Quando parlo del numero di colori percepibili dall'occhio umano, tendo a fare riferimento ai 2,4 milioni di colori dello spazio cromatico XYZ del CIE 1931. È un numero abbastanza solido, scientificamente fondato, anche se ammetto che potrebbe essere limitato nel contesto. Penso che l'occhio umano possa essere sensibile a 10-100 milioni di "colori" distinti quando si parla sia di cromaticità che di luminosità.
Baserò la mia risposta sul lavoro svolto dalla CIE, che iniziò negli anni '30 e proseguì negli anni '60, con alcuni miglioramenti algoritmici e di precisione della formula negli ultimi due decenni. Per quanto riguarda l'arte, compresa la fotografia e la stampa, penso che il lavoro svolto dalla CIE sia particolarmente rilevante, in quanto è la base della correzione del colore e dei moderni modelli matematici di colore e della conversione dello spazio colore.
La CIE, o Commission internationale de l'éclairage , nel 1931 istituì lo spazio colore " CIE 1931 XYZ". Questo spazio cromatico era un diagramma di colore di purezza completa, mappato da 700 nm (rosso vicino all'infrarosso) a 380 nm (vicino ai raggi UV) e progrediva attraverso tutte le lunghezze d'onda della luce" visibile ". Questo spazio cromatico si basa sulla visione umana , che è un tri-stimolo creato dai tre tipi di coni nei nostri occhi: coni di lunghezza d'onda corta, media e lunga, che mappano a lunghezze d'onda di 420-440 nm, 530-540 nm e 560-580 nm. Queste lunghezze d'onda corrispondono a blu, verde e colori primari giallo-rosso (o rosso aranciato). (I coni rossi sono un po 'unici, in quanto la loro sensibilità ha due picchi, quello primario nella gamma 560-580nm e anche un secondo nella 410- Gamma di 440 nm Questa sensibilità a doppio picco indica che i nostri coni "rossi" possono effettivamente essere coni "magenta" in termini di sensibilità effettiva.) Le curve di risposta del tristimolo derivano da un 2 ° campo visivo della fovea, dove i nostri coni sono più concentrati e la nostra visione dei colori, con intensità di illuminazione medio-alta, è al massimo.
L'attuale spazio colore CIE 1931 è mappato dai valori di tristimolo XYZ, che sono generati da derivati rossi, verdi e blu, che si basano su valori di colore rosso, verde e blu (modello additivo). I valori di tristimolo XYZ sono regolati per un "illuminante standard", che normalmente è un bianco bilanciato alla luce solare di 6500 K (sebbene lo spazio colore originale CIE 1931 sia stato creato per tre illuminanti standardizzati A 2856K, B 4874K e C 6774K) e ponderato secondo un "osservatore standard" (basato su quel 2 ° campo di vista foveale.) La trama di colore standard CIE 1931 XYZ è a forma di ferro di cavallo e riempita con un diagramma di "cromaticità" di 'colori' puri, che copre la gamma di tonalità da 700nm a 380nm e che varia in saturazione da 0 % centrata nel punto bianco al 100% lungo la periferia. Questo è un "2,38 milioni di colori che l'occhio umano è in grado di rilevare con un'illuminazione di intensità moderatamente alta approssimativamente alla stessa temperatura di colore e luminosità della luce diurna (non la luce solare, che è più vicina a 5000k, ma la luce solare + la luce del cielo blu, circa 6500k).
Quindi, l'occhio umano può rilevare solo 2,4 milioni di colori? Secondo il lavoro svolto dalla CIE negli anni '30, sotto un illuminante specifico che equivale all'intensità e alla temperatura del colore della luce del giorno, quando si considera il solo 2 ° di coni concentrati nella fovea dei nostri occhi, allora sembra che possiamo davvero vedi 2,4 milioni di colori.
Le specifiche CIE sono tuttavia di portata limitata. Non tengono conto dei vari livelli di illuminazione, di illuminanti di diversa intensità o temperatura di colore, o del fatto che abbiamo più coni sparsi su almeno 10 ° delle nostre retine attorno alla fovea. Inoltre non tengono conto del fatto che i coni periferici sembrano essere più sensibili ai blu rispetto ai coni concentrati nella fovea (che sono principalmente coni rossi e verdi).
I perfezionamenti delle trame di cromaticità CIE furono fatti negli anni '60 e di nuovo nel 1976, che perfezionò l '"osservatore standard" per includere un punto pieno di colore di 10 ° nelle nostre retine. Questi perfezionamenti agli standard CIE non sono mai stati molto utili e la ricerca approfondita sulla sensibilità al colore che è stata condotta in relazione al lavoro di CIE è stata in gran parte limitata allo spazio colore e alla trama cromaticità XYZ originali CIE 1931.
Data la limitazione della sensibilità del colore a solo un 2 ° punto nella fovea, c'è una forte probabilità che possiamo vedere più di 2,4 milioni di colori, in particolare estendendosi al blu e alle viole. Ciò è confermato dalle raffinatezze degli anni '60 agli spazi colore della CIE .
Il tono, forse meglio definito come luminosità (la luminosità o l'intensità di un colore), è un altro aspetto della nostra visione. Alcuni modelli fondono insieme cromaticità e luminosità, mentre altri separano distintamente i due. L'occhio umano contiene una retina composta da entrambi i coni ... dispositivi sensibili al "colore", così come le aste, che sono indipendenti dal colore ma sensibili ai cambiamenti di luminosità. L'occhio umano ha circa 20 volte il numero di canne (94 milioni) rispetto ai coni (4,5 milioni). Le aste sono anche circa 100 volte più sensibili alla luce dei coni, in grado di rilevare un singolo fotone. Le aste sembrano essere più sensibili alle lunghezze d'onda verde-bluastre della luce (circa 500 nm) e hanno sensibilità inferiori alle lunghezze d'onda rossastre e quasi UV. Va notato che la sensibilità di una canna è cumulativa, quindi più a lungo si osserva una scena statica, più chiari i livelli di luminosità in quella scena saranno percepiti dalla mente. I rapidi cambiamenti di una scena o il movimento di panoramica riducono la capacità di differenziare la gradazione tonale fine.
Data la sensibilità di gran lunga maggiore della canna alla luce, sembra logico concludere che gli umani abbiano una sensibilità più fine e distinta alle variazioni dell'intensità della luce di quanto non facciano ai cambiamenti di tonalità e saturazione quando si osserva una scena statica per un certo tempo. Non so esattamente come questo influisca sulla nostra percezione del colore e su come influenza il numero di colori che possiamo vedere. Un semplice test di sensibilità tonale può essere eseguito in una giornata serena, proprio mentre il sole tramonta. Il cielo blu può variare dal quasi bianco-blu al blu scuro scuro profondo. Mentre la tonalità di un tale cielo copre una gamma molto piccola, il grado tonale è immenso e molto fine. Osservando un tale cielo, si può vedere un cambiamento infinitamente regolare da bianco-blu brillante a blu cielo a blu scuro scuro.
Studi non correlati al lavoro della CIE hanno indicato una vasta gamma di "colori massimi" che l'occhio umano può percepire. Alcuni hanno un limite superiore di 1 milione di colori, mentre altri hanno un limite superiore di 10 milioni di colori. Studi più recenti hanno dimostrato che alcune donne hanno un unico tipo di quarto cono, un cono "arancione", che potrebbe eventualmente estendere la loro sensibilità a 100 milioni, tuttavia quello studio ha contato sia la cromaticità che la luminosità nel calcolo del "colore".
Questo alla fine pone la domanda, possiamo separare la cromaticità dalla luminosità quando si determina il "colore"? Preferiamo definire il termine "colore" per indicare la tonalità, la saturazione e la luminosità della luce che percepiamo? O è meglio separare i due, mantenere la cromaticità distinta dalla luminosità? Quanti livelli di intensità può davvero vedere l'occhio rispetto a quante differenze distinte nella cromaticità? Non sono ancora sicuro che a queste domande sia stata data una risposta scientifica.
Un altro aspetto della percezione del colore riguarda il contrasto. È facile percepire una differenza in due cose quando contrastano bene l'una con l'altra. Quando si cerca di determinare visivamente quanti "colori" si vedono quando si guardano diverse tonalità di rosso, può essere piuttosto difficile stabilire se due tonalità simili sono diverse o meno. Tuttavia, confronta una tonalità di rosso con una tonalità di verde e la differenza è molto chiara. Confronta quella tonalità di verde in sequenza con ciascuna tonalità di rosso, e l'occhio può più facilmente rilevare le differenze nelle tonalità rosse in relazione periferica tra loro e in contrasto con il verde. Questi fattori sono tutti aspetti della visione della nostra mente, che è un dispositivo molto più soggettivo dell'occhio stesso (il che rende difficile misurare scientificamente la percezione del colore oltre la portata dell'occhio stesso.nel contesto di un'impostazione senza alcun contrasto.