09 Tonalità, luminosità e saturazione

Ogni sensazione di colore può essere scomposta in tre ingredienti, ciascuno dei quali è a suo modo elementare, nel senso che partecipa alla determinazione del colore da parte dell'osservatore e non può essere ricondotto, per via di semplificazioni, a nessuno degli altri due costituenti. I tre ingredienti del colore sono tonalità, luminosità e saturazione.

La tonalità (hue in inglese) è l'attributo forse più semplice da comprendere. Essa è, infatti, nell'esperienza comune, la qualità percettiva che ci fa attribuire un nome piuttosto che un altro al colore che stiamo vedendo. Rosso, verde, giallo, blu sono tutti nomi di tonalità. Da un punto di vista fisico il corrispettivo della tonalità è la lunghezza d'onda della radiazione luminosa: quanto più la luce incidente su un certo punto della retina è riducibile ad una banda ristretta di lunghezze d'onda tanto più netta e precisa sarà per l'osservatore la possibilità di attribuire un nome al colore percepito.

È importante precisare che le tonalità che l'occhio è in grado di discriminare come irriducibili ad altre sono i soli colori spettrali (cioè i colori dell'arcobaleno, quelli separati da Newton tramite l'esperimento del prisma) più i colori originati da combinazioni di rosso e di blu spettrali (le cosiddette porpore). Tutti gli altri colori - ad esempio il rosa, il marrone, il salmone, il verde oliva, ecc. – possono essere definiti come combinazioni di una certa tonalità con gli altri due attributi di cui parleremo fra breve (il rosa, ad esempio, è un rosso poco saturo). 

Fig. 10 – Differenze di tonalità (con valori massimi di saturazione)

La tonalità è una qualità del colore discriminabile ugualmente sia in valutazioni fuori contesto sia in valutazioni contestuali. Essa ha a che fare, infatti, con l'apparenza del colore in se stesso più che con la comparazione di un colore con gli altri elementi circostanti. Tuttavia, la presenza o l'assenza di un contesto possono mutare notevolmente la percezione di una medesima tonalità, come dimostra l'esempio descritto nel precedente paragrafo.

La luminosità è l'ingrediente che specifica la quantità di bianco o di nero presente nel colore percepito. La determinazione della quantità di bianco o di nero in una macchia di colore è possibile sia fuori contesto che in modo contestuale. Però il tipo di valutazione che consente di determinare in modo accurato il livello di grigio (cioè la distanza dai due estremi bianco e nero) in un colore è quello contestuale. Per dimostrare la correttezza di tale affermazione, occorre introdurre innanzitutto una distinzione terminologica.

Possiamo, dunque, chiamare brillantezza o intensità (brightness, in inglese) la quantità totale di luce percepita, emessa da una sorgente o riflessa da una superficie. La valutazione di tale quantità è un giudizio non contestuale, ma dipendente dal solo effetto percettivo suscitato dalla luce incidente sulla retina. Definiamo, invece, luminosità (lightness o value, in inglese) - meglio anzi luminosità apparente - la quantità di luce proveniente da un oggetto, a paragone della quantità di luce proveniente da una superficie bianca sottoposta alla medesima illuminazione. Si tratta evidentemente di una valutazione contestuale. 

Fig. 11 – Differenze di luminosità (con tonalità e saturazione costanti)

Il fatto che il giudizio sulla luminosità sia più preciso e differente rispetto al giudizo sulla brillantezza si può dimostrare con un esempio. Se osserviamo una luce bianca piuttosto fioca (percezione di brillantezza) essa ci appare comunque bianca e non grigia. La visione del colore grigio possiamo averla solo osservando una superficie che ci appare meno luminosa rispetto ad una superficie bianca sottoposta alla medesima illuminazione (percezione di luminosità). Ciò significa che possiamo variare anche notevolmente l'intensità della luce che colpisce una superficie, senza che cambi la percezione della luminosità relativa delle sue parti. Esiste, cioè, un rapporto costante tra la quantità di grigio percepita in una zona dell'oggetto osservato, a paragone della quantità di grigio percepita in altre zone dell'oggetto, rapporto che non cambia al variare dell'illuminazione complessiva dell'ambiente.

Da quanto detto, emerge che la valutazione della luminosità è un atto percettivo qualitativamente differente rispetto alla determinazione della tonalità di un colore. Mentre quest'ultima può avvenire in modo non contestuale e sembra spiegabile nei termini fisiologici descritti dalla teoria tricromatica della visione, la valutazione della luminosità è invece un atto comparativo che pone in rapporto reciproco tutti gli elementi della scena osservata.

Proprio per questa sua natura comparativa, olistica, l'attributo della luminosità è l'elemento più importante all'interno della nostra percezione visiva. Come ben sanno fotografi, pittori e disegnatori, la visione acromatica, basata solo sul contrasto di luci, è in grado di veicolare tutte le informazioni essenziali ai fini della comprensione della scena osservata.

La saturazione (saturation, in inglese) è il terzo ed ultimo ingrediente che contribuisce alla percezione del colore. È la misura della purezza, dell'intensità di un colore.

La valutazione della saturazione può essere non contestuale o contestuale. Nel primo caso, essa definisce la purezza e la pienezza del colore in rapporto unicamente all'intensità della sua percezione isolata. Nel secondo caso, invece, in rapporto ad una superficie bianca sottoposta alla medesima illuminazione. In questa accezione, cioè come valutazione contestuale di luci riflesse, si parla tecnicamente di croma (inglese chroma) piuttosto che di saturazione. Non vi sono però differenze essenziali tra i fenomeni percettivi definiti per mezzo dei due termini, per cui, ai fini del nostro discorso, parleremo di saturazione in riferimento ad entrambe le accezioni.

I colori spettrali sono in assoluto i più saturi che noi possiamo osservare. Essi ci appaiono vivi, puri, brillanti, pieni, per nulla mescolati con parti di grigio. Al contrario, un colore poco saturo appare smorto, opaco, grigiastro, poco riconoscibile dal punto di vista della tonalità. Il motivo di questa scarsa riconoscibilità è che un colore poco saturo è il frutto di una mescolanza di luci di diversa lunghezza d'onda, ragion per cui differisce profondamente dai colori spettrali che sono invece prodotti da luci di banda molto ristretta.

Una radiazione costituita dalla mescolanza di molte lunghezze d'onda differenti produce una curva di assorbimento da parte dei coni della retina piatta e senza picchi, che corrisponde alla percezione di un colore grigiastro. Perciò la saturazione si definisce anche comunemente come la misura della quantità di grigio presente in un colore, intendendo con ciò che la mancanza di grigio accoppiata alla piena riconoscibilità della tonalità corrisponde alla massima saturazione, mentre la predominanza del grigio su un colore non facilmente identificabile corrisponde all'assenza di saturazione. La sequenza di campioni in fig.12 mostra appunto un aumento ordinato della saturazione da sinistra verso destra. 

Fig. 12 – Differenze di saturazione (con tonalità e luminosità costanti)

Il fatto che un colore saturo ci appaia, per così dire, pienamente se stesso, facilmente identificabile, rende possibile accoppiare la misura della saturazione all'identificabilità di un colore spettrale nel campione che si sta osservando. Se, cioè, non siamo in grado di dire con certezza se stiamo osservando un rosso, un giallo, un blu, un verde, ecc., allora è sicuro che abbiamo a che fare con un colore non saturo: se, ad esempio, siete d'accordo sul fatto che è difficile valutare se i primi tre campioni a sinistra in fig.12 appartengano oppure no alla gamma dei rossi, siete anche d'accordo sul fatto che si tratta di colori non saturi.

Un problema ben noto ad artisti, pittori, grafici e studiosi del colore in generale è la difficoltà di separare psicologicamente, soprattutto in condizioni di scarsa illuminazione, la componente di luminosità dalla componente di saturazione di un colore. Quanto più un colore è scuro, infatti, tanto più è difficile identificarne la tonalità, per poter valutare se esso sia saturo oppure no. Ed inoltre, a complicare ancora le cose, un colore molto saturo appare chiaro e brillante, il che porta spesso l'osservatore a giudicarlo più luminoso di un colore meno saturo che riflette la medesima quantità di luce. La tavola in fig. 13 mostra schematicamente il modo in cui luminosità e saturazione influenzano la visione dei colori: nel grafico la luminosità cresce in passi uguali da nero verso bianco sull'asse verticale; la saturazione aumenta in modo corrispondente lungo l'asse orizzontale. Pertanto tutti i campioni posti sulla medesima riga condividono lo stesso livello di luminosità; tutti i campioni sulla medesima colonna condividono lo stesso livello di saturazione.

Dall'osservazione della disposizione dei campioni di colore sulla tavola emergono due considerazioni: 1) la discriminazione degli ingredienti di un colore è più difficile in corrispondenza dei toni scuri; 2) la capacità di discriminare livelli di saturazione differenti è massima in corrispondenza di livelli di luminosità medi. 

Fig. 13 – Influenza della luminosità e della saturazione sulla percezione di un colore

Tra i modelli di rappresentazione dei colori sviluppati sulla base del complesso percettivo tonalità-luminosità-saturazione, sono da citare il sistema di notazione creato da Alfred H. Munsell, assistente presso la Normal Art School di Boston nel 1898, e il modello di rappresentazione digitale noto come HLS (dalle iniziali delle parole inglesi hue, lightness e saturation). Quest'ultimo sarà descritto diffusamente in seguito.

Per quanto riguarda il sistema di Munsell, tuttora utilizzato soprattutto come ausilio nella scelta dei colori per la pittura, tutte le informazioni utili a chi volesse approfondire l'argomento sono disponibili on line all'indirizzo http://www.munsell.com/. In questa sede basti ricordare che Munsell ordinò le tonalità (hues) della luce spettrale più le porpore lungo un cerchio, suddividendole arbitrariamente in 100 intervalli equidistanti e designando le tonalità principali con le iniziali dei nomi dei colori nella lingua inglese. Divise poi la luminosità apparente di un colore in dieci intervalli, dal nero al bianco, e la saturazione (chroma) in intervalli progressivi designati con multipli di 2. I colori meno saturi sono i grigi nella scala da nero a bianco, con valore di croma 2; i colori più saturi, che possono raggiungere valore di croma 18 o 20, si trovano lungo l'equatore del solido pseudo-sferico utilizzato per rappresentare spazialmente il sistema, solido il cui asse verticale rappresenta la dimensione della luminosità. In questo modo ogni colore appartenente al modello viene univocamente identificato per mezzo di una sigla e di tre parametri numerici: ad esempio 10R 6/4 identifica un rosso (R = red) leggermente spostato verso il giallo, di luminosità 6 e croma 4.

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Aggiornato Tuesday, 30-Jul-2002 17:18:06 CEST