Introduzione al colore

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1 Introduzione al colore L Caponetti Introduzione I colori non sono proprieta intrinseche dei corpi ma sensazioni attivate nel sistema nervoso dell osservatore L esperienza del colore e causata dal fatto che il sistema visivo risponde in modo diverso ad una varieta di lunghezze d onda. L Caponetti 2

2 Introduzione I colori percepiti sono determinati dalla lunghezza d onda della luce che produce lo stimolo visivo Gli occhi percepiscono una parte molto limitata delle radiazioni elettromagnetiche, quelle con lunghezze d'onda (lambda) compresa tra 400 nanometri (ultravioletti) e 800 nm (infrarossi) L Caponetti 3 Spettro dell energia elettromagnetica L Caponetti 4

3 Spettro del visibile Lunghezze d onda più elevate Lo spettro del visibile è costituito dalle lunghezze d onda dell intervallo nm (0-9 metri) L Caponetti 5 L Caponetti 6

4 Il colore delle superfici il colore di una superficie e il risultato di una grande varieta di meccanismi: il materiale che costituisce la superficie (e quanto assorbe le lunghezze d onda) rifrazione diffrazione L Caponetti 7 Il colore delle sorgenti naturali Il sole: solitamente viene modellato come una sorgente lontana e puntiforme il colore della luce del sole varia a seconda dell ora e del periodo dell anno L Caponetti 8

5 Sistema visivo umano Nella retina vi sono due tipi di cellule sensibili alla luce: coni bastoncelli i coni sono sensibili alla lunghezza d ondapercezione del colore i bastoncelli hanno lo scopo di adattarsi ai cambiamenti di intensita di luce ad esempio alla luce crepuscolare e notturna L Caponetti 9 La percezione umana La retina è costituita da due tipi di cellule, detti per la loro forma, coni e bastoncelli Bastoncelli Coni L Caponetti 0

6 La percezione umana I coni sono sensibili alla lunghezza d onda (percezione del colore) Esistono coni rossi, verdi e blu i cui picchi di attivazione si hanno attorno a 580 nm, 545 nm e 440 nm Coni L Caponetti Sistema visivo umano I coni sono responsabili della visione dei dettagli e dei colori. Studi di genetica della visione supportano l idea che esistano 3 tipi di coni, differenziati dalla loro sensibilita a diverse lunghezze d onda: Coni-S (short wavelength sensitive cone) Coni-M (middle wavelength sensitive cone) Coni-L (long wavelength sensitive cone) L Caponetti 2

7 RGB La teoria del tristimolo, di Young-Helmotz, sulla percezione del colore ipotizza che la retina abbia 3 differenti tipi di sensori (coni), ciascuno dei quali è più sensibile ad uno dei colori R-G-B L Caponetti 3 Curva di efficienza Curva di efficienza: risposta dell occhio allo stimolo luminoso a luminosità costante al variare della lunghezza d onda L occhio umano vede meglio scene illuminate da luci giallo-verdi di lunghezza d onda attorno ai 550 nm: la luce solare L Caponetti 4

8 Teoria del tristimolo Ogni colore percepito può essere rappresentato come un punto in uno spazio 3D detto spazio del tristimolo Esistono diverse rappresentazioni del colore basate su mapping in punti tridimensionali L Caponetti 5 RGB L occhio umano percepisce ogni colore come combinazione di 3 colori primari: Rosso avente lunghezza d onda 700 nm Verde avente lunghezza d onda 546. nm Blue avente lunghezza d onda nm Le lunghezza d onda dei tre colori primari sono state standardizzate dalla commissione CIE (International Commission of illumination) L Caponetti 6

9 Creazione del colore La misura del colore o delle sensazioni di colore è oggetto di studio della colorimetria. Metodi usati per formare il colore: sintesi del colore additiva sintesi del colore sottrativa L Caponetti 7 L Caponetti 8

10 Sintesi additiva dei colori Ogni colore può essere ottenuto attraverso la miscelazione di tre emissioni di luce relative ai tre colori primari: unendo le luci rosso e verde si ottengono luci giallo arancio unendo le luci rosso e blu si ottengono luci porpora... il bianco si ottiene unendo le tre luci primarie L Caponetti 9 Sintesi sottrattiva Si fa passare luce bianca attraverso dei filtri che lasciano passare solo delle radiazioni di una determinata lunghezza d onda (cioè un dato colore). La parola sottrattiva significa che si eliminano dei colori dal bianco per ottenere altri colori. L Caponetti 20

11 Modelli di colore Un modello di colore specifica un sistema di coordinate 3D ed un sottoinsieme del sistema in cui tutti i colori sono rappresentati Modelli orientati a particolari dispositivi RGB monitor CMYK hardcopy Modello derivato dallo studio della percezione HSV L Caponetti 2 Modello RGB E basato sui 3 colori primari monocromatici: R rosso - lunghezza d onda λ=700nm G verde - λ=546.nm B blu - λ=435.8nm Tipico dei dispositivi di acquisizione e visualizzazione Se i colori primari sono sommati producono il bianco per questo motivo il modello RGB e di tipo additivo per produrre il bianco tutte le lunghezze d onda visibili sono trasmesse all occhio L Caponetti 22

12 Modello RGB I colori primari R-G-B sono additivi. Il colore risultante si ottiene in modo additivo dalle componenti R-G-B Black (0,0,0) White (,,) Red (,0,0) Green (0,,0) Blue (0,0,) La diagonale principale dal punto (0,0,0) al punto (,,,) rappresenta livelli di grigio. Ciascuno di questi livelli ha uguale componente di R, di G e di B L Caponetti 23 Cubo RGB R G B Red Red,0,0,0,0 Green Green 0,,0 0,,0 Blue Blue 0,0, 0,0, Black Black 0,0,0 0,0,0 white white,,,, La La diagonale diagonale principale principale dal dal punto punto (0,0,0) (0,0,0) al al punto punto (,,) (,,) rappresenta rappresenta livelli livelli di di grigio. grigio. Un Un livello livello di di grigio grigio ha ha uguale uguale componente componente di di R, R, G, G, B L Caponetti 24

13 Spazi di colore lo spazio RGB é rappresentato tramite il cubo RGB L Caponetti 25 Caratteristiche del modello RGB Un colore c è definito come somma pesata di tre valori r, g, b c = rr + gg + bb dove r, g, b sono i pesi relativi ai 3 colori primari Il sistema R-G-B è percettivamente non lineare: distanze uguali nello spazio RGB non corrispondono a senzazioni visive uguali L Caponetti 26

14 Modello CMY- Cyan, Magenta, Yellow C-M-Y sono i colori complementari dei colori R-G-B ciano (Cyan) (0,,) magenta (,0,) giallo (Yellow) (,,0) Il modello CMY rappresenta lo stesso spazio di colore del modello RGB ma utilizza i colori complementari L Caponetti 27 RGB -> Cyan, Magenta, Yellow I colori C-M-Y sono complementari dei colori R-G-B C R M = G Y B L Caponetti 28

15 L Caponetti 29 RGB -> C MY Ciano Magenta Yellow = = C = = M = = 0 0 Y L Caponetti 30 Modello Cyan, Magenta, Yellow I colori CMY sono detti primari sottrattivi. Possono infatti essere usati per sottrarre un colore dalla luce bianca Il modello CMY si basa sulla capacita propria dell inchiostro su carta di assorbire luce Ad esempio se la luce bianca colpisce una superficie su cui c è un inchiostro di colore ciano, nessuna luce rossa complementare del ciano- viene riflessa, ma viene assorbita

16 Modello C MY K K rappresenta il nero (black) il nero puo essere derivato direttamente dalla combinazione di C M e Y (ossia assorbendo tutti e tre i colori base). Generalmente gli inchiostri di stampa contengono molte impurita, quindi questo modello di combinazione del colore invece di produrre il nero produce un marrone scuro CMYK e lo standard delle stampanti L Caponetti 3 Spazio HSV H = hue, tinta S = saturation, saturazione V = value, luminosità/ intensità L Caponetti 32

17 Hue tinta descrive la tinta del colore come coordinata angolare ( dal rosso 0 0 al rosso 360 0) Saturazione varia da 0 (colore desaturato grigiastro) a (colore puro o saturo) lungo il raggio V luminosità/intensità varia lungo l asse del cono I livelli di grigio sono lungo l asse del cono a saturazione 0 Spazio HSV L Caponetti 33 Spazio HSV Hue: e la tinta vera e propria. La qualità per cui distinguiamo una famiglia di colori da un altra Saturazione: la distanza del colore dal grigio piu vicino. La qualità per cui distinguiamo un colore forte-puro- da uno debole Valore o Luminosità: indica la quantita di luce o quantita di bianco di un colore L Caponetti 34

18 L Caponetti 35 Conversione da RGB a HSI L Caponetti 36

19 Sistema YIQ E il sistema utilizzato nella trasmissione televisiva (Standard NTSC) Un colore RGB può essere convertito in YIQ: Y = 0.299R G + 0.4B I = 0.596R G - 0.3B Q = 0.22R G + 0.3B dove Y luminanza- è la componente di intensità, rappresenta un colore mediante un livello di grigio I pesi riflettono la sensibilità dell occhio ai colori primari RGB L Caponetti 37 Sistema YIQ I,Q codificano la cromaticità ll sistema YIQ è utile nella trasmissione delle immagini per ottimizzarne la codifica Infatti il sistema visivo umano è più sensibile alla variazione di luminanza piuttosto che alla variazione di cromaticità: le componenti I,Q possono essere compresse più della componente Y L Caponetti 38