VISIÓN DEL COLOR (I): APARIENCIA DEL COLOR El …jnieves/Textos/Tema2Psicofisica VisionColor I.pdf · Matriz de coeficientes Von Kries ' ' ' ' 00 00 00 AL AL AM AA AM AS AS k k k

1

1.- Introducción

3.- Adaptación cromática

4.- Estimación visual del color de superficies

VISIÓN DEL COLOR (I): APARIENCIA DEL COLOR

Juan Luis NievesDpto. Óptica. Fac. CienciasUniversidad de Granada18071-Granada (SPAIN)e-mail: [email protected]

2.- Bases psicofísicas de la visión del color

Apéndice ObjetivosObjetivos::

--Caracterizar el color de los objetos en su contextoCaracterizar el color de los objetos en su contexto--Color percibidoColor percibido--¿¿QuQuéé se entiende por adaptacise entiende por adaptacióón cromn cromáática?tica?--Contraste simultContraste simultááneo y contraste sucesivoneo y contraste sucesivo--TeorTeoríías de la adaptacias de la adaptacióón cromn cromááticatica--Ley de los coeficientes de Ley de los coeficientes de VonVon KriesKries--¿¿QuQuéé determina el color percibido de los objetos?determina el color percibido de los objetos?--¿¿QuQuéé se entiende por se entiende por ““constancia del colorconstancia del color””??--TeorTeoríía a RetinexRetinex--PercepciPercepcióón de sombras y n de sombras y ““bordesbordes””

1.- Introducción

El color es una de las caracterEl color es una de las caracteríísticas sticas ““salientessalientes”” mmáás importantes de la s importantes de la sensacisensacióón visual n visual ……


…… junto con las caracterjunto con las caracteríísticas sticas espaciales (forma, textura, bordes)espaciales (forma, textura, bordes)y temporalesy temporales




Apéndice

1.- Introducción

¿Qué hace posible la visión del color? …


... el SVH que elabora la imagen 2-D y genera la percepción visual última.




Apéndice

1.- Introducción



¿Qué hace posible la visión del color? …



Apéndice

2

1.- Introducción


… y ¿qué ventajas puede reportar?2.- Bases psicofísicas de la visión del color



Apéndice

1.- Introducción





1.- Introducción





Apéndice

1.- Introducción

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.



2.1. Definici2.1. Definicióón de estn de estíímulo de colormulo de color



Apéndice

3

1.- Introducción

I1

I2

I3

I4



Atributos que caracterizan al Atributos que caracterizan al estestíímulo de colormulo de color

Tono

Croma

Claridad

Obj

etos

Luce

s

Tono Saturación Luminosidad



Apéndice

1.- Introducción

Tono: Longitud de onda dominante

Saturación: Pureza colorimétrica

Luminosidad: Luminancia del estímulo

E(λ)

λ

s1

s2

I1

I2

I3

I4



2.1. Definici2.1. Definicióón de estn de estíímulo de colormulo de color



Apéndice

1.- Introducción



2.2.2.2. CarCaráácter cter tricromtricromááticotico de la viside la visióón del colorn del color

Luz Test

Mezcla de primarios

Q = w1 P1 + w2 P2 + w3 P3



Apéndice

1.- Introducción




BGRBb

BGRGg

BGRRr

++=

++=

++=

1=++ bgr

Cubo de colorPlano de CromaticidadEl mismo color, diferenteluminosidad



Apéndice

4

1.- Introducción




y

whitered

green

blue

x

780

380

520

600

560

500

490

y

whitered

green

blue

x

780

380

520

600

560

500

490

y

whitered

green

blue

x

780

380

520

600

560

500

490 whitered

green

blue

x

780

380

520

600

560

500

490



Ir a:

Efectos Cromáticos

Apéndice

1.- Introducción





Apéndice

AdaptaciAdaptacióón n cromcromáática y tica y

contextocontexto

1.- Introducción




AdaptaciAdaptacióón n cromcromáática y tica y

contextocontexto


Apéndice

1.- Introducción



2.- Bases psicofísicas de la visión del color Proceso por el cual el SVH cambia la sensibilidad de los Proceso por el cual el SVH cambia la sensibilidad de los

mecanismos fotorreceptores como consecuencia de un mecanismos fotorreceptores como consecuencia de un cambio en la composicicambio en la composicióón espectral de la luz observada.n espectral de la luz observada.

Proceso sensorial, caso particular de adaptación luminosa

3.1. Definici3.1. Definicióón de ACn de AC


Apéndice

5

1.- Introducción



2.- Bases psicofísicas de la visión del color Proceso por el cual el SVH cambia la sensibilidad de los Proceso por el cual el SVH cambia la sensibilidad de los

mecanismos fotorreceptores como consecuencia de un mecanismos fotorreceptores como consecuencia de un cambio en la composicicambio en la composicióón espectral de la luz observada.n espectral de la luz observada.

Proceso sensorial, caso particular de adaptación luminosa

3.1. Definici3.1. Definicióón de ACn de AC


Apéndice

1.- Introducción




Proceso de ...

Activación fotoquímico + proceso neuronal

Contraste simultContraste simultááneoneo


Apéndice

1.- Introducción




Proceso de ...


Contraste simultContraste simultááneoneo


Apéndice

1.- Introducción




Proceso de ...



Contraste sucesivoContraste sucesivo

Apéndice

6

1.- Introducción




Proceso de ...




Apéndice

1.- Introducción




Proceso de ...




Apéndice

Igualaciones simétricas o asimétricas

1.- Introducción




Proceso de ...


3.2. Teor3.2. Teoríías sobre la Adaptacias sobre la Adaptacióón Cromn Cromááticatica

Psicofísicamente se basan en experiencias de igualación de color3.- Adaptación

cromática

Apéndice

Q1 ≡ Q2c

Q1 Q2

A

Simétricas

( , , ; ) ( , , ; )i iX Y Z A X Y Z Aψ ψ ′=

1.- Introducción




Proceso de ...



Psicofísicamente se basan en experiencias de igualación de color

Asimétricas

Haploscópicas

A’


Q1 ≡ Q2c

Q1

A

Q2

A’Apéndice

( , , ; ) ( ', ', '; ')T

i iX Y Z A X Y Z Aψ ψ≡

7

1.- Introducción




Proceso de ...



Psicofísicamente se basan en experiencias de igualación de color

Q1

A

tQ2

A’


Asimétricas por Memoria

Q1 ≡ Q2c

Apéndice

( , , ; ) ( ', ', '; ')T

i iX Y Z A X Y Z Aψ ψ≡

1.- Introducción





Transformación lineal que relaciona los XYZ respectivos bajo A y A’

Q1

A

tQ2

A’


Q1 ≡ Q2c

Q1

A

Q2

A’

( )''''

AA

X XY T YZ Z

⎛ ⎞ ⎛ ⎞⎜ ⎟ ⎜ ⎟=⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎝ ⎠ ⎝ ⎠

Hipótesis lineales y no lineales para la resolución del problema

Apéndice

1.- Introducción





Ley de los coeficientes de Ley de los coeficientes de VonVon KriesKries (1905)(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 fotopigmentosin estimular

' ' ' S

L

M

S

L k LM k MS k

===

( ), , L M Sk k k

Intensidades relativas de

activación

Apéndice

1.- Introducción






… de acuerdo con el esquema de igualaciones asimétricas resultará que:



'

'

'

' '

' '

AL A L

AM A M

AS A S

A Ak L k L

k M k Mk S k S

→===

Apéndice

0.15514 0.54321 0.032860.15514 0.45684 0.03286

L X Y ZM X Y ZS Z

= + −= − + +=

Y dado que:

8

1.- Introducción






… de acuerdo con el esquema de igualaciones asimétricas resultará que:



( ) ( )( )1'

'''

AA

X XY T K T YZ Z

−⎛ ⎞ ⎛ ⎞⎜ ⎟ ⎜ ⎟=⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎝ ⎠ ⎝ ⎠

Apéndice

Matriz de coeficientes Von Kries

( )'

''

'

0 0

0 0

0 0

AL

A L

AMAA

A M

AS

A S

kk

kKk

kk

⎛ ⎞⎜ ⎟⎜ ⎟⎜ ⎟

= ⎜ ⎟⎜ ⎟⎜ ⎟⎜ ⎟⎜ ⎟⎝ ⎠

1.- Introducción





Apéndice

LuzE(λ)

Luz reflejada

Receptor (ojo, cámara, etc.)

E(λ) S(λ) =C(λ)

ObjetosS(λ)

““La diversidad del color tiene su La diversidad del color tiene su origen en la diversidad de origen en la diversidad de superficies que absorben la luzsuperficies que absorben la luz””

4.1. 4.1. DescripciDescripcióón analn analíítica de la tica de la ““seseññal de coloral de color””

1.- Introducción



Apéndice


AmbigAmbigüüedad en el color de las superficiesedad en el color de las superficies

CC

T =

276

0KC

CT

= 5

190K

Lámpara de incandescencia

Luz-día

¿¿??

1.- Introducción




Apéndice


Luz reflejada


4.2. Iluminantes4.2. Iluminantes

LuzE(λ)

ObjetosS(λ)

E(λ) S(λ) =C(λ)

9

1.- Introducción




Apéndice


E(λ)

λ

Poco “contenido” en color

E(λ)

λ

Luz cuasi-monocromática(color saturado)

λ

E(λ)

Distribución espectral de potencia

1.- Introducción




Apéndice


CCT = 6200KCCT = 2600K

Cuerpo negro

La composición espectral de las lucespuede ser descrita mediante la Temperatura Correlacionada de Color(CCT), medida en Kelvin (K).

Luz fluorescente

1.- Introducción




Apéndice


LuzE(λ)

Luz reflejada


4.3. Reflectancias 4.3. Reflectancias : reflectancia : reflectancia especularespecular y y difusadifusa

ObjetosS(λ)

E(λ) S(λ) =C(λ)

1.- Introducción




Apéndice


10

1.- Introducción




Apéndice


Luz reflejada en la superficie Le(λ) (color de la fuente)

Luz reflejada en la superficie Le(λ) (color de la fuente)

Luz reflejada por el material Ld(λ) (color del objeto)

Luz reflejada por el material Ld(λ) (color del objeto)Luz

incidente E(λ)

Superficie

Absorción Scattering PigmentoAbsorción Scattering PigmentoAbsorción Scattering Pigmento

)()()( λλλ de LLL +=

)()( )( )( λλβλαλ SEEL +=

)()()( λλλ de LLL +=

)()( )( )( λλβλαλ SEEL +=

4.3. Reflectancias: reflectancia 4.3. Reflectancias: reflectancia especularespecular y y difusadifusa

1.- Introducción




Apéndice


1.- Introducción




Apéndice


LuzE(λ)

Luz reflejada


4.4. Receptor4.4. Receptor

ObjetosS(λ)

E(λ) S(λ) =C(λ)

1.- Introducción




Apéndice


ObservadorObservador / Sensor/ Sensor

Respuesta del ojo Respuesta de una cámara

11

1.- Introducción




Apéndice


La apariencia del color de los objetos puede variar dramáticamente dependiendo de las condiciones de iluminación,

CC

T =

2760

KC

CT

= 51

90K

Lámpara de incandescencia

Luz-día

4.5. 4.5. FenFenóómenomeno de la de la constanciaconstancia del del colorcolor1.- Introducción




Apéndice


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

☺☺

La apariencia del color de los objetos puede variar dramáticamente dependiendo de las condiciones de iluminación,

4.5. 4.5. FenFenóómenomeno de la de la constanciaconstancia del del colorcolor

1.- Introducción




Apéndice


“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. 4.5. FenFenóómenomeno de la de la constanciaconstancia del del colorcolor1.- Introducción




Apéndice


Daylight

Objeto aislado versus objeto en su contexto

12

1.- Introducción




Apéndice



1.- Introducción




Apéndice



1.- Introducción




Apéndice


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, superficies, sombras, etc.;

1.- Introducción




Apéndice


…… pero entonces pero entonces ¿¿ququéé hace el sistema visual humano?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: ],...,,[ 21xy

Wxyxyxy µµµµ =

)( xyxy ρτµ Σ=

33: ℜ→ℜΣτEfecto neto de todas las transformaciones Σ realizadas por el SVH sobre la información retiniana en (x,y)

13

1.- Introducción




Apéndice


Ley de los coeficientes de Von Kries:

),,( , 321 πππρµ diagDD xyxy ==

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

xyk ρ

π

…… pero entonces pero entonces ¿¿ququéé hace el sistema visual humano?hace el sistema visual humano?1.- Introducción




Apéndice


Experiencias de Edwin H. Land

Fundador de Polaroid;

Estudia y analiza cómo el color percibido puede depender no sólodel espectro reflejado sinotambién del reflejado por los objetos del entorno;

La reflectancia relativa es másimportante que el valor absolutode la misma;

…… pero entonces pero entonces ¿¿ququéé hace el sistema visual humano?hace el sistema visual humano?


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)


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!!

14

1.- Introducción




Apéndice


¿¿Hacia dHacia dóónde?nde?

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

Entorno ideal

1.- Introducción




Apéndice


4.6. 4.6. PercepciPercepcióónn visual de la visual de la claridadclaridad ((““lightnesslightness””))


Entorno ideal

• Propiedades como tamaño, forma y color no se codifican explícitamente en retina sino que se extraen por procesado en áreas visuales superiores.

• La percepción de las sombras es una más de las capacidades del SVH.

1.- Introducción




Apéndice




• Necesidad de procesar la información de la luminancia globalmente teniendo en cuenta la escena completa.

1.- Introducción




Apéndice





15

1.- Introducción




Apéndice





1.- Introducción




Apéndice



Procesado de la información visual:

A) De bajo nivel = adaptación luminosa.

B) De alto nivel = aspectos cognitivos sobre objetos, materiales y percepción global de escenas.

C) De nivel intermedio = percepción de bordes, agrupamientos de objetos, etc.

1.- Introducción




Apéndice







“La percepción que el SVH tiene del mundo es la que mejor se adapta a lo que verdaderamente es el mundo que le rodea.” (Helmholtz)

1.- Introducción




Apéndice













“Importancia de la organización perceptual” (Escuela de la Gelstalt)

16

1.- Introducción




Apéndice



Bandas de Mach1.- Introducción




Apéndice



Anillos de Kofka

1.- Introducción




Apéndice


……queque conducenconducen a a unauna constanciaconstancia en la en la claridadclaridad percibidapercibida..1.- Introducción




Apéndice


……queque conducenconducen a a unauna constanciaconstancia en la en la claridadclaridad percibidapercibida..

17

1.- Introducción




Apéndice


……algunasalgunas definicionesdefiniciones

Luminancia = “cantidad” de luz que llega al ojo procedente de una superficie.

Claridad = en relación directa con la “reflectancia percibida” (“lightness”).

Iluminancia = “cantidad” de luz que incide sobre una superficie.

Reflectancia = proporción de la luz incidente que es reflejada por una superficie (“albedo”).

Flujo luminoso que sale de un elemento de superficie y se propaga en un cono elemental que contiene a la dirección de observación, por el ángulo sólido y el área de la proyección ortogonal del elemento de superficie sobre un plano perpendicular a la dirección.

Cociente del flujo luminoso recibido rn un elemento de superficie que contiene al punto considerado, por el área de dicho elemento de superficie.

1.- Introducción




Apéndice


ComponentesComponentes ““intrintríínsecasnsecas”” de la de la laslas escenasescenas……

Mapa de reflectancia Mapa de iluminancia

1.- Introducción




Apéndice



Ambigüedad en la percepción de bordes y contornos.

* Descriptor unión: Donde dos o más contornos se unen.

1.- Introducción




Apéndice



* Descriptor unión: Donde dos o más contornos se unen.

18

1.- Introducción




Apéndice


4.7. 4.7. OrganizaciOrganizacióónn perceptual: perceptual: LeyesLeyes de la de la GelstaltGelstalt1.- Introducción





ApApééndice: Efectos cromndice: Efectos cromááticosticos

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 Efecto BezoldBezold--BrBrüückecke

Efecto Efecto AbneyAbney

Efecto Efecto StilesStiles--CrawfordCrawford de 2de 2ªª especie especie

Efecto Efecto HelmholtzHelmholtz--KohlraushKohlraush

Apéndice

1.- Introducción





ApApééndice: ndice: Efectos Efectos cromcromááticosticos

Modificación del tono al variar la luminancia del estímulo.

(A) Efecto (A) Efecto BezoldBezold--BrBrüükeke

Qλ0 Qλv

1000 td 100 td

Q0 ≡ Qv

tono

∆λ=0Tonos únicos

Apéndice

1.- Introducción






Modificación del tono de un estímulo monocromático o púrpura al decrecer progresivamente su pureza colorimétrica por adición de estímulo acromático.

(B) Efecto (B) Efecto AbneyAbney

y

whitered

green

blue

x

780

380

520

600

560

500

490

y

whitered

green

blue

x

780

380

520

600

560

500

490

y

whitered

green

blue

x

780

380

520

600

560

500

490 whitered

green

blue

x

780

380

520

600

560

500

490

Apéndice

CW

y y ypy y yλ λ

λ

−=

−

19

1.- Introducción






Modificación del tono aparente de un estímulo al variar el punto de incidencia de la luz en la pupila.

(C) Efecto (C) Efecto StilesStiles--CrawfordCrawford 22ªª especieespecie

Incidencia normal en fóveaIncidencia

oblicua de 10º en fóvea

Apéndice

1.- Introducción






Modificación de la luminosidad aparente de un estímulo al variar la cromaticidad del mismo en una igualación a igualdad de luminancia.

(D) Efecto (D) Efecto HelmoltzHelmoltz--KohlrauschKohlrausch

Acromático de referencia

QAC QCR

QAC ≡ QCR

luminosidad

1AC

CR

LL

≥

Apéndice

Documents

VISIÓN DEL COLOR (I): APARIENCIA DEL COLOR El …jnieves/Textos/Tema2Psicofisica VisionColor I.pdf · Matriz de coeficientes Von Kries ' ' ' ' 00 00 00 AL AL AM AA AM AS AS k k k