VISIÓN DEL COLOR (I): APARIENCIA DEL COLOR

Transcripción

1 Juan Luis Nieves Dpto. Óptica. Fac. Ciencias Universidad de Granada Granada (SPAIN) Objetivos: Caracterizar el color de los objetos en su contexto

2 El color es una de las características salientes más importantes de la sensación visual junto con las características espaciales (forma, textura, bordes) y temporales

3 Qué hace posible la?... el SVH que elabora la imagen 2-D y genera la sensación visual última.

4 Qué hace posible la?

5 y qué ventajas puede reportar?

6 y qué ventajas puede reportar?

7 y qué ventajas puede reportar? Protán Tritán

8 2.1. Definición de estímulo de color Atributo perceptivo ligado a los objetos (luz reflejada por ellos que entra en el ojo) o a la luz COLOR PERCIBIDO (CIE 1970) Aspecto de la percepción visual mediante el cual un observador puede distinguir diferencias entre dos campos del mismo tamaño, forma y textura basándose en las diferencias en la composición espectral de las radiaciones relacionadas con la observación.

9 Atributos que caracterizan al estímulo de color Tono I1 Objetos Croma I2 Claridad I3 Luces Tono Saturación Luminosidad I4

10 2.1. Definición de estímulo de color E(λ) I1 s 1 s 2 I2 λ Tono: Longitud de onda dominante I3 Saturación: Pureza colorimétrica Luminosidad: Luminancia del estímulo I4

11 2.2. Carácter tricromático de la Luz Test Mezcla de primarios Q = w 1 P 1 + w 2 P 2 + w 3 P 3

12 El mismo color, diferente luminosidad 2.2. Carácter tricromático de la r + g + b =1 Cubo de color Plano de Cromaticidad r = R R + G + B g = R G + G + B b = R B + G + B

13 2.2. Carácter tricromático de la y 520 green white red Ir a: Efectos Cromáticos blue 380 x

14 Adaptación y contexto

15 Adaptación y contexto

16 3.1. Definición de AC Proceso por el cual el SVH cambia la sensibilidad de los mecanismos fotorreceptores como consecuencia de un cambio en la composición espectral de la luz observada. Proceso sensorial, caso particular de adaptación luminosa

17 Contraste simultáneo Proceso de... Activación fotoquímico + proceso neuronal

18 Contraste sucesivo Proceso de... Activación fotoquímico + proceso neuronal

22 3.2. Teorías sobre la Adaptación Cromática Psicofísicamente se basan en experiencias de igualación de color Igualaciones simétricas o Aasimétricas c Q1 Q2 Proceso de... Activación fotoquímico + proceso neuronal Q1 Q2 ψ ( X, YZA, ; ) = ψ ( XYZA,, ; ) i i Simétricas

23 3.2. Teorías sobre la Adaptación Cromática Psicofísicamente se basan en experiencias de igualación de color A A A c Q1 Q2 Proceso de... Activación fotoquímico + proceso neuronal Q1 Q2 Asimétricas Haploscópicas T ψ ( X, YZA, ; ) ψ ( X', Y', Z'; A') i i

24 3.2. Teorías sobre la Adaptación Cromática Psicofísicamente se basan en experiencias de igualación de color A A c Q1 Q2 Proceso de... Q1 t Q2 Activación fotoquímico + proceso neuronal Asimétricas por Memoria T ψ ( X, YZA, ; ) ψ ( X', Y', Z'; A') i i

25 3.2. Teorías sobre la Adaptación Cromática A Q1 A Q2 Transformación lineal que relaciona los XYZ respectivos bajo A y A X X ' Y = ( TAA ' ) Y' Z Z ' A A Q1 t Q2 c Q1 Q2 Hipótesis lineales y no lineales para la resolución del problema

26 Ley de los coeficientes de Von Kries (1905) Las diferentes adaptaciones de un área retiniana en particular modifican las sensibilidades de los mecanismos fotorreceptores de forma inveresa con la intensidad con la que son estimulados. Base en la fotoquímica de la visión dependencia con el fotopigmento sin estimular L' = k L L M ' = k M M S' = k S S Intensidades relativas de activación ( k, k, k ) L M S

27 Base en la fotoquímica de la visión dependencia con el fotopigmento sin estimular Ley de los coeficientes de Von Kries (1905) de acuerdo con el esquema de igualaciones asimétricas resultará que: Y dado que: A' k L= k L' AM A AL A' L k M = k M A' M k S = k S' AS A' S L = X Y Z M = X Y Z S = Z '

28 Base en la fotoquímica de la visión dependencia con el fotopigmento sin estimular Ley de los coeficientes de Von Kries (1905) de acuerdo con el esquema de igualaciones asimétricas resultará que: X ' X 1 Y' = ( T) ( KAA' )( T) Y Z' Z Matriz de coeficientes Von Kries ( K ) AA' k AL 0 0 kal ' k AM = 0 0 kam ' k AS 0 0 k AS '

29 4.1. Descripción analítica de la señal de color Receptor (ojo, cámara, etc.) Luz E(λ) Luz reflejada E(λ) S(λ) =C(λ) Objetos S(λ) La diversidad del color tiene su origen en la diversidad de que absorben la luz

30 Ambigüedad en el color de las CCT = 2760K Lámpara de incandescencia CCT = 5190K? Luz-día

31 4.2. Iluminantes Receptor (ojo, cámara, etc.) Luz E(λ) Luz reflejada E(λ) S(λ) =C(λ) Objetos S(λ)

32 E(λ) Distribución espectral de potencia λ E(λ) E(λ) Luz cuasi-mono (color saturado) Poco contenido en color λ λ

33 Cuerpo negro CCT = 2600K CCT = 6200K Luz fluorescente La composición espectral de las luces puede ser descrita mediante la Temperatura Correlacionada de Color (CCT), medida en Kelvin (K).

34 4.3. Reflectancias : reflectancia especular y difusa Receptor (ojo, cámara, etc.) Luz E(λ) Luz reflejada E(λ) S(λ) =C(λ) Objetos S(λ)

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36 4.3. Reflectancias: reflectancia especular y difusa Luz incidente E(λ) Superficie Luz reflejada por el material L d (λ) (color del objeto) L ( λ ) = L e ( λ ) + L ( λ ) L ( λ ) = α E ( λ ) + β E ( λ ) S ( λ ) Luz reflejada en la superficie L e (λ) (color de la fuente) d Absorción Scattering Pigmento

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38 4.4. Receptor Receptor (ojo, cámara, etc.) Luz E(λ) Luz reflejada E(λ) S(λ) =C(λ) Objetos S(λ)

39 Respuesta del ojo Observador / Sensor Respuesta de una cámara

40 4.5. Fenómeno de la constancia del color La apariencia los objetos puede variar dramáticamente dependiendo de las condiciones de iluminación, CCT = 2760K Lámpara de incandescencia CCT = 5190K Luz-día

41 4.5. Fenómeno de la constancia del color La apariencia los objetos puede variar dramáticamente dependiendo de las condiciones de iluminación, Señal de color: C(λ) =E(λ) S(λ)... pero el SVH estabiliza la apariencia los objetos a pesar del cambio de iluminación efecto perceptual

42 4.5. Fenómeno de la constancia del color Un observador o sistema de visión presenta una constancia del color perfecta cuando la apariencia del color asignada a un elemento de superficie por dicho sistema queda completamente determinada por las propiedades espectrales locales de dicha superficie

43 Objeto aislado versus objeto en su contexto Daylight

44 Objeto aislado versus objeto en su contexto

45 Objeto aislado versus objeto en su contexto

46 Claramente la constancia del color parece que no es posible, dada la ambigüedad en la señal de entrada (señal de color) a todo sistema de visión. -Necesidad de evaluar el grado de constancia del color del SVH; -Necesidad de evaluar y caracterizar los entornos o escenas en los que el SVH experimenta la constancia del color: luces,, sombras, etc.;

47 pero entonces qué hace el sistema visual humano? Los algoritmos computacionales estiman distribuciones de potencia espectral y funciones de reflectancia, el SVH realiza juicios psicofísicos. xy xy xy xy Mecanismos de apariencia del color: µ = µ, µ,..., µ ] [ 1 2 W xy µ = τ Σ ( ρ xy ) τ Σ 3 : R R Efecto neto de todas las transformaciones Σ realizadas por el SVH sobre la información retiniana en (x,y) 3

48 pero entonces qué hace el sistema visual humano? Ley de los coeficientes de Von Kries: xy D xy = µ = ρ, D diag( π1, π 2, π 3) La adaptación de un área retiniana en particular modifica la sensibilidad espectral de los mecanismos fotorreceptores de forma inversa con la intensidad con la que son estimulados. π xy k 1 = Σk ρ, (k = 1,2,3)

49 pero entonces qué hace el sistema visual humano? Experiencias de Edwin H. Land Fundador de Polaroid; Estudia y analiza cómo el color percibido puede depender no sólo del espectro reflejado sino también del reflejado por los objetos del entorno; La reflectancia relativa es más importante que el valor absoluto de la misma;

50 Lectura: (1; 0,3; 0,3) rojo azul (0,3; 0,3; 1)? Lectura: (1; 0.3; 0,3) Luz blanca Luz coloreada 630 nm 530 nm 450 nm

51 Lectura: (1; 0,3; 0,3) rojo azul (0,3; 0,3; 1) AZUL!! Lectura: (1; 0.3; 0,3) Luz blanca Luz coloreada 630 nm 530 nm 450 nm

52 Hacia dónde? Definición de colectividades particulares de objetos y escenas en las que un sistema de visión alcance cierto grado de constancia del color Entorno ideal Color percibido ~ propiedades de las -Modelización del entorno 3D, -Estimación del color intrínseco de los objetos.

53 Hacia dónde? MÉTODO: Igualaciones asimétricas de color Iluminante A RG YB xy t xy t = α = β e te + + b a te te RG YB xy e xy e Evaluación de señales de 2ª etapa (R-G e Y-B) bajo diferentes cambios de iluminante. Iluminante D65 Iluminante 10000K

54 : Efectos cromáticos Ponen de manifiesto la compleja interrelación entre los atributos psicológicos del color. Tono: Longitud de onda dominante Saturación: Pureza colorimétrica Luminosidad: Luminancia del estímulo Efecto Bezold-Brücke Brücke Efecto Abney Efecto Stiles-Crawford de 2ª especie Efecto Helmholtz-Kohlraush

55 (A) Efecto Bezold-Brüke Brüke Modificación del tono al variar la luminancia del estímulo. : Efectos cromáticos 1000 td 100 td Qλ0 Qλv tono λ=0 Tonos únicos Q0 Qv

56 : Efectos cromáticos y (B) Efecto Abney 520 green Modificación del tono de un estímulo monocromático o púrpura al decrecer progresivamente su pureza colorimétrica por adición de estímulo acromático. p C = y y y λ y y λ λ y W white red blue 380 x

57 (C) Efecto Stiles-Crawford 2ª especie Modificación del tono aparente de un estímulo al variar el punto de incidencia de la luz en la pupila. : Efectos cromáticos Incidencia oblicua de 10º en fóvea Incidencia normal en fóvea

58 (D) Efecto Helmoltz-Kohlrausch Modificación de la luminosidad aparente de un estímulo al variar la cromaticidad del mismo en una igualación a igualdad de luminancia. : Efectos cromáticos Acromático de referencia QAC QCR luminosidad QAC QCR L L AC CR 1