Cosa è il colore

CHE COS’È IL COLORE?
Il colore nasce dalla luce. La luce che colpisce un oggetto viene parzialmente assorbita a
seconda del colore. La parte non assorbita viene riflessa e trasmessa ai recettori cromatici
all’interno dell’occhio umano. Questi ultimi trasformano la luce assorbita in impulsi che
percorrono le vie nervose fino a raggiungere il cervello, dove vengono interpretati: nasce così
un’impressione cromatica. Dal punto di vista prettamente biologico il colore si genera pertanto
nell’occhio dell’osservatore e costituisce un’impressione sensoriale.
A proposito di impressione sensoriale: ciascun individuo "percepisce" il colore in modo
differente. Tale fenomeno non è riconducibile solamente al fatto che non esistono mai due occhi
uguali tra loro. Anche l’interpretazione del colore varia infatti da individuo ad individuo.
Perfino la stessa persona può percepire differentemente il colore in momenti diversi ed in base
allo stato d’animo. Il colore stesso può pertanto generare sensazioni differenti.
Alcuni individui percepiscono i colori a prescindere dalla luce. È questo ad esempio il caso di
una particolare forma di sinestesia, la percezione uditiva dei colori, che consente di abbinare
suoni, armonie o musica a determinati colori: solitamente i suoni più alti a tonalità chiare, quelli
bassi a tonalità scure.
Colore - X 10 Y 8 Z 35
Occhio
Luce
Cervello
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COME SI DEFINISCE UN COLORE?
Per definire un colore si ricorre a tre parametri: il tono cromatico, anche detto tinta, la
saturazione (o croma) e la luminosità. Tali valori consentono di caratterizzare ciascun colore in
considerazione del tipo di luce. Punto di partenza è la colorimetria.
Diversi toni cromatici vengono disposti in senso orario all’interno di una ruota dei colori o ruota
cromatica partendo dal giallo e passando per l’arancione, il rosso, il viola, il blu, l’indaco ed il
verde e ritornando infine al giallo. La luminosità consente di distinguere tra toni cromatici più
scuri e più chiari. Quando la saturazione di un tono cromatico diminuisce, quest’ultimo è meno
brillante. Se invece la saturazione corrisponde al valore zero si parla di colore acromatico. A
seconda della luminosità il nero, il bianco e tutti i toni di grigio tra essi compresi sono pertanto
colori acromatici.
Colore - X 12 Y 19 Z 20
Chroma
Luminosità
Tono
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COME SI FA A STANDARDIZZARE LA DESCRIZIONE DEL COLORE?
Senza luce non esiste il colore. La luce percepibile dall’occhio umano è costituita da radiazioni
elettromagnetiche caratterizzate da lunghezze d’onda comprese circa tra 400nm (violetto) e
700nm (rosso). Quando la radiazione luminosa colpisce un oggetto colorato la luce incidente
viene parzialmente assorbita, mentre la restante parte viene riflessa. Nel caso di un oggetto
rosso, ad esempio, è principalmente la parte rossa dello spettro visibile ad essere riflessa; il resto
viene assorbito e trasformato in calore.
La colorimetria utilizza la percentuale della luce incidente che è stata riflessa (%R) compresa
nell'intervallo del visibile (400-700 nm) per descrivere il colore dell'oggetto. Applicazioni
particolari quali la misurazione della fluorescenza, del bianco ed i colori mimetici prendono in
considerazione anche le radiazioni UV (350-400nm) e NIR (700-1300nm). Ciascun oggetto
colorato viene pertanto definito da una curva di riflettanza, similmente alle impronte digitali
nell’uomo.
Quando le funzioni dell'osservatore standard sono combinate con la funzione di distribuzione
spettrale SPD dell'illuminante e la curva di riflessione spettrale dell'oggetto, si ottiene un set di
tre valori (i valori di Tristimolo) che rappresentano il colore percepito dell'oggetto.
Colore - X 25 Y 31 Z 68
Oggetto Colorato
Illuminanti standard
Valori Tristimolo
Osservatori Standard
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A COSA SERVONO GLI SPAZI COLORE?
Immaginatevi di voler acquistare una partita di magliette in una particolare gradazione di verde
e di dover descrivere per telefono al fornitore l’esatto colore che deve produrre. – Pensate
davvero che le magliette saranno del colore giusto? Molto probabilmente no.
Abbiamo quindi bisogno di utilizzare dei modelli – chiamati appunto spazi colore - che
consentano di descrivere e classificare in modo inequivocabile ciascun colore. Per anni si è
tentato di trovare uno spazio cromatico facilmente interpretabile ed equidistante in tutti i settori
cromatici, con la conseguente comparsa di svariati sistemi. Qui di seguito vengono citati i
principali sistemi di cui si serve la colorimetria moderna.
Per caratterizzare i colori si è fatto ricorso in principio ai valori di tristimolo CIE X, Y, Z. Si è
soliti descrivere la grandezza X come lo stimolo a cui è sottoposto l'osservatore nella regione
rossa del visibile, Y quella verde e Z quella blu. Il valore di tristimolo Y rispecchia inoltre con
altrettanta efficacia l’impressione di luminosità. E' utile visualizzare i valori di croma e di tinta
(Chroma e Tono) in un diagramma a luminosità costante. Per realizzare tale tipo di grafico le
coordinate di cromaticità CIE x e y, calcolate a partire dai valori di tristimolo, sono riportate su
un diagramma cartesiano con assi x e y.
Il sistema cromatico CIE L*a*b* costituisce un miglioramento dello spazio CIE X,Y,Z. In tale
spazio colore vengono derivate, a partire dai valori di tristimolo CIE, tre coordinate identificate
dalle lettere L* (luminosità), a* (asse verde-rosso), b* (asse giallo-blu). In alternativa è
possibile descrivere il colore per mezzo delle coordinate equivalenti L* (luminosità), C*
(croma/saturazione) e h (tonalità/tono cromatico). Il valore della luminosità L* può essere
compreso tra 0 = nero e 100 = bianco. Valori +a* positivi rappresentano toni cromatici rossi,
valori -a* negativi rappresentano invece toni verdi. Valori +b* positivi rappresentano toni
cromatici gialli, valori -b* negativi rappresentano invece toni blu. Il valore della saturazione
(C*) è prossimo a 0 per i toni pressoché acromatici ed aumenta con l'aumentare della
brillantezza. Il valore di h compie una circonferenza in senso antiorario partendo dal rosso e
formando un angolo di 0°con il semiasse positivo di a*, passando per il giallo a 90°, attraverso
il verde a 180°ed il blu a 270° e quindi tornando al rosso per una rotazione completa. Per
esempio un arancione chiaro e brillante potrebbe pertanto essere espresso dai valori L*= 70; C*
= 56,6; h=45° o L*= 70; +a*= 40; +b*= 40.
Di seguito sono riportate le immagini illustrative
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Colore - X 11 Y 18 Z 17
Spazio CIELAB
CIE 1931
Schema Cromatico
Coordinate CIELAB
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CHE COS’È IL METAMERISMO?
Ciascuno di noi conosce il fenomeno per cui un oggetto colorato osservato sotto una
determinata sorgente di luce come la luce diurna, presenta un colore diverso da quello visto
sotto un altra sorgente come ad esempio la luce di una lampadina ad incandescenza. Tale
mutamento cromatico, caratteristico di quasi tutti gli oggetti colorati, viene spesso erroneamente
definito metamerismo. Ma che cos’è in realtà il metamerismo?
Il metamerismo può essere spiegato in termini di variazioni dei valori di tristimolo (X,Y e Z),
che quantificano la percezione del colore. Due campioni sono uguali sotto una determinata
sorgente di luce quando i relativi valori XYZ sono identici per quel particolare illuminante. Tale
condizione è sempre soddisfatta sotto tutti gli illuminanti nel caso di campioni identici
caratterizzati da curve di riflettanza uguali. I campioni metamerici presentano invece curve di
riflettanza diverse. Ne consegue che tali campioni possono avere valori di tristimolo XYZ
uguali sotto un certo illuminante ed apparire uguali, ma al mutare dell' illuminante, valori XYZ
diversi ed apparire dunque diversi fra loro.
Colore - X 63 Y 62 Z 14
Diurna
Luce Artificiale
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CHE COSA SONO LE DIFFERENZE CROMATICHE?
Numerose industrie che eseguono processi di tintura devono consegnare prodotti dello stesso
colore ed aspetto, riducendo al minimo eventuali differenze rispetto all’originale o allo standard.
Nella pratica è impossibile riprodurre il colore di un prodotto con una precisione assoluta.
All'interno del medesimo campione si possono avere differenze cromatiche minime spesso non
percepibili ad occhio nudo.
E' dunque auspicabile un metodo di quantificazione numerica di tali differenze.
Colore - X 28 Y 42 Z 15
Campione
Referenza
Differenza Colore = DE*
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CHE COSA SONO LE TOLLERANZE CROMATICHE?
Sebbene nessuna coppia di campioni presenti valori cromatici identici al 100%, i fornitori sono
tenuti a consegnare prodotti caratterizzati da una precisione cromatica in grado di soddisfare le
esigenze di qualità dell’acquirente.
È inoltre noto che la percezione umana del colore è estremamente soggettiva. Per tale motivo è
importante che fornitori ed acquirenti concordino con l’ausilio della colorimetria tolleranze
cromatiche, ovvero differenze di colore massime nel cui range i prodotti vengano comunque
accettati.
È possibile stabilire tolleranze di colore all’interno di tutti i sistemi cromatici, p.es. nel sistema
CIE xyY o nel più diffuso sistema CIE L*a*b*. Lo svantaggio dei sistemi tradizionali consiste
tuttavia nel fatto che questi ultimi non sono equidistanti sul piano visivo. Che cosa vuol dire?
Nell’ambito del sistema CIE L*a*b* si potrebbe per esempio stabilire che per tutti i colori
venga accettata una differenza cromatica massima di DE*=1.
Confrontando diverse coppie di campioni colorati contraddistinte da una differenza di colore
misurata pari a DE*=1 si constaterà tuttavia che dE*=1 rappresenta una differenza cromatica
decisamente accettabile per toni di giallo o verde brillanti, mentre corrisponde ad un altro colore
–inaccettabile- nel caso di colori acromatici o grigi. La medesima differenza matematica pari a
1 non rispecchia pertanto la nostra sensazione visiva.
Per evitare di dover stabilire tolleranze cromatiche per ciascun colore all’interno del sistema
CIE L*a*b* sono state elaborate numerose nuove formule di tolleranza che consentono di
correggere il deficit di equidistanza del sistema stesso. Attualmente, le formule di tolleranza
maggiormente diffuse e pubblicate sono la formula CMC e la CIE 94, sebbene vengano sempre
più spesso sostituite da trasformazioni più recenti, come p.es. la DIN99 o la CIE 2000. La
necessità di correggere il sistema CIE L*a*b* ha ad esempio indotto la catena di negozi Marks
& Spencer a mettere a punto una formula di tolleranza propria (M&S89) ed ad imporne
l’applicazione ai fornitori.
Colore - X 46 Y 45 Z 7
Tolleranze Cilindriche
Tolleranze Rettangolari
Tolleranze di Accettabilità
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CHE COS’È UNO SPETTROFOTOMETRO?
Gli spettrofotometri sono utilizzati per determinare la curva di riflessione spettrale di un
oggetto. L'oggetto della misura è solitamente illuminato con una luce artificiale che riproduce la
luce diurna. La luce riflessa dall'oggetto è convogliata ad un monocromatore (analizzatore di
spettro).
Un reticolo di diffrazione all'interno del monocromatore scompone la luce riflessa dal campione
nelle sue singole lunghezze d'onda comprese fra 360 e 700 nanometri (nm). L'intensità della
luce riflessa alle singole lunghezze d'onda è misurata da una batteria di fotodiodi per
determinare il fattore di riflessione spettrale dell'oggetto (R%).
Il software elabora questi dati mostrando sul computer i valori di riflessione spettrale con un
passo di 5 o 10 nm o in maniera grafica per mezzo delle cosiddette curve di riflettanza.
Colore - X 43 Y 36 Z 7
Monocromatore
Sorgente di luce
Risultato di una misura
colorimetrica
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CHE COS’ È LA MESCOLANZA CROMATICA?
Si distinguono due principali tipi di mescolanza cromatica: la mescolanza cromatica additiva e
quella sottrattiva.
La legge di Mescolanza Cromatica Additiva fu usata per la prima volta nel 1860 da Maxwell. Il
termine additivo intende sottolineare come sia possibile produrre qualsiasi colore mescolando in
proporzioni diverse luci di colore rosso, verde e blu (R, G, B: Red, Green, Blue). Se infatti si
mescolano in misura uguale le tre luci rossa, verde e blu si otterrà luce bianca. La mescolanza
cromatica additiva trova impiego soprattutto nei settori dell’elaborazione elettronica di mmagini
e della tecnologia televisiva dove fosfori luminosi rossi, verdi e blu sono disposti sullo schermo.
I minuscoli punti luminosi variamente colorati non sono distinguibili singolarmente e
l'osservatore percepisce un colore dovuto ad una una mescolanza cromatica additiva.
Coloranti e pigmenti sono generalmente usati per colorare i materiali. Se si mescolano in misura
uguale sostanze coloranti dei tre colori primari ciano, magenta e giallo (C, M, Y: Cyan,
Magenta, Yellow) si otterrà il colore nero. Si parla in questo caso di mescolanza cromatica
sottrattiva perché coloranti e pigmenti assorbono parte della luce incidente e dunque la
sottraggono dalla luce riflessa. Aggiungendo del colorante il materiale diviene più scuro. La
mescolanza cromatica sottrattiva viene impiegata per la riproduzione del colore nei settori della
fotografia e della stampa, nonché per colorare materiali quali stoffe, plastica, carta o vetro.
Colore - X 59 Y 55 Z 10
Miscela additiva
Miscela sottrattiva
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CHE COS’È IL BIANCO?
Anche il bianco è a tutti gli effetti un colore.
Anche se acromatico il bianco può essere misurato colorimetricamente. Il bianco ideale
dovrebbe riflettere nello spettro compreso tra 400 e 700 nm la totalità della luce incidente. Un
"bianco ideale" siffatto è tuttavia un'entità puramente teorica. Il solfato di bario, in passato uno
standard di bianco ampiamente diffuso, è contraddistinto da una riflettanza media pari "appena"
al 98% nello spettro visibile.
La "bianchezza", ovvero il grado di bianco di un materiale, rappresenta un criterio di qualità per
numerosi materiali tipicamente bianchi, quali la carta o i tessuti. La bianchezza di un materiale
può avvicinarsi molto ad un bianco ideale per mezzo di un candeggio che permetta la
distruzione dei pigmenti colorati che assorbono la luce. Tuttavia per ottenere un bianco
"splendente" si ricorre a sbiancanti ottici. Questi ultimi, presenti anche in prodotti comunemente
utilizzati nella vita di tutti i giorni, come ad esempio detersivi o dentifrici, hanno la proprietà di
assorbire la radiazione luminosa nello spettro UV (< 400 nm) non percebile ad occhio nudo e di
restituirla quindi come luce supplementare nel range spettrale visibile dall’occhio umano
(compreso fra 400 e 700 nm). I materiali sottoposti a trattamento con sbiancanti ottici sono
pertanto in grado di raggiungere valori di riflettanza >100% e risultano dunque di un bianco
"splendente".
In colorimetria si ricorre solitamente ad un unico valore per quantificare il grado di bianco di un
campione. Sebbene a tale scopo vengano utilizzate diverse formule, come il grado di bianco
CIE, Berger o Ganz-Griesser, tutte le valutazioni del bianco condotte su materiali sottoposti a
trattamento con sbiancanti ottici dipendono direttamente dall’energia UV della sorgente
luminosa dello strumento di misura.
Colore - X 22 Y 17 Z 9
"Bianco" curve di R%
Fluorescenza
effetto alla riflettanza
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CHE COS’È LA GEOMETRIA DI MISURAZIONE?
Il colore percepito di un campione dipende anche dall’angolo di incidenza della luce e da quello
di osservazione. Tali aspetti vanno considerati e definiti anche nell’ambito della tecnica di
misurazione e degli spettrofotometri impiegati. Si parla pertanto della geometria di misurazione
applicata nello spettrofotometro.
In spettrofotometria si distingue principalmente in illuminazione diffusa (d) prodotta da una
lampada flash e da una sfera di integrazione e illuminazione diretta ad un preciso angolo di
incidenza (ad esempio 0° oppure 45°). La riflettanza viene sempre misurata con un determinato
angolo di osservazione- 0°, 8° o 45°. Diverse geometrie di misurazione sono state sviluppate per
le diverse applicazioni. L’industria della carta ricorre solitamente ad una geometria di
misurazione d/0° mentre il settore tessile e plastico a quella d/8°. L’industria grafica preferisce
l'uso di una geometria 0/45° o 45/0°.
Colore - X 40 Y 26 Z 21
0/45° and the 45°/0
Geometrie
Diffuse/8° e diffuse/0°
Geometrie
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QUALI FATTORI INFLUENZANO LA MISURAZIONE DEL COLORE?
I moderni spettrofotometri sono strumenti di misurazione ad alta precisione, in grado di fornire
risultati estremamente affidabili e sempre riproducibili. Uno strumento di misura non si lascia
trarre in inganno, diversamente da quanto spesso accade all’occhio umano. Osservate la figura
sopra per rendervi conto dell'effetto dello sfondo su due rettangoli grigi di identico colore.
Nonostante l’elevata precisione degli spettrofotometri la misura del colore può essere
influenzata negativamente da fattori quali temperatura, umidità e preparazione dei campioni.
Temperatura e umidità dei campioni devono essere dunque controllate ed è necessario mettere a
punto una procedura di preparazione dei campioni riproducibile per evitare errori di misura.
Ciò implica quindi un condizionamento dei campioni prima della misura alla temperatura e
grado di umidità costante. La figura a destra mostra come una differenza di temperatura di 10°C
possa far variare il colore di un campione significativamente.
Colore - X 13 Y 10 Z 22
Influenza del contorno
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