Sorgenti di luce Colori Riflettanza

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Edoardo Moro
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1 Le Schede Didattiche di Profilocolore IL COLORE Sorgenti di luce Colori Riflettanza Rome, Italy 1/37

2 La luce: natura e caratteristiche La luce è una radiazione elettromagnetica esattamente come lo sono: le onde radio i raggi X i raggi gamma Etc. 2/37

3 La luce: natura e caratteristiche 3/37

4 La luce: porzione di spettro EM visibile Noi vediamo solo onde elettromagnetiche con lunghezze d'onda comprese tra i 400 nanometri (blu) ed i 700 nanometri (rosso) 400 nm 700 nm 4/37

5 Oltre il visibile Al di fuori di questa porzione di spettro elettromagnetico i nostri occhi non sono più sensibili e anche in presenza di sorgenti di energia a noi appare tutto buio Spettro visibile UV Blue Green Red 5/37 IR1 IR2 IR3

6 Sorgenti di luce In generale una sorgente di luce emette contemporaneamente molte radiazioni di diverse lunghezze d'onda ed ampiezze 6/37

7 Corpo nero e temperatura di colore in Kelvin Un corpo portato a temperatura sufficientemente alta (ad esempio un pezzo di ferro del fabbro) emette uno spettro di radiazioni nel campo visibile che ci appare di un certo colore. Esiste una relazione fisica tra la Temperatura del corpo (in gradi kelvin) ed il Colore assunto 7/37

8 Corpo nero e temperatura di colore in Kelvin 1000 K 2500 K 5000 K K 8/37

9 Il Sole Le radiazioni emesse dal Sole sono (per fortuna...) in parte assorbite dall'atmosfera 9/37

10 Luce bianca Noi chiamiamo luce BIANCA una miscela di ampiezze e lunghezze d'onda che somigli alla radiazione del Sole 10/37

11 Luce colorata Quindi consideriamo bianche la luce del Sole e tutte le sorgenti che mettono una luce con una composizione spettrale simile a quella del Sole. Ogni volta che l'occhio viene raggiunto da una radiazione con una composizione spettrale abbastanza diversa da quella del Sole, allora diciamo che stiamo vedendo un colore. 11/37

12 Luce colorata La luce può essere colorata sin dalla sorgente o diventare colorata per riflessione su una superficie o per trasmissione attraverso un vetro colorato 12/37

13 Esempio: luce ad incandescenza Le lampade ad incandescenza (ormai fuori mercato per la scarsa efficienza) emettono una radiazione pari a circa 2500 K. Le lampade alogene (incandescenza ad alta temperatura) emettono radiazioni equivalenti a 3200 K. Per entrambi i tipi la maggior parte di energia assorbita viene emessa nella zona degli infrarossi, quindi non utile ai fini della visione normale 13/37

14 Esempio: luce ad incandescenza La colorazione appare giallognola (luce calda ) Non c'è grande differenza tra le due. Grande emissione di IR!! 14/37

15 Esempio: lampade a scarica di gas 15/37

16 Esempio: luci LED 16/37

17 Spettro di emissione riflettanza e spettro riflesso Il colore che noi percepiamo di una superficie o di un oggetto è il risultato di come si combinano la luce che illumina il nostro soggetto (illuminante) con la natura della sulla superficie stessa che potrebbe riflettere in modo diverso le varie lunghezze d'onda contenute nella luce che lo illumina. 17/37

18 Spettro di emissione riflettanza e spettro riflesso Illuminante (luce incandescenza) Superficie - soggetto X = Radianza spettrale: Natura della luce che raggiunge i nostri occhi 18/37

19 Spettro di emissione riflettanza e spettro riflesso Il vero colore di una superficie è descritto da una curva, la riflettanza spettrale, che indica per ogni lunghezza d'onda la quantità di luce che viene riflessa. La riflettanza non dipende dalla luce utilizzata. Una superficie rossa non rifletterà lunghezze d'onda corrispondenti al blu ed al verde, ma solo quelle nel rosso. Una superficie rosso brillante rifletterà molto le lunghezze d'onda del rosso, una superficie rosso scuro rifletterà le componenti del rosso in misura minore 19/37

20 Spettro di emissione riflettanza e spettro riflesso Radianza spettrale Illuminante / Riflettanza spettrale = Superficie - soggetto 20/37

21 Spettro di emissione riflettanza e spettro riflesso Radianza spettrale dipende anche da: Riflettanza spettrale Illuminante Superficie - soggetto dipende solo da: 21/37

22 Importante! Affinché una superficie appaia illuminata, ovvero sia visibile, è necessario che lo spettro della sorgente di luce e la riflettanza spettrale della superficie abbiano una porzione di spettro in comune 22/37

23 Esempi Se illumino una superficie rossa, ad esempio, con una luce blu la superficie apparirà nera Se illumino una superficie gialla con una luce verde la superficie apparirà verde perché una superficie gialla assorbe il blu, e riflette sia il rosso che il verde 23/37

24 Neutri, colori e riflettanza Una superficie ha colore neutro (dal bianco al nero) quando riflette in ugual misure tutte le lunghezze d'onda 24/37

25 Neutri, colori e riflettanza Una superficie ci appare colorata quando riflette in modo diverso le diverse lunghezze d'onda 25/37

26 Neutri, colori e riflettanza La tacca rossa, ad esempio, non riflette quasi nulla tra i 400 ed i 600 nanometri, poi dai 600 ai 700 mostra una forte riflettanza. Se invece la riflettanza elevata si estende dai 500 ai 700nm, allora siamo in presenza di un colore giallo 26/37

27 Misura della riflettanza Per i fisici il colore è un insieme di valori, è un grafico che rappresenta la quantità di energia riflessa da una superficie al variare della lunghezza d'onda. La riflettanza si misura utilizzando uno strumento: lo spettroradiometro. Ma l'occhio umano non è in grado di registrare così tante informazioni per ogni singolo colore. Quello che fa l'occhio è una misura sommaria delle componenti intorno al blu, al verde ed al rosso, secondo le curve di sensibilità dei coni della retina. 27/37

28 Sensibilità dell'occhio e Colorimetria Curve di sensibilità dell'occhio Color Matching Functions (CMF) Curve di sensibilità standard della colorimetria CIE '31, derivate per trasmormazioni matematiche da quelle dell'occhio 28/37

29 Colorimetria Nella colorimetria qualsiasi spettro nel visibile viene pesato (valutato, misurato) attraverso tre curve di sensibilità dette Color Matching Functions. Questa pesatura fornisce tre valori (medie pesate: X, Y, Z) detti coordinate colorimetriche dello spettro. 29/37

30 Colorimetria e coordinate colorimetriche Superfici colorate Coordinate colorimetriche Riflettanze Z Y X medie pesate con le CMF 30/37

31 Curve di sensibilità della fotocamera Sono diverse da quelle dell'occhio Sono diverse dalle CMF Ma sono ottimizzate per discriminare al massimo i colori 31/37

32 Fotocamera e valori RGB Superfici colorate Componenti RGB della fotocamera RGB RGB RGB RGB RGB RGB Riflettanze medie pesate con la fotocamera 32/37 B G R

33 Dalla fotocamera (RGB) alla colorimetria (X Y Z) Superfici colorate Bilanciamento del bianco RGB RGB RGB RGB RGB RGB Profilo di colore della fotocamera (file.icc) (conversione RGB ) 33/37

34 Diagramma di cromaticità X Y Z: coordinate colorimetriche assolute x y z: coordinate colorimetriche relative (perdita misura luminosità) x y: coordinate cromatiche diagramma di cromaticità 34/37

35 Dalla scena fisica alle misure Spettrofotometro/ spettroradiometro Colorimetro Termocolorimetro 35/37 KKKKKK

36 Dalla scena fisica alle misure Bilanciamento del bianco RGB RGB RGB RGB RGB RGB Profilo di colore della fotocamera (file.icc) Coordinate colorimetriche PER OGNI PIXEL della scena 36/37

37 Gli specialisti del colore, ed oltre! Via Spluga, Roma Tel /37

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