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Teorie quantificate sul colore |
Autore: P. Forster |
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| a cura di Daniela Rüegg |
Ricercando un metodo per la simulazione numerica di tinte pigmentose e le loro interazioni sono incappato in diverse correlazioni che tengo utile documentare.
Questa pagina illustra le basi del tema e abbozza le problematiche. Spero sia utile a chi intende dedicarsi al tema.
Uso della pagina:
, questo appare ingrandito in un tabulatore nuovo. Si chiude il tabulatore con il suo tasto X.
si mette in moto un filmino in un nuovo tabulatore. Si chiude il tabulatore con il suo tasto X.
Convertitore di dati cromatici:
Per lo studio di questa pagina è utile avere un convertitore a portata di mano. Cliccando sul tasto a destra, si apre un PopUp (pagina miniaturizzata autonoma di fianco).
Sono trattati i seguenti argoment:
La premessa per poter percepire dei colori è la luce. è irrilevante se la luce raggiunge direttamente l'occhio (p.es dal televisore) o se lo raggiunge come riflesso di luce da un materiale tinto (p.es da un albero).
Se la luce è scarsa, non si percepiscono dei colori ma solo tonalità di grigio più o meno scuro; questo è dovuto a dei recettori nell'occhio più sensibili di quelli che riescono a distinguere dei colori.
Di solito i colori e le tinte si mettono in relazione all'arcobaleno, cioè in relazione allo spettro solare. Deducendoli dallo spettro si ordinano i colori puri in bande che vanno dal rosso, giallo, verde, azzurro, blu e indago, aggiungendo un porpora chiaro che non fa parte dello spettro (intercapedine di Newton).
Questa banda venne scalata dalla CIE all'inizio del secolo scorso secondo criteri razionali e di utilità - evidentemente per dei colori luminosi nel sistema tricromico RGB.
Per le tinte pigmentose queste definizioni del colore funzionano bene anche in modo descittivo, meno bene per delle elaborazioni di due o più tinte: i complementi e perciò le miscele sono diversi. I pittori (anche dopo le scoperte della CIE) andavano quindi avanti con le loro scale (non ancora quantificate). Si riesce però a stabilire delle scale che funzionano anche per delle tinte pigmentose la scala tricromica RYB.
additivo ⇄ luminoso | sottrativo ⇄ pigmentoso
Tecnicamente si chiamo additive delle mescolanza di colori luminosi, mentre le mescolanze di tinte pigmentose si chiamano sottrative.
Le regole per la mescolanza luminosa e pigmentosa sono diverse, per il fatto che una tinta riflette un determinato colore e sopprime (assorbe) tutte le altre.
Con i sistemi digitali si può indistintamente descrivere e riprodurre colori e tinte ma si può determinare difficilmente delle relazioni (p.es. miscele e armonie) tra tinte pigmentose.
Mescolando tutti i colori luminosi (additivi) si raggiunge il bianco.
Mescolando tutte le tinte pigmentose (materiali, sottrattivi) si raggiunge quasi un nero.
| Miscela 1:1 | luminosa | pigmentosa | |||
| giallo #ffff00 |
& | blu #0000ff |
⟹ | grigio #808080 |
verde grigiastro #50af6a |
| viola #630099 |
arancione grigiastro #b1804d |
grigio #808080 |
|||
Quando si tratta di relazioni (miscele, armonie) tra colori luminosi (additivi) o tra tinte pigmentose (sottrattive), le due si comportano secondo regole diverse. Fra l' altro significa che dalla mescolanza di due tinte o di due colori identici risultano diversi risultati.
I colori sugli schermi si orientano e si comportano secondo modelli luminosi e quindi anche tutti i calcoli correlati.
Volendo simulare sullo schermo con mezzi digitali delle miscele pigmentose si pongono diversi problemi. Il primo è che "diluendo" un pigmento (con bianco) non si mantiene la tonalità. P.es. un pigmento "rosso cromio" con la diluzione diventa arancione e poi giallo oppure un pigmento acquamarino concentrato diventa ciano se "diluito".
Con i calcoli digitali invece si può "chiarire" una tonalità ma senza modificarla "automaticamente" di tono. Questo vale sia per calcoli luminosi che per calcoli pigmentosi!
Nonostante questo fatto ho provato a stilare dei calcoli che simulano il comportamento pigmentoso.
Teoricamente (secondo certi esperti) questo sarebbe possibile tramite il modello Cie-XYZ con delle iterazioni. Non mi fido, perchè è implicito a questi modelli dedotti da CIE un complemento blu-giallo e quindi luminoso.
Mi sono deciso allora per un modello tipo Hsl, sostituendo la scala per la tonalità H con una scala pigmentosa Hy empiricamente stabilita. Nei capitoli sulle miscele e sulle armonie cromatiche si trovano poi i dettagli.
Sono trattati i seguenti argoment:
Come modelli visivi di colori si usano al solito (bidimensionali) ruote, triangoli o irregollari oppure (trideminsionali) cubi, cilindri, coni, doppi coni, sfere o irregolari.
Fino dall'inizio del '900, colori, tinte, inchiostri erano definiti tramite dei pigmenti. Di solito la teoria dei colori si basava su tre colori basilari: rosso, giallo e blu e tre colori intermediari arancione, verde e viola.
| Sistema RYB | ||||
| █ rosso | ⇄ | verde █ | = | █ |
| █ giallo | ⇄ | viola █ | = | █ |
| █ blu | ⇄ | arancione █ | = | █ |
| █ nero | ⇄ | bianco █ | = | █ |
Assieme con il bianco e il nero si completava la paletta per poter raggiungere miscelando le otto tinte, tutte le immaginabili sfumature tra nero e bianco (come chiarezza) e dal massimo di cromaticità fino al grigio.
Le sei tinte cromatiche di solito venivano ordinate in un cerchio, con in posizione opposta le due tinte che miscelate 1:1 fornivano un grigio medio. Il sistema funzionò (e funziona) benissimo per i pittori.
Nonostante la scala Hy invece di H, un modello RYB non è idoneo per l'elaborazione digitale di tinte pigmentose, perchè:
Per i miei calcoli pigmentosi mi sono quindi stilato un modello cilindrico HySK (dedotto dal modello HSL) che soddisfa le esigenze per i miei calcoli digitali pigmentosi:
Lo chiamo "isoluminante", perchè sulle latitudini si trovano le tonaltà di una stessa luminanza assoluta.
Dei pittori di ogni epoca si servivano e si servono di un modello simile.
Visto che non mi sono noti degli algoritmi per i calcoli di tinte pigmentose me li sono dovuto stilare.
I dettagli per questi compiti si trovano in dei capitoletti specifici come Tonalità, Saturazione, Luminosità, Miscele, Armonie.
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I modelli "a monte" dei seguenti modelli CMYK, RGB e dei loro parenti sono i modelli CIE-XYZ e CIE-Lab.
Il modello XYZ si presenta come "triangolo" parabolico con all'apice il verde 520nm (lunghezza d'onda nel spettro solare) e alle estremità l'indago 380nm e il rosso 700nm. La superficie si immagina curva con al centro il bianco.
Perpendicolare alla superficie partendo dal bianco (valore "1") si immagina la linea della luminosità diminuendosi fino al nero (valore "0"): la terza dimensione Z.
Si nota che la base tra le tonalità di rosso e indago non fa parte dello spettro solare (non ha specifiche lunghezza d'onda) ma è numericamente definibile p.es. come tonalità (x,y)=(0.6,0.2) → rosso-porpora.
Il modello Lab si immagina come un cubo distorto nello spazio con le assi L, a e b. "L" corrisponde alla luminanza da 0...100% (nero a bianco), "a" corrisponde all'asse rosso +100 ... verde -100 e "b" all'asse a giallo +100 ... blu -100. Fisiologicamente si può immaginarselo un modello a quattro tonalità fondamentali (rosso, verde, giallo, blu) e la luminanza.
Anche dei pittori moderni e contemporanei si servono di questo modello basato su quattro invece che su tre colori base.
Per le arti tipografiche andava meno bene: 8 tinte erano difficili da maneggiare su una macchina e i colori chiari non erano facilmente raggiungibili. Si decise per i tre colori base ciano ██ C, magenta ██ M e giallo ██ Y, più tardi si aggiunse il nero ██ K per risparmiare colori e per ottenere degli scuri proprio scuri (il bianco è già dato dalla carta sulla quale si stampa).
Se guardate le cartucce della vostra stampante è evidente che il concetto è ancora questo (dopo più di cent'anni) e il sistema si chiama evidentemente CMYK.
Nella stampa i tre colori CMY non vengono mescolati ma stampati come minuscoli punti parzialmente sovraposti su carta bianca. L'aggregazione delle sfumature cromatiche avviene solo nell'occhio di chi osserva la stampa.
Durante un'era dell'impressionismo, i pittori "puntinisti" si servivano di questa tecnica ( servendosi del penello).
Il tipografo invece lo fa come segue:
Dalla stampante del proprio computer, questi compiti vengono svolti automaticamente.
Il sistema CMYK è specializzato sulla riproduzione di immagini. Non è adatto per il calcolo di relazioni tra tinte pigmentose, perchè usa la scala RGB (luminosa).
RGB è un modello di colori le cui specifiche sono state descritte nel 1931 dalla CIE (Commission internationale de l'üclairage ).
Diversamente dalle immagini a livelli di grigio, tale modello di colori è di tipo additivo e si basa sui tre colori rosso (Red), verde (Green) e blu (Blue), da cui appunto il nome RGB, da non confondere con i sottrattivi CMYK giallo, ciano e magenta o RYB (rosso, gialli, blu).
Un'immagine può infatti essere scomposta, attraverso filtri o altre tecniche, in questi colori base che miscelati tra loro danno tutto lo spettro dei colori visibili.
Per rappresentare il modello RGB si usa normalmente un cubo (con coordinate cartesiane) o un romboedro (Küppers). Altri modelli usano invece un cilindro, cono o doppip cono (con coordinate polari): HSL, HSV, HSB.
Più specificamente i 3 colori principali corrispondono a forme d'onda (radiazioni luminose) di periodo fissato, quali:
L'RGB è un modello additivo: unendo i tre colori con la loro intensità massima si ottiene il bianco (tutta la luce viene riflessa). La combinazione delle coppie di colori dà il ciano, il magenta e il giallo.
Per poter trasferire un'immagine video è necessario inviare anche un segnale di sincronismo che fornisca le informazioni su quando inizia un'immagine (sincronismo verticale) e su quando inizia una riga dell'immagine (sincronismo orizzontale). it.wikipedia .
Nel sistema RGB mi disturba la definizione del blu: non uso #0000ff (corrisponde a H 240°) perchè per il mio occhio ha una forte tendenza al porpora come si nota abbassando la luminosità in Lab.
Mi servo invece di un blu hsl(222,100%,50%) → #004cff che corrisponde per me a un blu più puro.
I sistemi HSL, HSV e HSB usano la stessa scala dei colori (basata sulla tricromia di rosso, verde, blu) come il sistema RGB. Le coordinate per la definizione del colore sono invece polari e non cartesiane.
Per il lavoro grafico che va oltre la semplice descrizione di un dato colore, i modelli di RGB e CMYK sono difficili a immaginare. Di conseguenza negli anni 1970 furono sviluppati due modelli basati sulle palette dei vecchi maestri ma con la scala luminosa del Cie: HSV (o HSB) e HSL.
Quantificano le coordinate:
Per i miei calcoli digitali con colori uso al solito i modelli RGB e HSL (con la variazione HySL per i pigmentosi).
I programmatori del Web per descrivere dei colori si servono di vari modelli cromatici e di relative notazioni; tutti in scala Rgb luminosa. I più noti sono:
Modello tridimensionale irregolare (luminoso, additivo)
Modello cubico (luminoso, additivo)
Modelli polari cilindrici, conici, sferici (luminosi, additivi)
Modello polare cilindrico (pigmentoso, sottrativo)
Modello cubico (pigmentoso, sottrattivo)
Il punto di partenza del mio lavoro sulla teoria quantificata delle tinte pigmentose erano gli autori Newton, Goethe, Maxwell, Itten e Küppers con le loro opere sugli colori. Cito di seguito i loro modelli ed i links con le loro biografie.
Ogni lavoro aritmetico sbrigativo su tinte e colori necessita di calcolatrici per conversioni di coordinate, trasformazioni di sistemi e operazioni con colori. Di seguito i più noti a me che sevono a questo scopo:
Per approfondire le conoscenze su dei dettagli delle teorie quantificate di colori e tinte possono servire le seguenti pagine:
Essendo i modelli cromatici tridimensionali, si riesce meglio a dare un'idea con immagini in movimento.
Questo non toglie il fatto, che si arriva solo a rappresentare la superfice del modello. L'interno e quindi i colori grigiastri bisogna comunque immaginarsi.
alla pagina: Teorie di colori. Se non c'è una relativa casella, cliccare sul titolo.
