2. GLI ATTRIBUTI DEI COLORI E LA LORO RAPPRESENTAZIONE GRAFICA
I colori hanno diverse caratteristiche o attributi che servono alla loro descrizione e identificazione.
Ogni sensazione cromatica è caratterizzata dalle tre variabili introdotte nel precedente paragrafo: la lunghezza d'onda dominante (oppure: tinta o tono cromatico), la purezza (o saturazione), la luminosità (o brillanza, luminanza).
La lunghezza d'onda dominante è quella particolare sensazione visiva prodotta da una radiazione luminosa, diversa per ciascuna possibile lunghezza d'onda della luce dello spettro visibile.
Se una determinata luce è composta da una miscela di più lunghezze d'onda, la sua tinta corrisponde a quella di una opportuna lunghezza d'onda che si definisce, appunto, lunghezza d'onda dominante.
I colori che possiedono una tinta sono detti colori cromatici. Sono invece acromatici il bianco il nero e tutti i livelli di grigio. La purezza (o saturazione) di un colore può essere definita come la sensazione percepita del grado di concentrazione della tinta rispetto al contenuto di bianco. Un esempio che può chiarire questa definizione ci può venire dal confronto di due colori: rosso e rosa.
Partendo dalla stessa tinta, si ottiene l'uno o l'altro dei due a seconda della quantità di bianco miscelato alla tinta.
Nel
rosso la componente cromatica predomina sul bianco, nel rosa avviene il
contrario.
Diremo allora che il rosso è più puro (o più saturo) del rosa. In generale possiamo affermare che la purezza varia da valori prossimi allo 0%, nel caso di tinte pastello, quasi bianche, fino al 100%, massima purezza della tinta cromatica. L'esempio più significativo di saturazione al 100% è quello del colore prodotto dal fascio luminoso monocromatico (cioè generato da una singola lunghezza d'onda) di un laser HeNe a 632.8 nm (rosso puro o spettrale).
Luminosità (o brillanza) è 1'attributo con il quale si indica la diversa "intensità" di una luce (o, se si tratta di un oggetto colorato, della quantità di luce riflessa). Essa corrisponde alla sensazione di un colore che va dal molto cupo (esempio: il viola) a molto brillante (esempio il giallo).
La misura di un colore con gli attributi appena descritti si basa sul fatto che un gran numero di colori può essere riprodotto per miscelazione di tre luci primarie opportunamente scelte.
Eseguiamo ora un esperimento esplicativo.
Supponiamo di disporre di tre proiettori luminosi dotati di sorgenti monocromatiche rossa, verde e
blu, che emettono radiazione rispettivamente a 700, 545 e 436 nm, e di uno schermo bianco.
Su metà dello schermo proiettiamo sovrapposti i tré fasci luminosi, mentre sull'altra metà proiettiamo la luce di cui si vogliono determinare le caratteristiche. Facendo variare l'intensità delle tre luci cromatiche miscelate è possibile ottenere un colore che dia la stessa sensazione cromatica di quello proiettato sull'altra metà dello schermo.
Il colore viene cosi riprodotto dalle tre radiazioni scelte e nelle intensità impiegate.
La terna dei numeri che indicano queste quantità caratterizza un colore e uno solo, qualunque sia la composizione spettrale della radiazione che lo produce.
Le misure di intensità dei tre fasci primari possono essere trasferite su di un grafico, ogni punto del quale rappresenterà un colore.
Il grafico dovrebbe essere tridimensionale, in quanto le variabili cromatiche sono appunto tre, ma tale rappresentazione è scomoda e poco pratica.
In ambito internazionale, si è convenuto, grazie all'opera di standardizzazione della C.I.E. (Commission Internationale de l'Éclairage), di rappresentare il colore individuando un punto in un diagramma bidimensionale e fornendo un numero che rappresenta la quota nella terza dimensione (luminosità o brillanza).
Con una miscelazione opportuna delle tre luci si otterrà il bianco (che non è un colore!).
Mantenendo costante i rapporti delle luminosità che hanno generato il bianco, se si fa decrescere l'intensità luminosa delle tre luci si passerà dal bianco a vari livelli di grigio fino ad arrivare al nero.
Le sensazioni cromatiche di bianco, livelli di grigio e nero saranno rappresentate sul diagramma nello stesso punto, anche se essi sono contraddistinti da un diverso livello di luminosità. Il valore della luminosità del bianco sarà posto pari a 100.
Nel Diagramma Cromatico C.I.E. le tré sorgenti rossa, verde e blu sono costituite da luci virtuali, convenzionalmente indicate come Componenti Tricromatiche Fondamentali X/y/Z (dette anche coordinate del tristimolo). Il Diagramma C.I.E. è rappresentato da un'area delimitata da una curva a forma di campana (fig. 3).
I colori situati sulla curva sono i colori puri dello spettro elettromagnetico, mentre quelli situati sulla retta di fondo, che unisce le lunghezze d'onda 380-700 nm è detta "retta delle porpore sature", costituita da colori non spettrali ottenuti dalla miscelazione delle sole luci rosse e blu.
Tutti i colori sono rappresentati all'interno della campana. I colori vicini al bianco sono quelli meno puri. Se indichiamo un colore all'interno della campana, potremo determinarne la lunghezza d'onda dominante per via grafica, semplicemente congiungendo il punto del bianco con il colore e prolungando il segmento fino ad incontrare la curva dei colori spettrali.
In quel punto leggeremo la lunghezza d'onda cercata. La purezza del colore si troverà invece facendo il rapporto percentuale della distanza fra il punto del bianco ed il punto del colore, rispetto alla distanza fra il punto di bianco e la curva dei colori spettrali. Il diagramma C. I. E. 1964 è stato reparato in modo che la luminosità corrisponda a quello della componente tricromatica Y.
I punti del diagramma sono individuati dalle coordinate x,y legate alle componenti X,Y, Z dalle relazioni:
|
|
formula 1 |
II punto di coordinate x = 0.333; y = 0.333 corrisponde ad un fascio luminoso in cui il flusso raggiante è lo stesso per ciascun intervallo di lunghezza d'onda (spettro uniforme o spettro equi-energetico).
Determiniamo ora gli attributi del colore di un punto contenuto nel grafico C.I.E.
Supponiamo che il colore abbia le coordinate (fig. 1.3):
x
= 0.45 ; y = 0.38; Y = 50
Esso appartiene alla zona dell'arancione. Prolungando la linea che unisce il punto del bianco al colore fino a toccare la curva, vediamo che la lunghezza d'onda dominante è 590 nm. Misurando sul grafico la distanza tra il punto del bianco ed il colore, che è uguale a 0.15, e quella tra il bianco ed il punto della curva con lunghezza d'onda 590 nm. (distanza: 0.29) troviamo la purezza percentuale del colore:
100 (0.15/0.29) = 51.7%
La luminosità Y è pari a 50.
L'ultima grandezza da considerare è la lunghezza d'onda complementare che, per l'esempio del nostro arancione, si trova tracciando una linea a partire dal punto del colore e passante per l'illuminante fino ad incrociare la curva. Avremo quindi che la lunghezza d'onda complementare dell'arancione è 479 nm. Occorre infine notare che quando si tratta di colori non spettrali, ad esempio i porpora, non è possibile definire una lunghezza d'onda dominante. In tutti questi casi si fornisce la lunghezza d'onda complementare.