Che cos’è il metamerismo?
Giorni fa, parlando con un amico di una stampa a pigmenti, mi è venuta la malaugurata idea di accennare al problema del metamerismo. Immediata la sua reazione: “Eh?”. Ho capito che, oltre a lui, tante altre persone potevano trovarsi nella stessa situazione di non conoscenza ed allora ho deciso di scrivere questo articolo. Pensavo che chiunque stampasse seriamente, magari con stampanti che usano inchiostri a pigmenti, più proni al problema, fosse a conoscenza del fenomeno. Evidentemente mi illudevo.
Per chiarire il concetto, dobbiamo capire come percepiamo i colori. Lo spettro elettromagnetico copre un intervallo ampio, con la porzione visibile nel mezzo. Da un lato c’è l’infrarosso, le microonde e le onde radio, dall’altro lato l’ultravioletto, i raggi X e i raggi gamma. Noi vediamo solo una parte dello spettro elettromagnetico. All’interno di questa parte, le differenti lunghezze d’onda ci appaiono come colori differenti.
Quando la luce illumina un oggetto, questo assorbe alcune lunghezze d’onda e ne riflette altre. Le lunghezze d’onda che vengono riflesse danno all’oggetto il colore che percepiamo. Se l’oggetto assorbe tutte le lunghezze d’onda, appare nero. Per questo motivo, perché assorbono tutte le lunghezze d’onda della radiazione incidente, gli oggetti neri tendono a scaldarsi al sole più velocemente degli oggetti che riflettono tutta o parte della radiazione, e quindi dell’energia incidente.
Un oggetto ideale che riflette una sola lunghezza d’onda, ci sembrerebbe di un colore puro. Ma gli oggetti reali sono meno collaborativi! Di solito assorbono varie lunghezze d’onda e con varie intensità. Il colore che finiamo per vedere è una media pesata di tutta la luce che l’oggetto riflette. Pensate a questo come a miscelare dei colori a tempera: un po’ di questo più un po’ di quello, una punta di quell’altro e così via.
Se il nostro sistema visivo potesse vedere l’intera distribuzione spettrale, lunghezza d’onda per lunghezza d’onda, avremmo un sovraccarico sul nostro cervello. Meno male che vediamo i colori come media dei colori dello spettro che vengono riflessi dagli oggetti reali. In questo modo, però, perdiamo delle informazioni. Due oggetti possono sembrarci dello stesso colore quando in realtà questo valore medio viene da due spettri riflessi completamente differenti. Un oggetto potrebbe, per esempio, riflettere solo un verde puro. Il secondo, invece, parti uguali di blu e giallo. Ma mescolare blu e giallo ci appare verde e così anche quell’oggetto lo vediamo verde.
Così come gli oggetti reali non riflettono una lunghezza d’onda “pura”, così le sorgenti di luce reali hanno una luce composta da una distribuzione complessa di intensità luminose a varie lunghezze d’onda.
La luce naturale del giorno quando il sole è sopra le nostre teste, ci appare neutra perché è quella a cui siamo abituati. In realtà ha una distribuzione spettrale complessa di varie lunghezze d’onda di varia intensità che, messe insieme ci sembrano proprio quella luce neutra del mezzogiorno.
La luce del sole a mezzodì non ci appare dello stesso colore dell’alba o del tramonto. E’ per questo che andiamo alla ricerca delle ora dorate. Le luci ad incandescenza non sono dello stesso colore di quelle alogene o fluorescenti. Questo ci porta verso l’affascinante mondo del bilanciamento del bianco e del lavoro da fare per far si che le foto in interni abbiano i colori giusti.
Tutta questa bella chiacchierata è un bell’argomento di conversazione per fare gli splendidi, i sapientoni, con gli amici a qualche festa. Non fosse per il metamerismo, o meglio, per il “difetto metamerico”
Due differenti distribuzioni spettrali che ci appaiono dello stesso colore, sono detti metameri una dell’altra. E’ il fenomeno per cui mescolanze differenti di vari colori (distribuzioni spettrali) danno luogo a una medesima sensazione cromatica. Sia che queste distribuzioni spettrali vengano da due sorgenti di luce o sono create dalla stessa luce che si riflette su due oggetti colorati, i due spettri sono metamerici. Ci sembrano dello stesso colore ma sono creati mediando due differenti curve spettrali. Il metamerismo è semplicemente un fatto della vita, la descrizione di uno dei modi in cui vediamo i colori. Non è né buono né cattivo. Semplicemente, la nostra visione funziona così.
Tramonto sul Lago Powell
Il metamerismo non è il problema, lo è il difetto metamerico. Quando valutiamo due colori come identici sotto una sorgente luminosa ma differenti sotto un’altra sorgente luminosa, si dice che avviene un difetto metamerico. Vediamo perché talvolta accade.
Supponiamo di utilizzare una luce con uno spettro uniforme e di illuminarci un oggetto. La luce riflessa dipenderà soltanto dalla riflettività spettrale di quell’oggetto. Ma se la luce che usiamo no è uniforme dal punto di vista dello spettro, la luce riflessa sarà una combinazione dello spettro della luce e di quello dell’oggetto. Le sole lunghezze d’onda che possono essere riflesse sono quelle presenti nella sorgente di luce e solo nella misura in cui sono presenti. Le lunghezze d’onda non presenti, non possono essere riflesse. Se illuminiamo con una luce “rossa” un oggetto “verde”, non vedremo granché. Poiché quell’oggetto (in media) riflette luce verde, apparirà nero o quasi nero sotto una luce rossa.
Adesso immaginiamo di avere due oggetti che sembrano avere lo stesso colore sotto una certa luce. I due oggetti potrebbero avere la stessa distribuzione spettrale ma è molto più facile che la distribuzione sia diversa e, sotto la luce, facciano una media che è simile o uguale tra i due oggetti. Ora cambiamo la luce con un’altra che sia dello stesso colore ma lo ottiene con una distribuzione spettrale diversa (si può fare, si può fare, succede nella vita di tutti i giorni). Se questa nuova luce ha delle lunghezze d’onda in comune con il primo oggetto piuttosto che con il secondo, i colori dei due oggetti cambieranno. Uno sembrerà di una tinta differente in rapporto all’altro. Se cambia il colore della luce ci aspettiamo che gli oggetti cambino di colore. Ma quando il colore della luce è lo stesso (anche se con composizione spettrale diversa) e gli oggetti sembrano di colore diverso, ci lascia perplessi. E’ il difetto metamerico. Gli oggetti sembrano dello stesso colore sotto una luce ma di colore differente sotto un’altra luce, senza spiegazione apparente.
Non è detto che il metamerismo sia sempre un fenomeno negativo. I produttori di automobili lo usano per creare dei colori che si modificano leggermente sotto luci diverse. Altro volte, invece, diventa un vero problema, tipo quando dovete comprare una maglia di un colore che vada bene insieme con quei pantaloni che già avete. La comprate sotto una certa luce, poi andate a casa e scoprite che i due capi sono di colore notevolmente differente!
Per noi fotografi, lo slittamento di colore dovuto al metamerismo può causare ad un’immagine che sembra buona sotto una certa luce di sembrare strana sotto una luce diversa.
Gli inchiostri a pigmenti soffrono di slittamento metamerico più spesso degli inchiostri a coloranti, anche se sono migliorati molto negli anni. Il segreto è nella formulazione degli inchiostri a cura dei produttori. Insomma, chimica, chimica, chimica. Per questo motivo, tra l’altro, è preferibile utilizzare inchiostri di marca con la vostra stampante. Gli inchiostri “universali” soffrono di tanti difetti tra cui anche il difetto metamerico.
Perciò, come accennavo all’inizio, anche se non è più un problema come solo cinque anni fa, il metamerismo dovrebbe essere un fenomeno conosciuto dai fotografi che stampano da soli il proprio lavoro.
Il primo ad utilizzare il termine metamer (metameri) per indicare colori che "anche se composti diversamente rispetto ai tipi di luce o lunghezze d'onda, hanno lo stesso aspetto", è stato Wilhelm Ostwald (1853-1932) nel suo libro Die Farbenlehre (Le teoria del colore), nel 1919.
Tanto per fare i saputelli, vi dico che ci sono quattro tipi di metamerismo:
metamerismo dell’illuminante;
metamerismo geometrico;
metamerismo dell’osservatore;
metamerismo di campo.
Il metamerismo
dell’illuminante è quello più comune. Si ha quando gli oggetti
sembrano dello stesso colore sotto una luce e di colore diverso sotto luce
diversa.
Il metamerismo geometrico
si ha quando gli oggetti osservati hanno lo stesso colore visti sotto un certo
angolo. Però, cambiando l’angolo di osservazione, gli oggetti si mostrano di
colore differenti.
Il metamerismo
dell’osservatore capita a causa delle differenze tra i sistemi
visivi dei due osservatori. L’origine è prettamente biologica.
Il metamerismo di campo si ha perché la proporzione dei tre tipi di coni nella retina, quelli sensibili ai vari colori, non solo varia tra osservatori diversi, ma perché, per lo stesso osservatore, questa proporzione varia anche all'interno della retina stessa. Così un piccolo oggetto luminoso può illuminare solo la parte centrale della retina, dove magari mancano i coni sensibili alle radiazioni di lunghezza di una certa lunghezza d’onda. Aumentando le dimensioni dell'oggetto, aumenta la parte illuminata della retina, attivando coni sensibili alle radiazioni a quella certa lunghezza d'onda e cambiando così il colore percepito di tale oggetto. E' quindi possibile che due oggetti che presentano lo stesso colore a una distanza, ad una distanza diversa appaiano di un colore diverso.
Questo strumento è stato progettato per mostrare gli effetti sul colore di stampe se viste sotto diverse sorgenti luminose (luce fluorescente, luce diurna e luce ad incandescenza).
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©2011 Aristide Torrelli