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Percezione del Colore, Modello HSB e CIE1931, Diagramma delle Cromaticità

Gabriele Danesi Fine Art Studio
Pubblicato da in Gestione del Colore ·
Tags: coloremodelloCIE1931cromaticità

IL COLORE

Il Colore è un fenomeno percettivo che coinvolge sostanzialmente tre fattori:

- Proprietà della Luce.
- Proprietà fisiche degli oggetti.
- Interpretazione fisiologia e psicologica del colore attraverso il nostro sistema visivo.

La percezione del colore da parte dell'occhio avviene in tre distinte fasi:

- Nella prima fase i fotoni (stimolo visivo) arrivano all’occhio, attraversano cornea, umore acqueo, pupilla, cristallino, umore vitreo e raggiungono i fotorecettori della retina (bastoncelli e coni L, M e S), dai quali vengono assorbiti. Come risultato dell’assorbimento, i fotorecettori generano tre segnali nervosi, che sono segnali elettrici. I segnali generati dai tre coni L, M e S sono direttamente collegati con la sensazione del colore e sono detti Segnali di Tristimolo.

- Nella seconda fase i segnali di tristimolo vengono elaborati e compressi per generare altri tre segnali elettrici che sono chiamati segnali opponenti e che vengono trasmessi al cervello lungo il nervo ottico.

- Nella terza fase i segnali opponenti che raggiungono il cervello vengono proiettati in apposite aree della corteccia visiva, dove nasce la percezione del colore.

La Psicofisica studia la relazione tra lo stimolo e la risposta del sistema visivo. La Colorimetria è una parte della psicofisica.

MODELLI PER LA DESCRIZIONE DEL COLORE
Se vogliamo descrivere in maniera intuitiva la percezione umana dei colori, dovremmo usare i seguenti parametri:

1 - Tonalità/Tono (Hue)
2 - Saturazione (Saturation)
3 - Luminosità (Brightness)

- Il tono o tonalità sta ad indicare il colore percepito tramite una specifica lunghezza d'onda della luce (ossia rappresenta ogni possibile colore dell'arcobaleno):



- La Saturazione è la purezza di una specifica tonalità. Una tinta molto satura ha un colore vivido e squillante; al diminuire della saturazione, il colore diventa più debole e tende al grigio:



I colori spettrali (riferiti idealmente ad un'unica lunghezza d'onda) sono in assoluto i più saturi che possiamo osservare (ma nella pratica non esiste alcuna fonte luminosa che emetta una sola lunghezza d'onda; l'unica che si avvicina molto alla monocromaticità è la luce Laser). Un colore poco saturo corrisponde fisicamente ad un fascio di luce che comprende molte altre lunghezze d'onda oltre a quella di maggior intensità:



Da un punto di vista "pittorico" possiamo dire anche che la saturazione rappresenta la misura della quantità di grigio presente in un colore, intendendo con ciò che la mancanza di grigio in un dato tono corrisponde alla massima saturazione, mentre la predominanza del grigio su un tono non più identificabile corrisponde all'assenza di saturazione.

- La luminosità è riferita alla percezione dell'intensità luminosa di un certo fascio di luce. Da un punto di vista "pittorico", la luminosità è l'ingrediente che specifica la quantità di bianco o di nero presente nel colore percepito:



In realtà bisognerebbe separare i concetti di luminosità e brillantezza, in quanto: la brillantezza (brightness) è la quantità totale di luce percepita, emessa da una sorgente o riflessa da una superficie (e la valutazione di tale quantità è un giudizio non contestuale); la luminosità (lightness) è la quantità di luce proveniente da un oggetto messa a paragone della quantità di luce proveniente da una superficie bianca sottoposta alla medesima illuminazione (e si tratta in questo caso di una valutazione contestuale).

Osservazione: In base al funzionamento del nostro sistema visivo e di come percepiamo i colori, si può sostenere che la luminosità riguarda tutto il sistema visivo, ma è una componente acromatica. Tonalità e saturazione invece determinano solo la componente cromatica del sistema visivo e sono strettamente collegati tra loro; spesso infatti alcuni colori li percepiamo come tali solo se consideriamo l'insieme dei due parametri (ad esempio quello che siamo abitudinari chiamare "colore rosa", potremmo pensare che corrisponda ad un tono, mentre in realtà il rosa non è un tono, è un rosso poco saturo).

Tramite i parametri Hue, Saturazione, Brightness è possibile descrivere qualsiasi colore percepibile tramite un modello che si identifica con la sigla HSB (che troviamo ad esempio anche in Photoshop).

In realtà lo standard dei colori prevede l'utilizzo di un modello denominato CIE1931 (o anche Modello Standard, Modello XYZ, Diagramma di Tristimolo).



Il modello CIE1931 è un modello matematico che descrive un colore in maniera univoca, è un diagramma tridimensionale (le coordinate X,Y,Z sono chiamate Coordinate Colorimetriche) ed è stato costruito tramite un test percettivo eseguito su un ampio numero di persone.

Il diagramma è costituito nel seguente modo:

- Al bordo si trova ogni possibile variazione di Tono (colori dello spettro visibile)
- La saturazione è nulla al centro e crescente man mano che si va verso l'esterno.
- La luminosità è nulla all'origine degli assi X,Y,Z e crescente man mano che ci si allontana dall'origine.

Il diagramma CIE1931 ha un limite di volume che indica semplicemente il fatto che oltre una certa saturazione dei colori l'occhio non riesce più a percepire alcuna variazione. Questa soglia rappresenta appunto il bordo limite del diagramma.

Essendo tridimensionale, il Diagramma CIE1931 non è di immediata comprensione. Per questo motivo quando si parla di colorimetria, profili ICC, ecc... si troverà quasi sempre descrizioni riferite ad un Diagramma delle Cromaticità che è bidimensionale. Tale diagramma è ottenuto applicando delle trasformazioni matematiche al diagramma CIE1931:

XYZ -> Yxy -> xy

In altre parole si rende il diagramma normalizzato rispetto alla Luminosità, in modo da avere un'immagine bidimensionale



dove al centro comparirà il bianco (saturazione nulla e luminosità massima) e che descriverà solo le variazioni di tono e di saturazione (il diagramma delle cromaticità è quindi indipendente dalle variazioni di luminosità).

NB: Attualmente il riferimento colorimetrico per la descrizione dei colori è un nuovo modello denominato CIE1976 o anche L*a*b*. Il modello CIE1976 è più conforme al funzionamento biologico dell'occhio umano. Nel modello CIE1976 vengono infatti distinte le informazioni acromatiche di luminosità su un canale indipendente L, mentre la componente cromatica è descritta nei canali a e b, ognuno dei quali considera variazioni comprese tra toni complementari (da blu a giallo e da magenta a verde). Il L*a*b* inoltre elimina le distorsioni di distanza tra i colori spettrali di cui è affetto il modello XYZ.





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