COLOR CHARACTERIZATION: NOVEL ASPECTS IN DISPLAYING, MODELING AND INTERACTION WITH LIGHT

The central theme of the thesis is color. Within this overarching theme, we explore research lines in three areas: Displaying color, Modeling color sensation and Light and Color Interaction. Regarding the first area, the research focused on color reproduction in the digitization of cinematographic films. Two different approaches were followed. The first involves reconstructing the gamut of analog films based on the sensitometric data released by various production houses in the case of chromogenic films, or based on dye recipes in the case of films colored using the tinting method. The second approach involves comparing the different results of digitizing a cinematographic film with various scanners from different manufacturers in different archives and laboratories, highlighting the presence of glare and other issues related to the lack of standards in this field. Concerning the second area, the focus is on modeling color sensation in image processing, specifically exploring the application of ACE (Automatic Color Equalization), one of the Spatial color algorithms (SCAs) derived from the Retinex theory, to hyperspectral imaging. ACE is commonly used on the three channels in RGB image processing but has never been applied in the hyperspectral domain, where the spectral information defines the third dimension of the image. Finally, for the third area, the Spectra Divergence CRI (SDCRI) is proposed as a new easy-to-calculate metric to replace the color rendering index (CRI). Over the years, CRI has shown significant drawbacks in assessing lighting fidelity, especially with advancements in colorimetry and LED lighting. However, despite numerous attempts with new fidelity metrics, it has never been replaced. Different from all the methods in the literature, SDCRI relies on a spectral approach to calculate color fidelity.

Tema centrale e filo conduttore della tesi è il colore. All'interno di questo tema generale, vengono esplorate delle linee di ricerca in tre ambiti: Riproduzione del colore, Modellizzazione della sensazione di colore e Interazione tra luce e colore. Per quanto riguarda la prima area, la ricerca si è concentrata sulla riproduzione del colore nel campo della digitalizzazione dei film. Sono stati seguiti due approcci differenti. Il primo prevede la ricostruzione del gamut dei film analogici basandosi sui dati sensitometrici rilasciati dalle varie case di produzione (nel caso di film cromogenici) o sulle ricette dei coloranti (nel caso di film colorati mediante il metodo del tinting). Il secondo approccio prevede il confronto tra i diversi risultati della digitalizzazione di una stessa pellicola cinematografica acquisita con vari scanner di diversi produttori e usati in diversi archivi e laboratori, mettendo in evidenza la presenza di glare e altri problemi legati alla mancanza di standard in questo campo. Per quanto riguarda la seconda area, l'attenzione è focalizzata sulla modellazione della sensazione di colore nell'elaborazione delle immagini. In particolar modo viene esplorata l'applicazione di ACE (Automatic Color Equalization), uno degli algoritmi di colore spaziale (SCA) derivati dalla teoria Retinex, nell'imaging iperspettrale. ACE è comunemente usato sui tre canali nel trattamento delle immagini RGB ma non è mai stato applicato nel dominio iperspettrale, dove le informazioni spettrali definiscono la terza dimensione dell'immagine. Infine, per la terza area, viene proposto lo Spectral Divergence CRI (SDCRI) come nuova metrica facile da calcolare per sostituire l'indice di resa cromatica del colore (CRI). Nel corso degli anni, il CRI ha mostrato infatti significativi svantaggi nella valutazione delle luci in termini di fedeltà cromatica, specialmente con i progressi nel campo della colorimetria e l’introduzione dell’illuminazione a LED. Nonostante numerosi tentativi per introdurre nuove metriche di fedeltà siano stati introdotti durante gli anni, il CRI non è mai stato sostituito. Diversamente da tutti i metodi in letteratura, l’SDCRI si basa su un approccio spettrale per calcolare la fedeltà del colore.