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Cos’è la chiarezza di un colore di superficie

Solo in modalità superficie, in particolare per una scena illuminata, esiste la percezione della chiarezza.

La chiarezza viene definita con riferimento ad un bianco e dunque si può giudicare solo per colori in modo superficie, tipicamente in una scena illuminata e molto spesso su monitor. (In realtà si può giudicare anche per colori in modo  volume, ma qui non consideriamo questa possibilità).

La definizione di chiarezza nell’ International Lighting Vocabulary è: brillanza  (cioè la quantità percepita di luce) di un’area giudicata relativamente alla brillanza di un’area similmente illuminata che appare bianca. In altre parole la chiarezza di un colore è la sua brillanza relativa alla brillanza del bianco dopo aver scartato le differenze di illuminazione (se ci sono).

Terminologia

La chiarezza si indica in inglese con il termine lightness (francese clarté,  tedesco Helligkeit). Secondo l’International Lighting Vocabulary il termine italiano per lightness è chiarore, un termine che la pratica fotometrica e colorimetrica ignora usando invece chiarezza, e anche in questo blog facciamo così. Il termine “luminosità” talvolta usato come sinonimo di “chiarezza” non è corretto. “Luminosità” è un termine generico, che non ha un significato preciso, e non è presente nell’International Lighting Vocabulary.

Per indicare la chiarezza ci sono pochi aggettivi in italiano, anzi solo due: “chiaro” e “scuro”. I due aggettivi corrispondenti in inglese sono light e dark. Poi si può dire “chiarezza media”, “un colore non troppo chiaro” o “non troppo scuro” ma singoli aggettivi mi pare che non ce ne siano.

Esempi

Questi quadrati hanno ognuna una certa brillanza (quanta luce arriva in assoluto). Però è più “normale” calcolare la brillanza relativa a quella del bianco.

Rispetto al quadrato bianco, o allo sfondo bianco, e ponendo il bianco = 100 %, i primi tre quadrati hanno chiarezza rispettivamente 50%, 20%, 35%.

Osserviamo ora i quadrati, prima in piena luce e poi in penombra (oppure parte in luce e parte in penombra). In piena luce il bianco ha una certa brillanza e ogni grigio ha un certa brillanza. In penombra sia la brillanza della carta bianca che quella dei quadrati grigi diminuisce. Ma ogni grigio ha mantenuto la sua percentuale di brillanza (cioè brillanza relativa) rispetto a quella del bianco.

Quindi, se la differenza di brillanza viene percepita essere dovuta ad una diversa illuminazione, si può mentalmente scartare la diversa illuminazione (e quindi l’ombra), cioè considerare la brillanza relativa, e giudicare che la brillanza relativa dei quadrati grigi è rimasta la stessa. Questa brillanza relativa prende il nome di chiarezza e per definizione  non dipende dal livello di illuminazione.

Se la carta bianca con i quadrati grigi è illuminata tutta e sempre alla stessa maniera, cioè con lo stesso illuminante e senza ombre, i rapporti di chiarezza sono uguali ai rapporti di brillanza. Ma se si formano zone d’ombra e zone più chiare, o se l’illuminazione varia nel corso della giornata, chiarezza e brillanza sono grandezze percettive diverse.

Pare che l’occhio umano possa distinguere circa 100 gradazioni di chiarezza, dal nero al bianco.

Chiarezza nel solido di Munsell

Nel solido di Munsell (i cui colori appaiono in modalità superficie) la chiarezza è chiamata “valore” ed è la distanza in verticale dal nero che sta in basso.

La chiarezza di ogni tacca del solido di Munsell è sempre la stessa qualunque sia la luce che lo illumina. Va calcolata sempre secondo la tacca bianca.

Correlazione psicofisica

La percezione della chiarezza è correlata alla percentuale di luce riflessa, tecnicamente ad una grandezza fotometrica che si chiama “fattore di luminanza”. Nel post Dal fattore di luminanza (fotometria) alla chiarezza (sensazione) si vede come la chiarezza sia legata al fattore di luminanza.

In un corpo opaco che riflette la luce che lo illumina, poiché la chiarezza non dipende dalla illuminazione, ma dalla sua percentuale di riflessione, ci si può chiedere come l’occhio possa misurare la percentuale di riflessione di un’area. Nel post Il mistero della costanza della chiarezza c’è una discussione di questo problema.

Esistono diverse formule che legano il fattore di luminanza alla chiarezza. La formula ufficiale è quella stabilita dalla CIE nel 1976 e riportata nella pagina Chiarezza CIE 1976 (L*).