Colorimetria psicofisica

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1 Claudio Oleari Università degli Studi di Parma - Dipartimento di Fisica Campus, Viale GP Usberti 7/A Parma tel Colorimetria psicofisica 4 COLORIMETRIA per i Beni Culturali Claudio Oleari, Università di Parma 1

2 COLORIMETRIA un flash storico LE TAPPE STORICHE PSICOFISICA: regola del centro di gravità FISIOLOGIA: tre tipi di fibre risonanti (Contrasto Göthe-Newton) Il tristimolo: la misura del colore in approssimazione di ORDINE ZERO PSICOLOGIA: Controversia Helmholtz-Hering Gli standard CIE 1931-CIE 1964-CIELAB Il sistema OSA-UCS ( ) Colour Appearance : verso la Misura del colore in approssimazione di 1 ORDINE GLI UOMINI Galilei Newton Young (Göthe) Helmholtz Grassman Maxwell Hering Schrödinger 1931, 1964,

3 ? È misurabile il colore?? IL COLORE È UNA SENSAZIONE, QUINDI IL COLORE È SOGGETTIVO. Ciò può indurre a negare a priori la misura del colore. Il colore è misurabile poiché persone diverse sono in generale d accordo circa le uguaglianze tricromatiche di colore (uguagliamento metamerico del colore), cioè convengono che radiazioni fisicamente diverse appaiono cromaticamente uguali. Il confronto delle sensazioni di colore tra individui diversi non è richiesto e il problema della misura del colore viene ricondotto a misure fisiche di radiazioni luminose che inducono uguali sensazioni di colore in osservatori normali. Si costruisce una corrispondenza tra radiazioni luminose e sensazioni di colore, per cui misurando la radiazione si misura indirettamente il colore. 3

4 B G R Uguagliamento metamerico dei colori in campo bipartito? R+G+B?? L ottica psicofisica Isaac Newton (1704) 4

5 2 f 2 f SINTESI ADDITIVA DELLE LUCI SPETTRALI REGOLA DEL CENTRO DI GRAVITÀ 5

6 Coordinate Baricentriche MAGENTA?!?!? REGOLA DEL CENTRO DI GRAVITÀ METAMERISMO 6

7 COLORI COMPLEMENTARI?!?!? COLORI COMPLEMENTARI?!?!? 7

8 RIPRODUZIONE TRICROMATICA DEI COLORI R G B Con un sistema RGB non si riproducono tutti i colori della realtà! SINTESI ADDITIVA DELLE LUCI COLORATE b g r R G G B B R 8

9 Grundig television SINTESI SOTTRATTIVA DEI COLORI 9

10 George Serat, La Jatte (1886) Pointillisme Hermann von Helmholtz (1852) 10

11 Helmholtz riprende l ipotesi dei tre tipi di fibre risonanti di T. Young Teoria di Young-Helmholtz A R sistema di riferimento fondamentale V 11

12 Colori complementari e diagramma di cromaticità Hermann Günther Graßmann (1853) 12

13 Hermann Günther Graßmann(1853) Le leggi di Graßmann, come riproposte da Krantz (1975), affermano che, dati gli stimoli di colore A, B, C e D, valgono le seguenti proprietà di linearità 1.-proprietà simmetrica se A B vale B A 2.-proprietà transitiva se A B e B C vale A C 3.-proprietà della proporzionalità se A B vale a B a A a 0 e reale 4.-proprietà della additività se A B e C D vale (A + C) (B + D) L insieme degli stimoli di colore costituisce uno spazio vettoriale lineare reale, lo spazio del tristimolo. James Clerk Maxwell (1857) 13

14 Verifica della Regola del centro di gravità di Newton R G B Funzioni Colorimetriche: Metodo della minima saturazione o metodo di Maxwell 14

15 sistema di riferimento fondamentale sistema di riferimento strumentale (K = Katherine) COLORIMETRIA PSICOFISICA 15

16 MODO DI VISIONE IN APERTURA Modo tipico della colorimetria psicofisica c a m p o v i s i v o v is io n e f o v e a le ( c a m p o v is iv o < 4 ) v is io n e e x tr a f o v e a le ( c a m p o v is iv o d i 1 0 ) F a s i s t o r i c h e / s t a d i / s i s t e m i 1 a f a s e s to r i c a 2 a f a s e s to r i c a c o lo u r c o lo u r m a tc h in g d i f f e r e n c e 1 o s t a d i o d e l la v is io n e : t r a s d u z i o n e s is te m a p s i c o f is i c o o s s e r v a t o r e s t a n d a r d C I E ( X, Y, Z ), o s s e r v a t o r e J u d d - V o s ( L, M, S ) o s s e r v a t o r e s t a n d a r d s u p p l e m e n t a r e C I E ( X 1 0, Y 1 0, Z 1 0 ) 2 o s t a d i o d e l la v is io n e : a d a tt a m e n to s is te m a p s i c o m e t r i c o S is te m a C I E L U V ( L *, u *, v * ) S is te m a C I E L A B ( L *, a *, b * ) S is te m a C I E L U V ( L * 1 0, u * 1 0, v * 1 0 ) S is te m a C I E L A B ( L * 1 0, a * 1 0, b * 1 0 ) 3 a f a s e s to r i c a c o l o u r a p p e a r a n c e 3 o s t a d io d e ll a v is i o n e... CIECAM97s... CIECAM

17 verso l Osservatore colorimetrico standard CIE 1931 La fotometria 17

18 Fotometria:specificazione delle radiazioni in base solo alle loro caratteristiche luminose (non cromatiche!!!!!!!!!!!) Osservatore Fotometrico Standard CIE 1924 Uguagliamento delle brillanze dei colori (??!!) V(λ) 1 = [L e (λ) / L e (λ=555)] L e (λ) Minimum distinct border 2 1 L e (λ=555) 0 V(λ) nm

19 Osservatore fotometrico standard CIE 1924 Luminanza legge di Abney L v = K 780 m λ = 360 K m = 683 [lm / W] j L e V ( ), λ j j 1.0 λ λ V(λ) j [nm] La colorimetria 19

20 Metodo della Massima saturazione r( λ) = R g( λ) = G b ( λ) = B λ λ λ RGB b (λ) g (λ ) r (λ) cromaticità r=r/(r+g+b) g=g/(r+g+b) b=b/( R+G+B) r+g+b=1 20

21 Verso il riferimento XYZ 21

22 V (λ) Osservatore Colorimetrico Standard CIE 1931 (D. B. Judd ha dato corpo pratico all alychne di Schroedinger) z(λ) y ( λ) = V ( λ) Y x(λ) Z 400 alychne 780 X = L x Lv ( λ) dλ e, Y = = L λ K 380 m y e λ) d, λ ( λ Z = L z e λ) d, λ ( λ X 22

23 alychne Newton CIE

24 Osservatore colorimetrico supplementare X 10 Y 10 Z 10 CIE 1964 CIE 1964 OSSERVATORE STANDARD SUPPLEMENTARE 10 4 Funzioni colorimetriche 24