Pellicole a colori.

Per questo articolo ho deciso di riunire tutte le informazioni su pellicole a colori, struttura e trattamento, nonché di allargare la trattazione anche alla teoria della visione e della riproduzione del colore, in modo da dare informazioni quanto più estese possibile su materiali che la maggior parte delle persone a questo mondo crede estinti. Informazioni tratte dai libri citati in bibliografia, veri e propri trattati scientifici ai quali oggi nessuno è più abituato, stante la tragica situazione del panorama editoriale fotografico, orientato esclusivamente a far credere ai polli che esista soltanto photoshop.
Non potete immaginare quale enorme soddisfazione vi sia nel trattare in proprio le diapositive, i negativi a colori, la stampa dei negativi e del cibachrome.
La gente è così abituata alla mediocrità delle stampanti sputa-inchiostro ed ai trattamenti grossolani della maggior parte dei laboratori, che una stampa all'ingranditore di un negativo a colori medioformato può letteralmente lasciare a bocca aperta, per non parlare di una stampa cibachrome.

Detto questo è doveroso iniziare la trattazione con una spiegazione di come funziona la visione umana e del perché è profondamente diversa da come una fotocamera registra i colori.
La conoscenza di questa discrepanza è di fondamentale importanza, più di ogni altra informazione, perché permette a priori di decidere se scattare, magari prendendo opportuni provvedimenti, oppure di lasciar perdere nel caso in cui si comprenda che la foto sarebbe inevitabilmente compromessa.

Essendo il lavoro che mi prefiggo piuttosto impegnativo, la pubblicazione avverrà progressivamente, capitolo per capitolo. Quindi tornate su questo articolo frequentemente, conto di terminarlo entro qualche mese.


Bibliografia.
Le basi scientifiche della fotografia, di H.J.Walls, G.G.Attridge, Cesco Ciapanna editore, 1979.
Trattato completo di fotografia, di M.J.Langford, Edizioni fotografare, 1972.
Trattato di fotografia a colori, di D.A.Spencer, Cesco Ciapanna editore, 1978
Fondamenti di fotografia materiali e processi, di L.Stroebel, J. Compton, I.Current, R.Zaikia, Zanichelli, 1993.
Enciclopedia pratica per fotografare di autori vari, Fratelli Fabbri editori, 1979 (6 volumi).



La visione dei colori.


C'è da fare una premessa importante: il colore, come noi lo conosciamo, è un fenomeno del tutto soggettivo.
Mentre le proprietà fisiche della luce, come la lunghezza d'onda, sono grandezze quantitative e misurabili, i colori, che noi sappiamo essere correlati alla lunghezza d'onda, sono concetti qualitativi della luce che si può arrivare a concepire esclusivamente mediante la vista.
Parlare infatti ad esempio di differenza tra il blu ed il rosso senza riferirci alla nostra percezione visiva di tali colori è assolutamente privo di significato. Il rosso ed il blu non sono diverse quantità della stessa sensazione, ma due sensazioni diverse. Inoltre gli stimoli  che danno origine a queste sensazioni sono qualcosa ancora di diverso e non vanno confusi con le sensazioni stesse di rosso e di blu.
E' vero che è stato messo a punto un metodo mediante il quale i colori possono essere confrontati e definiti in modo quantitativo, ma tale confronto è basato sulla visione e le unità usate derivano da sensazioni soggettive. In definitiva è fondamentale tenere presente che i colori non possono essere misurati con unità puramente oggettive come invece è possibile fare per i fotoni o per il flusso di energia luminosa.
Pertanto la fotografia a colori implica una componente soggettiva che è molto più importante che nella fotografia in bianco e nero, infatti le misure quantitative sull'accuratezza della riproduzione a colori anche se possibili, sono sempre basate sulla visione che differisce tra individuo e individuo, a volte in modo assai considerevole.


Principi fondamentali della visione a colori.

  1. La luce che stimola la retina in genere non proviene direttamente dalla sorgente; di solito essa viene prima riflessa, e a volte trasmessa, da oggetti materiali. Se gli stimoli non producono alcuna sensazione di colore, diciamo che la luce, o gli oggetti che la riflettono o la trasmettono, sono bianchi, incolori o neutri.
  2. Una miscela di due colori diversi dà luogo, ad eccezione del caso citato al punto 7, ad un terzo colore, diverso da quelli che compongono la miscela. Dato però che il colore è solo una percezione, non è possibile sapere se esso è prodotto da un solo colore o da una miscela di colori. A differenza infatti di quanto accade con il senso dell'udito, dove un orecchio allenato può distinguere un suono puro da una miscela di suoni, nella percezione dei colori è impossibile effettuare una simile distinzione. A tal proposito occorre precisare che i colori possono essere prodotti sia da una miscela di luci colorate, sia da una miscela di pigmenti che riflettono luce colorata. Il colore prodotto da due fasci di luce colorata è un colore additivo, mentre il colore di un corpo è dovuto al fatto che esso assorbe parte della luce,  riflettendone un'altra parte e pertanto il colore di una miscela di pigmenti è un colore sottrattivo.
  3. La luce visibile all'occhio umano è una porzione del campo delle radiazioni elettromagnetiche comprese tra 400 e 750 nm (un nanometro = 10-9 metri). Se la radiazione è uniformemente distribuita lungo questo intervallo di lunghezze d'onda, noi abbiamo la sensazione del bianco, se invece la radiazione ha una lunghezza d'onda ben definita all'interno di questo intervallo, abbiamo la sensazione di un colore preciso e la radiazione si definisce monocromatica.
    L'intervallo di lunghezze d'onda sopra descritto prende il nome di spettro visibile; nelle varie zone che compongono lo spettro il colore cambia continuamente e non esistono diverse radiazioni monocromatiche aventi lo stesso colore. Per un occhio normale lo spettro può essere suddiviso nelle seguenti zone : da 400 a 450 nm violetto, da 450 a 500 nm blu, da 500 a 570 nm verde, da 570 a 590 nm giallo, da 590 a 610 nm arancio, da 610 a 700 nm rosso. Alcuni individui hanno un potere di risoluzione del colore che arriva a 1 nm, cioè riescono a percepire come colori diversi le radiazioni che differiscono per una lunghezza d'onda di 1 nanometro.
  4. Una luce colorata o una luce riflessa da una superficie raramente è monocromatica, nella maggior parte dei casi i colori che noi vediamo sono dovuti alle radiazioni comprese in una banda più o meno ampia di lunghezze d'onda.
  5. Il colore di un oggetto riflettente o trasparente è il risultato sia delle sue proprietà intrinseche, sia della luce che lo colpisce. Un oggetto osservato in luce bianca  appare colorato perché assorbe parte dello spettro mentre riflette o trasmette la parte restante che è appunto quella che noi percepiamo come colore dell'oggetto. Se invece la luce incidente è colorata ed è costituita solo solo dalla parte di spettro assorbita dall'oggetto, l'occhio non riceve nessuna radiazione, e l'oggetto appare nero. Se poi la luce incidente è colorata ed è costituita soltanto dalla parte di spettro riflessa o trasmessa dall'oggetto, il colore osservato è lo stesso che si avrebbe se l'oggetto fosse bianco ed osservato in luce bianca, in quanto non si ha nessuna radiazione assorbita. Infine quando la luce è costituita da una miscela di parti dello spettro l'oggetto assume un colore diverso da quello che si avrebbe in luce bianca.
  6. E' possibile scegliere tre colori tali che mescolando in varie proporzioni tre fasci di luce ad essi corrispondenti, si può ottenere sia la sensazione del bianco, sia quella di ogni altro colore. Questi tre colori sono chiamati colori primari e possono essere monocromatici oppure possono comprendere una banda di radiazioni ampia sino ad un terzo dello spettro. La loro lunghezza d'onda precisa se sono monocromatici o la lunghezza d'onda centrale della banda può anche variare, è solo necessario che essi producano rispettivamente la sensazione del blu, del verde, del rosso. Mescolando invece dei pigmenti che sono sostanze riflettenti, è impossibile ottenere il bianco in quanto, come già detto, i pigmenti assorbono parte dello spettro. La parte assorbita dalla miscela di pigmenti è la somma della parti assorbite dai singoli pigmenti costituenti la miscela. Tre pigmenti primari, opportunamente scelti, hanno un campo di assorbimento che comprende l'intero spettro e la loro miscela dà luogo al nero o al grigio scuro.
  7. Ciascun colore primario ha un colore complementare che è costituito dalla miscela degli altri primari. Nel caso di un primario a larga banda, il complementare è costituito dalla miscela del residuo dell'intero spettro. Mescolando un primario con il suo complementare si ottiene il bianco in sintesi additiva (cioè miscelando fasci di luce colorata) oppure si ottiene il nero in sintesi sottrattiva (cioè nel caso di miscela di pigmenti); abbiamo quindi definito gli importanti concetti di sintesi additiva e sottrattiva. Il significato del termine complementare può essere esteso a due colori qualsiasi che miscelati tra loro diano il bianco in sintesi additiva o il nero in sintesi sottrattiva.
  8. Per definire in modo esauriente una qualsiasi tonalità cromatica si può ricorrere a tre variabili e precisamente il colore (o tinta), la saturazione, la luminosità.
    La prima variabile, il colore, rappresenta la più importante caratteristica di una luce o di un pigmento. Due radiazioni monocromatiche che sono giudicate come aventi la stessa luminosità, ma che sono percepite in modo diverso, differiscono nel loro colore. Si tratta, in altre parole, della proprietà che si cerca di descrivere dando un nome al colore usando termini come turchese, lilla, giallo canarino oppure quando si parla ad esempio di due verdi dicendo che uno dei due è più blu dell'altro.
    La saturazione si riferisce alla forza di un colore ed oggettivamente alla sua purezza. Quando i colori sono analizzati secondo i loro componenti primari, un colore poco saturo contiene una grande quantità di bianco mentre invece un colore perfettamente saturo non ne contiene affatto. La saturazione quindi è tanto maggiore quanto minore è la quantità di bianco che contiene. Una tinta ad acquarello applicata sun foglio di carta bianco produce un colore molto insaturo, se però sulla stessa zona si procede ad applicazioni successive della stessa tinta, allora la saturazione aumenta anche se la tonalità cromatica rimane la stessa. In definitiva la saturazione rappresenta quella qualità del colore che si cerca di definire con termini come "intenso" o "vivido". Il concetto di saturazione riveste enorme importanza nel campo della riproduzione fotografica. La saturazione di una particolare superficie colorata non ha un valore fisso in tutti i casi; essa oltre a dipendere dal pigmento applicato sulla superficie, è influenzata anche dalla natura della superficie stessa, dall'illuminazione e da altri fattori ambientali. Essa inoltre può dipendere da valutazioni soggettive di cui parlerò fra poco. A parità di altri fattori una superficie lucida ha una saturazione maggiore di una superficie opaca e una qualsiasi superficie colorata ha una saturazione maggiore se osservata alla luce del sole che se osservata in luce diffusa di una giornata nuvolosa. Il colore di un oggetto molto distante appare poco saturo a causa della luce blu diffusa dall'atmosfera.
    La luminosità di un colore è un termine molto ambiguo. Infatti per il colore non esiste nessuna semplice connessione tra luminosità, che è una sensazione, e luminanza che è invece l'intensità oggettiva che ha generato lo stimolo. Per un determinato colore, avente una determinata saturazione, la luminosità ovviamente cresce con la quantità di energia luminosa che raggiunge l'occhio, senonché diversi colori, aventi stessa luminanza, cioè che producono stimoli ugualmente intensi, possono dare luogo a luminosità diverse. Approfondirò il concetto più avanti.
    Un altro termine utile per descrivere qualitativamente il colore di una superficie riflettente è la degradazione. I colori degradati sono quelli usati ad esempio nella pittura, mescolati al nero, per ottenere tinte scure come il marrone o similari. La degradazione è l'opposto della saturazione, ma è un termine soltanto qualitativo e non ha alcuna rilevanza scientifica.
  9. E' molto difficile descrivere in modo esauriente l'impressione soggettiva di un colore. Osservando una sorgente di luce colorata e rendendola più intensa o più debole in genere non si ha alcuna difficoltà a percepire il cambiamento.
    Supponiamo di osservare un quadro e che nel frattempo l'illuminazione si riduca ad un decimo del valore iniziale. Fin da subito riusciamo a renderci conto della minore luce dell'ambiente anche se ben presto finiremo per non accorgercene più grazie all'adattamento dell'occhio, ma ancora prima che intervenga l'adattamento, una zona arancione del dipinto continuiamo a vederla arancione ed una zona blu continuiamo a vederla blu. Supponiamo invece che l'illuminazione resti la stessa, ma che la riflettività del dipinto diminuisca sino ad un decimo del valore originale ad esempio degradando i colori miscelandoli con del grigio neutro. In queste condizioni le zone arancioni ci apparirebbero marroni e quelle blu di un colore blu molto più scuro. Ciò è molto strano perché effettuando una misura con un opportuno strumento le zone arancioni e le zone blu fornirebbero gli stessi valori di luminanza in entrambi i casi. Questa è un'altra prova che noi vediamo con il cervello.
    E quindi essenziale trovare un metodo scientifico per la definizione precisa dei colori o, se si preferisce, degli stimoli che sono percepiti come colori.
    Prima di trattare questo argomento è bene dire qualcosa a proposito delle teorie sulla visione umana dei colori.

Teorie della visione dei colori.

La risposta degli elementi della retina, coni e bastoncelli, alle radiazioni di diversa lunghezza d'onda può essere considerata sotto due punti di vista.
In primo luogo: quanta energia luminosa di una certa lunghezza d'onda può essere necessaria per produrre un determinato livello di sensazione?
In secondo luogo: quale lunghezza d'onda, a prescindere dall'intensità della luce, produce un determinato colore?
Sia i bastoncelli che i coni sono particolarmente sensibili alle lunghezze d'onda comprese nella parte centrale dello spettro visibile: circa 510 nm per i bastoncelli e 556 nm per i coni. In altre parole la sensibilità dell'occhio varia con la lunghezza d'onda  secondo una curva a campana avente il massimo all'incirca nella parte centrale dello spettro visibile.
I bastoncelli e i coni differiscono proprio per quanto riguarda la discriminazione dei colori. I bastoncelli sono incapaci di distinguere i colori. Anche se la loro risposta alle diverse lunghezze d'onda varia secondo la curva sopracitata essi, o meglio il cervello che sta dietro di essi, consentono solo di valutare se una luce è debole o intensa e non se è colorata. Questo è il motivo per cui non è possibile distinguere i colori alla luce della luna, che è circa un milione di volte più debole della luce del sole; in queste condizioni la visione è dovuta solo ai bastoncelli e si parla di visione scotopica.
I coni invece sono responsabili della discriminazione dei colori, e si parla quindi di visione fotopica, mentre la visione dovuta contemporaneamente ai coni e ai bastoncelli è definita mesopica.
Le teorie fondamentali della visione a colori sono due. La prima è nota da molto tempo, ancora prima che la luce fosse considerata radiazione elettromagnetica. Si tratta della teoria di Thomas Young e spiega la visione a colori basandosi sul fatto, verificato sperimentalmente, che quasi tutti i colori possono essere formati mescolando tra loro tre colori primari, tra cui quelli risultati più adatti sono il blu, il verde, il rosso.

Thomas Young, il cui nome ricorre spesso in molti campi della fisica, pubblicò la sua teoria nel 1801, affermando che:
  1. La retina contiene tre tipi di recettori, ciascuno dei quali è sensibile ad un colore primario, e precisamente blu, verde e rosso.
  2. La sensazione del colore è prodotta da un diverso stimolo dei tre recettori, mentre la sensazione del bianco è dovuta al fatto che tutti i tre recettori ricevono uno stimolo di uguale intensità.
La teoria di Young è stata ripresa ed ampliata da Von Helmholtz nel 1867 ed è giunta sino a noi con il nome di teoria tricromatica di Young-Helmholtz.
La seconda teoria invece è stata invece ipotizzata nel 1870 dal fisiologo tedesco Ewald Hering, il quale affrontò il problema da un punto di vista più aderente alle impressioni che il colore suscita all'osservatore. Per la maggior parte degli osservatori infatti i colori si dividono in quattro tipi: il rosso, il verde, il blu,  il giallo. Questi quattro colori formano due coppie di colori complementari (rosso-verde e blu-giallo). Lo dimostra il fatto che dopo aver osservato a lungo un oggetto rosso, chiudendo gli occhi si ha la sensazione del verde e viceversa, mentre dopo aver fissato a lungo un oggetto blu, chiudendo gli occhi si ha la sensazione del giallo e viceversa. Inoltre mentre il colore porpora (o magenta) sembra essere effettivamente una miscela di rosso e di blu, è ben difficile considerare il giallo come una miscela di rosso e di verde, anche se due fasci di luce rossa e verde, miscelati tra loro danno luogo al giallo.
Hering considerò che l'accoppiamento dei colori complementari e la natura di colore fondamentale che si deve attribuire al giallo richiedevano una spiegazione del fenomeno diversa da quella di Young-Helmholtz. La teoria di Hering si basa su tre paia di risposte sensoriali complementari e precisamente una risposta al nero-bianco, una al rosso-verde, de una al blu-giallo; nessun membro di una coppia può essere attivato quanto è attivato il suo complementare.
Questa teoria presenta tuttavia un grosso inconveniente: essa non renderebbe possibile la visione del grigio perché questo dovrebbe essere prodotto dalla combinazione di segnali complementari nero e bianco.
Il problema della visione dei colori è stato affrontato anche in data più recente ed ha subito ulteriori sviluppi. Una delle ricerche più recenti consiste nel mettere a punto dei metodi per misurare l'assorbimento spettrale dei singoli recettori della retina; alcune di queste misure sono state effettuate in situ, cioè mentre l'occhio era in funzione; studi altrettanto complessi sono stati effettuati esaminando campioni di tessuto retinale. Notevoli progressi poi sono stati possibili grazie a nuovi sistemi di inserimento di microelettrodi in singole fibre nervose (il nervo ottico ne contiene circa tre quarti di milione) e nel ganglio retinale. Quest'ultimo ha fornito molte informazioni sul modo in cui il segnale cromatico viene trasmesso al cervello.
Per quanto riguarda l'assorbimento spettrale delle cellule retinali, è stato definitivamente accertato che nei recettori conici  si trovano tre pigmenti sensibili alla luce e in ogni cellula a forma di cono si trova uno solo di questi pigmenti. E' il diverso scolorimento di questi pigmenti che in qualche modo dà origine alla sensazione del colore. L'esame del ganglio retinale porta a concludere che il meccanismo della visione è molto più complesso di quello ipotizzato dalle due teorie precedenti. L'uso di radiazioni di diversa lunghezza d'onda ha dimostrato ad esempio che, per la parte dello spettro dal verde al rosso, vi sono alcune cellule che che forniscono una risposta solo per il colore rosso, altre solo per il verde ed altre ancora per nessuno dei due colori. Si è notata anche una differenza di risposta al variare dell'intensità dell'illuminazione. Pertanto dallo studio del meccanismo della visione è risultato che i recettori conici sono sensibili ai colori primari rosso, blu e verde, mentre successivamente le cellule del ganglio retinale trasmettono i segnali secondo coppie di colori complementari.
La teoria base di Young-Helmholtz sembra quindi confermata per quanto riguarda la ricezione dei colori, mentre il meccanismo di tramissione dei segnali che opera al livello del cervello, è spiegato in modo più esauriente dalla teoria di Hering.


Fenomeni della visione a colori.

Indipendentemente dal meccanismo che rende possibile la visione dei colori, passo ora a descrivere alcuni fenomeni tipici del comportamento dell'occhio umano, alcuni dei quali sono molto importanti per la fotografia.
In uno spettro di radiazioni luminose, l'occhio può distinguere un numero di colori che secondo i risultati di diverse ricerche è di circa 150. La più piccola differenza di lunghezza d'onda che può essere apprezzata dall'occhio non è però sempre costante lungo lo spettro, ma varia da un minimo di 1 nm sino a 6nm ed anche più agli estremi dello spettro, e dipende comunque dalle doti individuali, non è costante per tutti gli individui.
Un'altra importante proprietà fisiologica dell'occhio è che le immagini a colore separate, ma che sono vicine tra loro nello spazio e nel tempo possono essere sommate o fuse tra loro, in modo tale che il colore osservato è il risultante della mescolanza dei singoli colori presenti. I colori possono essere separati nello spazio come piccoli punti colorati individualmente invisibili, oppure possono essere presentati in successione ad intervalli di tempo inferiori al limite di persistenza dell'immagine. Le immagini televisive a colori, ad esempio, sono realizzate mediante un insieme di macchie emettenti luce di varia intensità di colore verde, rosso e blu.
La saturazione di un colore dipende in larga misura da considerazioni soggettive. Come ho già scritto, alla luce della luna noi non possiamo distinguere i colori, ma solo vari toni di grigio, che possono essere considerati come colori aventi la massima insaturazione possibile. All'aumentare dell'illuminazione la saturazione aumenta sino a raggiungere il livello di saturazione che si ha di giorno. Ciò naturalmente è legato alla fisiologia dell'occhio, ma può anche essere spiegato in base alle teorie della visione a dei colori sopra descritte.
Infine, analogamente a quanto avviente per l'intensità della luce, si ha anche un adattamento dell'occhio ai colori. L'esempio più importante di questo fenomeno riguarda l'adattamento dell'occhio alla luce del giorno e alla luce artificiale al tungsteno. Quest'ultima è talmente più gialla della prima  che un pezzo di carta bianca, osservato con gli occhi adattati alla luce del giorno apparirebbe sicuramente giallo,  ma invece esso appare bianco, in virtù della memoria cromatica, che sostituisce la percezione con il ricordo per colori conosciuti. In pratica il foglio visto alla luce artificiale è giallo, ma noi sappiamo che è bianco, quindi il cervello lo percepisce come bianco, indipendentemente della realtà. Cosa analoga anche per la neve in ombra scoperta, che è azzurra per via del riflesso del cielo, ma che viene percepita come bianca, ma in fotografia appare inesorabilmente azzurra.
L'adattamento della vista ai colori, è meno tollerante di quello all'intensità della luce e non si verifica in caso di luci intensamente colorate. Probabilmente è limitato al caso in cui la luce, pur essendo colorata, contiene tutti i colori dello spettro visibile, in modo che si mantenga da parte dell'occhio la possibilità di avere la sensazione del bianco.


Classificazione dei colori


E' molto importante avere un metodo per classificare i colori.
Il modo più semplice, e spesso anche il più soddisfacente, per definire un colore è quello di ricorrere ad un campione. Lo dimostra il fatto che per acquistare un filo avente lo stesso colore del tessuto i sarti si recano in merceria portandosi appresso un pezzo del tessuto da cucire, che assume così la funzione di campione. Il sistema del campione è utilizzato anche dai fabbricanti di vernici, i quali forniscono ai loro clienti un campionario in cui sono riportati i colori di tutte le vernici disponibili. In molti casi questi colori sono identificati tramite numeri che spesso però si riferiscono ad una numerazione arbitraria usata dal fabbricante e a cui i colori corrispondono. In ogni caso servendosi del campione o del numero che lo caratterizza è possibile definire oggettivamente un determinato colore anche a voce ad esempio in una conversazione telefonica.
Questi sistemi si basano interamente sul confronto dei colori con campioni scelti come riferimento. Essi però non sono privi di inconvenienti. Le difficoltà di tali sistemi sono dovute al fatto che con il passare del tempo gli stessi campioni possono essere riprodotti in modo meno fedele, oppure il colore di un determinato campione può degradarsi, o ancora chi compra e chi vende possono essere in possesso di cataloghi diversi. Questi sistemi poi si limitano a classificare i colori di superfici riflettenti e non si riferiscono mai a luci colorate.
Un sistema più scientifico per definire i colori è quello di tracciare delle curve che forniscano la composizione spettrale della luce riflessa da una superficie in funzione della lunghezza d'onda. Queste curve fornirebbero una chiara rappresentazione fisica del colore in esame, ma il loro uso risulta complicato e tutt'altro che pratico. Inoltre non sempre è facile individuare il colore di un oggetto dalla sua curva di riflettanza spettrale sopratutto perché la composizione della luce riflessa varia al variare delle condizioni di illuminazione dell'ambiente.
In linea di principio per riprodurre in un osservatore una determinata sensazione cromatica si potrebbe poi cercare di definire i segnali che dalla retina vengono trasmessi al cervello. Questa ipotetica tecnica, comprensibilmente molto difficile, potrebbe fornirci la risposta retinale di un dato osservatore, ma non quella di un altro osservatore, ed anche se la risposta retinale fosse simile per più osservatori, probabilmente l'impressione di colore suscitata sarabbe diversa, variando da individuo ad individuo. Non bisogna dimenticare infatti che la visione ha sede nel cervello più che negli occhi. Questo ipotetico sistema quindi presenta enormi difficoltà di esecuzione e standardizzazione e quindi non può essere usato per la classificazione dei colori.
Un sistema infine molto interessante per definire i colori si basa invece sugli esperimenti di Newton, il quale scoprì che tutti i colori possono essere riprodotti mescolando opportunamente tre sorgenti di luce aventi i colori primari rosso, verde e blu. Se i tre colori primari vengono accuratamente definiti  ed accuratamente dosati, la loro sintesi fornisce un metodo molto pratico per classificare ogni colore in termini di quantità relative di luce rossa, verde e blu. Questo sistema è noto anche come riproduzione dei colori tramite sintesi e non si presta ad alcuna ambiguità, in quanto i primari sono unici. I risultati inotre non sono influenzati dalla luminosità, ma solo dalle quantità relative dei tre primari. Questo sistema però si riferisce solo a fasci di luce colorata e non alle sostanze che ricoprono le superfici come vernici e pigmenti.


Il sistema Munsell.

Questo sistema di classificazione dei colori fu ideato nel 1915 da un pittore americano, Albert Munsell. Egli ordinò i colori in uno schema tridimensionale cilindrico, distanziandoli ugualmente uno dall'altro in termini di colore, valore (o luminosità) e croma (o saturazione). L'asse del cilindro rappresenta la scala dei toni neutri dal nero assoluto alla base con un valore pari a zero, sino al bianco assoluto posto alla sommità del cilindro, con un valore pari a dieci.
Ciascuna semisezione verticale del cilindro viene definita "pagina" e l'insieme di tutte le pagine costituisce l'atlante di Munsell. Inoltre siccome tutti i colori realmente esistenti sono minori di quelli ideali, il solido non è più un cilindro, ma una sorta di sfera irregolare.

Per praticità la sfera viene rappresentata come una sfera ideale:




Queste invece sono le varie sezioni dette "pagine":






Dato però che i alcuni colori soggettivamente sono più chiari o più scuri di altri, le varie sfumature cromatiche occupano spesso posizioni diverse nelle pagine dell'atlante. Ad esempio i gialli saturi sono piuttosto luminosi e si trovano prevalentemente nella parte superiore della corrispondente pagina dell'atlante. Al contrario invece i blu saturi hanno una bassa luminosità ed occupano la parte bassa della corrispondente pagina dell'atlante.
Procurandosi un atlante di Munsell chiunque può riuscire facilmente ad identificare un colore e a comunicare il colore prescelto ad altri sempre che questi siano in possesso dello stesso atlante.
Per identificare un colore si usano tre cifre, ad esempio 5G 8/12, che è un giallo che si trova nella pagina 5G dell'atlante, con un valore (luminosità) pari ad 8 ed un croma (saturazione) pari a 12.
Le difficoltà insite nell'identificazione di un colore tramite campione, di cui ho già parlato, sono in gran parte superate grazie ad un accurato controllo dei sistemi e dei materiali usati per la preparazione dei campioni, in modo che essi possano alterarsi ben poco con il passare del tempo.
Naturalmente lo stesso atlante va conservato concura per evitare di sporcare o danneggiare i campioni.
Un inconveniente molto grave del sistema consiste nel fatto che molti colori che sembrano identici sotto certe condizioni di illuminazione, non lo sono più se le condizioni cambiano.
Si tratta di un inconveniente ben noto e spesso per evitarlo i colori vengono osservati sotto il cielo di settentrione la cui luce è abbastanza costante.
Questo fenomeno che si verifica con alcuni illuminanti fa apparire simili colori che non lo sono e che differiscono notevolmente per composizione spettrale, ed è definito come similitudine metamerica dei colori, detto brevemente metamerismo. Per rendersi conto delle differenze tra due colori spesso è sufficiente modificare la composizione spettrale dell'illuminante.


Il sistema CIE.

Questo sistema è stato introdotto originariamente dalla Commission Internationale de l'Eclairage e negli Stati Uniti è noto anche come sistema ICI (International Commission of Illumination).
Esso è probabilmente il sistema più universale, preciso e flessibile che sia stato fino ad oggi messo a punto.


Struttura della pellicola a colori.

Questa è la struttura denominata a colori intrinseci (perché inseriti negli strati) o tripack integrale.

Non vale per la kodachrome dove i coloranti erano aggiunti in fase di sviluppo al prezzo di una complicazione procedurale incredibile; ogni strato era sviluppato separatamente dagli altri e dopo ciascun sviluppo avveniva una esposizione a luce colorata diversa da strato a strato. Ovviamente impossibile da fare in casa, si poteva fare soltanto con le sviluppatrici Kodak K14.



Lo spessore complessivo di tutti gli strati è di circa 30 micron, quindi immaginate la notevole difficoltà per aver messo a punto una struttura così complessa.

Lo strato preliminare serve a proteggere la pellicola dai danni meccanici.

Il primo strato è costituito da un'emulsione sensibile alla luce blu, immediatamente dopo vi è un filtro giallo, che serve ad impedire alla luce blu di sensibilizzare i due strati sottostanti.
Il secondo strato è un'emulsione ortocromatica che è sensibile al verde ed al blu, ma il blu è stato arrestato dal filtro giallo.
Il terzo strato è un'emulsione sensibilizzata al rosso ma non al verde ed anche in questo caso non riceve la luce blu filtrata a monte.

Il secondo ed il terzo strato sono spesso, ma non da tutti i produttori, sdoppiati in uno strato più sensibile ed uno meno sensibile, per migliorare la risposta cromatica ed anche per compensare la perdita di luce dovuta al filtro giallo, mentre gli strati isolanti impediscono l'inquinamento del colore tra strato e strato.

In questo modo ciascuno dei tre strati registra un'immagine formata rispettivamente dalla porzione blu, verde e rossa dello spettro.

Ovviamente le tre immagini formate sono immagini d'argento, cioè in bianco e nero, ma ciascuno dei tre strati contiene un copulante colore che durante lo sviluppo cromogeno, grazie ai prodotti di ossidazione dello sviluppo (ricordo che se l'argento si riduce, il rivelatore si deve ossidare per bilanciare la reazione di ossido-riduzione) genererà un'immagine colorata del colore complementare a quello ricevuto.
L'immagine si forma quindi per sintesi sottrattiva, dove ciascuno strato, sottraendo alla visione il colore complementare genera il colore primario che aveva originariamente formato l'immagine.

Il primo sviluppo è un normale sviluppo in bianco e nero, che genera tre immagini negative perfettamente a registro in ciascuno dei tre strati; al termine dell'operazione avremo argento metallico proporzionale alla luce ricevuta del rispettivo colore assorbito. Questa immagine negativa non concorre alla formazione dell'immagine positiva se non per il fatto che lascia sugli strati dell'alogenuro di argento non esposto in misura inversamente proporzionale alla luce originariamente ricevuta.
A questo punto, prima del secondo sviluppo deve avvenire la seconda esposizione che è ottenuta tramite velatura chimica contemporaneamente al bagno cromogeno, perché se fosse fatta insieme al primo sviluppo, avremmo l'annerimento totale dell'argento; l'azione cromogena parte in ritardo rispetto alla velatura e questo fa capire quanto sia chimicamente complessa la formulazione e quanti anni di ricerche abbia richiesto per essere perfezionata, infatti anni fa la velatura avveniva con un bagno separato, intermedio tra il primo sviluppo e lo sviluppo cromogeno; poi i ricercatori hanno trovato il modo di combinare i due bagni. In effetti i primi kit di sviluppo per diapositive molti anni fa consistevano in sei bagni (sviluppo, velatura, sviluppo cromogeno, sbianca, fissaggio, stabilizzazione), e richiedevano fino a due ore di lavoro. Ed ancora prima la seconda esposizione doveva avvenire tramite uso di luce diretta, poi la pellicola doveva essere asciugata prima dei trattamenti successivi. Il tutto ovviamente al buio. (cfr. Ghedina - Il fotocolore)

Lo sviluppo cromogeno andrà a ridurre l'alogenuro dell'immagine positiva creando contemporaneamente l'immagine del colore complementare grazie all'ossidazione dello sviluppo che reagisce chimicamente con i copulanti rilasciando colore.
I sistemi di rilascio del colore sono molteplici e molto complessi da spiegare chimicamente, vi può essere ad esempio colore disciolto nell'emulsione, oppure rilascio di macromolecole di colore oleose che si disperdono nell'emulsione senza sciogliersi.

Al termine quindi dello sviluppo cromogeno avremo per ogni strato un'immagine negativa d'argento, un'immagine positiva d'argento, ed un'immagine a colori complementare al colore che ha impressionato lo strato. Osservando la pellicola in questo momento vedremmo il nero assoluto.

Non resta quindi altro da fare che rimuovere le due immagini d'argento tramite il processo di sbianca, che solitamente è condotto con miscele di ferricianuro o bicromato di potassio in ambiente acido, che molti di voi conoscono bene.
Infine restano il fissaggio per eliminare eventuali quantità di alogenuro rimasto, e la stabilizzazione che solitamente è un bagno imbibente-indurente a base di aldeide formica (formalina). Alcuni bagni riuniscono la sbianca ed il fissaggio.

I trattamenti per variare la resa cromatica di una diapositiva come ho già scritto in precedenza sono basati su idrossido di sodio per virare verso il ciano ed acido solforico per virare verso il rosso. Questa è una metodologia pubblicata da Fuji e funziona sicuramente sulle pellicole fuji.

Esiste però una metodologia che occorre collaudare personalmente in quanto non è ufficiale ma basata soltanto sulla teoria chimica dei copulanti.

Per ridurre lo strato giallo: ipoclorito di sodio in soluzione acida.
Per ridurre lo strato magenta: idrosolfito di sodio in soluzione leggermente alcalina.
Per ridurre lo strato ciano: soluzione diluita di metolo o amidolo.

Ho anche una parte molto più chimica che sarebbe assai interessante, ma mi risulta impossibile disegnare le molecole organiche e temo anche che potrebbe risultare piuttosto noiosa a chi non è abbastanza addentrato in chimica organica della quale soltanto la nomenclatura con tutte le sue revisioni sovrapposte può causare mal di testa.


1 commento:

  1. Buon giorno,ho letto con molto interesse i due articoli,questo e l'inerente l'inversione delle pellicole b+w.
    Molto buoni entrambi,sono quasi sicuro che un aticolo di (quasi)chimica pura avrebbe una notevole ripercussione...e desterebbe l'interesse di molti...
    La basicità e l'acidità possono essere nuovi orizzonti,soprattutto nel momento attuale(leggi immagini digitali...che no fotografie)
    Grazie per l'ottima pagina e gli articoli.
    Un cordiale saluto,Carlo Cobianchi.

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