23.3 Chimica e Ricerca - La percezione del colore

30/06/10

Il fenomeno del colore nasce dall'interazione tra luce e materia: deriva dalla capacita’ di un materiale di trasmettere, riflettere, diffondere, assorbire le diverse radiazioni luminose che lo investono. La luce solare, come è noto, può essere scomposta a seconda della lunghezza d'onda: l'insieme di tutte le possibili frequenze di emissione viene chiamato spettro elettromagnetico. L’occhio umano è sensibile solo a una piccola parte di questo spettro, dai 400 nm ai 700 nm, entro la quale possiamo distinguere i colori.

La somma di tutti i colori del visibile fa si che la luce appaia bianca (sintesi additiva). Per vedere i singoli colori di una luce bianca occorre che intervengano fenomeni di rifrazione, come nel caso dell'arcobaleno o delle piume degli uccelli, oppure che un oggetto assorba selettivamente determinate lunghezze d'onda. In quest'ultimo caso, il colore risultante sarà quello che non viene assorbito dal materiale di cui è composto l'oggetto. Ad esempio, le foglie appaiono verdi poiché la clorofilla assorbe tutte le radiazioni dello spettro visibile tranne il verde.

Quando un oggetto, colpito da un fascio di luce visibile, ne assorbe tutte le componenti appare nero, se non ne assorbe nessuna apparirà dello stesso colore del fascio incidente (bianco, piuttosto che blu o verde).

Il colore di un oggetto   varia sensibilmente anche a seconda di alcuni fattori estrinsechi, come ad esempio:

·         Qualità della luce: è la proprietà determinata dallo spettro di radiazioni emesso da una fonte luminosa. La lampade a luce naturale a LED High CRI mod. Art Lux 10, ad esempio,permettono di riprodurre uno spettro il più possibile simile a quello solare, e permettono una resa estremamente realistica del colore degli oggetti illuminati.
·         Scabrosità della superficie: se la superficie si presenta ruvida il colore risulterà schiarito e sbiancato per effetti di diffusione della luce. Quando si annullano le asperità superficiali (ad esempio, verniciando una superficie) il colore si “satura”, diventando più scuro e intenso.
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Codifica delle immagini: questo è un dato importante per i colori visti attraverso lo schermo di un computer o delle fotocamere digitali, che difficilmente rispecchiano il colore “reale”. La stessa osservazione si può fare per la carta stampata.


Oltre a questi fattori, occorre tenere in considerazione che la sensibilità ai vari colori non è universale: se facessimo osservare a più individui diversi lo stesso oggetto colorato, nelle medesime condizioni di luce e nel medesimo istante, la sensazione del colore da parte di ogni soggetto sarebbe differente. Si può dire che il colore, come noi lo intendiamo, è la percezione visiva generata dai segnali nervosi che i fotorecettori della retina inviano al cervello quando assorbono radiazioni elettromagnetiche di determinate lunghezze d'onda e intensità. Come si può allora definire con precisione un determinato colore? I primi tentativi furono fatti da Isaac Newton, che riconobbe la doppia natura della luce (elettromagnetica e corpuscolare) e la possibilità di scomporre le varie radiazioni per mezzo di un prisma. I colori, scomposti e classificati, vennero inseriti in una porzione circolare di spazio, tenendo conto di tre parametri fondamentali: tonalità (rosso, verde, giallo, etc.), saturazione (vivo, acceso, pallido, spento, etc.) e contrasto/luminosità (chiaro o scuro).

La schematizzazione del colore secondo Newton (foto a lato) fu il primo tentativo scientifico di dare una collocazione spaziale univoca al colore. Dalla ruota del colore newtoniana, si è giunti alla definizione di uno standard che definisse i colori in maniera univoca nel 1931, quando un comitato noto come CIE (Commission Internationale de l'Éclairage) fissò valori numerici (coordinate), quantificando le risposte di un occhio umano con caratteristiche “standard” a diverse lunghezze d'onda di luce.

In questa porzione di spazio bidimensionale a forma di “vela”, riprodotta a lato, non può essere visualizzato un parametro fondamentale: la luminosità. Infatti, molti colori, come ad esempio il marrone, esistono solo in uno spazio tridimensionale, non facilmente schematizzabile, che tiene conto anche della posizione lungo un asse z (dal bianco al nero). Uno schema che renda visibile la posizione dei colori in uno spazio tridimensionale è stato proposto da Munsell.

Seguendo lo schema di Munsell, lo spazio CIE venne modificato in CIEL*a*b*, il quale è uno dei modelli matematici ancor oggi più usati per la riproduzione dei colori: L* definisce la brillanza o luminosità, a* indica il valore compreso tra rosso (positivo) e verde (negativo), b* indica il valore tra giallo (positivo) e blu (negativo). Con questo sistema, il colore di coordinate L*= 34, a*= 60, b*= 39, corrisponde ad un preciso e univoco colore rosso. La disciplina che si occupa della standardizzazione dei colori si chiama colorimetria e lo strumento che permette di misurare il colore è detto colorimetro.

Nel settore del restauro, il colore occupa un posto molto importante e quando si parla di colore, in genere, si parla di pigmenti. Infatti, poter definire in maniera univoca il colore di un pigmento permette di “comprendere” in un certo senso quale sia la tonalità del pigmento stesso. Facciamo un ragionamento pratico: sappiamo che lo spazio CIEL*a*b* si articola lungo tre assi che indicano la luminosità L (asse z), la variazione tra colori opposti verde-rosso (a) e blu-giallo (b).

Il parametro L varia da 0 (assenza completa di luminosità ) a 100 (massima luminosità). Il parametro “a”, quando è positivo, indica uno spostamento della tonalità verso il rosso, mentre un valore negativo indica lo spostamento verso il verde. Il parametro “b”, se positivo, indica uno spostamento verso il giallo, mentre un valore negativo indica lo spostamento verso il blu. Alla luce di queste considerazioni, il colore rosso citato in precedenza con parametri L*= 34, a*= 60, b*= 39 potrebbe essere descritto come un rosso medio, con sottotoni giallo-arancio.

In alcune recenti tesi di laurea del corso di Scienze e Tecnologie Chimiche per la Conservazione ed il Restauro di Ca' Foscari, gli studenti hanno analizzato i pigmenti puri CTS, traendo delle informazioni, da cui trarremo a breve una brochure sullo specifico argomento. Nei lavori, di cui riportiamo il titolo in bibliografia, sono stati anche estrapolati i parametri colorimetrici di tutti i pigmenti CTS, che riportiamo a seguito. Vogliamo cogliere anche l'occasione per ringraziare, oltre agli studenti, i prof. Renzo Ganzerla  ed Emilio Francesco Orsega per gli ottimi risultati pubblicati nelle tesi.

PIGMENTO                                        L*               a*          b*
Bianco di Titanio 0241                       80,32         -0,17       -0,67
Bianco di Zinco 0240                         89,58         -0,19         2,8
Bruno di Cassel 0260                        22,88         3,49        5,79
Morellone 0343                                 26,47         9,02        7,07
Terra Ombra Cipro bruciata 0272        21,95          7,21       13,05
Terra Ombra bruciata 0261                39,21         13,84        23,11
Terra Verde 0264                              58,03         -9,83        13,05
Terra Verde Nicosia 0282                   61,63        -13,21       2,23
Verde Calce 0286                               56,2         -41,98      24,23
Verde Ossido Cromo 0559                43,48          -13,58      14,01
Verde Smeraldo 0557                        53,89          -28,24      2,52
Giallo Cadmio Chiaro 0550                 85,61          -11,23     75,37
Giallo Cadmio Scuro 0551                 77,49            9,24       95,19
Giallo Ossido 0325                             61             13,05      45,07
Giallo Ocra 0324                               67,8            12,7       49,04
Terra Gialla0269                               64,61          11,58       46,02
Ocra Avana 0275                             51,99            9,33       30,82
Ocher Dunkel 0276                           53,9            14,48       31,72
Terra Siena naturale 0263                   51,74          13,68       37,39
Terra Ombra cipro naturale 0274         32,64             9           24,07
Terra Ombra naturale 0266                 35,13           4,21        14,01
Nero Avorio 0597                             12,56              0,54         2,45
Nero Roma 0268                                27              1,14           4,69
Nero Vite 0321                                18,89            0,69          2,55
Nero fumo 0341                                9,98             -0,45       -0,49
Blu Ceruleo 0602                              41,48          -23,19      -28,48
Blu Cobalto 0558                             52,02           4,58          -42,25
Blu Ercolano 0303                           53,16           -20,66        -31,74
Blu Oltremare 0561                          35,52          18,91         -53,84
Blu di Prussia 0340                          4,69             9,95          -21,82
Viola Oltremare 0560                       50,3            18,88          -28,73
Rosso Cadmio Chiaro 0554             
48,89           57,98          46,95

Rosso Cadmio Medio 0553              41,9             55,14          37,47
Rosso Cadmio Scuro 0555               34,49          43,1            23,49
Rosso Laccato scuro 0308               43,25          47,46          13,05
Rosso Laccato chiaro 0307              49,72           56,05          30,97
Rosso Cinabro 0604                        42,94           55,42          26,94
Rosso Ercolano 0316                       41,46          36,4            36,32
Rosso Pozzuoli 0318                        41,72          31,66          33,15
Rosso Veneto 0315                           36,04          20,81          22,65
Terra Rossa 0270                               33,99           21,52        24,24
Terra Siena Bruciata 0262                   38,6             23,55        31,71

Bibliografia
  ·         Ball Philip, Colore una biografia, BUR saggi , febbraio 2004;

Tesi di laurea del Corso di laurea in Scienze e Tecnologie Chimiche per la Conservazione e il Restauro, depositate presso l'Università Ca' Foscari di Venezia - Relatore prof. Ganzerla Renzo, Correlatore prof. Orsega Emilio Francesco:
·         Ambrosi Alberto, Pigmenti sintetici moderni e terre naturali di colore giallo: uno studio sulle caratterisitche chimiche, fisiche e colorimetriche  (aa 2007/2008).
·        
Maccagnola Sonia, Pigmenti moderni blu e neri: studio e caratterizzazione attraverso indagini chimiche e fisiche (aa 2007/2008).

·        
Melotti Elena, Studio e caratterizzazione mediante analisi chimico-fisica di pigmenti moderni: verdi, bianchi e bruni (aa 2007/2008).

·        
Pontoglio Enrico, Pigmenti sintetici e terre naturali di colore rosso: uno studio sulle caratteristiche chimiche, fisiche e colorimetriche.

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