LEZIONE 7. Colore: qualità della sensazione visiva, soggettiva e non comunicabile Colorimetria: quantificazione di eguaglianze fra colori

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1 LEZIONE 7 Colore: qualità della sensazione visiva, soggettiva e non comunicabile Colorimetria: quantificazione di eguaglianze fra colori Di che colore è questa mela? - Rossa Rosso Vivo Verde Rosso Fuoco

2 Scomposizione luce bianca: Newton 1666 Luce monocromatica ROSSI GIALLI VERDI BLU VIOLA regioni spettrali dei principali colori (in nanomentri) INFRAROSSO ULTRAVIOLETTO N.B.: colori spettrali cioè cui corrisponde una singola lunghezza d onda

3 Il giallo si ottiene togliendo la radiazione blu dalla luce bianca ecc. Non esistono colori primari!! LUCI PIGMENTI R W C K Y B G M Sintesi additiva di luci Sintesi sottrattiva di pigmenti

4 Il Colore o Tinta (rosso, giallo, verde ecc.) La Luminosità o Chiarore (più scuro, più chiaro ecc.) La Saturazione o Purezza (più intenso, più spento ecc.) Rappresentazione in uno spazio 3D 1905

5 Colore fisico Misura della radiazione diffusa da una superficie. spettrofotometria Colore psicometrico Misura del colore dipendente dalla fisiologia della visione. colorimetria Color apparence Come appare il colore in seguito alla elaborazione nella corteccia cerebrale.? 1 IL COLORE FISICO

6 IL COLORE E UNA PROPRIETA FISICA DEGLI OGGETTI descritta da una Grandezza Fisica Assoluta: IL FATTORE DI RIFLESSIONE SPETTRALE = quantità di radiazione retrodiffusa da una superficie in dipendenza della lunghezza d onda. R(λ) = Er Ei SORGENTE OGGETTO OSSERVATORE

7 Prima di effettuare una misurazione bisogna concordare le convenzioni matematiche da utilizzare in modo da definire inequivocabilmente i risultati 1 Spazio Colore 2 Osservatore 3 Illuminante/i Radiometria: misura della radiazione elettromagnetica Fotometria: misura della luce (radiazione visibile) Spettroradiometria: misura dell energia della luce alle singole lunghezza d onda

8 Misura dell energia riflessa per ogni λ rispetto a uno standard calibrato Misura delle grandezze psico-fisiche della radiazione elettromagnetica visibile all occhio umano L utilizzo del termine Luminoso si riferisce alla capacità percettiva dell uomo e quindi alla radiazione visibile Grandezze Radiometriche Filtro: Funzione di Luminosità Std CIE Grandezze Fotometriche La fotometria diventa una scienza moderna nel 1942 quando la CIE introduce il concetto di risposta dell occhio umano medio

9 2 IL COLORE PSICOMETRICO (La visione del colore) L Occhio Umano La retina Coni - (6 milioni) Sensibili a onde CORTE (Blu), MEDIE (Verde) e LUNGHE (Rosso) Bastoncelli - (100 milioni) visione monocroma Terminali nervosi - (1 milione)

10 Sensibilità notturna (scotopica) Sensibilità diurna (fotopica) RETINA Coni e bastoncelli Cellule nervose ASSONI L U C E

11 VISTA E VISIONE AREE DEL CERVELLO RESPONSABILI DELL ELABORAZIONE DELLO STIMOLO VISIVO RISPOSTA DELLE CELLULE NERVOSE A STIMOLI LUMINOSI COLORATI picco di sensibilità dei coni a 420, 530, 560 nm

12 LUCE E COLORE SORGENTI PRIMARIE DI LUCE (EMISSIONE) SORGENTI SECONDARIE DI LUCE (RIFLESSIONE) 1^ Livello eccitato E 1 =hν 1 Livello intermedio E 2 =hν 2 Stato fondamentale Alcune molecole, dopo essere state eccitate da un fotone di alta energia (E=hν), hanno una certa probabilità di emettere luce dopo alcuni picosecondi. In questi casi l energia associata alla radiazione emessa è inferiore a quella assorbita e quindi la rispettiva lunghezza d onda è superiore di quella di assorbimento.

13 COLORE PER DIFFRAZIONE COLORANTI ORGANICI CROMOFORI STRUTTURA BASE PRESENTE IN NA MOLECOLA DI COLORANTE O IN UN PIGMENTO ORGANICO CIANINE: LA λ DI ASSORBIMENTO AUMENTA CON IL NUMERO DI DOPPI LEGAMI AZOICI FTALOCIANINE (BLU E VERDI) ANTRAQUINONI (GIALLI, ARANCIONI) QUINACRIDONI (ROSSI, VIOLA)

14 Young 1801: teoria della trivarianza visiva rosso blu - verde Helmoltz: Spazio tristimolo basato sulle attivazioni di tre recettori RGB Spazio 3D che rappresenta tutti i colori spettrali come combinazione lineare dei 3 vettori generatori Hering 1878: sei colori percepiti come coppie antagoniste bianco-nero rosso-verde blu-giallo Spiega fenomeni di apparenza del colore e i colori non spettrali 3 Sorgenti Primarie RGB COMPOSIZIONI SPETTRALI DIVERSE E INDIPENDENTI Per sovrapposizione di tre luci (pure) di potenza modulabile si possono ottenere tutti i colori spettrali Ogni Primario genera uno STIMOLO R, G, B r(λ), g(λ), b(λ)

15 Ogni sensazione di colore si può riprodurre miscelando opportunamente le tre sorgenti base Colore spettrale RGB : Spazio tristimolo basato 3 luci monocromatiche primarie a 436,546,700 nm r(λ) g(λ) b(λ) : funzioni tricromatiche dell osservatore umano medio

16 R G X Y r λ g λ x y Risposta % _ z Z y _ x X B Z b λ z Lunghezza d onda λ x λ, y λ, z λ Valori Tristimolo per quantità unitarie di energia di tutti i colori spettrali Costruito da trasformazioni di RGB: X Y Z sono tre luci immaginarie t.c. - il campo spettrale è limitato a una zona in un piano - Y rappresenta la luminosità - nessun valore negativo - z = 0 Funzioni colorimetriche x y z per un osservatore medio

17 X Y Z x + y + z = 1 da cui z = 1- (x+y) quindi Spazio Yxy DIAGRAMMA DI CROMATICITA Con Y = luminosità Luogo delimitato dei colori spettrali percepiti dall occhio

18 Uguali distanze sul grafico CIE 1931 non rappresentano una uguale percezione della differenza di colore da parte dell occhio umano a causa della non linearità del fenomeno percettivo umano!

19 3 L apparenza del colore Costanza del colore sotto differenti fonti di illuminazione Colori non spetrali (marrone, verde scuro, rosa )

20 COLORI NON SPETTRALI Dimensioni degli oggetti Sfondo Luminosità Angolo di osservazione Natura della superficie

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22 neurofisiologia della visione: le cellule nervose non elaborano le informazioni sui colori ma quelle sui contrasti cromatici fra aree prossime Teoria di Hering: 3 meccanismi di opponenze cromatiche giallo-blu rosso-verde bianco-nero

23 L*a*b* con L = f (Y) a = f (x,y) b = f (y,z) DIFFERENZE DI COLORE NEL SISTEMA CIELab E = ( L 2 + a 2 + b 2 ) 1/2 E INDICA QUANTO DUE COLORI SONO DISTANTI NELLO SPAZIO DEL COLORE L OCCHIO UMANO DISTINGUE DIFFERENZE DI CIRCA E = 1-2

24 APPENDICI Il Metamerismo consiste nellla possibilità di ottenere la stessa sensazione di colore in presenza di luce con distribuzione spettrale diversa.

25 E D 6 5 E A E F Luce Diurna Incandescente Fluorescente