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La CIE ha definito nel tempo tre osservatori colorimetrici standard, due per la visione foveale (cioè per campo visivo con sezione di 2°) e uno per la visione extrafoveale (cioè per campo visivo con sezione di 10°):

• per la visione foveale (2°) sono stati definiti questi due osservatori standard:
  1. osservatore CIE 1931
  2. osservatore CIE 1931 modificato, detto anche osservatore Judd-Vos
• per la visione extrafoveale (10°) è stato definito questo osservatore standard:
  3. osservatore CIE 1964

1. Osservatore colorimetrico standard CIE 1931

Questo osservatore riguarda colori presentati in modo apertura su uno sfondo scuro in un campo di osservazione con sezione di 2° e viene presentato in tre diversi riferimenti.

A. nel riferimento cosiddetto RGB (riferimento strumentale, definizione originale)

Deriva dalle ricerche di color matching condotte negli anni 20 del Novecento da due studiosi britannici, J. Guild (con 7 osservatori al National Physical Laboratory di Londra) e il più giovane W. D. Wright (con 10 osservatori all’Imperial College di Londra) usando due diversi riferimenti, cioè due diversi insiemi di stimoli primari. Le misure sono state successivamente trasformate in un riferimento comune, costituito da tre stimoli monocromatici, rispettivamente di 700 nm, 546.1 nm e 435.8 nm. La luminanza di questi stimoli in cd/m² è nel rapporto 1 : 4.5907 : 0.0601 e questi tre numeri costituiscono le tre unità.

B. nel riferimento XYZ (trasformazione lineare di RGB in modo che (a) le funzioni colorimetriche siano positive e (b) Y sia la luminanza, cioè la funzione colorimetrica corrispondente a Y sia uguale all’efficienza luminosa V(λ)).

Su proposta di studiosi americani, il riferimento RGB viene trasformato linearmente in un altro che consente alle funzioni colorimetriche di rimanere sempre positive e che prende il nome di XYZ. Inoltre viene accettato il suggerimento di Schrödinger di posizionare X e Z sull’alicne, il luogo nel diagramma delle cromaticità in cui la luminanza è 0. Un’altra richiesta è che i valori di tristimolo dello stimolo equienergetico siano uguali e che il volume sia il minimo possibile.

La trasformazione lineare da RGB a XYZ che ha queste proprietà è la seguente:

Per fare in modo che le funzioni colorimetriche siano tutte positive, i tre stimoli primari, che in RGB sono stimoli fisici, in XYZ sono stimoli non fisici (immaginari).

C. nel riferimento PDT (riferimento fondamentale) 

2. Osservatore colorimetrico standard CIE 1931 modificato, detto anche Judd-Vos

Le funzioni colorimetriche dell’osservatore standard 1931 presentano un piccolo errore sistematico nelle onde corte, errore che è stato evidenziato da Judd negli anni 1950 e poi definitivamente corretto da Vos. Da qui si ha un secondo osservatore per la visione foveale, il primo osservatore è “con errore” e il secondo osservatore è modificato.

L’errore sistematico delle funzioni colorimetriche dell’osservatore CIE 1931 è dovuto all’errore presente nella V(λ) del 1924. Judd corresse questo errore negli anni 1950 e la CIE ne prese ufficialmente atto solo nel 1988 chiamando V_M(λ) la funzione corretta. Oggi tutti, in particolare gli illuminotecnici, continuano ad usare la V(λ), infatti tutte le grandezze fotometriche sono definite sulla V(λ) e non sulla V_M(λ). Conseguentemente le luci blu dei monitor, dei LED blu ecc sono mal specificate dalle grandezze fotometriche.

A. nel riferimento X’Y’Z’ (modifica correttiva di XYZ)

B. in vari riferimenti LMS (cioè fondamentali, per esempio MacLeod-Boy; L+M è la luminanza corretta Y’)

3. Osservatore colorimetrico standard CIE 1964 per la visione extrafoveale

Per la visione extrafoveale (cioè campo visivo con sezione di 10°) esiste un unico osservatore standard, presentato in un unico riferimento.

A. nel riferimento XYZ (il riferimento fondamentale non è usato)