Scomposizione della luce

Psicologia Generale IPercezione dei coloriScomposizione della luceCarlo ReverberiTuesday, 23 October 121Tuesday, 23 October 122Tuesday, 23 October 12 3Tuesday, 23 October 124

Lunghezza d’onda visibileRiflessioneLa distribuzione di luce che raggiunge i nostriocchi ci può dare informazioni sulla trama dellasuperficie riflettenteTuesday, 23 October 125Tuesday, 23 October 126Visione e OtticaPercezione del coloreX• Percepiamo non solo differenze in intensità dellaluce, ma anche differenze in lunghezze d’onda• Le proprietà fisiche della luce assieme allafisiologia e all’architettura del nostro sistemanervoso producono il mondo colorato che noipercepiamo.• Il colore NON è una proprietà degli oggetti maun’esperienza soggettivaTuesday, 23 October 127Tuesday, 23 October 128

Il mondo al chiaro di lunaFenomenologia del colorePercezione del colore:Una scala monodimensionale?Tuesday, 23 October 129Tuesday, 23 October 1210Fenomenologia del coloreHSV: Hue, Saturation and Value• Gli oggetti appaiono colorati ma si possono farediverse distinzioni‣ Un maglione verde è diverso da uno rosso (tinta)‣ Un maglione verde sbiadito è diverso da uno verdevivace (saturazione)‣ Un maglione verde scuro è diverso da uno verdechiaro (chiarezza)• Hue (tinta): tinte spettrali+ colori misti come ilviola• Saturazione: purezza delcolore• Valore: chiarezza ointensitàTuesday, 23 October 1211Tuesday, 23 October 1212

HSV: Spazio psicologico del coloreAggiungendo chiarezza e saturazione abbiamo un solidodei colori tridimensionale (un fuso o "color spindle").HSV: Spazio psicologico del colorehueTuesday, 23 October 1213Tuesday, 23 October 1214HSV: Spazio psicologico del coloresaturationHSV: Spazio psicologico del colorebrightnesshighmediumlowTuesday, 23 October 1215Tuesday, 23 October 1216

HSV: Spazio psicologico del coloreVariabili fisiche e percettivewhite• FISICHE‣ Lunghezza d’onda‣ intensità‣ purezza• PERCETTIVE‣ tinta‣ luminosità‣ saturazioneblackTuesday, 23 October 1217Tuesday, 23 October 1218Dimensioni del coloreChe cosa sono i colori?• I collegamenti tra le componenti psicologiche delcolore e le dimensioni fisiche della luce non sonoperfetti.• Per esempio, variando la lunghezza d’onda di lucimonocromatiche si ha un effetto drammatico sullatinta ma cambia anche saturazione e chiarezza.• Inoltre, cambiando l’intensità della luce si influenzaprincipalmente la chiarezza ma questo produce anchevariazioni sottili nella tinta.• Gli oggetti hanno colori diversi perché riflettonodiverse lunghezze d’onda della luce.• La Distribuzione del Potere Spettrale (SPD) di unoggetto è la quantità di luce di ciascuna lunghezzad’onda che quell’oggetto riflette.XTuesday, 23 October 1219Tuesday, 23 October 1220

Misture di colore additive e sottrattiveMisture additive: luci di scena• Una mistura additiva di colore èuna mistura di luci‣ Luci di scena‣ Puntinismo‣ TV• Una mistura sottrattiva di coloreè data solitamente da luci riflesse+-Tuesday, 23 October 1221Tuesday, 23 October 1222Televisore a tubo catodicoTuesday, 23 October 12 23Tuesday, 23 October 1224

Misture additive in pitturaSeurat: La Parade5Georges Seurat 1886Visto da vicino il volto dell’uomo è formato datanti punti di colore innaturale per una facciaTuesday, 23 October 1225Tuesday, 23 October 12265Paul Signac 1895Misture additive del colore• Qualsiasi tinta può essere creata combinando 3 colorinon complementari• Colori complementari‣ Mescolandoli equamente si produce il grigio‣ Mescolandoli in maniera non uguale produce ladesaturazione del colore dominante• Colori non complementari‣ Desaturazione di una tinta intermediaTuesday, 23 October 1227Tuesday, 23 October 1228

Colori complementari• Coppie di luci monocromatiche che appaiono bianchequando mescolate insieme.Metamerismo• Combinazioni di lunghezze d’onda diverse cheappaiono identiche.• In generale il termine si riferisce a qualsiasi coppia distimoli che sono percepiti essere identici nonostantele differenze a livello fisico• Per esempio, quando mescolate appropriatamente, leluci gialle e blu possono produrre il bianco, quindi sonocomplementari.Tuesday, 23 October 1229Tuesday, 23 October 1230MetamerismoMetameriAddizioneLunghezze d’ondaSpettri di emissione diversi (sinistra e destra) ma percezioneidentica (violetto, cerchio centrale)Tuesday, 23 October 1231Tuesday, 23 October 1232

concorso!Metamerismochi creerà il metamero più bello in questo sitohttp://www.cs.brown.edu/exploratories/freeSoftware/repository/edu/brown/cs/exploratories/applets/spectrum/metamers_guide.htmlavrà mezzo punto extra alla prima prova in itinere.Partecipazione minima 10 persone.Mandate una mail con lo screenshot acarlo.reverberi@unimib.it• Mischiare insieme le lunghezze d’onda non muta lelunghezze d’onda a livello fisico!• Ad esempio, per ottenere da una luce rossa e unaverde un giallo perfetto si deve semplicementescegliere la giusta quantità di rosso e verde.Tuesday, 23 October 1233Tuesday, 23 October 1234Colori non spettraliMisture sottrattive• Una mistura sottrattiva di colore è data solitamenteda luci riflesse / uso di pigmenti• Se i pigmenti A e B si mischiano, una certa quantitàdella luce riflessa da una superficie sarà sottratta da A,un po’ da B e solo la quantità rimanente darà uncontributo alla percezione dei coloriTuesday, 23 October 1235Tuesday, 23 October 1236

Misture sottrattiveMisture sottrattive: CMYTuesday, 23 October 1237Tuesday, 23 October 1238Percezione del colore: teoria tricromatica• Osservazioni‣ Riproduzione di colore: Thomas Young notò checombinando tre luci primarie di colorediverso e variando la loro intensità relativa sipossono riprodurre tutti i colori dello spettro. Duecolori sono troppo pochi.• Fisiologia‣ Dall’osservazione di Young, Helmholtz proposel’esistenza di tre tipi di recettori nell’occhio.Esperimenti di match del colore“color matching technique” di MaxwellTuesday, 23 October 1239Tuesday, 23 October 1240

Teoria tricromaticaProvate l’esperimento di Maxwell!• Prevede che i colori siano percepiti dal sistemapercettivo visivo come una tripletta di valori indicantile risposte di tre tipi di recettori che adesso sappiamoessere i tre tipi di coni (Teoria di Young-Helmholtz)http://graphics.stanford.edu/courses/cs178/applets/colormatching.htmlTuesday, 23 October 1241Tuesday, 23 October 1242Teoria tricromaticaTeoria tricromatica• E’ degno di nota che la teoria tricromatica del coloredi Young (1773-1829) e Helmholtz (1821-1894) è statasviluppata attraverso brillanti esperimenti in psicofisicaPRIMA che si conoscesse la natura dei pigmenti deiconi nel sistema percettivo visivo.• Importante anche il contributo empirico di MaxwellDiagramma dei Colori di Maxwell (1857)Colori percepiti a diversi rapporti di intensità fra luci rosse,verdi e bluTuesday, 23 October 1243Tuesday, 23 October 1244

Teoria dell’opponenza cromatica• Il modello dell’opponenza dei colori ha preso vitadall’intuizione di Hering (1834-1918) circa alcunicolori impossibili (ad es. rosso verdognolo o blugiallognolo).• La teoria dell’opponenza cromatica suggerisce che lapercezione dei colori sia basata sulla risposta di tremeccanismi che operano sull’opponenza di due colori:rosso-verde, blu-giallo ed un un terzo meccanismobianco-nero acromaticoCancellazione della tintaverde giallastroTuesday, 23 October 1245Tuesday, 23 October 1246Immagini postumeI colori antagonisti• Una immagine ancora visibile dopo che lo stimolo èscomparso‣ Positiva: subito dopo aver chiuso gli occhi,persistenza dell’eccitazione della retina‣ Negativa: dopo le positive, durano più a lungo,riduzione della sensibilità della parte della retina cheè stata sovrastimolata-affaticamentoTuesday, 23 October 1247Tuesday, 23 October 1248

I colori antagonistiTuesday, 23 October 12 49Tuesday, 23 October 1250Opponenza cromatica• Le immagini postume negative hanno una polaritàcromatica opposta a quella dell’immagine di partenza.‣ La luce produce immagini postume nere.‣ I colori immagini postume complementari: rossoproduce verde, giallo produce bluTuesday, 23 October 1251Tuesday, 23 October 1252

Tuesday, 23 October 12 53Tuesday, 23 October 1254Teoria dei processi antagonistiProblemi teorie colore• Hering (1834-1918) teorizzò l’esistenza di canaliantagonisti‣ Tre canali per il colore: Rosso/verde, Giallo/blu,Bianco/Nero‣ Immagini postume‣ Antagonismo cromatico‣ Cancellazione delle tinte• Young-Helmholtz‣ Colori antagonisti - Rosso verdastro / Giallobluastro‣ Immagine postume• Hering‣ Non spiega le riproduzione dei colori con solo tretinteTuesday, 23 October 1255Tuesday, 23 October 1256

Teorie colore: basi fisiologicheIl problema dell’univarianza• Il problema dell’univarianza‣ Un infinito insieme di combinazioni di intensità elunghezza d’onda possono produrre una identicarisposta da parte di UN tipo di fotorecettore•Percezione‣con un solo tipo direcettori‣ambiente illuminatocon lucemonocromaticaTuesday, 23 October 1257Tuesday, 23 October 1258Il problema dell’univarianzaIl problema dell’univarianzaA’ B’C’D’• Disponendo di un solo fotorecettore non è possibilediscriminare fra lunghezze d’onda diverse ovverodiscriminare fra colori diversi‣ Questo è anche il motivo per cui i colori non sivedono in una scena con una illuminazione moltodebole (funzionano solo i bastoncelli)Intensità della risposta del fotorecettore:A’=A; B’>B; C’>C; D’=D(NB barra colorata grande = intensità luminosa più elevata)Tuesday, 23 October 1259Tuesday, 23 October 1260

Coni S, M, LConi S, M, L• Dov’è la fovea?• Perché il blu è unbrutto colore?Ambiguità risolta!!Tuesday, 23 October 1261Tuesday, 23 October 1262Misture di coloriMisture di colori• Spettro luminosoemesso da unabistecca• Quale colore èprodotto da una talemistura?• Si applicano le leggidelle misture additivedi colori!Tuesday, 23 October 1263Tuesday, 23 October 1264

Misture di colori: fisiologiaMetamerismocono M = 100cono L = 100identici!!cono M = 100cono L = 100Il nostro sistema visivo sa solo quanto rilevato dai coni!Tuesday, 23 October 1265Tuesday, 23 October 1266Misture di colori: fisiologiacellule gangliari: opponenza cromaticaColori percepiti a diversi rapporti di attivazione fra i coni L,M,SOpponenza Blu-GialloOpponenza Rosso-VerdeTuesday, 23 October 1267Tuesday, 23 October 1268

Teoria moderna dei processi antagonistiTeoria moderna dei processi antagonisti• Diverse combinazione dei tre tipi di coni sonoincanalate nei diversi canali:‣ acromatico: risposte dei coni L+M‣ blu-giallo: risposte dei coni (L+M) vs. S‣ red-green: risposte dei coni L vs. M• Non esiste il fotorecettore per il giallo!• I canali cromatici sono calibrati così da dare rispostazero al biancoTuesday, 23 October 1269Tuesday, 23 October 1270La costanza del coloreSpettro degli oggetti• Cambiando anche radicalmente la composizionespettrale della luce (variazioni naturali) i colori noncambiano.• Tre fattori giocano un ruolo nella costanza del colore.‣ Ruolo dell’esperienza‣ Invarianza del rapporto spettrale‣ AdattamentoXLuce illuminanteRiflettanzaTuesday, 23 October 1271Tuesday, 23 October 1272

Costanza del coloreCostanza del coloreTuesday, 23 October 1273Tuesday, 23 October 1274Costanza del coloreCostanza del colore: Come?• Vincoli fisici che permettono la costanza del colore:‣ Una buona stima dell’illuminante‣ Assunzioni circa le fonti di luce‣ Assunzioni circa le superfici• Gli algoritmi possibili:‣ Proporzioni relative di lunghezze d’onda‣ Assumere che i cambiamenti dell’illuminante sianograduali‣ Assumere che la riflettanza cambia bruscamente:calcolo delle proporzioni ai bordi‣ Assumere che l’area più chiara è bianca: calibrazionerispetto al ‘bianco” per estrarre la probabileriflettanzaTuesday, 23 October 1275Tuesday, 23 October 1276

Costanza del coloreIn una scena del genere le fragole continueranno adapparire rosse anche con luce illuminante priva di lunghezzed’onda lunghe (rosse)Tuesday, 23 October 1277Tuesday, 23 October 12Riflessione delle superfici e costanza del colore:il sistema visivo considera il contesto78colored vision in animalscolored vision in animalsDicromatica!(Coni M e L)Tetracromatica!!!(E anche più! “gocce di colore”)Tuesday, 23 October 1279Tuesday, 23 October 1280

L’evoluzione della visione dei colori nei primatiA che serve il colore?• Tutti i mammiferi non primati studiati finora sonodicromatici.• Si pensa che il secondo sito genico sul cromosoma Xderivi da una duplicazione genica 35-40 milioni di annifa• La tricromia e’ un vantaggio nella gran parte dellesituazioni (riconoscimento di frutta matura ecc)Tuesday, 23 October 1281Tuesday, 23 October 1282Le lunghezze d’onda sono colorate?RIASSUMENDO?Per lo che vo io pensando chequesti sapori, odori, colori, etc.,per la parte del suggetto nelquale ci par che riseggano, nonsieno altro che puri nomi, mat e n g a n o s o l a m e n t e l o rresidenza nel corpo sensitivo, sìche rimosso l'animale, sienolevate ed annichilate tuttequeste qualità;[...]Il Saggiatore, 1623Tuesday, 23 October 1283Tuesday, 23 October 1284

Le lunghezze d’onda sono colorate?percezione inferenza inconsciaI r a g g i p a r l a n d ocorrettamente non solocolorati. In essi non c’èaltro che un certo Potere eDisposizione per risvegliareuna sensazione di questo oquel colore...I percetti sono l’equivalenteneurale della conclusione di unsillogismo le cui premesse sonodate dallo stimolo prossimale e daregole a priori incorporatenell’organismo.Isaac NewtonHermann von HelmholtzTuesday, 23 October 1285Tuesday, 23 October 1286