L oggetto stesso Il meccanismo visuale dell osservatore Le qualità spettrali della sorgente luminosa Le dimensioni dell oggetto Lo sfondo

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1 Da cosa dipende il colore di un oggetto? L oggetto stesso Il meccanismo visuale dell osservatore Le qualità spettrali della sorgente luminosa Le dimensioni dell oggetto Lo sfondo Color Constancy I w # Photons Daylight # Photons L w R w % Photons Illumination Spectrum (I w ) X Reflectance Spectrum = (R w ) Luminance Spectrum (L w ) (# Photons Emitted) X (% Photons Reflected) = (# Photons Reflected) Stephen E. Palmer,

2 Color Constancy Illumination Spectrum (I w ) X Reflectance Spectrum = (R w ) Luminance Spectrum (L w ) (# Photons Emitted) X (% Photons Reflected) = (# Photons Reflected) A Daylight X = B Tungsten Bulb X = Stephen E. Palmer, C Helium Neon Laser X = Wavelength (nm.) L oggetto stesso! La mela è rossa: il colore maggiormente riflesso è il rosso Ma noi non vediamo mai questo spettro! 2

3 Coni e bastoncelli 3

4 Sensibilità dei coni Stessa percezione, diverso spettro La sensazione di bianco può essere dovuta a uno spettro continuo, ma anche addirittura a due radiazioni colorate Non è vero che il bianco è la somma di tutti i colori E vero che la somma di tutti i colori è bianco Ma il bianco di uno spettro continuo è come l altro bianco? 4

5 Ottenere il bianco con i LED Non solo coni e bastoncelli Berson et al. hanno scoperto recettori retinici che non collaborano alla visione come i coni e bastoncelli, ma che agiscono sul ciclo circadiano e la concentrazione degli ormoni. La loro risposta è diversa da V(λ). Hanno una risposta più lenta rispetto ai coni e non vale una semplice legge additiva 5

6 Distribuzione dei coni L 50.6% M 44.2% S 5.2% L 75.8% M 20.0% S 4.2% L:M=1.15 L:M=3.79 Roorda e Williams Nature 397, 520 (1999) Effetto Purkinje 6

7 Colori complementari 7

8 Un altra post-immagine Il metamerismo Due colori che sembrano gli stessi ma che hanno differenti energie in funzione della lunghezza d onda si chiamano metamerici 8

9 L importanza degli sfondi 9

10 Effetto Bezold La costanza del colore 10

11 La costanza del colore La costanza del colore Questa zona appare rossa Per il nostro occhio una tale differenza non è mai avvertibile Questa zona appare bianca 11

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14 Non esistono i veri colori primari Dato che non possono esistere 3 colori che per semplice somma forniscono tutti i colori esistenti, la fisica ne ha creati 3 immaginari, X,Y,Z 14

15 Il diagramma CIE1931 Lunghezza d onda dominante e saturazione 15

16 Il corpo nero Temperatura di colore Quando una sorgente ha un emissione luminosa simile a un corpo nero di temperatura T, si dice che ha temperatura di colore T Tutte le radiazioni di corpo nero stanno sulla curva del corpo nero nel diagramma Cie Se il punto di colore non giace sulla curva, ma è vicino si parla di temperatura prossimale di colore 16

17 Temperatura correlata di colore Corpo nero Fluorescente Alcuni esempi 17

18 Alcune domande Un filtro rosso quali radiazioni lascia passare? Un oggetto rosso quali radiazioni riflette? Sintesi additiva 18

19 Luce bianca Rosso Giallo=Rosso +Verde Magenta= Rosso+Blu Rosso, verde, blu Le terne primarie sono tantissime: rosso, verde e blu è quella che permette di ottenere il maggior numero di colori solo per via additiva 19

20 Sintesi sottrattiva Colore e luce Viene visto magenta Luce bianca Luce gialla Viene visto rosso 20

21 Indice di resa del colore Si valutano le differenze tra i colori che certi oggetti standard presentano sotto la sorgente in esame e sotto la sorgente di riferimento La sorgente di riferimento deve avere temperatura di colore prossima alla lampada da testare I colori test 8 colori dell atlante di Munsell (saturazione media) 4 colori di Munsell saturi Il colore della pelle umana e del fogliame verde 21

22 8 colori test di saturazione media Gli altri 6 colori 22

23 I limiti dell indice di resa del colore L indice di resa del colore Ra è un valore medio Sorgenti luminose aventi lo stesso Ra e uguale temperatura di colore non riproducono necessariamente i colori allo stesso modo Alcune lampade con un buon Ra non riproducono bene uno dei campioni Dato che la lampada test varia con la temperatura di colore, due lampade con lo stesso Ra=100 riproducono diversamente i colori Indice di resa cromatica e efficienza 23

24 Resa del colore e efficienza La diffusione Con diffusione o scattering si intende il fenomeno per cui la radiazione viene riemessa in direzioni diverse da quella di incidenza Minore è la lunghezza d onda e maggiore è la diffusione: il blu diffonde più del rosso, anche all interno dell occhio 24

25 La diffusione e il cielo Perché il cielo è blu Il contrasto C L! L T B = B= Background L T=Target B Differenze di contrasto possono essere di decisiva importanza negli uffici 25

26 Perché il contrasto è importante? Non visibile Visibile 26

27 Relazione tra luminanza e brillanza La luminanza è la luce che arriva al nostro occhio, la brillanza è la sensazione visiva che essa produce. La relazione tra queste due grandezze non è ancora ben chiarito La relazione non è certamente lineare: se la luminanza aumenta di dieci volte, non necessariamente la brillanza aumenta di dieci volte (tipico andamento logaritmico) 27

28 La legge di Weber-Fechner Nella percezione della luce vale la legge di Weber ΔI/I=k e la legge di Fechner S=k. log(i). Questo indica che le scale fisiche non descrivono erfettamente scale psicologiche. La legge vale per tantissime sensazioni diverse (luce, suono), varia solo k. La differenza tra 1 e 2 mm è 1 mm, come la differenza tra 101 e 102 mm. La differenza tra 1 e 2 è molto più percepibile Conseguenze pratiche della legge di Weber Quando l illuminazione si confronta con il buio la sua presenza è evidentemente più percepibile. 100 Lux sono sempre 100 Lux, ma assumono un valore completamente diverso. 28

29 Qualità di luce in un museo Gli esperimenti indicano che le condizioni di luce artificiale preferite per osservare le opere sono un illuminamento di circa 200 lux fornito da lampade con buona resa del colore, e.g. un CIE colour rendering index >85 o una grande gamut area Loe et al. Preferred lighting conditions for the display of oil and watercolour paintings Light.Res.and Tech.14, 173 (1982) Definizioni Radiometria: misura della radiazione elettromagnetica Hz > FREQUENZA > mm < LUNGHEZZA D ONDA < 100 nm Fotometria: misura della radiazione visibile 780 mm < LUNGHEZZA D ONDA < 380 nm hc E f = h = costante di Planck! h = 6.63 x J s 29

30 Differenza tra radiometria e fotometria La fotometria considera solo la radiazione visibile e la pesa utilizzando la curva di sensibilità dell occhio umano. Sensibilità spettrale dell occhio umano RISPOSTA FOTOPICA RISPOSTA SCOTOPICA 0.7 RISPOSTA RELATIVA LUNGHEZZA D'ONDA (nm) REGIONE FOTOPICA >3 Cd m -2 (CIE 1924) 3 Cd m -2 > REGIONE MESOPICA >10-3 Cd m Cd m -2 > REGIONE SCOTOPICA (CIE 1951) 30

31 Unità di misura Radiometriche e Fotometriche RADIOMETRICHE FOTOMETRICHE Quantità Unità Quantità Unità Potenza! e watt W Flusso! v lumen lm (flusso) luminoso Emittanza M e watt/m 2 W m -2 Emittanza M v lumen m -2 lm m -2 radiante luminosa Irradianza E e watt/m 2 W m -2 Irradianza E v lumen m -2 (lux) lm m -2 Intensità radiante I e watt/steradiante W sr -1 Intensità luminosa I v candela cd (lm sr -1 ) Radianza L e watt/ster./m 2 W sr -1 m -2 Luminanza L v candela/m -2 (nit) cd m -2 * unità fondamentale Irradianza e illuminamento Quanto flusso arriva su una certa superficie? 31