VISIÓN DEL COLOR (I): APARIENCIA DEL COLOR

(1)

1.- Introducción 3.- Adaptación cromática 4.- Estimación visual del color de superficies

Objetivos

:

Caracterizar el color de los objetos en su contexto

VISIÓN DEL COLOR (I): APARIENCIA DEL COLOR

Juan Luis Nieves Dpto. Óptica. Fac. Ciencias Universidad de Granada 18071-Granada (SPAIN) e-mail: [email protected]

2.- Bases

psicofísicas de la visión del color

(2)

1.- Introducción

El color es una de las características

“salientes” más importantes de la

sensación visual …

VISIÓN DEL COLOR (I): APARIENCIA DEL COLOR

…

junto con las características

espaciales (forma, textura, bordes)

y temporales

2.- Bases

psicofísicas de la visión del color 3.- Adaptación cromática 4.- Estimación visual del color de superficies Apéndice

(3)

VISIÓN DEL COLOR (I): APARIENCIA DEL COLOR

¿Qué hace posible la visión del color? …

2.- Bases

... el SVH que elabora la imagen 2-D y

genera la sensación visual última.

(4)

VISIÓN DEL COLOR (I): APARIENCIA DEL COLOR

¿Qué hace posible la visión del color? …

2.- Bases

(5)

VISIÓN DEL COLOR (I): APARIENCIA DEL COLOR

… y ¿qué ventajas puede reportar?

2.- Bases

4.- Estimación visual del color de superficies 3.- Adaptación cromática Apéndice

(6)

VISIÓN DEL COLOR (I): APARIENCIA DEL COLOR

… y ¿qué ventajas puede reportar?

2.- Bases

psicofísicas de la visión del color 3.- Adaptación cromática

4.- Estimación visual del color de

(7)

VISIÓN DEL COLOR (I): APARIENCIA DEL COLOR

… y ¿qué ventajas puede reportar?

2.- Bases

4.- Estimación visual del color de superficies

Protán

Tritán

3.- Adaptación cromática Apéndice

(8)

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.

VISIÓN DEL COLOR (I): APARIENCIA DEL COLOR

2.- Bases

2.1. Definición de estímulo de color

3.- Adaptación cromática 4.- Estimación visual del color de superficies Apéndice

(9)

VISIÓN DEL COLOR (I): APARIENCIA DEL COLOR

Atributos que caracterizan al

estímulo de color

2.- Bases

Tono

Croma

Claridad

Objetos

Luces

Tono

Saturación

Luminosidad

3.- Adaptación cromática

I1

4.- Estimación visual del color de superficies Apéndice

I2

I3

I4

(10)

VISIÓN DEL COLOR (I): APARIENCIA DEL COLOR

Tono

: Longitud de onda dominante

Saturación

: Pureza colorimétrica

Luminosidad

: Luminancia del estímulo

E(

λ

)

λ

s

₁

s

₂

2.1. Definición de estímulo de color

2.- Bases

I1

4.- Estimación visual del color de superficies Apéndice

I2

I3

I4

(11)

VISIÓN DEL COLOR (I): APARIENCIA DEL COLOR

2.2.

2.2. Carácter

Carácter

tricromático

de la visión del color

2.- Bases

Luz

Test

Mezcla

de

primarios

Q

=

w

₁

P

₁

+

w

₂

P

₂

+

w

₃

P

₃

(12)

VISIÓN DEL COLOR (I): APARIENCIA DEL COLOR

2.2.

2.2. Carácter

Carácter

tricromático

de la visión del color

2.- Bases

B

G

R

B

b

B

G

R

G

g

B

G

R

r

+

=

+

=

+

=

1 =

+

g

b

r

Cubo de color

Plano de Cromaticidad

El mismo color,

diferente

luminosidad

(13)

VISIÓN DEL COLOR (I): APARIENCIA DEL COLOR

2.2.

2.2. Carácter

Carácter

tricromático

de la visión del color

2.- Bases

y

white

red

green

blue

x

780

380

520

600

560

500

490 y

white

red

green

blue

x

780

380

520

600

560

500

490 y

white

red

green

blue

x

780

380

520

600

560

500

490 white

red

green

blue

x

780

380

520

600

560

500

490

4.- Estimación visual del color de superficies 3.- Adaptación cromática

Ir a:

Efectos

Cromáticos

Apéndice

(14)

VISIÓN DEL COLOR (I): APARIENCIA DEL COLOR

1.- Introducción 2.- Bases

Adaptación

cromática y

contexto

(15)

VISIÓN DEL COLOR (I): APARIENCIA DEL COLOR

1.- Introducción 4.- Estimación visual del color de superficies 2.- Bases psicofísicas de la visión del color

Adaptación

cromática y

contexto

(16)

VISIÓN DEL COLOR (I): APARIENCIA DEL COLOR

3.1. Definición de AC

2.- Bases psicofísicas de la visión del color

superficies

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.

Apéndice

Proceso sensorial, caso particular de adaptación

luminosa

(17)

VISIÓN DEL COLOR (I): APARIENCIA DEL COLOR

Igualaciones simétricas o

asimétricas

VISIÓN DEL COLOR (I): APARIENCIA DEL COLOR

3.2. Teorías sobre la Adaptación Cromática

superficies 2.- Bases

Proceso de ...

Activación

fotoquímico +

proceso neuronal

Psicofísicamente se basan en experiencias de

igualación de color

Q1

≡

c

Q2

Q1

Q2

A

Simétricas

( , , ; )

i

X Y Z A

i

X Y Z A

ψ

=

ψ

′

(23)

VISIÓN DEL COLOR (I): APARIENCIA DEL COLOR

3.2. Teorías sobre la Adaptación Cromática

Proceso de ...

Activación

fotoquímico +

proceso neuronal

Psicofísicamente se basan en experiencias de

igualación de color

Asimétricas

Haploscópicas

A’

Q1

≡

Q2

c

Q1

A

Q2

A’

Apéndice

( , , ; )

(

', ', '; ')

T i

X Y Z A

i

X Y Z A

ψ

≡

ψ

(24)

VISIÓN DEL COLOR (I): APARIENCIA DEL COLOR

3.2. Teorías sobre la Adaptación Cromática

Proceso de ...

Activación

fotoquímico +

proceso neuronal

Psicofísicamente se basan en experiencias de

igualación de color

Q1

A

t

Q2

A’

Asimétricas por

Memoria

Q1

≡

Q2

c

Apéndice

( , , ; )

(

', ', '; ')

T i

X Y Z A

i

X Y Z A

ψ

≡

ψ

(25)

VISIÓN DEL COLOR (I): APARIENCIA DEL COLOR

3.2. Teorías sobre la Adaptación Cromática

2.- Bases

4.- Estimación visual del color de superficies Q1

A

t

Q2

A’

Q1

≡

Q2

c

Transformación lineal

que relaciona los XYZ

respectivos bajo A y A’

Q1

A

Q2

A’

( )

'

AA

X

Y

T

Y

Z

⎛ ⎞

⎛

⎞

⎜ ⎟

₌

⎜

⎟

⎜ ⎟

⎜

⎟

⎜ ⎟

⎜

⎟

⎝ ⎠

⎝

⎠

Apéndice

Hipótesis lineales y no

lineales para la resolución

del problema

(26)

VISIÓN DEL COLOR (I): APARIENCIA DEL COLOR

Ley de los coeficientes de

Von

Kries

(1905)

2.- Bases

superficies

“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

'

S

L

M

S

L

k L

M

k

M

S

k

=

(

k

_L

,

k

_M

,

k

_S

)

Intensidades

relativas de

activación

Apéndice

(27)

VISIÓN DEL COLOR (I): APARIENCIA DEL COLOR

Ley de los coeficientes de

Von

Kries

(1905)

2.- Bases

superficies

… de acuerdo con el esquema de igualaciones asimétricas

resultará que:

Base en la

fotoquímica de la

visión…

dependencia con

el fotopigmento

sin estimular

'

AL

A L

AM

A M

AS

A S

A

k

L

k

L

k

M

k

M

k

S

k

S

→

=

Apéndice

0.15514

0.54321

0.03286

0.15514

0.45684

0.03286

L

X

Y

Z

M

X

Y

Z

S

Z

=

+

−

= −

+

=

Y dado que:

(28)

VISIÓN DEL COLOR (I): APARIENCIA DEL COLOR

Ley de los coeficientes de

Von

Kries

(1905)

2.- Bases

superficies

… de acuerdo con el esquema de igualaciones asimétricas

resultará que:

Base en la

fotoquímica de la

visión…

dependencia con

el fotopigmento

sin estimular

( ) (

1 )( )

'

AA

X

Y

T

K

T

Y

Z

−

⎛

⎞

⎛ ⎞

⎜

⎟

₌

⎜ ⎟

⎜

⎟

⎜ ⎟

⎜

⎟

⎜ ⎟

⎝

⎠

⎝ ⎠

Apéndice

Matriz de coeficientes Von Kries

(

)

' ' ' '

0

AL A L AM AA A M AS A S

k

K

k

⎛

⎞

⎜

⎟

⎜

⎟

⎜

⎟

= ⎜

⎟

⎜

⎟

⎜

⎟

⎜

⎟

⎜

⎟

⎝

⎠

(29)

VISIÓN DEL COLOR (I): APARIENCIA DEL COLOR

4.1.

4.1. Descripción analítica de la “señal de color”

Descripción analítica de la “señal de color”

2.- Bases

Luz

E(

λ

)

Luz reflejada

Receptor

(ojo, cámara, etc.)

E(

λ

) S(

λ

) =C(

λ

)

Objetos

S(

λ

)

“

La diversidad del color tiene su

origen en la diversidad de

superficies que absorben la luz”

(30)

psicofísicas de la visión del color 3.- Adaptación cromática Apéndice 4.- Estimación visual del color de superficies

Ambigüedad en el color de las superficies

CCT = 2760K

CCT = 5190K

Lámpara de

incandescencia

Luz-día

¿?

(31)

VISIÓN DEL COLOR (I): APARIENCIA DEL COLOR

Luz reflejada

Receptor

(ojo, cámara, etc.)

4.2. Iluminantes

Luz

E(

λ

)

Objetos

S(

λ

)

E(

λ

) S(

λ

) =C(

λ

)

(32)

VISIÓN DEL COLOR (I): APARIENCIA DEL COLOR

E

(

λ

)

λ

Poco “contenido” en color

E

(

λ

)

λ

Luz cuasi-monocromática

(color saturado)

λ

E

(

λ

)

(33)

VISIÓN DEL COLOR (I): APARIENCIA DEL COLOR

Cuerpo negro

Luz fluorescente

CCT = 6200K

CCT = 2600K

La composición espectral de las luces

puede

ser descrita

mediante

la

Temperatura Correlacionada de Color

(CCT),

medida en Kelvin (K).

(34)

VISIÓN DEL COLOR (I): APARIENCIA DEL COLOR

Luz

E(

λ

)

Luz reflejada

Receptor

(ojo, cámara, etc.)

4.3. Reflectancias

: reflectancia

especular

y

difusa

Objetos

S(

λ

)

(35)

VISIÓN DEL COLOR (I): APARIENCIA DEL COLOR

(36)

VISIÓN DEL COLOR (I): APARIENCIA DEL COLOR

psicofísicas de la visión del color 3.- Adaptación cromática 4.- Estimación visual del color de superficies

Luz reflejada en la

superficie L

_e

(

λ

) (color

de la fuente)

Luz reflejada en la

superficie L

_e

(

λ

) (color

de la fuente)

Luz reflejada por el

material L

_d

(

λ

) (color

del objeto)

Luz reflejada por el

material L

_d

(

λ

) (color

del objeto)

Luz

incidente

E(

λ

)

Superficie

Absorción Scattering Pigmento

)

(

)

(

)

(

λ

L

_e

λ

L

_d

λ

L

=

+

)

(

)

(

)

(

)

(

λ

α

E

λ

β

E

λ

S

λ

L

=

+

)

(

)

(

)

(

λ

L

_e

λ

L

_d

λ

L

=

+

)

(

)

(

)

(

)

(

λ

α

E

λ

β

E

λ

S

λ

L

=

+

4.3. Reflectancias: reflectancia

especular

y

difusa

(37)

VISIÓN DEL COLOR (I): APARIENCIA DEL COLOR

(38)

VISIÓN DEL COLOR (I): APARIENCIA DEL COLOR

Luz

E(

λ

)

Luz reflejada

Receptor

(ojo, cámara, etc.)

4.4. Receptor

Objetos

S(

λ

)

(39)

VISIÓN DEL COLOR (I): APARIENCIA DEL COLOR

Observador

/ Sensor

Respuesta del ojo

Respuesta de una cámara

(40)

VISIÓN DEL COLOR (I): APARIENCIA DEL COLOR

psicofísicas de la

visión del color

La apariencia del color de los objetos puede variar

dramáticamente dependiendo de las condiciones de

iluminación,

CCT = 2760K

CCT = 5190K

Lámpara de

incandescencia

Luz-día

4.5.

(41)

VISIÓN DEL COLOR (I): APARIENCIA DEL COLOR

Señal de color: C(

λ

)

=

E(

λ

) S(

λ

)

... pero el SVH estabiliza la apariencia del color de los

objetos a pesar del cambio de iluminación

⇒

efecto

perceptual

☺

4.5.

4.5. Fenómeno

Fenómeno

de la

constancia

del

color

La apariencia del color de los objetos puede variar

dramáticamente dependiendo de las condiciones de

iluminación,

(42)

VISIÓN DEL COLOR (I): APARIENCIA 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”

4.5.

(43)

VISIÓN DEL COLOR (I): APARIENCIA DEL COLOR

Daylight

(44)

VISIÓN DEL COLOR (I): APARIENCIA DEL COLOR

Objeto aislado versus objeto en su contexto

(45)

VISIÓN DEL COLOR (I): APARIENCIA DEL COLOR

Objeto aislado versus objeto en su contexto

(46)

VISIÓN DEL COLOR (I): APARIENCIA DEL COLOR

:

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.

3.- Adaptación cromática Apéndice 4.- Estimación visual del color de superficies

-

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, superficies, sombras, etc.;

(47)

VISIÓN DEL COLOR (I): APARIENCIA DEL COLOR

…

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

.

Mecanismos de apariencia del color:

µ

xy

=

[

µ

₁

xy

,

µ

₂

xy

,...,

µ

_W

xy

]

)

(

xy

τ

ρ

µ

=

_Σ

3

3 :

ℜ

→

ℜ

Σ

τ

Efecto neto de todas las transformaciones

Σ

realizadas por el SVH sobre la

información retiniana en (x,y)

(48)

VISIÓN DEL COLOR (I): APARIENCIA DEL COLOR

psicofísicas de la visión del color 3.- Adaptación

cromática

Ley de los coeficientes de Von Kries:

)

,

(

,

π

₁

π

₂

π

₃

ρ

µ

xy

=

D

xy

D

=

diag

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.

1,2,3)

(k

,

1 ₌

=

_Σ

k

xy

k

_ρ

π

…

pero entonces ¿qué hace el sistema visual humano?

(49)

VISIÓN DEL COLOR (I): APARIENCIA DEL COLOR

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;

…

pero entonces ¿qué hace el sistema visual humano?

2.- Bases

(50)

VISIÓN DEL COLOR (I): APARIENCIA DEL COLOR

Luz blanca

630 nm 530 nm 450 nm

Lectura: (1; 0.3; 0,3)

Luz coloreada

?

Lectura: (1; 0,3; 0,3)

“rojo”

“azul”

(0,3; 0,3; 1)

(51)

VISIÓN DEL COLOR (I): APARIENCIA DEL COLOR

Luz blanca

630 nm 530 nm 450 nm

Lectura: (1; 0,3; 0,3)

“rojo”

“azul”

(0,3; 0,3; 1)

Lectura: (1; 0.3; 0,3)

Luz coloreada

¡¡AZUL!!

(52)

VISIÓN DEL COLOR (I): APARIENCIA DEL COLOR

¿Hacia dónde?

L

Definición de colectividades particulares de objetos y

escenas en las que un sistema de visión alcance

cierto grado de constancia del color

-

Modelización del entorno 3D,

-

Estimación del “color intrínseco” de los objetos.

Color percibido ~ propiedades de las superficies

(53)

VISIÓN DEL COLOR (I): APARIENCIA DEL COLOR

¿Hacia dónde?

Apéndice MÉTODO:

Igualaciones asimétricas de color

Evaluación de señales de 2ª etapa (R-G e Y-B)

bajo diferentes cambios de iluminante.

xy

e

te

e

xy

t

xy

e

te

xy

t

Y

b

YB

RG

a

RG

B

+

=

+

=

β

α

Iluminante A

Iluminante D65

Iluminante 10000K

(54)

VISIÓN DEL COLOR (I): APARIENCIA DEL COLOR

Apéndice: Efectos cromáticos

2.- Bases

superficies 3.- Adaptación cromática

Tono

: Longitud de onda dominante

Saturación

: Pureza colorimétrica

Luminosidad

: Luminancia del estímulo

Ponen de manifiesto la compleja interrelación entre los

atributos psicológicos del color.

Apéndice

Efecto

Bezold

-

Brücke

Efecto

Abney

Efecto

Stiles

-

Crawford

de 2ª especie

Efecto

(55)

VISIÓN DEL COLOR (I): APARIENCIA DEL COLOR

(A) Efecto

(A) Efecto Bezold

Bezold-

-Brüke

Brüke

2.- Bases

Modificación del tono al variar la luminancia del

estímulo.

Apéndice:

Efectos

cromáticos

Q

λ

0

Q

λ

v

1000 td

100 td

Q

0 ≡

Q

v

tono

∆

λ

=0

Tonos

únicos

Apéndice

(56)

VISIÓN DEL COLOR (I): APARIENCIA DEL COLOR

(B) Efecto

(B) Efecto Abney

Abney

2.- Bases

Modificación del tono de un estímulo

monocromático o púrpura al decrecer

progresivamente su pureza colorimétrica por

adición de estímulo acromático.

Apéndice:

Efectos

cromáticos

y

white red green blue

x

780 380 520 600 560 500 490

y

x

780 380 520 600 560 500 490

y

x

780 380 520 600 560 500 490 white red green blue

x

780 380 520 600 560 500 490 Apéndice C W

y

p

y y

y

λ

−

=

−

(57)

VISIÓN DEL COLOR (I): APARIENCIA DEL COLOR

(C) Efecto

(C) Efecto Stiles

Stiles-

-Crawford

Crawford

2ª especie

2.- Bases

Modificación del tono aparente de un estímulo

al variar el punto de incidencia de la luz en la

pupila.

Apéndice:

Efectos

cromáticos

_Incidencia

normal en

fóvea

Incidencia

oblicua de

10º en

fóvea

Apéndice

(58)

VISIÓN DEL COLOR (I): APARIENCIA DEL COLOR

(D) Efecto

(D) Efecto Helmoltz

Helmoltz

-Kohlrausch

-

Kohlrausch

2.- Bases

Modificación de la luminosidad aparente de un

estímulo al variar la cromaticidad del mismo en

una igualación a igualdad de luminancia.

Apéndice:

Efectos

cromáticos

Acromático

de referencia

QAC

QCR

Q

AC

≡

Q

CR

luminosidad

1 AC

CR

L

≥

Apéndice