La gran parte della teoria del colore insegnata ancora oggi è retaggio delle vecchie conoscenze tradizionali degli scorsi secoli, in particolare XVIII e XIX. Come molte idee comunemente credute nel XVIII secolo, la maggior parte di queste idee sono palesemente false o inutili come guida alla tecnica pittorica.
Prima di poter elaborare una moderna teoria del colore, dobbiamo affrontare e sfatare il più significativo di questi malintesi tradizionali sui colori. I più importanti e più illuminanti da esplorare riguardano i colori “primari” e le miscele di colori.
Se limitiamo la discussione al modo in cui i colori possono essere mescolati, duplicati o percepiti dall’occhio, la convinzione che i colori “primari” possano creare tutti i colori è falsa.
Analizzando i colori primari fino alla loro natura fondamentale, scopriamo che in realtà esistono due tipi di colori primari: i colori “primari” che usiamo per spiegare le miscele di colori (ad esempio, rosso, verde e blu) e i colori primari che usiamo per creare effettivamente miscele di colori (tre parti di giallo e una parte di rosso).
Se esaminiamo il comportamento di questi due diversi tipi di colori primari, scopriamo un notevole paradosso dei colori primari :
- I tre colori primari che usiamo per SPIEGARE LE MISCELE DI COLORE sono tutti immaginari: sono invisibili ai nostri occhi e non hanno realtà fisica.
- I tre colori primari che utilizziamo per REALIZZARE LE MISCELE DI COLORE sono tutti imperfetti: non possono mescolare tutti i colori.
Entrambi questi fatti derivano dalla progettazione dell’occhio: in particolare, dal modo in cui le curve di sensibilità dei nostri coni L (luminosità), M (medi) e S (short), responsabili della percezione del colore, si sovrappongono nella risposta alle lunghezze d’onda della luce, tali da consentirci di distinguere una vasta gamma di colori.
Le singole lunghezze d’onda della luce creano le sensazioni di colore più sature possibili. Tuttavia, ogni singola lunghezza d’onda della luce stimolerà almeno due e (a lunghezze d’onda inferiori a 570 nm) tutti e tre i coni contemporaneamente. Non esiste una lunghezza d’onda che stimoli un cono al 100% e gli altri due coni allo 0%. Quindi non vediamo mai una risposta “pura” da un singolo cono, e non vediamo mai “primarie pure” nella nostra esperienza visiva. Vediamo sempre e solo miscele di colori visivi.
Il diagramma di cromaticità CIE 1931 xy
Il diagramma di cromaticità CIE 1931 rappresenta i colori tridimensionalmente attraverso il modello di colore CIE XYZ. Il modello XYZ è uno spazio di colore tricromatico basato sulla risposta fisiologica dell’occhio umano alla luce. Le coordinate di colore X, Y e Z rappresentano rispettivamente:
- X (Luminosità Rossa-Verde): la componente di luminosità associata ai colori rossi e verdi. Un valore maggiore di X indica una maggiore presenza di luminosità rossa e verde.
- Y (Luminanza): la luminanza, ovvero la componente di luminosità totale di un colore. Questo valore è correlato alla percezione della luminosità da parte dell’occhio umano. Un valore maggiore di Y indica una maggiore luminosità del colore.
- Z (Luminosità Blu-Gialla): la componente di luminosità associata ai colori blu e giallo. Un valore maggiore di Z indica una maggiore presenza di luminosità blu e gialla.
Coordinate CIE xy:
- Le coordinate xy sono una proiezione bidimensionale delle coordinate X e Y sul piano e vengono derivate tramite la seguente formula:
x = X / (X + Y + Z) y = Y / (X + Y + Z)
Ad esempio, per il colore XYZ(0.4, 0.3, 0.2), le coordinate cromatiche xy potrebbero essere (0.4 / (0.4 + 0.3 + 0.2), 0.3 / (0.4 + 0.3 + 0.2)), che potrebbero essere approssimate a (0.4, 0.3). Il punto bianco al centro del diagramma rappresenta il punto neutro della luce diurna standard D65 ed è spesso utilizzato come riferimento.
- Queste coordinate cromatiche forniscono una rappresentazione del colore indipendente dalla luminosità. La curva esterna del diagramma rappresenta i colori spettrali visibili, mentre i colori non spettrali sono rappresentati all’interno di questa curva.
Triangolo Cromatico:
- All’interno del diagramma di cromaticità, il triangolo cromatico è formato dai colori che possono essere ottenuti dalla mescolanza di tre colori primari. Questi primari sono spesso associati ai picchi di sensibilità dei coni nella retina umana, noti come L (luminosità), M (medi), e S (short).
- La miscelazione di questi tre colori primari può coprire una vasta gamma di colori all’interno del triangolo cromatico.
Distanze Cromatiche:
- La distanza tra due colori sul diagramma di cromaticità può essere utilizzata per valutare la differenza cromatica tra di essi. Le distanze cromatiche possono essere calcolate utilizzando formule matematiche che tengono conto delle coordinate cromatiche (xy) dei due colori.
Quando mappiamo queste uscite proporzionali dei coni L, M e S in quello che viene chiamato un triangolo di miscelazione trilineare, scopriamo che queste risposte sovrapposte del cono alla luce a lunghezza d’onda singola creano un limite curvo.
Questo confine curvo racchiude l’area di tutte le possibili combinazioni di tonalità e crominanza, chiamata diagramma di cromaticità, e come si vede è impossibile che un colore primario visibile possa mescolare tutti gli altri colori, poichè:
- Se scegliamo tre colori primari della mescolanza additiva (R , G e B), le miscele possibili con questi tre “primari” creano un triangolo di miscelazione (cfr spazio sRGB) che non contiene l’intero spazio cromatico.
- Se scegliamo i tre colori primari matematici X, Y e Z (tinte ipersature, colori in realtà non visibili poichè più saturi di quanto i nostri fotorecettori retinici siano in grado di decifrare), la cui gamma XYZ contiene l’intero diagramma di cromaticità e dunque spiega tutti i colori possibili, allora questi “primari” immaginari devono essere per forza posizionati al di fuori del diagramma di cromaticità, e sono quindi invisibili. E come può un colore essere un colore, se non si può vedere?
Poiché è impossibile creare un colore primario che sia allo stesso tempo un colore reale (visibile) e che possa mescolare tutti gli altri colori, tutti i colori primari della teoria dei colori sono concettuali o materiali: immaginari o imperfetti.
Quindi è importante tenere presente questa distinzione: il colore concettuale identifica un colore astratto o ideale invece di un colore reale o fisicamente possibile, e il colore materiale identifica un colorante fisico o una luce che può o crea una percezione del colore nell’esperienza reale.
I tre colori “primari”
Il rosso e il blu non possono essere colori primari perché mancano della riflettanza “blu” o a lunghezza d’onda corta (per il rosso) o della riflettanza “rossa” o a lunghezza d’onda lunga (per il blu) che deve essere presente in entrambi i colori per consentire al rosso e al blu di mescolare un viola colore. Al blu manca anche la riflettanza “verde” o media lunghezza d’onda necessaria per mescolare un verde saturo con il giallo. Per tale motivo, nella sintesi sottrattiva, vengono utilizzati magenta, giallo e ciano, anche se in realtà i pigmenti ideali vengono sostituiti da pigmenti simili molto comunque distanti dalle tonalità ideali, sia per ragioni economiche, in quanto pare che siano più costosi da produrre (il viola cobalto, che sembra essere il magenta primario sottrattivo “ideale”), sia per ragioni pratiche, per via del debole potere colorante e della debole resistenza alla luce.
Ma la questione più importante riguarda le miscele di colori che le scelte dei pigmenti possono produrre. Per questi motivi, i pittori usano volentieri una tonalità di giallo “primario” che è teoricamente troppo rossa, e un magenta “primario” che è teoricamente troppo giallo, perché la gamma di miscele di colori che ne risulta è, nel complesso, la più soddisfacente agli occhi degli utenti.
