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ⓘ Colorimetria




                                     

ⓘ Colorimetria

Il colore è una caratteristica psicofisica soggettiva, cioè esiste solo negli occhi e nel cervello dellosservatore umano; non essendo una caratteristica propria di un oggetto, si è sentita la necessità di trovare una o più grandezze che potessero renderlo misurabile in modo normalizzato, per poterlo classificare e riprodurre.

A questo proposito si sono mossi degli organismi internazionali come la Commissione internazionale per lilluminazione CIE e lOptical Society of America OSA. La prima ha compiuto lavori di rilievo verso la creazione di scale e spazi colorimetrici entro i quali sia possibile eseguire misurazioni che prescindano dalla soggettività e che permettano di eseguire dei calcoli su delle grandezze definite. Gli spazi creati non sono lineari, come prevedibile, poiché dipendono da variabili particolari come la curva di risposta spettrale dei fotorecettori sensibili al colore posti sulla retina dellocchio e dallinterpretazione del cervello. La seconda ha eseguito importanti ricerche sulla non linearità di questi spazi e sulla costruzione di campioni indeformabili di colore definito.

Il colore che consideriamo è una sensazione solo umana, mentre in generale gli animali vedono in modo differente; hanno occhi sensibili a diverse lunghezze donda come ad esempio alcuni insetti sono sensibili agli ultravioletti. La visione cromatica è data dallinterpretazione da parte del cervello dellassorbimento della luce di determinate lunghezze donda da parte dei tre tipi di fotorecettori detti coni che sono concentrati sulla retina dellocchio umano.

I coni sono di tre tipi ognuno dei quali è sensibile ad uno dei tre colori: rosso, verde e blu. I tre tipi di coni hanno una diversa risposta allo stimolo luminoso di cui la luce emessa è bianca, cioè ha la stessa intensità a tutte le lunghezze donda. Questi tre colori sono detti colori primari per la caratteristica di essere individuati "puri" dagli elementi fotosensibili dellocchio.

La risposta di ogni tipo di cono è proporzionale allintensità della luce che lo colpisce solo entro certi limiti: cè un limite inferiore, al di sotto del quale il cono non è più sensibile soglia di sensibilità che non è la stessa per i tre tipi il blu ha la soglia più bassa e cè un limite superiore soglia di saturazione, al di sopra della quale la risposta è sempre la stessa.

Locchio umano è in grado di percepire solo tre attributi della luce: la tonalità o tinta hue, la saturazione saturation e la luminosità o brillanza brightness. Il colore è la risultante di questi tre attributi. Una luce percepita come avente un certo colore es. giallo può effettivamente corrispondere a ununica sorgente o a una sovrapposizione con opportune intensità di emissioni a diverse lunghezze donda fenomeno del metamerismo.

Sovrapponendo tre colori primari di opportune intensità: rosso, verde e blu, è possibile riprodurre qualunque sensazione di colore percepita dallocchio. Risulta, invece, impossibile riprodurre tutti i colori con modelli di colore di tipo lineare, come ad esempio Hue Saturation Brightness HSB o CMYK.

Loperazione di associare uno o più parametri ad un determinato colore per renderlo misurabile è detta specificazione del colore.

                                     

1.1. Formazione e misura del colore Fattori colorimetrici per un corpo non autoluminoso

Sono tre i fattori di cui deve essere tenuto conto per una misura colorimetrica:

  • Spettro di riflettanza delloggetto
  • Spettro di emissione dellilluminante
  • Sensibilità spettrale dellocchio

Lo spettro donda emesso dallilluminante viene riflesso dalloggetto colorato in base alle proprietà di riflettanza spettrale di questultimo.

                                     

1.2. Formazione e misura del colore Fattori colorimetrici per un corpo autoluminoso

Sono quattro i fattori di cui deve essere tenuto conto per una misura colorimetrica:

  • Spettro di emissione delloggetto
  • Spettro di emissione dellilluminante
  • Sensibilità spettrale dellocchio
  • Spettro di riflettanza delloggetto

Lo spettro donda emesso dallilluminante viene riflesso dalloggetto colorato in base alle proprietà di emissione e di riflettanza spettrale di questultimo.

                                     

1.3. Formazione e misura del colore Formazione e misura del colore

In entrambi i casi succitati la radiazione emergente dalloggetto, detta anche stimolo di colore, giunge allocchio dove stimola i tre tipi di coni in base alla loro diversa risposta spettrale, a questo punto il segnale arriva attraverso il nervo ottico al cervello che lo interpreta come colore.

                                     

2. Procedimento della misura del colore

Il procedimento utilizzato nella misura del colore sostanzialmente somma le risposte di stimolo di colore le normalizza alle curve spettrali di risposta dei fotorecettori sensibili al colore. Come riferimento, vengono utilizzate le curve spettrali codificate dalla CIE, chiamate funzioni colorimetriche. Le aree sottese dalle tre curve che si ottengono alla fine del procedimento danno origine a tre valori: le coordinate di tristimolo X, Y e Z legate alle coordinate di cromaticità x ed y da relazioni lineari. I passaggi da uno spazio di colore ad un altro sono dati da determinate relazioni di trasformazione di coordinate.

                                     

3. Evoluzione

La colorimetria moderna è nata per scopi industriali tra la fine del 1800 e linizio del secolo scorso, anche se conosciamo osservazioni che hanno approccio scientifico sul colore ben precedenti, a tale scopo ricordiamo On Colour Sui colori dovuto a Isaac Newton. Ha avuto unulteriore espansione venendo applicata nel campo della cosmesi per lo studio di ombretti, fondotinta, rossetti e colori per capelli. Ora, oltre a tutte le problematiche legate alla computer graphics e alla riproduzione dei colori, sta prendendo piede anche per lanalisi e la documentazione di superfici antiche, come quadri e intarsi policromi. Utilizzando tecniche per lanalisi colorimetrica è addirittura possibile arrivare a una prima analisi chimica del materiale superficiale che si sta analizzando, a tale scopo ricordiamo le analisi di risposta spettrale multispettrale e iperspettrale analizzano lo spettro di riflettanza di una superficie, tali misure restituiscono come risposta molti più dati di quelli strettamente necessari allanalisi colorimetrica della superficie. Analizzando tali dati con metodi particolari e confrontandoli a quelli opportunamente misurati dai campioni di materiale pigmento puro è possibile avere molte informazioni sulloggetto studiato.