CENNI DI COLORIMETRIA

Colorimetria: cos’è, come si misura e come percepiamo i colori

La colorimetria è la disciplina che permette di descrivere e misurare il colore attraverso criteri numerici e condizioni standardizzate. Il colore che percepiamo dipende però non soltanto dall’oggetto osservato, ma anche dalla luce che lo illumina, dalle caratteristiche dello stimolo luminoso e dal funzionamento del nostro sistema visivo.

Parlare di colore sembra semplice.

Diciamo che qualcosa è rosso, blu, verde oppure giallo e, nella maggior parte delle situazioni quotidiane, questa descrizione è più che sufficiente.

Quando però diventa necessario confrontare due colori con precisione, riprodurre la stessa tonalità su materiali differenti o stabilire quanto due campioni siano realmente simili, le parole non bastano più.

È qui che entra in gioco la colorimetria.

Che cos’è la colorimetria?

La colorimetria studia il colore cercando di trasformare una sensazione visiva in grandezze che possano essere descritte e confrontate in maniera riproducibile.

Questo non significa che sia possibile racchiudere completamente la nostra esperienza del colore in pochi numeri.

La percezione umana è complessa e può essere influenzata dal contesto, dall'illuminazione e dalle condizioni di osservazione.

La colorimetria permette però di stabilire un linguaggio comune per descrivere gli stimoli cromatici.

Per farlo vengono utilizzati sistemi di riferimento, condizioni di illuminazione standard e modelli matematici sviluppati proprio per rappresentare il modo in cui l'occhio umano distingue i colori.

Il colore nasce dalla luce

Senza luce non possiamo vedere il colore.

Quando la luce raggiunge un oggetto, una parte delle radiazioni può essere assorbita, mentre un'altra parte viene riflessa o trasmessa.

La luce che arriva ai nostri occhi contiene quindi informazioni che il sistema visivo interpreta come colore.

Un oggetto che ci appare rosso non possiede quindi il “rosso” come caratteristica indipendente da tutto il resto.

Ci appare rosso perché, in determinate condizioni di illuminazione, la luce che raggiunge i nostri occhi produce una determinata risposta visiva.

Cambiare la sorgente luminosa può modificare anche l'aspetto del colore.

È un fenomeno facile da osservare nella vita quotidiana: un tessuto, una parete o qualsiasi altro oggetto possono sembrare leggermente differenti sotto la luce naturale del giorno, una lampada domestica o un'illuminazione artificiale molto fredda.

Come vede i colori l’occhio umano?

La retina contiene cellule fotorecettrici sensibili alla luce.

Per la visione dei colori hanno un ruolo fondamentale i coni, che presentano differenti sensibilità alle diverse regioni dello spettro luminoso.

Il cervello non riceve quindi un'etichetta già pronta come “rosso” oppure “verde”.

Riceve segnali provenienti dal sistema visivo e li elabora fino a generare la percezione cromatica.

La nostra esperienza del colore nasce quindi dall'incontro tra uno stimolo fisico e il sistema visivo che lo interpreta.

È per questo che colorimetria e percezione del colore sono strettamente legate, ma non sono esattamente la stessa cosa.

Perché servono sistemi standardizzati?

Immaginiamo due persone che devono stabilire se due campioni hanno esattamente lo stesso colore.

Dire semplicemente che entrambi sono “blu” non sarebbe sufficiente.

Potrebbero essere entrambi blu ma avere luminosità, saturazione o tonalità leggermente differenti.

Inoltre le condizioni di osservazione potrebbero non essere le stesse.

Per rendere confrontabili le misurazioni sono stati quindi sviluppati sistemi internazionali di riferimento.

Un ruolo fondamentale è svolto dalla CIE, la Commission Internationale de l'Éclairage, che ha definito nel tempo osservatori colorimetrici standard, illuminanti di riferimento e diversi sistemi per rappresentare numericamente il colore.

I valori tristimolo XYZ

Uno dei sistemi fondamentali della colorimetria è il sistema CIE XYZ.

L'idea di fondo è che uno stimolo cromatico possa essere rappresentato attraverso tre valori, indicati con X, Y e Z.

Questi vengono chiamati valori tristimolo.

Non devono essere interpretati semplicemente come quantità di rosso, verde e blu presenti in un colore.

Sono grandezze matematiche definite per rappresentare gli stimoli cromatici sulla base della risposta di un osservatore standard.

Grazie a questi valori è possibile calcolare altre coordinate e utilizzare differenti spazi colore.

Tinta, luminosità e saturazione

Nel linguaggio quotidiano tendiamo a utilizzare la parola “colore” per indicare caratteristiche diverse.

È utile distinguere almeno tre aspetti.

La tinta è ciò che ci permette di parlare, per esempio, di rosso, giallo, verde o blu.

La luminosità riguarda quanto una superficie o uno stimolo ci appare chiaro oppure scuro.

La saturazione descrive invece, in termini percettivi, quanto un colore appare intenso o distante da un grigio della stessa luminosità.

Due colori possono quindi appartenere alla stessa famiglia cromatica e apparire comunque molto differenti.

Un rosso chiaro e poco saturo produce una sensazione visiva diversa da un rosso scuro e molto intenso.

Lo spazio colore CIELAB

Per rappresentare le differenze tra colori esistono diversi spazi colore.

Uno dei più conosciuti è CIELAB, indicato spesso come Lab*.

In questo sistema la coordinata L* è associata alla chiarezza, mentre a* e b* descrivono altre due dimensioni cromatiche.

Lo scopo è rappresentare il colore in uno spazio tridimensionale nel quale sia possibile confrontare numericamente due campioni e calcolare la loro distanza.

Questo tipo di rappresentazione è molto utile in tutti quei settori nei quali è importante controllare la riproduzione del colore.

Perché lo stesso colore può sembrare diverso?

La misurazione del colore e la percezione visiva non coincidono sempre perfettamente.

Il nostro cervello interpreta continuamente ciò che vediamo tenendo conto del contesto.

Un colore può quindi apparire più chiaro o più scuro a seconda dello sfondo che lo circonda.

Anche i colori vicini possono influenzarne la percezione.

La sorgente luminosa ha a sua volta un ruolo fondamentale.

Un oggetto osservato alla luce del sole può apparire leggermente differente quando viene illuminato da una lampada artificiale.

Per questo, nelle misurazioni precise, è necessario definire con attenzione anche le condizioni di illuminazione e osservazione.

Che cos’è la temperatura di colore?

Quando parliamo di illuminazione incontriamo spesso anche il concetto di temperatura di colore.

In maniera semplificata, serve a descrivere l'aspetto cromatico di una sorgente luminosa.

Una luce che definiamo comunemente “calda” tende ad avere un aspetto più giallo o ambrato.

Una luce definita “fredda” appare invece più bianca o tendente all'azzurro.

La temperatura di colore viene espressa in kelvin.

Curiosamente, nel linguaggio comune utilizziamo quindi i termini caldo e freddo in senso opposto rispetto al valore numerico: una luce domestica calda ha generalmente una temperatura di colore inferiore rispetto a una luce visivamente più fredda.

Colore fisico e colore percepito non sono la stessa cosa

Uno degli aspetti più interessanti della colorimetria è proprio questo.

Possiamo misurare le caratteristiche fisiche della luce con grande precisione, ma ciò che percepiamo nasce dall'interazione tra quella luce e il nostro sistema visivo.

Due distribuzioni spettrali differenti possono, in determinate condizioni, produrre una percezione cromatica molto simile.

Allo stesso tempo, lo stesso oggetto può apparire differente se cambiano illuminazione o condizioni di osservazione.

Per questo lo studio del colore si trova in una posizione particolare tra fisica, fisiologia della visione e percezione.

Dove viene utilizzata la colorimetria?

Le applicazioni sono numerosissime.

È importante nella fotografia e nella stampa, nei monitor e nei televisori, nell'illuminazione, nella produzione industriale, nel settore automobilistico, nella cosmetica e in tutti i contesti nei quali è necessario controllare o riprodurre fedelmente un colore.

Pensiamo, per esempio, a un'azienda che produce lo stesso oggetto in stabilimenti differenti.

Dire semplicemente che deve avere “lo stesso rosso” non sarebbe abbastanza.

Occorre stabilire un riferimento misurabile e una tolleranza entro la quale due produzioni possano essere considerate cromaticamente equivalenti.

Lo stesso principio vale nella stampa, dove il colore visto su uno schermo deve essere trasformato in un risultato fisico prodotto da inchiostri e carta.

Il colore è uguale per tutti?

Non perfettamente.

I sistemi colorimetrici utilizzano osservatori standard proprio per creare un riferimento comune, ma le persone reali possono presentare differenze nella percezione.

Età, adattamento alla luce e caratteristiche individuali del sistema visivo possono influenzare ciò che vediamo.

Esistono inoltre alterazioni della visione cromatica, come alcune forme di daltonismo, nelle quali determinati colori vengono distinti in modo diverso rispetto alla maggior parte della popolazione.

Questo ricorda un concetto importante: la colorimetria misura e standardizza gli stimoli cromatici, mentre la percezione resta un fenomeno biologico e soggettivo.

In conclusione

La colorimetria permette di trasformare il colore da semplice impressione soggettiva a caratteristica che può essere descritta e confrontata attraverso sistemi standardizzati.

Alla base ci sono la luce, il modo in cui gli oggetti la riflettono o la trasmettono e il modo in cui il nostro sistema visivo interpreta lo stimolo ricevuto.

Sistemi come CIE XYZ e CIELAB consentono di rappresentare numericamente i colori e di confrontarli con grande precisione.

Ma la colorimetria mostra anche qualcosa di più generale: vedere un colore non significa semplicemente registrare una proprietà di un oggetto.

Significa interpretare la luce attraverso uno dei sistemi più complessi e affascinanti di cui disponiamo: la visione umana.