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