Psicologia Generale I Percezione dei colori. Scomposizione della luce. Carlo Reverberi. Tuesday, 23 October 12

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1 Psicologia Generale I Percezione dei colori Scomposizione della luce Carlo Reverberi

2 Lunghezza d onda visibile Riflessione La distribuzione di luce che raggiunge i nostri occhi ci può dare informazioni sulla trama della superficie riflettente 5 6 Visione e Ottica Percezione del colore X Percepiamo non solo differenze in intensità della luce, ma anche differenze in lunghezze d onda Le proprietà fisiche della luce assieme alla fisiologia e all architettura del nostro sistema nervoso producono il mondo colorato che noi percepiamo. Il colore NON è una proprietà degli oggetti ma un esperienza soggettiva 7 8

3 Il mondo al chiaro di luna Fenomenologia del colore Percezione del colore: Una scala monodimensionale? 9 10 Fenomenologia del colore HSV: Hue, Saturation and Value Gli oggetti appaiono colorati ma si possono fare diverse distinzioni Un maglione verde è diverso da uno rosso (tinta) Un maglione verde sbiadito è diverso da uno verde vivace (saturazione) Un maglione verde scuro è diverso da uno verde chiaro (chiarezza) Hue (tinta): tinte spettrali + colori misti come il viola Saturazione: purezza del colore Valore: chiarezza o intensità 11 12

4 HSV: Spazio psicologico del colore HSV: Spazio psicologico del colore Aggiungendo chiarezza e saturazione abbiamo un solido dei colori tridimensionale (un fuso o "color spindle"). hue 13 HSV: Spazio psicologico del colore 14 HSV: Spazio psicologico del colore saturation brightness high medium low 15 16

5 HSV: Spazio psicologico del colore Variabili fisiche e percettive white FISICHE Lunghezza d onda intensità purezza PERCETTIVE tinta luminosità saturazione black Dimensioni del colore Che cosa sono i colori? I collegamenti tra le componenti psicologiche del colore e le dimensioni fisiche della luce non sono perfetti. Per esempio, variando la lunghezza d onda di luci monocromatiche si ha un effetto drammatico sulla tinta ma cambia anche saturazione e chiarezza. Inoltre, cambiando l intensità della luce si influenza principalmente la chiarezza ma questo produce anche variazioni sottili nella tinta. Gli oggetti hanno colori diversi perché riflettono diverse lunghezze d onda della luce. La Distribuzione del Potere Spettrale (SPD) di un oggetto è la quantità di luce di ciascuna lunghezza d onda che quell oggetto riflette. X 19 20

6 Misture di colore additive e sottrattive Misture additive: luci di scena + Una mistura additiva di colore è una mistura di luci Luci di scena Puntinismo TV - Una mistura sottrattiva di colore è data solitamente da luci riflesse Televisore a tubo catodico

7 Misture additive in pittura Seurat: La Parade 5 Georges Seurat 1886 Visto da vicino il volto dell uomo è formato da tanti punti di colore innaturale per una faccia Paul Signac 1895 Misture additive del colore Qualsiasi tinta può essere creata combinando 3 colori non complementari Colori complementari Mescolandoli equamente si produce il grigio Mescolandoli in maniera non uguale produce la desaturazione del colore dominante Colori non complementari Desaturazione di una tinta intermedia 27 28

8 Colori complementari Coppie di luci monocromatiche che appaiono bianche quando mescolate insieme. Metamerismo Combinazioni di lunghezze d onda diverse che appaiono identiche. In generale il termine si riferisce a qualsiasi coppia di stimoli che sono percepiti essere identici nonostante le differenze a livello fisico Per esempio, quando mescolate appropriatamente, le luci gialle e blu possono produrre il bianco, quindi sono complementari Metamerismo Metameri Addizione Lunghezze d onda Spettri di emissione diversi (sinistra e destra) ma percezione identica (violetto, cerchio centrale) 31 32

9 concorso! Metamerismo chi creerà il metamero più bello in questo sito repository/edu/brown/cs/exploratories/applets/spectrum/ metamers_guide.html avrà mezzo punto extra alla prima prova in itinere. Partecipazione minima 10 persone. Mandate una mail con lo screenshot a carlo.reverberi@unimib.it Mischiare insieme le lunghezze d onda non muta le lunghezze d onda a livello fisico! Ad esempio, per ottenere da una luce rossa e una verde un giallo perfetto si deve semplicemente scegliere la giusta quantità di rosso e verde Colori non spettrali Misture sottrattive Una mistura sottrattiva di colore è data solitamente da luci riflesse / uso di pigmenti Se i pigmenti A e B si mischiano, una certa quantità della luce riflessa da una superficie sarà sottratta da A, un po da B e solo la quantità rimanente darà un contributo alla percezione dei colori 35 36

10 Misture sottrattive Misture sottrattive: CMY Percezione del colore: teoria tricromatica Osservazioni Riproduzione di colore: Thomas Young notò che combinando tre luci primarie di colore diverso e variando la loro intensità relativa si possono riprodurre tutti i colori dello spettro. Due colori sono troppo pochi. Fisiologia Dall osservazione di Young, Helmholtz propose l esistenza di tre tipi di recettori nell occhio. Esperimenti di match del colore color matching technique di Maxwell 39 40

11 Teoria tricromatica Provate l esperimento di Maxwell! Prevede che i colori siano percepiti dal sistema percettivo visivo come una tripletta di valori indicanti le risposte di tre tipi di recettori che adesso sappiamo essere i tre tipi di coni (Teoria di Young-Helmholtz) colormatching.html Teoria tricromatica Teoria tricromatica E degno di nota che la teoria tricromatica del colore di Young ( ) e Helmholtz ( ) è stata sviluppata attraverso brillanti esperimenti in psicofisica PRIMA che si conoscesse la natura dei pigmenti dei coni nel sistema percettivo visivo. Importante anche il contributo empirico di Maxwell Diagramma dei Colori di Maxwell (1857) Colori percepiti a diversi rapporti di intensità fra luci rosse, verdi e blu 43 44

12 Teoria dell opponenza cromatica Il modello dell opponenza dei colori ha preso vita dall intuizione di Hering ( ) circa alcuni colori impossibili (ad es. rosso verdognolo o blu giallognolo). La teoria dell opponenza cromatica suggerisce che la percezione dei colori sia basata sulla risposta di tre meccanismi che operano sull opponenza di due colori: rosso-verde, blu-giallo ed un un terzo meccanismo bianco-nero acromatico Cancellazione della tinta verde giallastro Immagini postume I colori antagonisti Una immagine ancora visibile dopo che lo stimolo è scomparso Positiva: subito dopo aver chiuso gli occhi, persistenza dell eccitazione della retina Negativa: dopo le positive, durano più a lungo, riduzione della sensibilità della parte della retina che è stata sovrastimolata-affaticamento 47 48

13 I colori antagonisti Opponenza cromatica Le immagini postume negative hanno una polarità cromatica opposta a quella dell immagine di partenza. La luce produce immagini postume nere. I colori immagini postume complementari: rosso produce verde, giallo produce blu 51 52

14 53 54 Teoria dei processi antagonisti Problemi teorie colore Hering ( ) teorizzò l esistenza di canali antagonisti Tre canali per il colore: Rosso/verde, Giallo/blu, Bianco/Nero Immagini postume Antagonismo cromatico Cancellazione delle tinte Young-Helmholtz Colori antagonisti - Rosso verdastro / Giallo bluastro Immagine postume Hering Non spiega le riproduzione dei colori con solo tre tinte 55 56

15 Teorie colore: basi fisiologiche Il problema dell univarianza Il problema dell univarianza Un infinito insieme di combinazioni di intensità e lunghezza d onda possono produrre una identica risposta da parte di UN tipo di fotorecettore Percezione con un solo tipo di recettori ambiente illuminato con luce monocromatica Il problema dell univarianza Il problema dell univarianza A B C D Disponendo di un solo fotorecettore non è possibile discriminare fra lunghezze d onda diverse ovvero discriminare fra colori diversi Questo è anche il motivo per cui i colori non si vedono in una scena con una illuminazione molto debole (funzionano solo i bastoncelli) Intensità della risposta del fotorecettore: A =A; B >B; C >C; D =D (NB barra colorata grande = intensità luminosa più elevata) 59 60

16 Coni S, M, L Coni S, M, L Dov è la fovea? Perché il blu è un brutto colore? Ambiguità risolta!! Misture di colori Misture di colori Spettro luminoso emesso da una bistecca Quale colore è prodotto da una tale mistura? Si applicano le leggi delle misture additive di colori! 63 64

17 Misture di colori: fisiologia Metamerismo cono M = 100 cono L = 100 identici!! cono M = 100 cono L = 100 Il nostro sistema visivo sa solo quanto rilevato dai coni! Misture di colori: fisiologia cellule gangliari: opponenza cromatica Colori percepiti a diversi rapporti di attivazione fra i coni L,M,S Opponenza Blu-Giallo Opponenza Rosso-Verde 67 68

18 Teoria moderna dei processi antagonisti Teoria moderna dei processi antagonisti Diverse combinazione dei tre tipi di coni sono incanalate nei diversi canali: acromatico: risposte dei coni L+M blu-giallo: risposte dei coni (L+M) vs. S red-green: risposte dei coni L vs. M Non esiste il fotorecettore per il giallo! I canali cromatici sono calibrati così da dare risposta zero al bianco La costanza del colore Spettro degli oggetti Cambiando anche radicalmente la composizione spettrale della luce (variazioni naturali) i colori non cambiano. Tre fattori giocano un ruolo nella costanza del colore. Ruolo dell esperienza Invarianza del rapporto spettrale Adattamento X Luce illuminante Riflettanza 71 72

19 Costanza del colore Costanza del colore Costanza del colore Costanza del colore: Come? Vincoli fisici che permettono la costanza del colore: Una buona stima dell illuminante Assunzioni circa le fonti di luce Assunzioni circa le superfici Gli algoritmi possibili: Proporzioni relative di lunghezze d onda Assumere che i cambiamenti dell illuminante siano graduali Assumere che la riflettanza cambia bruscamente: calcolo delle proporzioni ai bordi Assumere che l area più chiara è bianca: calibrazione rispetto al bianco per estrarre la probabile riflettanza 75 76

20 Costanza del colore In una scena del genere le fragole continueranno ad apparire rosse anche con luce illuminante priva di lunghezze d onda lunghe (rosse) Riflessione delle superfici e costanza del colore: il sistema visivo considera il contesto colored vision in animals colored vision in animals Dicromatica! (Coni M e L) Tetracromatica!!! (E anche più! gocce di colore ) 79 80

21 L evoluzione della visione dei colori nei primati A che serve il colore? Tutti i mammiferi non primati studiati finora sono dicromatici. Si pensa che il secondo sito genico sul cromosoma X derivi da una duplicazione genica milioni di anni fa La tricromia e un vantaggio nella gran parte delle situazioni (riconoscimento di frutta matura ecc) Le lunghezze d onda sono colorate? Per lo che vo io pensando che questi sapori, odori, colori, etc., per la parte del suggetto nel quale ci par che riseggano, non sieno altro che puri nomi, ma tengano solamente lor residenza nel corpo sensitivo, sì che rimosso l'animale, sieno levate ed annichilate tutte queste qualità;[...] RIASSUMENDO? Il Saggiatore,

22 Le lunghezze d onda sono colorate? percezione inferenza inconscia I r a g g i p a r l a n d o correttamente non solo colorati. In essi non c è altro che un certo Potere e Disposizione per risvegliare una sensazione di questo o quel colore... I percetti sono l equivalente neurale della conclusione di un sillogismo le cui premesse sono date dallo stimolo prossimale e da regole a priori incorporate nell organismo. Isaac Newton Hermann von Helmholtz 85 86