Effetto Helmholtz-Kohlrausch

L’effetto Helmholtz-Kohlrausch (dopo Hermann von Helmholtz e Rudolf Kohlrausch) è un fenomeno entoptico in cui l’intensa saturazione della tonalità spettrale viene percepita come parte della luminanza del colore. Questo aumento di luminosità per saturazione, che aumenta quando aumenta la saturazione, potrebbe essere meglio definito luminanza cromatica, poiché la luminanza “bianca” o acromatica è lo standard di confronto. Appare sia nei colori autoluminosi che in quelli superficiali, sebbene sia più pronunciato nelle luci spettrali.

Leggerezza
Anche quando hanno la stessa luminanza, le luci colorate sembrano più brillanti per gli osservatori umani di quanto non faccia la luce bianca. Il modo in cui gli esseri umani percepiscono la luminosità delle luci sarà diverso per tutti. Quando i colori sono più saturi, i nostri occhi lo interpretano come la luminanza e la crominanza del colore. Questo ci fa credere che i colori siano effettivamente più luminosi. Un’eccezione a questo è quando l’osservatore umano è daltonico rosso-verde, non possono distinguere le differenze tra la luminosità dei colori. Alcuni colori non hanno un effetto significativo, tuttavia, qualsiasi tonalità di luci colorate sembra ancora più luminosa della luce bianca che ha la stessa luminanza. Due colori che non hanno un grande effetto Helmholtz-Kohlrausch mentre gli altri sono verdi e gialli.

L’effetto Helmholtz-Kohlrausch è influenzato dall’ambiente di visione. Ciò include l’ambiente circostante dell’oggetto e l’illuminazione a cui l’oggetto viene visualizzato. L’effetto Helmholtz-Kohlrausch funziona meglio in ambienti bui dove non ci sono altri fattori esterni che influenzano i colori. Ad esempio, questo è il motivo per cui i teatri sono tutti ambienti bui.

Un esempio di questo fattore di leggerezza sarebbe se ci fossero colori diversi su uno sfondo grigio che fossero tutti della stessa leggerezza. Ovviamente i colori hanno un aspetto diverso perché sono colori diversi non solo grigio, ma se l’immagine è stata convertita tutta in scala di grigi, tutti i colori corrisponderanno allo sfondo grigio perché hanno tutti la stessa leggerezza.

Luminosità
La luminosità è influenzata maggiormente da ciò che circonda l’oggetto. In altre parole, l’oggetto può sembrare più chiaro o più scuro a seconda di ciò che lo circonda. Inoltre, la luminosità può anche apparire diversa a seconda del colore dell’oggetto. Ad esempio, un oggetto che è più saturo apparirà più luminoso dello stesso oggetto che è meno saturo anche quando hanno la stessa luminanza.

La differenza tra luminosità e luminosità è che la luminosità è l’intensità dell’oggetto indipendente dalla fonte di luce. La leggerezza è la luminosità dell’oggetto rispetto alla luce che si riflette su di esso. Questo è importante perché l’effetto Helmholtz-Kohlrausch è una misura del rapporto tra i due.

Helmholtz Color Coordinates
Simile al Munsell Color System, Helmholtz ha progettato un sistema di coordinate. Ha usato i principi di lunghezza d’onda e purezza (chroma) del colore per ogni tonalità per descrivere la posizione in cui l’alta saturazione indica una piccola quantità di bianco.

La percentuale di purezza per ogni lunghezza d’onda può essere determinata dall’equazione seguente:

% P = 100x (S-N) / (DW-N)

Dove% P è la percentuale di purezza, S è il punto che viene valutato, N è la posizione del punto bianco e DW la lunghezza d’onda dominante.

Effetti sull’industria dell’intrattenimento
È essenziale che gli utenti di illuminazione siano consapevoli dell’effetto Helmholtz-Kohlrausch quando lavorano nei teatri o in altri luoghi in cui l’illuminazione è spesso utilizzata. Per ottenere il massimo effetto per illuminare il loro palcoscenico o teatro, gli utenti di illuminazione devono capire che il colore ha un effetto sulla luminosità. Ad esempio, un colore può apparire più luminoso di un altro, ma in realtà hanno la stessa luminosità. Sul palco, gli utenti di illuminazione hanno la possibilità di far apparire le luci colorate molto più luminose della luce bianca aggiungendo gel. Ciò si verifica anche se i gel possono assorbire solo parte della luce. Quando accendi un palcoscenico, gli utenti di illuminazione tendono a scegliere i rossi, i rosa e il blu perché sono colori molto saturi e sono davvero molto scuri. Tuttavia, li percepiamo più luminosi degli altri colori perché sono più influenzati dall’effetto Helmholtz-Kohlrausch. Percepiamo che il colore bianco non ci sembra più luminoso dei singoli colori. Le luci a LED sono un buon esempio di questo.

LED
L’effetto Helmholtz-Kohlrausch influenza l’uso di luci a LED in diverse pratiche tecnologiche. L’aviazione è un campo che si basa sui risultati dell’effetto Helmholtz-Kohlrausch. Un confronto tra le luci LED delle piste e le luci incandescenti filtrate e non filtrate alla stessa luminosità indica che per ottenere la stessa luminosità, la lampada a incandescenza di riferimento bianca deve avere il doppio della luminanza della lampada a LED rossa, suggerendo quindi che le luci a LED sembra avere una luminosità maggiore rispetto alle tradizionali luci a incandescenza. Una condizione che influisce su questa teoria è la presenza di nebbia.

Un altro campo che usa questo è l’industria automobilistica. I LED nel cruscotto e l’illuminazione degli strumenti sono progettati per l’uso in luminanza mesopica. Negli studi, è stato riscontrato che i LED rossi appaiono più luminosi dei LED verdi, il che significa che un guidatore sarebbe in grado di vedere la luce rossa prima delle luci verdi durante la guida notturna.