LEZIONE 4
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Di che colore è
questa mela?
Rossa
Rosso Vivo
Rosso
Fuoco
Verde
ColoreColore: qualitàdella sensazionevisiva, soggettiva e non comunicabile
ColorimetriaColorimetria: quantificazionedi eguaglianze fra colori
Luce
monocromatica
Scomposizione
luce bianca:
Newton 1666
VIOLA 380-450
BLU 450-490
VERDI 490-560
GIALLI 560-590
ROSSI590-780
regioni spettrali dei principali colori (in nanomentri)
INFRAROSSO ULTRAVIOLETTO
N.B.: colori spettrali cioè cui corrisponde una singola lunghezza d’onda
Il giallo si ottiene togliendo la radiazione blu dalla luce bianca ecc.
Non esistono colori primari !!
LUCI PIGMENTI
R
GB
C Y
M
KW
Sintesi additiva di luci Sintesi sottrattiva di pigmenti
Il Colore o Tinta (rosso, giallo, verde ecc.)
La Luminosità o Chiarore (più scuro, piùchiaro ecc.)
La Saturazione o Purezza (più intenso, piùspento ecc.)
Rappresentazione in uno spazio 3D
1905
Colore fisico
Colore psicometrico
Color apparence
Misura della radiazione diffusa da una superficie.
Come appare il colore in seguito alla elaborazione nella corteccia cerebrale.
Misura del colore dipendente dalla fisiologia della visione.
spettrofotometria
?
colorimetria
1 IL COLORE FISICO
descritta da una Grandezza Fisica Assoluta:
IL FATTORE DI RIFLESSIONE SPETTRALE = quantità di radiazione retrodiffusa da una
superficie in dipendenza della lunghezza d’onda.
IL COLORE E’ UNA PROPRIETA’FISICA DEGLI OGGETTI
ErEi
R(λλλλ) =
SORGENTE
OGGETTO OSSERVATORE
Prima di effettuare una misurazione bisogna concordare le convenzioni
matematiche da utilizzare in modo da definire inequivocabilmente i risultati
1 Spazio Colore2 Osservatore3 Illuminante/i
RadiometriaRadiometria: misura della radiazione elettromagnetica
FotometriaFotometria: misura della luce (radiazione visibile)
SpettroradiometriaSpettroradiometria: 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
GrandezzeRadiometriche
Filtro: Funzione di Luminosità Std CIE
Grandezze Fotometriche
La fotometria diventa una scienza moderna nel 1942 quando la CIEintroduce 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) eLUNGHE (Rosso)
• Bastoncelli - (100 milioni) visione monocroma
• Terminali nervosi - (1 milione)
Sensibilitànotturna (scotopica)
Sensibilitàdiurna (fotopica)
Cellule nervose
Coni e bastoncelli
L U C E
ASSONI
RETINA
VISTA E VISIONE
RISPOSTA DELLE CELLULE NERVOSE A STIMOLI LUMINOSI COLORATI
AREE DEL CERVELLO RESPONSABILI DELL’ELABORAZIONE DELLO
STIMOLO VISIVO
picco di sensibilitàdei coni a
420, 530, 560 nm
LUCE E COLORE
SORGENTI PRIMARIE DI LUCE (EMISSIONE)
SORGENTI SECONDARIE DI LUCE (RIFLESSIONE)
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 quellaassorbita e quindi la rispettiva lunghezza d’onda è superiore di quella di
assorbimento.
E2222=hνννν2222
Livello intermedio
E1=hνννν1
Stato fondamentale
1^ Livello eccitato
COLORE PER DIFFRAZIONE
CROMOFORISTRUTTURA BASE PRESENTE IN NA MOLECOLA DI COLORANTE O IN UN PIGMENTO ORGANICO
•AZOICI •FTALOCIANINE (BLU E VERDI)
•ANTRAQUINONI (GIALLI, ARANCIONI)•QUINACRIDONI (ROSSI, VIOLA)
CIANINE: LA λ DI
ASSORBIMENTO AUMENTA CON IL NUMERO DI DOPPI LEGAMI
COLORANTI ORGANICI
Young 1801: teoria della trivarianza
visivarosso – blu - verde
Helmoltz: Spazio tristimolo basato sulle attivazioni di tre recettori RGB
Hering 1878: sei colori percepiti come coppie antagoniste bianco-nero rosso-verdeblu-giallo
Spazio 3D che rappresenta tutti i colori spettrali come combinazione lineare dei 3
vettori generatori
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
Colore spettrale
RGB : Spazio tristimolo basato
3 luci monocromatiche
’primarie’ a436,546,700 nm
r(λλλλ) g(λλλλ) b(λλλλ) : funzioni
tricromatichedell’osservatore umano medio
__
z
_
x
400 500 600 700
100
Lunghezza d’onda λλλλ
Risposta %
yZ
X
25
50
75
xλλλλ, y λλλλ
, z λλλλ
Valori Tristimolo per quantità unitarie di energia di tutti i colori spettrali
R
G
B
X
Y
Z
rλλλλ
gλλλλ
x
y
zbλλλλ
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 colorimetrichex y z per un osservatore
medio
X
Y
Z
x + y + z = 1
da cui
z = 1- (x+y)
quindi Spazio Yxy
Luogo delimitato dei colori spettrali percepiti
dall’occhio
DIAGRAMMA DI CROMATICITA’
Con Y = luminosità
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 cromatichegiallo-blu rosso-verde bianco-nero
L*a*b*
con
L = f (Y)
a = f (x,y)
b = f (y,z)
NEL SISTEMA CIELab
∆∆∆∆E = (∆∆∆∆L2 + ∆∆∆∆a2 + ∆∆∆∆b2)1/2
DIFFERENZE DI COLORE
∆E INDICA QUANTO DUE COLORI SONO DISTANTI NELLO
SPAZIO DEL COLOREL’OCCHIO UMANO DISTINGUE DIFFERENZE DI CIRCA
∆E = 1-2
APPENDICI
Il Il MetamerismoMetamerismo consiste consiste nelllanellla possibilitpossibilitàà
di ottenere la stessa sensazione di colore di ottenere la stessa sensazione di colore
in presenza di luce con distribuzione in presenza di luce con distribuzione
spettrale diversa.spettrale diversa.
FluorescenteFluorescente
E
400 500 600 700
F2
Luce DiurnaLuce Diurna
E
400 500 600 700
D6
5
IncandescenteIncandescente
E
400 500 600 700
A