Tecnologie Multimediali a.a. 2019/2020 - Docente: DOTT.SSA VALERIA FIONDA - Dipartimento di ...

Tecnologie Multimediali
    a.a. 2019/2020
    Docente: DOTT.SSA VALERIA FIONDA

I segnali in un calcolatore

Segnale
 • L’informazione in un calcolatore è rappresentata come
   sequenza di simboli binari

 • Questi simboli binari come vengono gestiti dal
   calcolatore?

   • Tramite segnali

Segnale
 • Un segnale si ottiene grazie alla variazione nel tempo di
   una grandezza fisica
   • Assumendo valori differenti trasmette informazione
   • Tali valori vengono definiti valori di ampiezza
 • Segnale elettrico: corrente o tensione elettrica
 • Codice binario: due valori di corrente o tensione

I(t)

                                                             t tempo

       V   F V   F   V   F   V   F   V       V   F   V

                                         F               F

Segnale a tempo continuo e tempo discreto

Segnale numerico

I(t)
   1

       t tempo

   0

Onda
• Un’onda è una perturbazione che si propaga nello spazio e
  può trasportare energia
• Tale pertubazione è costituita dalla variazione di
  qualunque grandezza fisica (pressione, temperatura, …)
  attorno ad una posizione di equilibrio.
• Ogni onda ha una direzione di propagazione

Onda
• Un’onda può trasportare informazione attraverso il
  concetto di modulazione
  • Ad esempio le onde sonore sono il mezzo naturale per la
    comunicazione vocale
• Un’onda viene rappresentata graficamente nel piano
  cartesiano rispetto al tempo
  • Questo perchè il fenomeno ondulatorio dell’onda si osserva al
    variare del tempo in un punto preciso dello spazio ottenendo
    cosí un segnale

Onda
• Lunghezza d’onda λ: distanza percorsa da un’onda nel tempo
 impiegato per completare un ciclo (periodo)

Onda
• Lunghezza d’onda λ: inversamente proporzionale alla frequenza

Teoria del Colore

Un po’ di storia
• Più di 2000 anni fa i filosofi greci pensavano che la luce uscisse dagli
  occhi per toccare gli oggetti, come dita a tastare.
• Oggi sappiamo che l’occhio si può paragonare ad un semplice
  strumento ottico, che al suo interno registra delle immagini proiettate
  da oggetti che si trovano all’esterno con l’aggiunta di una lente.

Come funziona
• La luce attraversa prima la cornea, poi l’umore
  acqueo, il cristallino e l’umor vitreo, che nel loro
  insieme si comportano come un insieme di lenti
  convergenti che determinano sulla retina la
  formazione di un’immagine rimpicciolita e
  capovolta dell’oggetto osservato. Le cellule
  fotosensibili della retina eccitate dalla luce inviano
  impulsi nervosi all’area visiva della corteccia
  cerebrale attraverso il nervo ottico.
• Il cervello trasforma gli impulsi nervosi in visioni e
  ci fa vedere le immagini raddrizzate degli oggetti.
  La visione binoculare ci permette di percepire
  un’immagine tridimensionale (stereoscopica)
  perché ogni occhio vede l’oggetto in modo
  diverso, dando il senso della sua profondità.

Vediamo col “cervello”

• L’autentico motore della comprensione è il cervello.
• E’ stato verificato che un osservatore in una stanza assolutamente buia,
  senza nessun riferimento, messo davanti ad una tv rovesciata dopo un
  po’ di tempo vede le immagini nel verso corretto.

La percezione del colore

• Il colore non esiste!
• La percezione del colore è un processo psicofisico complesso che ha
  inizio quando la luce penetrando nell’occhio viene assorbita dalla
  retina.
• L'energia assorbita viene convertita in un segnale elettrochimico e il
  segnale così ottenuto viene trasmesso ai neuroni e da questi al cervello.

La percezione del colore

• La percezione del colore coinvolge sia i processi fisici legati alle
  caratteristiche spettrali del segnale luminoso, sia i processi psico-
  biologici che sovrintendono alla interpretazione del segnale da parte
  del cervello.
• La percezione del colore è inoltre un fenomeno soggettivo.
• Fortunatamente, pur variando da persona a persona, il meccanismo è
  sufficientemente simile fra individui diversi da permettere di specificare
  analiticamente il colore con risultati abbastanza buoni per la maggior
  parte delle applicazioni pratiche.

La luce
• Strettamente connessa alla sensazione di colore è la sensazione di luce che
  è la più essenziale delle impressioni visive e può essere descritta come
  quella qualità che distingue superfici luminose da superfici nere;
• la sensazione di luce non si può tuttavia semplicemente riferire a
  sensazioni nere, bianche o grigie; essa è propria anche delle sensazioni
  cromatiche (rosse, gialle, verdi, ..) nelle quali è strettamente fusa con la
  sensazione di colore.
• Il colore, dunque, è una proprietà capace di far distinguere tra diversi tipi di
  luce, non è una proprietà intrinseca degli oggetti ma è la sensazione
  risultante dalla rivelazione della luce da parte dell’occhio e
  dall’interpretazione da parte del cervello.

Gli esperimenti di Newton
• La chiave per la comprensione dei meccanismi fisici alla base della
  sensazione di colore è contenuta nel famosissimo trattato Optica di
  Newton (1704).
• All’incirca trecento anni fa Newton scriveva: "…I raggi di luce non possono
  propriamente dirsi colorati; in essi non c'è altro che una certa disposizione
  a produrre una sensazione di questo o quel colore…".
• Il celeberrimo esperimento di dispersione attraverso un prisma porta a
  compimento una serie di esperienze iniziate da Cartesio nel 1637 e
  proseguite da padre Grimaldi nel 1655, nelle quali si era giunti alla
  conclusione che la luce era un onda che si propaga in 3 dimensioni e
  soffriva anche dei problemi di diffrazione.

Gli esperimenti di Newton

Gli esperimenti di Newton
• L'elemento di novità legato a Newton sta nell'aver ricomposto il fascio
  disperso riottenendo il fascio di luce iniziale. Così facendo, Newton
  dimostrò che i caratteristici colori spettrali del fascio disperso erano
  proprietà della luce e non del mezzo materiale di cui era fatto il
  prisma.

I colori della luce
• Newton compie il suo esperimento nel 1704. Influenzato dalla cultura
  del suo tempo, egli individua 7 colori, perché 7 è un numero magico.
• I colori sono il rosso, l'arancione, il giallo, il verde, l'azzurro, l'indaco e
  il violetto, e, per la prima volta, sono classificati senza riferimenti alla
  luminosità ma in base al diverso angolo di rifrazione.
• La “disposizione della luce” cui accennava Newton altro non è che la
  lunghezza d’onda della luce. E' visibile la radiazione di lunghezza
  d'onda compresa tra 380 nm e 780 nm.

I colori della luce
• In questa banda distinguiamo:
   •   il porpora tra 380 e 450 nm,
   •   il blu da 450 a 500 nm,
   •   il verde tra 500 a 570 nm,
   •   il giallo tra 570 e 590 nm,
   •   l'arancione tra 590 e 610 nm
   •   il rosso da 610 sino a 780 nm.
• Non siamo molto lontani dai colori di Newton.

I colori della luce

I colori della luce
• La lunghezza d'onda è spesso associata al colore percepito
• Questa ipotesi semplifica la grande complessità della percezione
  umana
   • Ogni radiazione naturale è un miscuglio di differenti lunghezze d'onda
   • Ogni lunghezza d'onda trasporta differenti quantità di energia
   • L'energia totale della radiazione è la somma di tutti i contributi di energia
     dalle diverse lunghezze d'onda

I colori della luce
• Lo “spettro” di un illuminante è il diagramma dei contributi di energia
  che esso apporta per ciascuna differente lunghezza d'onda

La misura del colore
• L'esperimento di Thomas Young nel 1801 stabilì che è possibile individuare
  tre sorgenti primarie tali che, se miscelate in proporzioni opportune,
  permettono di uguagliare in modo univoco il colore percepito di una
  qualunque sorgente arbitraria.
• Una sensazione di colore può essere ottenuta mescolando in definite
  proporzioni tre colori spettrali convenientemente scelti, tali cioè che non
  sia possibile ottenere uno di essi con un miscuglio in determinate
  proporzioni degli altri due.
• Indichiamo ad esempio con X, Y, e Z tre diverse distribuzioni spettrali che
  formino la base di un sistema tricromatico.
   • qualsiasi stimolo di colore C può essere rappresentato come una combinazione
     lineare dei tre stimoli primari: C = a X+ b Y + c Z, dove i coefficienti a, b, e c giocano il
     ruolo di coordinate del punto C nello spazio tridimensionale scelto.

La colorimetria
• La colorimetria è la scienza che si occupa del problema della misura
  del colore.
• La legge fondamentale della colorimetria: data una sensazione di
  colore, questa può essere ottenuta mescolando in definite
  proporzioni tre colori spettrali convenientemente scelti.

Visione dei colori
• L’occhio umano è sensibile a radiazioni luminose di tre diverse
  lunghezze d’onda: piccole S, medie M, lunghe L.
• Le persone sono in grado di riconoscere miscele di radiazioni
  luminose di qualsiasi lunghezza d’onda combinando le tre
  componenti, dette primarie, associate al rosso (S), verde (M) e blu (L)
  – detto anche tristimolo.

                           Informatica - Com&DAMS A.A. 2014/2015

Gamma dei colori
• Il colore che percepiamo dipende dalle onde luminose riflesse o emesse dall’oggetto.
• La Commission Internationale de l’Eclairage (CIE) ha effettuato alcuni esperimenti per
  misurare la risposta dell’occhio umano al modello tristimolo.
• Questi esperimenti hanno permesso di individuare l’insieme dei colori percepiti
  dall’occhio umano; detto anche gamma dei colori.
• Nelle campagne sperimentali sono stati coinvolti essere umano volontari ai quali è
  stato chiesto di osservare attraverso un buco che consentiva di proiettare sulla retina
  solo una porzione del campo visivo.

• È stato possibile disegnare tre funzioni che rappresentano la porzione di ognuno dei colori
  primari necessaria per ottenere il colore C monocromatico associato ad una particolare
  lunghezza d’onda.
• Per ogni lunghezza d’onda si può identificare la tripletta di valori RGB che devono essere
  sommati per avere il colore corrispondente.

Diagramma di cromaticità – CIE xy

La percezione del colore

• I colori si influenzano
  reciprocamente, di
  conseguenza lo stesso
  colore può essere letto in
  modo sempre differente a
  seconda dei colori che lo
  circondano o che si usano
  come sfondo a questo.

IL TEST DI ISHIHARA:
quale numero vedete?

  Visione normale: 5; Daltonismo per rosso/verde: 2

Colori primari
• Un insieme di colori primari sono quei colori che non possono essere
  ottenuti dal mescolamento di altri colori.
• Si dicono colori secondari quei colori ottenibili dal mescolamento dei
  colori primari.
• Si dicono colori terziari quei colori ottenibili dal mescolamento dei
  colori secondari.
• Dalla combinazione dei colori primari si può ottenere, con
  un'accettabile approssimazione, qualsiasi altro colore.

Colori complemetari
• Mescolando due luci di certe lunghezze d’onda si elimina
  completamente il colore
• Questi due colori si dicono complementari
• In pratica, mescolati (per sintesi additiva o sottrattiva) danno bianco,
  nero o grigio

Sintesi del colore

                                Sintesi additiva (luci colorate)

                                Sono luci colorate primarie le radiazioni luminose che
                                derivano dalla scomposizione della luce bianca e che,
                                mescolate in egual quantità generano la luce bianca.

Nel cerchio cromatico le luci   • (R) rossa
complementari sono opposte.     • (G) verde
    Colori complementari:       • (B) blu
         - Blu / giallo
       - Rosso / cyan
     - Verde / magenta

Sintesi del colore

                                 Sintesi sottrattiva (materiali pigmentosi)

                                 Sono colori primari i pigmenti che non sono ottenuti per
                                 mescolanza di altri colori e che, mescolati tra loro in
                                 egual quantità, danno origine al colore nero.

Nel cerchio cromatico i colori   • (c) ciano
complementari sono opposti.      • (m) magenta
    Colori complementari:        • (y) giallo
          - Blu / giallo
        - Rosso / cyan
      - Verde / magenta