Leggerezza – HiSoUR – Ciao, così sei

Nella colorimetria e nella teoria del colore, la leggerezza, nota anche come valore o tono, è una rappresentazione della variazione nella percezione della luminosità di un colore o di uno spazio cromatico. È uno dei parametri di aspetto del colore di qualsiasi modello di aspetto del colore.

Vari modelli di colori hanno un termine esplicito per questa proprietà. Il modello di colore Munsell usa il termine valore, mentre il modello di colore HSL, lo spazio colore HCL e lo spazio colore Lab usano il termine leggerezza. Il modello HSV usa il termine valore un po ‘diversamente: un colore con un valore basso è quasi nero, ma uno con un valore alto è il colore puro, completamente saturo.

In colori sottrattivi (ad esempio vernici) è possibile ottenere modifiche del valore aggiungendo nero o bianco al colore. Tuttavia, questo riduce anche la saturazione. Sia il Chiaroscuro che il Tenebrismo traggono vantaggio da drammatici contrasti di valore per accrescere il dramma nell’arte. Gli artisti possono anche impiegare sfumature, sottile manipolazione del valore.

Relazione al valore e luminanza relativa
Il valore di Munsell è stato a lungo usato come una scala di leggerezza percettivamente uniforme.Una questione di interesse è la relazione tra la scala del valore di Munsell e la relativa luminanza.Consapevole della legge Weber-Fechner, Munsell osservò “Dovremmo usare una curva logaritmica o una curva di quadrati?” Nessuna delle due opzioni è risultata corretta; gli scienziati alla fine convergevano su una curva approssimativamente cubica, coerentemente con la legge di potenza di Stevens per la percezione della luminosità, riflettendo il fatto che la leggerezza è proporzionale al numero di impulsi nervosi per fibra nervosa per unità di tempo. Il resto di questa sezione è una cronologia delle approssimazioni della luminosità, che porta a CIE LAB.

Nota. – Munsell’s V va da 0 a 10, mentre Y tipicamente va da 0 a 100 (spesso interpretato come percentuale). In genere, la luminanza relativa viene normalizzata in modo che il “bianco di riferimento” (ad esempio l’ossido di magnesio) abbia un valore di tristimolo di Y = 100. Poiché la riflettanza dell’ossido di magnesio (MgO) rispetto al perfetto diffusore riflettente è 97,5%, V = 10 corrisponde a Y = 100 / 97,5% ≈ 102,6 se MgO viene utilizzato come riferimento.

1920
Priest et al. fornire una stima di base del valore di Munsell (con Y che va da 0 a 1 in questo caso):
${\ displaystyle V = 10 {\ sqrt {Y}}.}$

1933
Munsell, Sloan e Godlove lanciano uno studio sulla scala del valore neutrale Munsell, considerando diverse proposte relative alla luminanza relativa al valore Munsell e suggeriscono:
${\ displaystyle V ^ {2} = 1.474,2Y-0.004.743Y ^ {2}.}$

1943
Newhall, Nickerson e Judd preparano un rapporto per la Optical Society of America. Suggeriscono una parabola quintic (che collega la riflettanza in termini di valore):
${\ displaystyle Y = 1.221,9V-0.231,11V ^ {2} + 0.239,51V ^ {3} -0.021.009V ^ {4} + 0.000.840,4V ^ {5}.}$

1943
Usando la Tabella II del rapporto OSA, Moon e Spencer esprimono il valore in termini di luminanza relativa:
${\ displaystyle V = 5 (Y / 19.77) ^ {0.426} = 1.4Y ^ {0.426}.}$

1944
Saunderson e Milner introducono una costante sottrattiva nell’espressione precedente, per adattarsi meglio al valore di Munsell. Successivamente, Jameson e Hurvich sostengono che ciò corregge gli effetti di contrasto simultanei.

${\ displaystyle V = 2.357Y ^ {0.343} -1.52.}$

1955
Ladd e Pinney di Eastman Kodak sono interessati al valore Munsell come una scala di leggerezza percettivamente uniforme da usare in televisione. Dopo aver considerato una funzione logaritmica e cinque funzioni di legge di potenza (per legge sulla potenza di Stevens), mettono in relazione il valore con la riflettanza aumentando la riflettanza alla potenza di 0,352:
${\ displaystyle V = 2,217Y ^ {0,352} -1,324.}$

Realizzando che questo è abbastanza vicino alla radice cubica, lo semplificano per:
${\ displaystyle V = 2.468Y ^ {1/3} -1.636.}$

1958
Glasser et al. definire la luminosità come dieci volte il valore di Munsell (in modo che la luminosità sia compresa tra 0 e 100):
${\ displaystyle L ^ {\ stella} = 25.29Y ^ {1/3} -18.38.}$

1964
Wyszecki lo semplifica per:
${\ displaystyle W ^ {\ star} = 25Y ^ {1/3} -17.}$
Questa formula si avvicina alla funzione del valore Munsell per 1% < Y <98% (non è applicabile perY <1% ) e viene utilizzata per lo spazio colore CIE 1964.

1976
CIE LAB utilizza la seguente formula:
${\ displaystyle L ^ {\ stella} = 116 (Y / Y _ {\ mathrm {n}}) ^ {1/3} -16.}$

dove Yn è il valore tristimolo CIE XYZ Y del punto di bianco di riferimento (il pedice n suggerisce “normalizzato”) ed è soggetto alla restrizione Y / Yn> 0,01. Pauli rimuove questa restrizione calcolando un’estrapolazione lineare che mappa Y / Yn = 0 a L * = 0 ed è tangente alla formula sopra nel punto in cui l’estensione lineare ha effetto. Innanzitutto, il punto di transizione è determinato come Y / Yn = (6/29) ^ 3 ≈ 0,008,856, quindi viene calcolata la pendenza di (29/3) ^ 3 ≈ 903,3. Questo dà la funzione in due parti:
${\ displaystyle f (t) = {\ begin {cases} t ^ {1/3} e {\ text {if}} t> {\ big (} {\ frac {6} {29}} {\ big) } ^ {3} \\ {\ frac {1} {3}} {\ big (} {\ frac {29} {6}} {\ big)} ^ {2} t + {\ frac {4} {29 }} e {\ text {altrimenti}} \ end {casi}}}$

La leggerezza è quindi:
${\ displaystyle L ^ {\ stella} = 116f (Y / Y _ {\ mathrm {n}}) - 16.}$

A prima vista, si potrebbe approssimare la funzione di luminosità con una radice cubica, un’approssimazione che si trova in gran parte della letteratura tecnica. Tuttavia, il segmento lineare vicino al nero è significativo, e quindi i coefficienti 116 e 16. La funzione di pura potenza ottimale ha un esponente di circa 0,42, lontano da 1/3.
Una carta grigia di circa il 18%, con una riflettanza esatta di $\ Left (33-58 \ right) ^ 3$ , ha un valore di luminosità di 50. Si chiama “grigio medio” perché la sua luminosità è a metà strada tra il bianco e il nero.

Altri effetti psicologici
Questa percezione soggettiva della luminanza in modo non lineare è una cosa che rende utile la compressione gamma delle immagini. Accanto a questo fenomeno ci sono altri effetti che coinvolgono la percezione della leggerezza. La cromaticità può influenzare la leggerezza percepita come descritto dall’effetto Helmholtz-Kohlrausch. Sebbene lo spazio e i parenti del CIE LAB non tengano conto di questo effetto sulla leggerezza, può essere implicito nel modello di colore Munsell. I livelli di luce possono anche influenzare la cromaticità percepita, come con l’effetto di Purkinje.