno colorato con 24 pennarelli Carioca

23 Percezione del colore Guarda la figura

24 Percezione del colore I colori dei quadrati A e B sono uguali?

25 Percezione del colore Meglio guardare di nuovo...

26 Percezione del colore Abbiamo appena visto come funziona il cervello e come interferisca nella percezione della realtà. Le cose che esistono nel mondo intorno a noi non le vediamo per come sono, ma per noi conta come le percepiamo.

27 La percezione del colore Un colore visto in piena luce solare o al lume di candela dovrebbe apparirci diverso invece non è così poiché interviene l adattamento dell occhio che può essere: alla luminanza adattamento all oscurità quando passiamo da una stanza illuminata a una stanza scura adattamento alla luce quando passiamo da un ambiente scuro ad una stanza ben illuminata. cromatico adattamento cromatico propriamente detto quando asserviamo un oggetto (ad esempio bianco) sotto l effetto di due fonti luminose diverse, prima naturale (più azzurra) e poi con una lampada ad incandescenza (più gialla); l oggetto ci appare comunque bianco costanza di colore quando l occhio, adattatosi ad un colore, non reagisce a variazioni minime di intensità luminosa tanto che continuiamo a percepire l oggetto con lo stesso colore. In altri casi la forma o la dimensione di un oggetto possono contribuire a fare la differenza e così un colore scelto su di un catalogo composto da piccoli campioni colorati ci potrà apparire diverso una volta che avremo sottomano l oggetto nelle dimensioni reali.

28 I colori ed il contrasto Un colore varia in funzione dei colori e delle luminosità cui è accostato; abbiamo: contrasto di tonalità quando un colore ci appare diverso a seconda dei colori adiacenti; un arancione ci appare più giallo su uno sfondo rosso e più rosso su uno sfondo giallo contrasto di colori complementari quando un grigio posto su uno sfondo blu sembra tendere all arancione, mentre su uno sfondo arancione sembra che tenda al blu contrasto di luminosità quando un colore medio viene posto prima su uno sfondo dello stesso colore, ma più luminoso e poi su uno sfondo più scuro, nel secondo caso sembra più chiaro contrasto cromatico quando un colore a bassa saturazione viene posto su uno sfondo dello stesso colore, ma più saturo e poi su un grigio medio: nel primo caso sembra più smorto, nel secondo caso più brillante.