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Marcello [email protected] Didattiche – Il Colore

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Le Schede Didattiche di ProfilocoloreIL COLORE

Sorgenti di luceColori

Riflettanza

Marcello [email protected]

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La luce:natura e caratteristiche

La luce è una radiazione elettromagnetica

esattamente come lo sono:

le onde radio

i raggi X

i raggi gamma

Etc.



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La luce:natura e caratteristiche



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Noi vediamo solo onde elettromagnetiche

con lunghezze d'onda comprese

tra i 400 nanometri (blu)

ed i 700 nanometri (rosso)

La luce:porzione di spettro EM visibile

400 nm 700 nm



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Al di fuori di questa porzione di spettro

elettromagnetico

i nostri occhi non sono più sensibili

e anche in presenza di sorgenti di energia

a noi appare tutto buio

Oltre il visibile

UV

Spettro visibile

IR1 IR2 IR3Blue Green Red



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Sorgenti di luce

In generale una sorgente di luce emette contemporaneamente molte radiazioni

di diverse lunghezze d'onda ed ampiezze



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Corpo nero etemperatura di colore in Kelvin

Un corpo portato atemperatura sufficientemente alta

(ad esempio un pezzo di ferro del fabbro)emette uno spettro di radiazioni nel campo visibile

che ci appare di un certo colore.

Esiste una relazione fisica tra la

Temperatura del corpo (in gradi kelvin)

ed il Colore assunto



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Corpo nero etemperatura di colore in Kelvin

1000 K

10000 K5000 K

2500 K



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Il Sole

Le radiazioni emesse dal Sole sono (per fortuna...)in parte assorbite dall'atmosfera



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Luce bianca

Noi chiamiamo luce BIANCA unamiscela di ampiezze e lunghezze d'onda

che somigli alla radiazione del Sole



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Luce colorata

Quindi consideriamo bianche la luce del Sole e tutte le sorgenti che mettono una luce con una

composizione spettrale simile a quella del Sole.

Ogni volta che l'occhio viene raggiunto da una radiazione con una composizione spettrale

abbastanza diversa da quella del Sole, allora diciamo che stiamo vedendo un colore.



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Luce colorata

La luce può essere

colorata sin dalla sorgente

o diventare colorata

per riflessione su una superficie

o per trasmissione attraverso un vetro colorato



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Esempio: luce ad incandescenza

Le lampade ad incandescenza (ormai fuori mercato per la scarsa efficienza) emettono una

radiazione pari a circa 2500 K.

Le lampade alogene (incandescenza ad alta temperatura) emettono radiazioni equivalenti a

3200 K.

Per entrambi i tipi la maggior parte di energia assorbita viene emessa nella zona degli

infrarossi, quindi non utile ai fini della visione normale



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Esempio: luce ad incandescenza

La colorazione appare giallognola(luce “calda”)

Non c'è grande differenza tra le due.Grande emissione di IR!!



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Esempio: lampade a scarica di gas



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Esempio: luci LED



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Spettro di emissioneriflettanza e spettro riflesso

Il colore che noi percepiamo di una superficie o di un oggetto è il risultato di come si combinano la luce che illumina il nostro soggetto (illuminante) con la natura della sulla superficie stessa che potrebbe riflettere in modo diverso le varie lunghezze d'onda contenute nella luce che lo illumina.



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Illuminante(luce incandescenza)

Radianza spettrale:Natura della luce che

raggiunge i nostri occhi

Superficie - soggetto

X

=



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Il vero colore di una superficie è descritto da una curva, la riflettanza spettrale, che indica per ogni lunghezza d'onda la

quantità di luce che viene riflessa.

La riflettanza non dipende dalla luce utilizzata.

Una superficie rossa non rifletterà lunghezze d'onda corrispondenti al blu ed al verde, ma solo quelle nel rosso.

Una superficie rosso brillante rifletterà molto le lunghezze d'onda del rosso, una superficie rosso scuro rifletterà le componenti del

rosso in misura minore



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IlluminanteRadianza spettrale

/ =

Superficie - soggettoRiflettanza spettrale



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IlluminanteRadianza spettrale dipendeanche da:

Superficie - soggettoRiflettanza spettrale

dipende solo da:



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Importante!

Affinché una superficie appaia illuminata,

ovvero sia visibile, è necessario che lo

spettro della sorgente di luce e la

riflettanza spettrale della superficie

abbiano una

porzione di spettro in comune



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Esempi

Se illumino una superficie rossa, ad esempio,con una luce blu

la superficie apparirà nera

Se illumino una superficie gialla con una luce verdela superficie apparirà verde

perché una superficie gialla assorbe il blu, e riflettesia il rosso che il verde



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Neutri, colori e riflettanza

Una superficie ha colore neutro (dal bianco al nero)quando riflette in ugual misure tutte le lunghezze d'onda



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Una superficie ci appare colorata quando riflettein modo diverso le diverse lunghezze d'onda



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La tacca rossa, ad esempio, non riflette quasi nulla tra i 400 ed i 600 nanometri,poi dai 600 ai 700 mostra una forte riflettanza.

Se invece la riflettanza elevata si estende dai 500 ai 700nm,allora siamo in presenza di un colore giallo



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Misura della riflettanza

Per i fisici il colore è un insieme di valori, è un grafico che rappresentala quantità di energia riflessa da una superficie al variare della lunghezza d'onda.

La riflettanza si misura utilizzando uno strumento: lo spettroradiometro.

Ma l'occhio umano non è in grado di registrare così tante informazioni per ogni singolo colore.

Quello che fa l'occhio è una misura sommaria delle componenti intorno al blu, al verde ed al rosso, secondo le curve di sensibilità dei coni della retina.



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Sensibilità dell'occhio eColorimetria

Curve di sensibilità dell'occhio

Color Matching Functions (CMF)Curve di sensibilità standard

della colorimetria CIE '31,derivate per trasmormazioni

matematiche da quelle dell'occhio



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Colorimetria

Nella colorimetria qualsiasi spettro nel visibile viene pesato (valutato, misurato) attraverso tre

curve di sensibilità detteColor Matching Functions.

Questa pesatura fornisce tre valori(medie pesate: X, Y, Z) detti

coordinate colorimetriche dello spettro.



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Colorimetria ecoordinate colorimetriche

Superfici colorate

Riflettanze

mediepesatecon leCMF

X Y Z X Y Z X Y Z X Y Z X Y Z X Y Z

XYZ

Coordinate colorimetriche



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Curve di sensibilitàdella fotocamera

Sono diverse da quelle dell'occhioSono diverse dalle CMF

Ma sono ottimizzate per discriminare al massimo i colori



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Fotocamera evalori RGB

Superfici colorate

Riflettanze

mediepesatecon la

fotocamera

R G B R G B R G B R G B R G B R G B

RRGB

Componenti RGB della fotocamera



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Dalla fotocamera (RGB)alla colorimetria (X Y Z)

Superfici colorate


Bilanciamento del bianco

Profilo di colore della fotocamera (file.ICC)(conversione RGB → XYZ)




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Diagramma di cromaticità

X Y Z:coordinate colorimetriche assolute

x y z:coordinate colorimetriche relative(perdita misura luminosità)

x y:coordinate cromatiche

diagramma di cromaticità



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Dalla scena fisica alle misure

Spettrofotometro/spettroradiometro

X Y Z X Y Z X Y Z X Y Z X Y Z X Y ZColorimetro

Termocolorimetro K K K K K K



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Bilanciamento del bianco

Profilo di coloredella fotocamera (file.ICC)


Dalla scena fisica alle misure

Coordinate colorimetriche PER OGNI PIXEL della scena



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