Teoria del colore
Andrea Torsello
Dipartimento di informatica Università Ca’ Foscari
via Torino 155, 30172 Mestre (VE)
• La percezione del colore e’ dovuta alla interazione fisica tra la luce emessa da una sorgente, gli oggetti
incontrati nel suo cammino e l’occhio di un osservatore umano.
• Il colore percepito da un osservatore e’ funzione delle caratteristiche fisiche della luce che lo raggiunge.
Newton
• Dobbiamo a Newton la prima teoria coerente del fenomeno fisico legato alla percezione del colore
• Se facciamo passare luce bianca attraverso un prisma la luce viene separata in vari colori.
• L’intuizione di Newton e’ che il bianco non e’ un colore “puro”, ma e’ la composizione di piu’ colori.
Sintesi additiva
• Newton descrive l’algebra dei colori per mezzo di un un
cerchio.
• I colori sono disposti attorno il cerchio nello stesso ordine in cui vengono incontrati
dello spettro.
• La combinazione in parti uguali di due colori e’ al centro del segmento che li unisce.
Coni
• Spazio del colore descritto da Newton ha 3 dimensioni (luminosita’ + 2 per il cerchio del colore)
• Ricerca fisiologica ha dimostrato che nella cornea umana esistono tre diversi recettori per la visione diurna (coni) sensibili in modo diverso alle varie frequenze di una radiazione elettromagnetica.
Percezione
• La percezione del colore e’ determinata dalla risposta di questi recettori.
• Due luci con spettri diversi che producono la stessa risposta vengono percepite dello stesso colore
( )( )d β
( ) ( )d γ
()()d ρColor Matching
• Si puo’ pensare ad un semplice esperimento:
– Un osservatore controlla tre luci “centrate” sulle frequenze di massima risposta dei tre recettori. – Controllando la proporzione delle tre luci cerca di
riprodurre la stessa percezione cromatica di una luce di test.
• Se le tre luci riescono a riprodurre le stesse intensita’ di attivazione delle tre classi di coni, la percezione cromatica dovrebbe essere
Color Matching
• L’esperimetno funziona con quasi tutti I colori.
• Esistono pero’ delle tonalita’ di colore tra il blu ed il verde che non possono essere riprodotte in questo modo.
• Ma, se a questo colore aggiungiamo del rosso siamo in grado di riprodurlo usando verde e blu. • Cioe’, dobbiamo aggiungere una quantita’ negativa di rosso
Interpretazione
• Le regioni di sensibilita’ delle tre classi di recettori si sovrappongono.
• La luce verde stimola il recettore rosso piu’ del colore test (ciano).
• Per ottenere la stessa risposta bisogna ridurre la risposta dei coni rossi (sottrarre del rosso)
Color Matching functions
• Color matching functions: quantita’ di un un colore necessarie per riprodurre la percezione cromatica di una luce in funzione della frequenza.
Standard CIE
• 1931 standard CIE definisce tre “colori” virtuali XYZ. • I colori non corrispondono a nessuna luce reale, ma la
percezione cromatica di ogni radiazione luminosa puo’ essere riprodotto con una combinazione positiva di
Standard CIE
• Riportando il piano di luminosita’ unitaria (X+Y+Z=1)sul piano XY, otteniamo il diagramma di cromaticita’ CIE
Gamut
• Il diagramma di cromaticita’ ci fornisce uno strumento di analisi per il problema del color matching.
• Qualsiasi dispositivo che crei colori miscelando una serie di luci di colore fissato puo’ ottenere solo colori contenuti nel poligono con
vertici tali luci.
• L’area di tale poligono e’ un indice della quantita’ di colori riproducibile dal
dispositivo e viene chiamata
Gamut
• Dispositivi diversi possono usare colori base diversi (la stampa usa ciano magenta e giallo invece di rosso verde e blu), ma I colori riproducibili sono comunque limitati dal gamut del dispositivo.
• Nel passaggio da un dispositivo ad un altro bisogna riportare colori non riproducibili
all’interno del gamut del nuovo dispositivo.
CIE Luv
• Non c’e’ corrispondenza tra distanza nello spazio XYZ e la differenza percepita tra i colori.
• Spazio CIE Luv e’ una deformazione di XYZ che riduce la discrepanza tra distanza e differenza cromatica.
Spazio RGB
• Spazio di colore definito dalle
quantita’ di luce rossa, verde e blu. • Lo spazio dei colori e’ contenuto in
Spazi CYM e CYMK
• Le basi sono complementari a RGB Ciano, giallo
(Yellow) e Magenta
• Sintesi sottrattiva, lo 0 e` il bianco
C=1-R Y=1-B M=1-G
• E` difficile ottenere un nero puro miscelando le
basi, per la stampa si aggiunge il nero (blacK)
K=min(1-R,1-G,1-B) C=1-R-K
Y=1-B-K M=1-G-K
Spazio HSV
• Spazio colore naturale basato su tinta (hue), saturazione e valore proporzione di luminosita’ rispetto al massimo per tinta e saturazione dati
Spazio HSL
• Simile a HSV, ma e’ la saturazione ad essere relativa alla massima per tinta e intensita’ date
