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MISURA E RIPRODUZIONE DEL COLORE
Definire con precisione dei concetti comuni può non essere semplice: il colore è uno di questi concetti. Tuttavia il colore di ciò che ci sta intorno incide anche profondamente nella vita di tutti i giorni (pensiamo alle sensazioni stimolate da un quadro impressionista o alla differenza di umore che ci provocano una bella giornata di sole e una grigia giornata autunnale).
Possiamo pensare al colore come a una sensazione soggettiva ancora non completamente conosciuta nei dettagli (anche se, quando parliamo di colore, in realtà spesso intendiamo parlare di ‘differenze’ di colore tra oggetti diversi); la misura del colore ha posto, e pone tuttora, diversi problemi legati soprattutto a questa ‘soggettività’.
Il colore di un oggetto è definito da 3 elementi di base:
1) L’illuminante (o sorgente, anche se i due termini non indicano esattamente la stessa cosa)
2) L’oggetto
3) L’osservatore
1) L’ILLUMINANTE. Un oggetto può essere sorgente di luce propria (il sole, una lampadina, etc.) o essere illuminato. In ogni caso il nostro rivelatore principale (l’occhio umano) viene colpito da radiazione elettromagnetica ed elabora, insieme al nostro cervello, la sensazione di colore.
Come ricordato, il termine illuminante non è sinonimo di sorgente. Con ‘sorgente’ intendiamo qualsiasi emettitore di radiazione elettromagnetica nel visibile, mentre il termine ‘illuminante’ si riferisce esclusivamente a sorgenti con distribuzione spettrale di potenza numericamente nota e definita.
In sostanza dobbiamo conoscere, per ogni lunghezza d’onda nel visibile, esattamente quanti ‘fotoni’ per unità di area e di tempo vengono emessi.
Di seguito riportiamo la distribuzione spettrale di potenza di alcuni illuminanti standard.
Dal punto di vista numerico e strumentale, il primo elemento della terna illuminante-oggetto-osservatore è completamente definito dalla sua distribuzione spettrale di potenza:
S(l)
2) L’OGGETTO. La radiazione elettromagnetica visibile proveniente dalla sorgente colpisce l’oggetto che a sua volta può:
- rifletterla
- assorbirla
- trasmetterla
- diffonderla
- riemetterla
A volte sono importanti tutti questi meccanismi, a volte uno di questi è predominante e si possono trascurare gli altri.
L’origine intima del colore risiede nei meccanismi di interazione tra la radiazione elettromagnetica e la materia, argomento decisamente complesso che deve coinvolgere concetti di elettrodinamica quantistica.
Ci accontentiamo qui di ricordare che, una volta fissato l’illuminante, il colore di un oggetto può essere differente a secondo se si osserva in riflessione o in trasmissione e dipende dall’angolo di osservazione e di incidenza della luce; tutti questi parametri devono quindi essere specificati e conosciuti quando si confrontano colori.
Di seguito uno schema di come si divide la radiazione incidente I che colpisce un oggetto:
In questo caso la radiazione incidente I colpisce uno strato dx di materiale; una parte viene riflessa (specularmente e diffusamente), una parte assorbita e la restante trasmessa. S e K sono rispettivamente i coefficienti di scattering e di assorbimento del materiale. K e S dipendono fortemente dalla lunghezza d’onda.
Se effettuata con gli spettrofotometri, la lettura del colore di un oggetto fornisce i fattori di riflettanza (stesso discorso vale per la trasmittanza con qualche complicazione dovuta allo spessore dell’oggetto).
Il secondo elemento della terna illuminante-oggetto-osservatore è quindi completamente caratterizzato dai fattori di riflettanza R(l):
R(l) RIFLETTANZA
Naturalmente i fattori di riflettanza sono misurati a determinati valori di lunghezza d’onda discreti. Di solito si misurano 16 o 31 valori da 400 nm a 700 nm a intervalli regolari di 20 o 10 nm.
3) L’OSSERVATORE. E’ l’ultimo elemento della terna e forse il più complesso, ancora non conosciuto nei dettagli. Ancora oggi la definizione di osservatore è oggetto di continui miglioramenti.
In sostanza, a livello numerico, si tratta di simulare nella maniera più fedele possibile, la risposta del nostro occhio agli stimoli luminosi.
Senza entrare nel dettaglio, ricordiamo che la luce che entra nell’occhio viene focalizzata sulla retina, dove si trovano i recettori fondamentali che ci consentono di vedere.
Tali recettori sono di 2 tipi: i coni e i bastoncelli. I bastoncelli sono più sensibili ma non distinguono i colori, i coni invece sono attivi in condizioni di luminosità alta (tipicamente di giorno) e sono di 3 tipi diversi: possiamo pensare di avere 3 tipi di recettori di colore (coni) diversi, sensibili rispettivamente al blu, al rosso e al verde.
La descrizione delle risposte cromatiche dell’occhio individua quindi 3 funzioni di sensibilità spettrale x,y e z. Le formule più utilizzate sono quelle raccomandate dalla CIE (CIE 1964 a 10°).
L’occhio risulta quindi numericamente definito da queste 3 funzioni.
OSSERVATORE à 
A questo punto, note le funzioni che descrivono rispettivamente la sorgente, l’oggetto e l’osservatore, possiamo descrivere un colore con 3 numeri, chiamati valori di tristimolo, X, Y e Z, semplicemente moltiplicando tra loro le funzioni e sommando poi su tutte le lunghezze d’onda.
IL COLORE E’ QUINDI DESCRITTO COMPLETAMENTE DAI VALORI DI TRISTIMOLO X, Y e Z.
Poiché tuttavia tali valori numerici non rappresentano se non parzialmente delle sensazioni che usiamo correntemente per descrivere un colore (come ad esempio tinta, saturazione, luminosità, etc.), da questi numeri ne vengono ricavati altri che sono più vicini alla descrizione comune di un colore.
Uno dei sistemi più usati è il CIELAB (o CIE 1976), che introduce le variabili L*,a* e b* ricavate da X,Y,Z. L* è indice di luminosità, a* e b* coordinate che assumono valori da negativi a positivi e indicano rispettivamente componenti che vanno dal verde al rosso e dal blu al giallo.
+ a*
Autore: Maurizio Veronelli, ABCS
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