La sintesi dei colori

di Michele Viola

Un giorno di qualche anno più tardi, nel periodo delle scuole elementari, la maestra, tentando di spiegare concetti fondamentali ad una classe di teppistelli urlanti, ci disse che più o meno tutti i colori si possono comporre partendo da pochi colori fondamentali e che, in particolare, il bianco si può ottenere dalla sovrapposizione di tutti i colori, mentre l’assenza di colore corrisponde al nero. A dimostrazione di questo ci è stato presentato un cerchietto vivacemente colorato a spicchi che, posto in veloce rotazione, pareva in effetti bianco. Questa relativamente complessa messa in scena (il cerchietto rotante) restava però in contraddizione con l’esperienza più semplice e comune per un bambino: sovrapponendo i tratti di tutte le matite colorate dell’astuccio non riuscivo ad ottenere se non un verde/marrone scuro. Purtroppo questa esperienza tendeva a portarmi verso una classica quanto erronea convinzione: la teoria (a scuola) e la pratica (nella vita di tutti i giorni) rischiavano pericolosamente di divergere.

In poche parole non avevo capito nulla.

Negli anni seguenti, fortunatamente, varie esperienze mi hanno portato a riconciliare la pratica con la teoria. In fondo, quel giorno, la maestra aveva detto il vero sui colori (a prescindere dal cerchietto); semplicemente non avevo afferrato tutta la storia. A beneficio dei bambini confusi, posso tentare di riassumere qui un po’ di fisica del colore, in maniera forse banale, senza distinguere tra teoria e pratica.

Le matite colorate non sono l’unico modo per colorare una superficie; un altro modo comune è quello di illuminare la superficie stessa con delle luci colorate. Questi due metodi sono ovviamente profondamente differenti, nella teoria come nella pratica. Il foglio, bianco o di qualsiasi altro colore, riflette e diffonde la luce che lo illumina. Ponendo un pigmento colorato su un foglio bianco, illuminato dalla luce del sole, si assorbe una parte della luce riflessa, in altre parole si copre una parte dei “colori del bianco”, cioè si sottrae qualcosa alla luce originaria. Questo è più o meno lo stesso che accade coprendo una sorgente luminosa con un vetro colorato. Illuminando una superficie con una luce colorata, il colore viene invece aggiunto al colore della superficie. Questi due metodi, che fanno uso di matite piuttosto che di luci colorate, evidenziano quelle che vengono chiamate rispettivamente “sintesi sottrattiva” e “sintesi additiva” dei colori.

La sintesi sottrattiva del colore

È l’esperienza comune dei bambini che giocano con le matite.

Si chiama anche “sintesi CMY” perché i colori fondamentali sono ciano, magenta e giallo (CMY, cioè Cyan, Magenta, Yellow). Insieme, uno sopra l’altro, sottraggono tutti i colori dal foglio bianco ma, non essendo l’assorbimento dei pigmenti perfetto, la sovrapposizione di tratti di diverso colore non è perfettamente nera (cioè non assorbe tutta la luce altrimenti riflessa dal foglio). Per ottenere il “nero più nero” sulla carta occorre una quarta tinta, il nero appunto, ottenuto ad esempio da carbone o bitume. Quindi per la stampa si usa comunemente il metodo “a quattro colori”, o CMYK (la K sta per “black”, la B è usata altrove per il Blu).

Un pigmento azzurro, così come un foglio di gelatina azzurra, trattiene tutti i colori tranne, appunto, l’azzurro. Se sopra il pigmento azzurro si sovrappone un pigmento giallo, ad esempio, si ottiene un verde che si potrebbe intendere come “la parte gialla dell’azzurro”.

Un filtro giallo assorbe tutti i colori tranne il giallo. Un filtro azzurro assorbe invece i colori diversi dall’azzurro. Il risultato della sovrapposizione è il verde che sta nell’intersezione tra i due.

Queste sono le combinazioni tra colori in sintesi sottrattiva, cioè i tre colori fondamentali – ciano, magenta e giallo – che si combinano tra loro nel modo descritto qui sopra.

La sintesi additiva

È l’esperienza comune di chi, adulto o bambino, gioca con le luci colorate.

Un primo modo per stimolare l’intuito ad accorgersi della diversa modalità di sintesi del colore è quello di osservare, con cautela per non abbagliarsi, una comune lampada ad incandescenza: per consuetudine si tende spesso a pensare che tali lampadine emettano luce bianca ma, osservando meglio, la luce emessa dal filamento è inesorabilmente gialla. Se l’intuito è abbastanza libero, non sarà difficile convincersi (dal confronto con la luce del sole) che la luce al tungsteno, per essere bianca, manca di blu. In altre parole aggiungendo del blu alla luce gialla si otterrebbe una luce più bianca (giallo + blu = bianco); per questo si dice che giallo e blu sono colori complementari. Questa esperienza, seppur intuitiva, mostra già in maniera evidente la differenza con la sintesi sottrattiva, dove giallo + blu = verde.

Nella sintesi additiva i colori fondamentali sono rosso, verde e blu. Di fatto la sintesi additiva è anche detta “sintesi RGB” per Red (rosso), Green (verde) e Blue (blu). Luce rossa e luce verde, sovrapposte, formano un giallo; aggiungendo luce blu si ottiene il bianco. Il discorso che sto facendo è volutamente una banalizzazione della realtà fisica (ci possono essere tante tinte di rosso, ad esempio, come tante tinte di verde ecc.) e non ho qui nessuna intenzione di complicarlo. Spero che qualcuna delle figure che accompagnano questo articolo contribuiscano a chiarire almeno una parte del concetto.

Con tre fasci luminosi colorati nei tre colori fondamentali (rosso, verde e blu), i colori si compongono nel modo descritto qui sopra.

Nel mio caso ho dovuto provare per capire davvero; finché la mia esperienza è stata solo quella delle matite colorate l’equazione “rosso + verde = giallo” mi è rimasta francamente un po’ oscura. Del resto se i colori di base sono rosso, verde e blu, dalla somma rosso + verde mancherebbe proprio il blu per ottenere lo spettro completo (cioè il bianco, come mi aveva detto la maestra); così l’equazione diventa: rosso + verde = bianco ‑ blu = giallo, che riporta al caso sopra descritto della luce al tungsteno.

Per fare un cenno all’esperienza comune di chi non gioca con le luci si può osservare con attenzione, quando capita, un arcobaleno: il giallo ha evidentemente il suo posto proprio dove si sovrappongono rosso e verde.

Nei colori dell’arcobaleno, tra il rosso e il verde c’è proprio il giallo. La somma di una sorgente “rossa” e di una sorgente “verde” produce un picco spettrale nel giallo.

Sorgenti luminose e fari colorati

Al giorno d’oggi le possibilità di sperimentare la sintesi additiva non mancano però neppure ai bambini. Un esempio eclatante è il monitor di un computer, che si può pensare in buona sostanza come formato da una fitta griglia di lampadine colorate, appunto, di rosso verde e blu.

Bisogna anche dire che, in molti casi, uno stesso colore è rappresentabile sia in termini di sintesi sottrattiva che in termini di sintesi additiva; in altre parole il verde è verde, in fotografia come sul monitor di un computer. Questo non è però sempre vero: si possono produrre colori in sintesi additiva, cioè tramite sorgenti luminose colorate, non rappresentabili esattamente servendosi di pigmenti sulla carta.

Anche molti corpi illuminanti cambia-colori offrono la possibilità di regolare il colore del fascio luminoso in sintesi CMY¹ e questo per due ragioni principali: prima di tutto, spesso il fascio viene colorato tramite una combinazione di gelatine colorate sovrapposte alla lampada, quindi effettivamente in sottrazione; inoltre la sintesi CMY può risultare una modalità più naturale per chi ha fatto le prime esperienze di sintesi del colore, come me, con le matite colorate.

La recente tecnologia a LED sta portando verso la produzione di cambiacolori che lavorano direttamente in RGB. Il colore della luce di un cambiacolori a LED viene infatti regolato accendendo lampadine colorate, piuttosto che coprendole, quindi effettivamente in addizione. In un cambiacolori a LED la sorgente luminosa è composta appunto da vari LED (piccole lampadine, in pratica) di diversi colori, anzi in genere proprio dei colori fondamentali della sintesi additiva.

La sintesi del colore può essere una questione molto vasta e complessa: nel mondo della fotografia e della prestampa (con Sound&Lite sguazziamo anche lì, tra gli inchiostri) ci sono consulenti che si occupano “solo” di colori. Io per il momento mi fermo qui e spero di essere riuscito a fermarmi in tempo.

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nota 1: in questo caso, a differenza dei pigmenti sulla carta, non c’è il nero (K): con le sorgenti luminose il nero si ottiene abbassando la luminosità del fascio tramite dimmer, elettrico o meccanico.