LEZIONE 4

LEZIONE 4
Colore:
Colore
qualità della
sensazione
visiva,
soggettiva e
non
comunicabile
Colorimetria:
Colorimetria
quantificazion
e di
eguaglianze
fra colori
Di che colore è
questa mela?
Rossa
Verde
Rosso Fuoco
Rosso Vivo
Scomposizione
luce bianca:
Newton 1666
Luce
monocromatica
ROSSI
GIALLI
VERDI
BLU
VIOLA
590-780
560-590
490-560
450-490
380-450
regioni spettrali dei principali colori (in nanomentri)
INFRAROSSO
ULTRAVIOLETTO
LUCI
PIGMENTI
R
C
W
B
G
K
M
Y
Il giallo si
ottiene
togliendo la
radiazione blu
dalla luce bianca
ecc.
Non esistono colori primari !!
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
Colore fisico
Misura della
radiazione
diffusa da una
superficie.
Colore psicometrico
Color apparence
spettrofotometria
Misura del
colore
dipendente dalla
fisiologia della
visione.
colorimetria
Come appare il colore in
seguito alla elaborazione
nella corteccia cerebrale.
?
1
IL COLORE FISICO
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.
Er
R(λ
λ) =
Ei
SORGENTE
OGGETTO
OSSERVATORE
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:
Radiometria misura della radiazione elettromagnetica
Fotometria:
Fotometria misura della luce (radiazione visibile)
Spettroradiometria:
Spettroradiometria misura dell’energia della luce alle singole
lunghezza d’onda
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
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)
Sensibilità
notturna
(scotopica)
Sensibilità
diurna
(fotopica)
RETINA
Coni e
bastoncelli
Cellule
nervose
ASSONI
L U C E
picco di sensibilità
dei coni a
420, 530, 560 nm
LUCE E COLORE
SORGENTI PRIMARIE DI LUCE
(EMISSIONE)
SORGENTI SECONDARIE
DI LUCE (RIFLESSIONE)
Variazioni del colore con la temperatura
di un oggetto che emette radiazione
per irraggiamento
1^ Livello
eccitato
E1=hν
ν1
Livello
intermedio
E2=hν
ν2
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.
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)
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)
Ogni sensazione di colore si può riprodurre miscelando
opportunamente le tre sorgenti base
RGB : Spazio
tristimolo basato
3 luci
monocromatiche
’primarie’ a
436,546,700 nm
r(λ
λ) g(λ
λ) b(λ
λ) :
funzioni
tricromatiche
dell’osservatore
umano medio
Risposta %
R
X
rλ
x
_
z
Z
100
75
G
Y
B
Z
gλ
bλ
y
z
y
_
x X
50
25
400
500
600
700
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
DIAGRAMMA DI CROMATICITA’
x + y + z = 1
da cui
z = 1- (x+y)
quindi Spazio Yxy
Con Y = luminosità
Luogo finito dei colori
spettrali percepiti
dall’occhio
X
Y
Z
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!
3
L’apparenza del colore
Costanza del colore sotto differenti fonti di illuminazione’
Colori non spetrali (marrone, verde scuro, rosa …)
COLORI NON SPETTRALI
Dimensioni degli oggetti
Sfondo
Luminosità
Angolo di osservazione
Natura della superficie
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
L*a*b*
con
L = f (Y)
a = f (x,y)
b = f (y,z)
DIFFERENZE DI COLORE
NEL SISTEMA CIELab
∆E = (∆
∆L2 + ∆a2 + ∆b2)1/2
∆E
INDICA QUANTO DUE COLORI SONO DISTANTI NELLO
SPAZIO DEL COLORE
L’OCCHIO UMANO DISTINGUE DIFFERENZE DI CIRCA
∆E = 1-2
APPENDICI
Il Metamerismo consiste nellla possibilità
di ottenere la stessa sensazione di colore
in presenza di luce con distribuzione
spettrale diversa.
D6
E
400
500
A
E
5
600
Luce Diurna
700
400
500
E
600
700
Incandescente
F2
400
500
600
Fluorescente
700