Modelli del colore 1 - Fondamenti

1. Modelli del colore1 - Fondamenti Daniele Marini, Maurizio Rossi

2. Gli attributi del colore • Tinta - se non c’è tinta il colore è acromatico • Saturazione - percentuale della componente acromatica di un colore (cresce al calare di questa) • Cromaticità - attributo della percezione del colore composto dagli attributi tinta e saturazione • Luminosità - si applica solo per gli oggetti che sono considerati isolati e la luce raggiunge l’occhio solo dall’oggetto preso in considerazione, scientificamente è meglio espressa da uno dei seguenti attributi: • Chiarezza - prodotta dalla presenza di un secondo stimolo e comunemente implica una comparazione è tipica delle superfici riflettenti • Brillanza - quantità di livello di grigio o di fluorescenza (livello di grigio negativo) in relazione a ciò che circonda l’oggetto è tipica delle superfici che emettono luce (sorgenti)

3. Ruota dei colori La tinta • Nella tavolozza del pittore le tinte pure sono distribuite ad arco • Una tinta pura è: • un colore monocromatico dell’arcobaleno ovvero • una luce monocromatica composta da una sola lunghezza d’onda • ovvero un colore completamente saturo

4. Saturazione Quantità di tinta pura che deve essere mescolata al bianco per produrre il colore percepito Non basta la ruota dei colori, occorre una seconda dimensione: il grigio/bianco è al centro

5. Lo spazio dei colori Luminosità Intensità della luce Non basta il cerchio dei colori, occorre una terza dimensione:

6. Sistemi di ordinamento del colore • Atlanti colore: • Munsell • DIN 6164 • OSA • NCS • Campionari colore • Pantone, Ral, commerciali……

7. Sistema di Munsell (1904)

10. Munsell Book

11. Sistema di Munsell Elegante ed intuitivo Soggettivo Problema: Ambientare i colori in uno spazio oggettivo (misurabile) con le caratteristiche positive del sistema di Munsell (intuitività)

12. Colore: fisica o psiche? • Le teorie del colore si contrastano su due posizioni estreme: • Newton: il colore come stimolo di origine fisica • Goethe: il colore come fenomeno psico-fisiologico • Edwin Land (Polaroid): tenta la sintesi con la teoria Retinex

13. La teoria del Tristimolo Hermann von Helmholz 1867, Heidelberg Ottica Fisiologica Per primo individua coni e bastoncelli e formula la teoria del tristimolo Verso una definizione matematica del colore!

14. La percezione: la retina • Le cellule che compongono la retina si suddividono in due categorie: • I bastoncelli: sono sensibili ai livelli di luminanza • I coni: sono di tre tipi: • I coni sensibili alle lunghe lunghezze d’onda (rosso) • I coni sensibili alle medie lunghezze d’onda (giallo verde) • I coni sensibili alle corte lunghezze d’onda (blu)

15. Sensibilità spettrale dei coni

16. Log sensibilità spettrale dei coni

17. Altre teorie del colore Helmholz era consapevole del problema della costanza cromatica Teoria dei colori opposti di Hering: 6 stimoli cromatici: rosso, verde, blu, e tre coppie antagoniste: bianco/nero, giallo/blurosso/verde: Impossibile concepire un “rosso verdastro” o un “giallo bluastro”

18. Tristimolo: Color matchingEsperimenti di Wright (1928) e Guild (1931)

19. Risultati di Wright (1928) Risultati di Guild (1931)

20. I valori negativi delle curve indicano che in alcuni casi occorre spostare un primario nell’area campione, il che corrisponde a sottrarlo dal campo di test • L’esperimento dimostra che per ottenere un colore bastano tre primari (legge di Grassmann) • Lo spazio dei colori è uno spazio lineare: un colore può essere espresso come combinazione lineare dei primari. • I primari sono stati derivati dall’esperimento W-G definendo l’osservatore standard CIE - Commission Internationale de l’Eclairage nel 1931

21. Tristimolo: l’osservatore standard CIE • Le curve ottenute da Wright e Guild furono trasformate matematicamente per ottenerne altre tre equivalenti in cui: • I valori negativi furono eliminati • La curva del verde fu imposta uguale a V() • Quella del blu fu posta = 0 per un ampio tratto • Per tutte e tre le curve fu imposto di avere area sottesa uguale (ovvero pari energia)

22. Tristimolo: l’osservatore standard CIE • Il risultato è un tris di funzioni dette di sensibilità dell’osservatore standard CIE(color matching function)

23. I valori di tristimolo CIE XYZ • Data una luce di radianza spettrale (colore) Le() si ottengono i valori di tristimolo X Y Z dalle formule (dove K(555) = Kmax=683lm/W)

24. L’osservatore standard CIE • I valori di tristimolo corrispondono ad una misura numerica di tinta, saturazione e luminosità? • Risposta: • Y è la luminanza Lv (luminosità)!! Infatti: • X e Z purtroppo non sono tinta e saturazione • I ricercatori cercarono di ottenere i valori di tinta e saturazione con un passaggio ulteriore

25. Lo spazio del colore CIE • Nello spazio colore X Y Z dei valori di tristimolo si osserva sperimentalmente che tutti i colori percepibili stanno dentro un cono deforme

26. Le coordinate cromatiche CIE • X+Y+Z=1 è l’equazione di un piano su cui la luminanza è costante • Dai valori di tristimolo X Y Z si ottennero le coordinate cromatichex y z tramite la trasformazione:

27. Il diagramma di cromaticità CIE • x e y sono le coordinate di un sistema cartesiano su cui si rappresenta una sezione del cono dei colori a prescindere dalla luminanza Y: Il diagramma di cromaticità CIE

28. Definizione matematica del colore (x y Y) • x e y non sono purtroppo tinta e saturazione, tuttavia • Tramite il diagramma di cromaticità da x e y si ottengono la tinta e la saturazione • Quindi un colore risulta completamente definito dalla tripletta di valori (x y Y): coordinate cromatiche più luminanza A partire dalle terna (x, y, Y) è possibile ricavare i valori di tristimolo X, Y e Z attraverso le relazioni: X = x Y/y , Y = Y, Z = (1- x - y) Y/y

29. Proprietà diagramma CIE • Linearità • Purezza • Lunghezza d’onda dominante • Lunghezza d’onda complementare • Colori complementari

30. Problema: Metamerismo

31. Problema: Metamerismo Non esiste corrispondenza biunivoca tra distribuzione spettrale di radianza e valori di tristimolo