LA VISIONEDEI COLORI

Lunghezza d’onda (nanometri)780 620 600 580 490 450 390

Lo Spettro elettromagnetico

ENERGIA

104 102 1 10-2 10-4 10-6 10-8 10-10 10-12 10-14

Elettricità 50 Hz

6000 Km

(in guida d’onda)

Colori e lunghezza d’onda

La luce visibile corrisponde al minimo assorbimento da parte dell’acqua ed al massimo di emissione solare.

Veniamo dall’acqua? L’occhio si è adattato al Sole?

620-760rosso

580-620arancione

560-580giallo

490-560verde

430-490blu

380-430violetto

LUNGHEZZA D’ONDA (nm)

COLORE

L’occhio umano è sensibile solo ad una piccola parte dello spettro elettromagnetico: la luce VISIBILE

Rosso e blu-violetto si estendono oltre 100 nanometri

Il giallo solo per 20 nanometri

1. Il colore di superficie (oggetti opachi)

sorgente di luce

luce diffusa

Gli oggetti colorati contengono dei PIGMENTI che DIFFONDONO solo la luce di un particolare colore,

assorbendo il resto: riflettanza spettrale

La riflettanza spettrale

Ma noi non vediamo mai questi spettri, vediamo una frequenza

dominante

2. Il colore di volume (filtri)

rossoschermo

I filtri colorati sono oggetti semitrasparenti che contengono dei pigmenti colorati. Questi pigmenti assorbono gran parte della luce, e lasciano passare

solo quella di un determinato colore

contiene dei PIGMENTI che assorbono tutta la radiazione tranne

quella rossa

Colore di volume dovuto ad impurezze

Lo smeraldo è invece Berillo (Be3Al2Si6O18) con centri di colore dovuti ad impurità di

Cromo

I colori del vetro

Il vetro è una miscela più o meno amorfa, cioècon gli atomi disposti in modo disordinato, di diversi minerali, per lo più silice, soda (carbonato di sodio), calcare (carbonato di calcio) e magnesia (carbonato di magnesio). La silice è in grande preponderanza, circa il 70%, il che spiega perché il vetro puro ha una trasparenza non molto dissimile da quella del quarzo (di cui la silice è la versione amorfa). Aggiungendo altri minerali si ottengono tutte le possibili colorazioni:

rame cobalto…………………………….vetro azzurrocromo…………………………………………….vetro verdeferro (bottiglia di birra)………….vetro ambranichel………………………………………………vetro fumé

Macinando finemente i vetri colorati si fanno molti pigmenti

Ma la percezione del colore non è la stessa cosa delle lunghezze d’onda emesse

- Due tasti di pianoforte suonati contemporaneamente creano due suoni che mantengono la loro individualità pur creando effetti di armonia: non si ha una nota dominante intermedia. Questo perché la percezione sonora è un processo fisico (vibrazione del timpano)

- Due frequenze luminose diverse emesse insieme perdono la loro identità e vengono percepite come un unico stimolo a frequenza intermedia: ad esempio giallo+rosso= arancione. La percezione della luce è infatti un processo chimico

- Il colore percepito non è una proprietà intrinseca dell’oggetto. Dipende dai processi neurali dovuti alla luce che colpisce la retina. Soggetti differenti possono percepire le stesse lunghezze d’ondain modo diverso (ad esempio i daltonici, oppure gli uccelli, oppureper la persistenza di colori precedentemente visti). Emissioni spettrali diverse possono dare luogo alla percezione dello stesso colore (colori metamerici)

Colori metamerici

3. La costanza del colore

I colori degli oggetti dipendono anche dalla luce che li illumina ?

In una fotografia una luce rossa rende dello stesso colore tutti gli

oggetti che illumina, tranne i neri.

Nella percezione diretta no: la neve appare bianca anche alla

luce di un falò.

Con l’eccezione delle lampade a fluorescenza.

Esempi

Cos’è dunque il colore?

Riflettanza spettrale

Distribuzione

spettrale

emessa

Distribuzione

Spettrale di

potenza

Onda Elettromagnetica

(nm)

Cambiando sorgente…

Riflettanza spettrale

Distribuzione

spettrale emessa

Distribuzione spettrale luminosa

Precedente

Distribuzione

spettrale

Luce a fluorescenza

La percezionediretta cambia poco… (costanza del colore)

Stimolo

OsservatoreOsservatore

L’occhio umano

L’occhio, tramite la lente del cristallino, forma

un’immagine degli oggetti sulla retina, da cui poi

partono gli impulsi elettrici che arriveranno al cervello

La retina è ricoperta di conie bastoncelli.

I CONI sono i responsabili della visione a colori

Coni di giorno e bastoncelli di notte

L’occhio ha tre tipi di coni

Verde

Blu

Rosso

Un solo cono non “vedrebbe” i colori• Lunghezze d’onda differenti, intensità differenti ma…

• Stessa risposta

wavelength

0.75

1.00

0.50

0.25

0.00400 500 600 700

M

Il raffronto permette di distinguere

Lunghezze d’onda differenti, intensità differenti ma…

Risposta diversa per i diversi coni

wavelength

0.75

1.00

0.50

0.25

0.00400 500 600 700

S M L

Helmholtz 1859: Teoria del Tristimolo

• Colori come risposte relative(rapporti)

Violetto

Blu

Verde

Giallo

Arancione

Rosso

Coni sensibili al Blu

Coni sensibili al Verde

Coni sensibili al rosso

Ris

post

a de

i ric

etto

ri

Lunghezza d’onda (nm)

400 500 600 700V

iole

tto

Blu

Ver

de

Gia

llo

Ara

ncio

ne

Ros

so

DaltonismoCaso classico: manca il cono di un tipo (es. Rosso)

E’ impossibile distinguere alcuni spettri

differenziati Stessa risposta

SINTESI CROMATICA

SOTTRATTIVA ADDITTIVA

Sintesi additiva

rosso verde blu

COLORI PRIMARI

Nella sintesi additiva i colori si ottengono sovrapponendo su uno schermo fasci di luce colorata oppure affiancando piccole sorgenti di luce dei colori primari, sia

come punti di colore su una superficie (stampa a colori, alcuni tipi di fotografia istantanea a colori), sia come sorgenti attive

di luce (monitor a colori di TV e computer)

lampade

Sintesi additiva

COLORI PRIMARI

rosso verde blu

rosso + blu �magenta

rosso + verde � giallo

blu + verde � cianorosso + blu + verde � bianco

Sintesi additiva

verde + blu = ciano

rosso + blu = magentaverde + rosso = giallo

verde + rosso + blu =

Sintesi sottrattiva

Nella sintesi sottrattiva si mescolano i pigmenti dei colori primari. Ciascun tipo di pigmento assorbe, cioè non fa

passare, un certo tipo di luce. La sintesi sottrattiva è quello che avviene quando mescoliamo fisicamente dei colori, come

le tempere e le vernici e i colori nelle stampanti

COLORI PRIMARI

magenta ciano giallo

Sintesi sottrattiva

Un filtro magentablocca il verde e fa passare solo il rosso

e il blu Un filtro gialloblocca il blu e fa

passare solo il rosso e il verde

Un filtro cianoblocca il rosso e fa passare solo il

verde e il blu

Sintesi sottrattiva

COLORI PRIMARI

magenta ciano giallo

- magenta - ciano � blu

- magenta – giallo� rosso- ciano - giallo � verde

- magenta - ciano - giallo � nero

I colori sottrattivi che si usano per dipingere non sono esattamente complementari…

Cani e Gatti hanno solo due coniGli uccelli ne hanno quattro: vedono colori a noi sconosciuti comprese tinte UV!!

Immagine ottica

Immagine Ultravioletta

Ma qualcosa non torna…

• I colori dipendono dalla lunghezza d’onda

• Ma gli oggetti riflettono differenti lunghezze

d’onda in differenti condizioni

– Però le banane, alla luce del giorno, alla luce

fluorescente, nella penombra, se le fotografo hanno

colore diverso…

• Ma se le guardo mi sembra sempre che abbiano lo

stesso colore !! (Costanza del colore)

Com’è possibile la costanza del colore?

• Nella percezione dei colori c’è qualcosa in più della lunghezza d’onda

• Il sistema di percezione visiva deve in qualche modo “farci uno sconto sulla sorgente illuminante ”

Il rosso che sembra verde?

Guardiamo da vicino…

Che sta succedendo?

• Anche se non sono molto saturati, il panino mostra dei marroni, dei verdastri, dei colori bruniti…

• Come possiamo vedere questi colori solo in luce rossa e bianca?

Edwin H. Land- Prese tre fasci di luce (Rosso Verde

Blu) ed un quadro di Mondrian

- Misurò la riflettanza di una regione verde

- Calibrò la luce in modo che una regione blu riflettesse uno spettro identico a quella verde

Cioè travestì il blu da verde e…

L’occhio lo percepiva

ancora blu !!

2° Esperimento- Calibrò le luci per una riflettanza

omogenea dalla regione verde

- Coprì tutte le altre regioni: quella verde appariva grigia

- Scoprì di nuovo tutte le altre: la verde appariva verde

ConclusioniConclusioni::1. Il 1. Il colore percepito dipende dallo spettro colore percepito dipende dallo spettro ma ma anche dai anche dai

colori che gli stanno intorno colori che gli stanno intorno a far a far da contrastoda contrasto

2. La 2. La riflettanza relativa riflettanza relativa è è più importante di quella più importante di quella assolutaassoluta

3. 3. RetinexRetinex (retina+cortex): i (retina+cortex): i colori sono percepiti sulla colori sono percepiti sulla base base della intensità relativa della intensità relativa e e sullo spettrosullo spettro

Perché il cielo è blu?

Perché il cielo è blu?

Le particelleDIFFONDONO

proporzionalmente a

Quindi soprattutto la radiazione

blu-violetta in tutte le direzioni, ed anche

verso di noi

La luce del sole colpisce le particelle

che si trovano nell’atmosfera

41λ

Perché il sole al tramonto è rosso?

Perché il sole al tramonto è rosso?

La diffusione della radiazione blu è molto intensa, e nella direzione dei raggi riesce a passare solo la luce rosso-arancio

Quando il sole è basso

sull’orizzonte i suoi raggi devono attraversare uno

spessore maggiore di atmosfera

atmosfera

sole al tramonto

cammino lungo

sole a mezzogiornocammino breve