Psicologia Generale I Percezione dei colori Scomposizione della luce

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Psicologia Generale I
Percezione dei colori
Scomposizione della luce
Carlo Reverberi
Tuesday, 23 October 12
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Lunghezza d’onda visibile
Riflessione
La distribuzione di luce che raggiunge i nostri
occhi ci può dare informazioni sulla trama della
superficie riflettente
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Visione e Ottica
Percezione del colore
non solo differenze in intensità della
• Percepiamo
luce, ma anche differenze in lunghezze d’onda
proprietà fisiche della luce assieme alla
• Le
fisiologia e all’architettura del nostro sistema
X
•
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nervoso producono il mondo colorato che noi
percepiamo.
Il colore NON è una proprietà degli oggetti ma
un’esperienza soggettiva
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Il mondo al chiaro di luna
Fenomenologia del colore
Percezione del colore:
Una scala monodimensionale?
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Fenomenologia del colore
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HSV: Hue, Saturation and Value
• Gli
• Hue (tinta): tinte spettrali
oggetti appaiono colorati ma si possono fare
diverse distinzioni
+ colori misti come il
viola
‣ Un maglione verde è diverso da uno rosso (tinta)
‣ Un maglione verde sbiadito è diverso da uno verde
• Saturazione: purezza del
‣ Un maglione verde scuro è diverso da uno verde
• Valore: chiarezza
colore
vivace (saturazione)
intensità
chiaro (chiarezza)
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o
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HSV: Spazio psicologico del colore
Aggiungendo chiarezza e saturazione abbiamo un solido
dei colori tridimensionale (un fuso o "color spindle").
hue
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saturation
brightness
high
medium
low
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Variabili fisiche e percettive
• FISICHE
white
• PERCETTIVE
‣ Lunghezza d’onda
‣ intensità
‣ purezza
‣ tinta
‣ luminosità
‣ saturazione
black
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Dimensioni del colore
Che cosa sono i colori?
• Gli
oggetti hanno colori diversi perché riflettono
diverse lunghezze d’onda della luce.
•I
collegamenti tra le componenti psicologiche del
colore e le dimensioni fisiche della luce non sono
perfetti.
• La
Distribuzione del Potere Spettrale (SPD) di un
oggetto è la quantità di luce di ciascuna lunghezza
d’onda che quell’oggetto riflette.
• Per
esempio, variando la lunghezza d’onda di luci
monocromatiche si ha un effetto drammatico sulla
tinta ma cambia anche saturazione e chiarezza.
• Inoltre, cambiando
l’intensità della luce si influenza
principalmente la chiarezza ma questo produce anche
variazioni sottili nella tinta.
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X
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Misture di colore additive e sottrattive
Misture additive: luci di scena
+
• Una mistura additiva di colore è
una mistura di luci
‣ Luci di scena
‣ Puntinismo
‣ TV
-
• Una mistura sottrattiva di colore
è data solitamente da luci riflesse
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Televisore a tubo catodico
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Misture additive in pittura
Georges Seurat 1886
Seurat: La Parade
Visto da vicino il volto dell’uomo è formato da
tanti punti di colore innaturale per una faccia
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Misture additive del colore
Paul Signac 1895
• Qualsiasi tinta può essere creata combinando 3 colori
non complementari
• Colori complementari
‣ Mescolandoli equamente si produce il grigio
‣ Mescolandoli in maniera non uguale produce la
desaturazione del colore dominante
• Colori non complementari
‣ Desaturazione di una tinta intermedia
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Colori complementari
Metamerismo
• Coppie di luci monocromatiche che appaiono bianche
quando mescolate insieme.
• Combinazioni
di lunghezze d’onda diverse che
appaiono identiche.
• In generale il termine si riferisce a qualsiasi coppia di
stimoli che sono percepiti essere identici nonostante
le differenze a livello fisico
• Per
esempio, quando mescolate appropriatamente, le
luci gialle e blu possono produrre il bianco, quindi sono
complementari.
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Metamerismo
Metameri
Addizione
Spettri di emissione diversi (sinistra e destra) ma percezione
identica (violetto, cerchio centrale)
Lunghezze d’onda
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concorso!
Metamerismo
chi creerà il metamero più bello in questo sito
http://www.cs.brown.edu/exploratories/freeSoftware/
repository/edu/brown/cs/exploratories/applets/spectrum/
metamers_guide.html
avrà mezzo punto extra alla prima prova in itinere.
Partecipazione minima 10 persone.
Mandate una mail con lo screenshot a
[email protected]
• Mischiare
insieme le lunghezze d’onda non muta le
lunghezze d’onda a livello fisico!
• Ad esempio, per ottenere da una luce rossa e una
verde un giallo perfetto si deve semplicemente
scegliere la giusta quantità di rosso e verde.
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Colori non spettrali
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Misture sottrattive
• Una mistura sottrattiva di colore è data solitamente
da luci riflesse / uso di pigmenti
• Se i pigmenti A e B si mischiano, una certa quantità
della luce riflessa da una superficie sarà sottratta da A,
un po’ da B e solo la quantità rimanente darà un
contributo alla percezione dei colori
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Misture sottrattive
Misture sottrattive: CMY
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Percezione del colore: teoria tricromatica
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Esperimenti di match del colore
• Osservazioni
‣ Riproduzione di colore: Thomas Young notò che
combinando tre luci primarie di colore
diverso e variando la loro intensità relativa si
possono riprodurre tutti i colori dello spettro. Due
colori sono troppo pochi.
• Fisiologia
‣ Dall’osservazione di Young, Helmholtz propose
l’esistenza di tre tipi di recettori nell’occhio.
“color matching technique” di Maxwell
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Teoria tricromatica
• Prevede
che i colori siano percepiti dal sistema
percettivo visivo come una tripletta di valori indicanti
le risposte di tre tipi di recettori che adesso sappiamo
essere i tre tipi di coni (Teoria di Young-Helmholtz)
Provate l’esperimento di Maxwell!
http://graphics.stanford.edu/courses/cs178/applets/
colormatching.html
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Teoria tricromatica
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Teoria tricromatica
• E’ degno di nota che la teoria tricromatica del colore
di Young (1773-1829) e Helmholtz (1821-1894) è stata
sviluppata attraverso brillanti esperimenti in psicofisica
PRIMA che si conoscesse la natura dei pigmenti dei
coni nel sistema percettivo visivo.
• Importante anche il contributo empirico di Maxwell
Diagramma dei Colori di Maxwell (1857)
Colori percepiti a diversi rapporti di intensità fra luci rosse,
verdi e blu
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Teoria dell’opponenza cromatica
Cancellazione della tinta
• Il
verde giallastro
modello dell’opponenza dei colori ha preso vita
dall’intuizione di Hering (1834-1918) circa alcuni
colori impossibili (ad es. rosso verdognolo o blu
giallognolo).
• La teoria dell’opponenza cromatica suggerisce che la
percezione dei colori sia basata sulla risposta di tre
meccanismi che operano sull’opponenza di due colori:
rosso-verde, blu-giallo ed un un terzo meccanismo
bianco-nero acromatico
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Immagini postume
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I colori antagonisti
• Una immagine ancora visibile dopo che lo stimolo è
scomparso
‣ 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 che
è stata sovrastimolata-affaticamento
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I colori antagonisti
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Opponenza cromatica
• Le
immagini postume negative hanno una polarità
cromatica opposta a quella dell’immagine di partenza.
‣ La luce produce immagini postume nere.
‣ I colori immagini postume complementari: rosso
produce verde, giallo produce blu
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Teoria dei processi antagonisti
• Hering
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Problemi teorie colore
• Young-Helmholtz
(1834-1918) teorizzò l’esistenza di canali
antagonisti
‣ Colori antagonisti - Rosso verdastro / Giallo
‣ Tre canali per il colore: Rosso/verde, Giallo/blu,
bluastro
Bianco/Nero
‣ Immagine postume
‣ Immagini postume
‣ Antagonismo cromatico
‣ Cancellazione delle tinte
• Hering
‣ Non spiega le riproduzione dei colori con solo tre
tinte
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Teorie colore: basi fisiologiche
Il problema dell’univarianza
•Percezione
‣con un solo tipo di
• Il problema dell’univarianza
recettori
‣ambiente illuminato
con luce
monocromatica
‣ Un infinito insieme di combinazioni di intensità e
lunghezza d’onda possono produrre una identica
risposta da parte di UN tipo di fotorecettore
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A’
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B’
• Disponendo di un solo fotorecettore non è possibile
C’
discriminare fra lunghezze d’onda diverse ovvero
discriminare fra colori diversi
D’
‣ Questo è anche il motivo per cui i colori non si
vedono in una scena con una illuminazione molto
debole (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)
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Coni S, M, L
Coni S, M, L
• Dov’è la fovea?
• Perché il blu
brutto colore?
è un
Ambiguità risolta!!
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Misture di colori
Misture di colori
• Spettro luminoso
emesso da una
bistecca
•
• Si applicano le leggi
delle misture additive
di colori!
Quale colore è
prodotto da una tale
mistura?
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Metamerismo
Misture di colori: fisiologia
cono M = 100
cono L = 100
identici!! cono M = 100
cono L = 100
Il nostro sistema visivo sa solo quanto rilevato dai coni!
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cellule gangliari: opponenza cromatica
Misture di colori: fisiologia
Opponenza Blu-Giallo
Colori percepiti a diversi rapporti di attivazione fra i coni L,M,S
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Opponenza Rosso-Verde
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Teoria moderna dei processi antagonisti
Teoria moderna dei processi antagonisti
• Diverse
combinazione dei tre tipi di coni sono
incanalate 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 risposta
zero al bianco
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Spettro degli oggetti
La costanza del colore
• Cambiando
anche radicalmente la composizione
spettrale della luce (variazioni naturali) i colori non
cambiano.
X
• Tre fattori giocano un ruolo nella costanza del colore.
‣ Ruolo dell’esperienza
‣ Invarianza del rapporto spettrale
‣ Adattamento
Luce illuminante
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Riflettanza
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Costanza del colore
Costanza del colore
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Costanza del colore
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Costanza del colore: Come?
• Gli algoritmi possibili:
‣ Proporzioni relative di lunghezze d’onda
‣ Assumere che i cambiamenti dell’illuminante siano
• Vincoli fisici che permettono la costanza del colore:
‣ Una buona stima dell’illuminante
‣ Assunzioni circa le fonti di luce
‣ Assunzioni circa le superfici
graduali
‣ Assumere che la riflettanza cambia bruscamente:
calcolo delle proporzioni ai bordi
‣ Assumere che l’area più chiara è bianca: calibrazione
rispetto al ‘bianco” per estrarre la probabile
riflettanza
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Costanza del colore
In una scena del genere le fragole continueranno ad
apparire rosse anche con luce illuminante priva di lunghezze
d’onda lunghe (rosse)
Riflessione delle superfici e costanza del colore:
il sistema visivo considera il contesto
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colored vision in animals
colored vision in animals
Dicromatica!
(Coni M e L)
Tetracromatica!!!
(E anche più! “gocce di colore”)
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L’evoluzione della visione dei colori nei primati
A che serve il colore?
• Tutti
i mammiferi non primati studiati finora sono
dicromatici.
• Si pensa che il secondo sito genico sul cromosoma X
derivi da una duplicazione genica 35-40 milioni di anni
fa
• La
tricromia e’ un vantaggio nella gran parte delle
situazioni (riconoscimento di frutta matura ecc)
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Le lunghezze d’onda sono colorate?
Per lo che vo io pensando che
questi sapori, odori, colori, etc.,
per la parte del suggetto nel
quale ci par che riseggano, non
sieno altro che puri nomi, ma
tengano solamente lor
residenza nel corpo sensitivo, sì
che rimosso l'animale, sieno
levate ed annichilate tutte
queste qualità;[...]
RIASSUMENDO?
Il Saggiatore, 1623
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Le lunghezze d’onda sono colorate?
percezione inferenza inconscia
I percetti sono l’equivalente
neurale della conclusione di un
sillogismo le cui premesse sono
date dallo stimolo prossimale e da
regole a priori incorporate
nell’organismo.
I raggi parlando
correttamente non solo
colorati. In essi non c’è
altro che un certo Potere e
Disposizione per risvegliare
una sensazione di questo o
quel colore...
Hermann von Helmholtz
Isaac Newton
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Psicologia Generale I Percezione dei colori Scomposizione della luce

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