I colori e le tecniche di rappresentazione

Il colore è la percezione visiva che un essere vivente ha di un oggetto,esso si può definire anche come ciò che appare e non per cosa realmente è. Quello che un essere umano vede differisce da ciò che vede un gatto (che vede solo il bianco e il nero), da quello che vede un uccellino (che vedono anche la luce ultraviolette) o da quello che persepisce una fotocamera (un insieme di pixel).

L’analisi dei colori è fondamentale per gli algoritmi di indicizzazione e di ricerca delle immagini. Esistono molte difficoltà se si vuole ottenere una corretta indicizzazione delle immagini a colori, se si confrontano due immagini bisogna accertarsi che esse siano rappresentate nello stesso spazio di colore e che qualora siano di dimensione differenti bisogna adattarle. Inoltre, nei formati RGB, GIF, JPEG, TIFF e molti altri non vengono indicate le definizioni delle primitive, ovvero non viene indicato il valore della correzione gamma applicata. Solo i più recenti formati contengono tutte queste informazioni come il TIFF 6.0, ma per confrontare un’immagine TIFF con un’immagine JPG sono sempre necessarie tutte le informazioni appena elencate.

Un famoso modello matematico astratto, che descrive un modo per rappresentare i colori come combinazioni di numeri, è lo spazio colore CIE XYZ ideato dalla Commissione internazionale sull’illuminazione nel 1931. Il CIE è cosituito dagli esperimenti, fatti da W. David Wright e John Guild, e combinati nelle specifiche dello spazio di colore CIE RGB.

CIE XYZ

I colori possono essere percepiti come tali grazie ai coni e ai bastoncelli presenti negli occhi, i coni ci consentono di vedere i colori, mentre i bastoncelli servono per vedere la luce. L’uomo in ogni occhio ha circa 6 milioni di coni e 120 milioni di bastoncelli quindi è in grado di vedere sia i colori che essere sensibili alla luce; un gatto invece ha molti meno coni e più bastoncelli, è quindi in grado di vedere bene di notte ma non riesce a vedere i colori.

La parte centrale della nostra retina (denominata macula) presenta moltissimi coni e pochi bastoncelli, essa ci permette, ad esempio, di leggere o di ammirare le sfumature di un quadro. Nella zone periferica sono invece assai più numerosi i bastoncelli, grazie a questi possiamo avvertire un pericolo con la coda dell’occhio come il movimento di una macchina che sta per investirci ma non siamo in grado di distinguere i particolari dell’automobile.
L’occhio umano è in grado di vedere solo una parte della luce visibile. Per luce visibile si intende una radiazione elettromagnetica con lunghezza d’onda tra 400 e 780 nm e differenti lunghezze d’onda producono differenti sensazioni di colore.

Spettro di luce visibile all'occhio umano

  

Mescolanza di colori: sintesi additiva e sintesi sottrattiva

Le tre proprietà fisiche delle radiazioni di colore sono: Luminanza (illuminazione), Tinta (il colore) e Saturazione (la purezza). Le radiazioni luminose possono essere mescolate in due modi:

  • Sintesi Additiva: attraverso un’opportuna mescolanza di radiazioni riflesse di diversa lunghezza d’onda si producono differenti visioni di colori, ad esempio se si riflettono due fasci di colore su una parete, ad esempio un fascio per il blu e uno il giallo l’occhio umano percepirà il il colore verde. Questo avviene perchè i fasci luminosi si riflettono sulla parete ed arrivare contemporaneamente all’occhio ed agiscono sulla stessa parte di retina facendo percepire all’occhio umano una vera e propria “somma”. Questo fenomeno prende il nome di sintesi o mescolanza additiva.

    Sintesi additiva colori
  • Sintesi Sottrattiva: in questo caso si parla di radiazione assorbita e non più riflessa, sovrapponendo due colori ad esempio facendo di nuovo sovrapporre il giallo e il blu, avremo che il colore risultante all’occhio umano sarà il verde. Tutto ciò è possibile perchè la sovrapposizione dei colori fa creare devi veri e propri filtri per la luce. Si parla di sintesi sottrattiva o miscela sottrattiva.

    Sintesi sottrattiva colori

Esistono molti sistemi di rappresentazione dei colori, tra questi troviamo la distribuzione spettrale di potenza, o SPD (Spectral Power Distribution), in cui ogni colore è rappresentato mediante la distribuzione dell’energia radiante alle varie lunghezze d’onda. Il sistema SPD è il metodo più accurato per la specifica di un colore, ma non descrive la relazione tra le proprietà fisiche del colore e la sua percezione visiva, ed ha una complessa rappresentazione numerica.

Photo Credit: Wiki Commons

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