• L`oggetto stesso • Il meccanismo visuale dell`osservatore • Le

Da cosa dipende il
colore di un oggetto?
• L’oggetto stesso
• Il meccanismo visuale dell’osservatore
• Le qualità spettrali della sorgente
luminosa
• Le dimensioni dell’oggetto
• Lo sfondo
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Color Constancy
# Photons
Iw
400
400
Illumination
Spectrum
(Iw)
Reflectance
Spectrum
(Rw)
% Photons
400
700
X
700
Rw
Lw
# Photons
Daylight
=
700
Luminance
Spectrum
(Lw)
(# Photons Emitted) X (% Photons Reflected) = (# Photons Reflected)
© Stephen E. Palmer, 2002
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Color Constancy
Illumination
Spectrum
(Iw)
X
Reflectance
Spectrum
(Rw)
=
Luminance
Spectrum
(Lw)
(# Photons Emitted) X (% Photons Reflected) = (# Photons Reflected)
A
B
© Stephen E. Palmer, 2002
C
X
Daylight
400
Tungsten
Bulb
700
400
700
Helium
Neon
Laser
400
=
400
X
X
700
700
400
700
400
700
=
400
700
=
400
700
Wavelength (nm.)
400
700
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L’oggetto stesso!
La mela è rossa: il colore
maggiormente riflesso è il rosso
Ma noi non “vediamo” mai questo spettro!
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Coni e bastoncelli
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Sensibilità dei coni
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Stessa percezione, diverso spettro
La sensazione di bianco può
essere dovuta a uno spettro
continuo, ma anche
addirittura a due radiazioni
colorate
Non è vero che il bianco è
la somma di tutti i colori
E’ vero che la somma di
tutti i colori è bianco
Ma il bianco di uno spettro
continuo è come l’altro
bianco?
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Ottenere il bianco con i LED
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Non solo coni e bastoncelli
Berson et al. hanno scoperto recettori retinici che non collaborano alla
visione come i coni e bastoncelli, ma che agiscono sul ciclo circadiano e
la concentrazione degli ormoni. La loro risposta è diversa da V(λ).
Hanno una risposta più lenta rispetto ai coni e non vale una semplice
legge additiva
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Distribuzione
dei coni
L 50.6% M 44.2% S 5.2%
L 75.8% M 20.0% S 4.2%
L:M=1.15
L:M=3.79
Roorda e Williams Nature 397, 520 (1999)
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Effetto Purkinje
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Colori complementari
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Un’altra post-immagine
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Il metamerismo
• Due colori che sembrano gli stessi ma
che hanno differenti energie in funzione
della lunghezza d’onda si chiamano
metamerici
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L’importanza degli sfondi
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Effetto Bezold
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La costanza
del colore
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La costanza
del colore
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La costanza
del colore
Questa zona
appare rossa
Per il nostro
occhio una
tale differenza
non è mai
avvertibile
Questa zona
appare bianca
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Non esistono i
veri colori primari
• Dato che non possono esistere 3 colori
che per semplice somma forniscono
tutti i colori esistenti, la fisica ne ha
creati 3 immaginari, X,Y,Z
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Il diagramma
CIE1931
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Lunghezza d’onda
dominante e saturazione
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Il corpo nero
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Temperatura di colore
• Quando una sorgente ha un’emissione luminosa simile a
un corpo nero di temperatura T, si dice che ha
temperatura di colore T
• Tutte le radiazioni di corpo nero stanno sulla curva del
corpo nero nel diagramma Cie
• Se il punto di colore non giace sulla curva, ma è vicino si
parla di temperatura prossimale di colore
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Temperatura correlata di colore
Corpo nero
Fluorescente
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Alcuni esempi
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Alcune domande
• Un filtro rosso quali radiazioni lascia
passare?
• Un oggetto rosso quali radiazioni
riflette?
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Sintesi additiva
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Luce bianca
Rosso
Giallo=Rosso
+Verde
Magenta=
Rosso+Blu
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Rosso, verde, blu
• Le terne primarie sono tantissime: rosso,
verde e blu è quella che permette di
ottenere il maggior numero di colori solo
per via additiva
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Sintesi sottrattiva
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Colore e luce
Viene visto magenta
Luce bianca
Luce gialla
Viene visto rosso
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Indice di resa del colore
• Si valutano le differenze tra i colori che certi oggetti
standard presentano sotto la sorgente in esame e
sotto la sorgente di riferimento
• La sorgente di riferimento deve avere temperatura
di colore prossima alla lampada da testare
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I colori test
• 8 colori dell’atlante di Munsell (saturazione
media)
• 4 colori di Munsell saturi
• Il colore della pelle umana e del fogliame
verde
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8 colori test di
saturazione media
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Gli altri 6 colori
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I limiti dell’indice
di resa del colore
• L’indice di resa del colore Ra è un valore medio
• Sorgenti luminose aventi lo stesso Ra e uguale
temperatura di colore non riproducono
necessariamente i colori allo stesso modo
• Alcune lampade con un buon Ra non
riproducono bene uno dei campioni
• Dato che la lampada test varia con la
temperatura di colore, due lampade con lo
stesso Ra=100 riproducono diversamente i colori
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Indice di resa cromatica
e efficienza
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Resa del colore
e efficienza
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La diffusione
• Con diffusione o
scattering si intende il
fenomeno per cui la
radiazione viene
riemessa in direzioni
diverse da quella di
incidenza
• Minore è la lunghezza
d’onda e maggiore è la
diffusione: il blu diffonde
più del rosso, anche
all’interno dell’occhio
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La diffusione e
il cielo
• Perché il cielo è blu
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Il contrasto
C=
LT ! LB
LB
B= Background
T=Target
Differenze di contrasto possono essere di
decisiva importanza negli uffici
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Perché il contrasto è importante?
Non visibile
Visibile
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Relazione tra luminanza e
brillanza
• La luminanza è la luce che arriva al nostro occhio, la
brillanza è la sensazione visiva che essa produce. La
relazione tra queste due grandezze non è ancora ben
chiarito
• La relazione non è certamente lineare: se la
luminanza aumenta di dieci volte, non
necessariamente la brillanza aumenta di dieci volte
(tipico andamento logaritmico)
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La legge di Weber-Fechner
Nella percezione della luce vale la legge di
Weber ΔI/I=k e la legge di Fechner S=k.log(I).
Questo indica che le scale fisiche non
descrivono erfettamente scale psicologiche. La
legge vale per tantissime “sensazioni” diverse
(luce, suono), varia solo k.
La differenza tra 1 e 2 mm è 1 mm,
come la differenza tra 101 e 102
mm.
La differenza tra 1 e 2 è molto più
percepibile
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Conseguenze pratiche
della legge di Weber
Quando l’illuminazione si confronta con il “buio” la sua presenza è
evidentemente più percepibile. 100 Lux sono sempre 100 Lux, ma
assumono un valore completamente diverso.
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Qualità di luce
in un museo
• Gli esperimenti indicano che le condizioni di
luce artificiale preferite per osservare le opere
sono un illuminamento di circa 200 lux fornito
da lampade con buona resa del colore, e.g.
un CIE colour rendering index >85 o una
grande gamut area
Loe et al. Preferred lighting conditions for the display of oil and watercolour
paintings Light.Res.and Tech.14, 173 (1982)
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Definizioni
Radiometria:
misura della radiazione elettromagnetica
3×1011 Hz >
FREQUENZA
> 3×1016
1 mm
< LUNGHEZZA D’ONDA < 100 nm
Fotometria:
misura della radiazione visibile
780 mm
< LUNGHEZZA D’ONDA < 380 nm
Ef =
hc
!
h = costante di Planck
h = 6.63 x 10-34 J s
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Differenza tra radiometria
e fotometria
• La fotometria considera solo la
radiazione visibile e la pesa utilizzando
la curva di sensibilità dell’occhio umano.
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Sensibilità spettrale
dell’occhio umano
1
0.9
RISPOSTA FOTOPICA
RISPOSTA SCOTOPICA
0.8
RISPOSTA RELATIVA
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0
380
400
420
440
460
480
500
520
540
560
580
600
620
640
660
680
700
720
740
760
780
LUNGHEZZA D'ONDA (nm)
m-2
3 Cd
>
10-3 Cd m-2 >
REGIONE FOTOPICA >3 Cd m-2 (CIE 1924)
REGIONE MESOPICA >10-3 Cd m-2
REGIONE SCOTOPICA
(CIE 1951)
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Unità di misura Radiometriche
e Fotometriche
Quantità
Potenza
(flusso)
Emittanza
radiante
Irradianza
Intensità
radiante
Radianza
RADIOMETRICHE
Unità
FOTOMETRICHE
Quantità
Unità
!e
watt
W
Me
watt/m2
W m-2
Ee
Ie
watt/m2
watt/steradiante
W m-2
W sr-1
Le
watt/ster./m2
W sr-1 m-2
Flusso
luminoso
Emittanza
luminosa
Irradianza
Intensità
luminosa
Luminanza
!v
lumen
lm
Mv
lumen m-2
lm m-2
Ev
Iv
lumen m-2 (lux)
candela
Lv
candela/m-2 (nit)
lm m-2
cd
(lm sr-1)
cd m-2
* unità fondamentale
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Irradianza e illuminamento
Quanto flusso arriva
su una certa
superficie?
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