di Arch. Prof. Domenico Nicolamarino

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Temperamenti luminosi

Il flusso luminoso misura la potenza percepita della luce ed è costituito da uno spettro di energia, il quale realizza nel campo delle radiazioni del visibile una colorazione ad ampia banda o con picchi di colori. Lo spettro elettromagnetico distingue uno spazio del visibile che corrisponde ad una vibrazione dei fotoni che va dai 380nm ai 780nm – un nanometro (nm) equivale ad un miliardesimo di metro. Il verde, ad esempio, vibra a circa 500nm. Lo spettro insieme alla temperatura del colore ci permette di inondare con trasparenze colorate lo spazio scenico o architetturale.
Nel gergo quotidiano usiamo dire luce calda e luce fredda. La luce con temperatura 3000K è una luce percepita come calda e il valore di 6000K ci permette di vedere una luce fredda. Perché l’aumento della temperatura in kelvin ci fa vedere una luce bluastra? Immaginiamo che il fuoco casalingo sia una luce calda mentre, salendo di temperatura, pensiamo una fiamma al metano che brucia bene, senza perdite; il colore del metano mentre brucia tende al blu, per poi continuare all’ultravioletto, però non più visibile (attenzione paragonando le fiamme, a volte il colore dipende anche dalle sostanze che stanno bruciando). Questo premessa indica che possiamo ottenere una luce, comunque bianca, ma di diverse tonalità. La quantificazione della temperatura di colore (TdC) impiega l’unità di misura in gradi kelvin simbolo K – preceduto da un numero in genere che va dai 2000K ai 10000K. Il valore di un grado Kelvin corrisponde a 1/273,15 gradi centigradi °C della temperatura termodinamica dell’acqua. L’unità di misura della temperatura kelvin (K) è stata adottata dalla Conférence Général des poids et mesure per il Sistema Internazionale – SI, obbligatorio in europa per tutti i documenti tecnici.

 

Lo spettro elettromagnetico visibile dagli esseri umani.
Il Corpo Nero è un corpo ideale, studiato da Planck, che assorbe tutta la radiazione elettromagnetica e quindi non riflette. Nell’immagine la distribuzione spettrale di Plank del corpo nero. Ma mano che la temperatura aumenta il massimo di intensità si sposta nel visibile. Notare la lunga coda nell’infrarosso.

All’interno del triangolo CIE è rappresentata la curva di Planck, che possiamo immaginare come un ferro incandescente del fabbro che emette luce, dove la temperatura in corrispondenza di un corpo nero ci permette di quantificare la luce emessa dallo stesso con quella prodotta dalla sorgente luminosa. Il punto di temperatura del colore emesso dalla sorgente luminosa deve trovarsi sulla curva di Planck. Quando il valore numerico della temperatura del colore della radiazione non si trova sulla curva del radiatore planckiano abbiamo una temperatura correlata, cioè detta isoprossimale, non rapportabile con l’emissione del corpo nero. Questo significa che il colore della lampada in osservazione non ha una temperatura definibile, nello specifico è il caso di alcune lampade a scarica di vapori di mercurio, sodio e fluorescenti.

Illuminare con psicologia

L’osservazione degli effetti della luce sulla psiche delle persone è una ricerca condotta a diversi livelli e campi di applicazione. Quello che è comune ai diversi studi è il rapporto di benessere all’esposizione, che è simile a quello che l’uomo ha sempre recepito dalla natura. Gli studi di Kruithof ci presentano dei risultati significativi, infatti ci fanno capire che le sorgenti a bassa temperatura di colore sono percepiti con bassi livelli di illuminamento, invece i grandi valori di illuminamento sono da considerarsi a luce fredda, cioè ad alto valore K. Quindi nelle applicazioni progettuali si possono realizzare innumerevoli diversità luminose cromatiche con l’intento di visualizzare con i diversi linguaggi le dinamiche del racconto, ove la luce è decorativa si potranno modellare le superfici architettoniche in modo da creare partiture di volumi e piani sfumando o accentuando tono su tono. Alcuni esempi di riferimento per orientarsi e memorizzare nella nostra memoria conoscitiva possono essere quelli che noi siamo abituati a vedere in modo passivo nei vari paesaggi naturali. Per la temperatura di colore calcolata tra i 2500K e i 3000K possiamo considerare la luce al tramonto, quindi ricca di radiazioni rosse che sottolineano ambientazioni di passione. All’opposto, con la luce fredda, lo scopo è quello di alterare ed esasperare con la freddezza luminosa le diverse presenze sceniche e i volti dei protagonisti. Per spiegare meglio l’importanza del rapporto della luce e della sua temperatura pensiamo a quando il corpo nero ha un valore di 1000K ed emette un flusso di colore rosso intenso (pari a 700 nm). Questo crea un risultato ottico-luminoso particolare che potrebbe esasperare la visione delle cose. Il racconto diventa forte e caratterizza i diversi personaggi in modo specifico evidenziando i caratteri più nascosti. L’altro parametro utile a chiarire la differenza si riferisce ai valori delle temperature tra i 4500K e i 5500K, che corrispondono alla luce del giorno a cielo azzurrato. Questa particolare ambientazione pone il confronto con il cielo e sottolinea l’appartenenza ad una ampia scenografia naturale carica di naturalezza. La luce d’ambiente a mezzogiorno è di circa 6500K, questo valore numerico sottintende una luce distinta che potrebbe sottolineare esasperazione del luogo scenico. L’ultimo valore di riferimento è quello indicato dai 6600K ai 8000K, quando il cielo è nuvoloso, quindi vediamo una luce fredda carica di radiazioni tra i 493 e 380 nm. Con l’aumentare della temperatura di colore si incrementa la radiazione con lunghezze d’onda corte ottenendo una luce bianca.

Diagramma Cromatico CIE 1931

 

 

RGB correlata XYZ

Le rappresentazioni dei colori nel diagramma CIE si rifanno a sensazioni, quindi si avvale della ricerca sulle soglie cromatiche condotta nel 1931. La Commissione Internazionale dell’Illuminazione nota a tutti come Commissione Internazionale dell’Eclerage – CIE a partire dagli anni ’30 aveva stabilito di identificare i colori con un valore numerico internazionale richiamando le caratteristiche fisiche cromatiche all’interno di un triangolo. Questi valori vengono circoscritti dalle coordinate x per il colore rosso, y per il verde e z per li blu. Questi colori primari vengono impiegati per gli effetti di mixing colour RGB – sintesi additiva, cioè la somma aritmetica dei valori numerici distinti in percentuali dei colori. La colorimetria tricromatica impiega i parametri RGB (red-greenblu) distribuiti su una superficie triangolare del sistema CIE che presenta il vertice di colore verde pari a 517 nm, il valore medio del rosso vicino a 400 nm e il limite della linea porpora a 700 nm. I colori presenti all’esterno al triangolo CIE sono identificati con il valore numerico: negativo: meno. La commissione CIE per semplificare identifica nel triangolo i valori tricromatico RGB e possiamo considerare i colori spettrali dei valori virtuali che riportano la sigla X (rosso) Y (verde) – Z (blu). In questi decenni la sensibilità e l’esposizione alla luce da parte dell’uomo è cambiata. I ricercatori hanno indagato in diversi campi della fisica, della matematica e della psicologia. Le trasformazioni nel campo della percezione e della psicologia della forma hanno suggerito alcuni approfondimenti. La ricerca in merito è stata condotta successivamente da Unifrom Chromaticity Scale – UCS – che ha ridisegnato una nuovo grafico stabilendo una migliore uniformità delle tre componenti principali RGB. Infatti nel 1960 si è messo a punto un nuovo diagramma che unificava la ricerca CIE alla nuova condotta dall’istituto UCS. Il nuovo triangolo è allargato individuando una maggiore superficie al blu, questo permette di avere una ampia gamma cromatica e diversi livelli di bianco. La possibilità offerta dal nuovo diagramma è soprattutto per il calcolo semplificato, difatti il grafico offre agli operatori e agli studiosi un semplice modo per individuare gli aspetti fisici delle varianti luminose nella gamma dei bianchi.

 

Rosco Color Filter

Triangolo di colore

La rappresentazione grafica-cromatica (es. Colour Filter Rosco) è di tipo piana in cui i diversi punti che determinano il colore sono distribuiti sulla superficie interna del triangolo e sono calcolabili rispetto a due o tre coordinate numeriche. La forma non è propriamente un triangolo perché due angoli sono arrotondati e all’interno sono disposti i colori dello spettro relativi alle lunghezze d’onda. Il diagramma della cromaticità presenta le linee di isotemperature quotate in gradi megakelvin. Le precedenti unità di misura erano MIRED (micro-reciprocal-degree) e MIREK (micro reciprocal-kelvin). La luce bianca è ottenuta con la sovrapposizione dei tre flussi che determinano il baricentro visivo – per semplicità grafica la possiamo distinguere con W. Le componenti tricromatiche primarie sono rappresentate dalle lettere x–y–z, e per semplificazione del calcolo, si possono utilizzare solo due coordinate, nello specifico sulla ascissa x e sulla ordinata y.

Bilanciamento degli spazi cromatici


Le fotocamere digitali, grazie alla regolazione delle temperatura, permettono di realizzare una mappatura dei valori di colore grazie al bilanciamento del bianco. Nelle riprese cinematografiche il bilanciamento del colore serve per correggere le riprese o in post-produzione in fase di stampa. Il processo deve tenere conto della sensibilità della pellicola alla temperatura che va equilibrata con le sorgenti luminose presenti nel set. Questi aspetti tecnici permettono di realizzare ambientazioni particolari e il regista Stanley Kubrick ha dimostrato come il giusto contrappunto delle diverse temperature ha permesso di realizzare ambientazioni espressive. Come delle tele pittoriche ogni luogo dell’inquadratura è raccontato con la corrispondenza della temperatura che né da’ espressività. Il direttore della fotografia approfondisce e sperimenta con l’intento di armonizzare le diverse temperature del colore con i diversi campi, in modo da plasmare e rendere pittorico il rapporto tra il colore scenico e la temperatura.
Le informazioni scientifiche permettono di lavorare su look-up di tabelle e grafici e con calcoli aritmetici individuare a tavolino le diversità delle temperature cromatiche. Il lighting designer o il direttore della fotografia avendo a disposizione diverse luci naturali e artificiali, combinate alle possibilità tecnologiche delle apparecchiature di ripresa, potrà realizzare ambientazioni in cui la luce indaga le spiritualità sottolineando l’espressività del racconto. Queste possibilità tecnologiche sottintendono che si potranno realizzare sofisticate immagini/video in cui i passaggi di prospettive luminose, con il bilanciamento delle alterazioni cromatiche, evocheranno nuove scritture cine-televisive. L’orchestrazione visiva permette un giusto dosaggio di peso cromatico in sinergia ai contenuti indicati da sceneggiature e regie. La collaborazione con lo scenografo, in fase di progettazione scenica, ha un significato importante che è quello di ottimizzare la scenografia con i criteri del lighting design. Questa collaborazione si evidenzia con una sapiente regolazione e bilanciamento degli elementi scenici alle temperature del colore, che possiamo considerare i piani cromatici interattivi alla luce.

 

Resa scenica

Le sorgenti di luce variano e possono essere utilizzate sorgenti luminose ad incandescenza o a scarica di vapori metallici, entrambe producono valori illuminotecnici che insieme alle tecniche di ripresa permettono di realizzare scene di luci. La composizione dell’impianto luminoso si realizza con la luce chiave, riempimento, controluce, taglio e diffusa; tutte queste caratteristiche progettuali devono essere bilanciate alla temperatura del colore e dai valori termocolorimetrici. L’altro valore da considerare in parallelo alla TdC si riferisce alla purezza del colore sottoposto ad un intervento passivo. La sigla CRI indica il valore di resa cromatica e semplicemente può individuare di quanto il colore originale (stato passivo) sottoposto alle inondazioni di illuminazione cromatica (stato attivo) potrà variare con le inondazioni luminose. In breve tutte le sorgenti emettono una velatura cromatica e quindi possono alterare la percezione di un colore presente nel campo, quindi il valore CRI individua la percentuale di alterazione. Noi stessi osserviamo come la luce del tramonto trasformi il paesaggio a differenza della luce a mezzogiorno. Lo studio e la sapiente applicazione delle temperature del colore combinate ai valori di CRI permettono un giusto dosaggio, anche nel campo delle riprese televisive che utilizzano una temperatura di colore intorno ai valori di 3000-3200K. Le nuove tecnologie moving light, che impiegano sorgenti a scarica di alogenuri metallici, sono dotati di sistemi che permettono di modificare la temperatura del colore.
Questo sistema è sempre stato realizzato anteponendo davanti alla sorgente il filtro convertitore che modifica i gradi K, i filtri si riferiscono alle sigle CTO – Colour Temperature Orange, CTB – Colour temperature Bleu e CTS – Colour Temperature Straw. Questi filtri permettono di raffreddare o riscaldare il flusso rispetto alle esigenze sceniche. Le aziende del settore propongono ai lighting designer una ampia cartella dei filtri colorati nei vari valori numerici di trasmittanza della luce (T.%), e convertitori in modo da soddisfare le esigenze artistiche. Si può eseguire la misurazione del colore con i colorimetri. Il rilevamento dei dati mette in evidenza le coordinate tricromatiche e la temperatura del colore oltre al livello di illuminamento. Lo spettroradiometro permette di leggere sul display i valori di luminanza, la cromaticità e la temperatura del colore in kelvin.

 

Un colorimetro Minolta CS-100A – misura la luminanza e la cromaticità, di fonti di luce e oggetti irradiati, in remoto con un cono di misura di 1°.