Misurazione dei colori solidi BYK-Gardner GmbH, 2017

Misura strumentale del colore: Perchè? La percezione del colore è soggettiva - Età, sesso, umore Non possiamo comunicare nè ricordare i colori Il colore dipende dalla luce circostante Il colore dipende dallo sfondo Il colore è un’impressione, come il gusto, l’odore, l’udito La percezione visiva del colore ha degli svantaggi: -differisce da persona a persona (età, umore….) -dipende dalla luminosità e dal colore dell’ambiente (esempio: acquisto di vestiti) -l’impressione del soggetto non può essere comunicata e -documentata in un modo necessario per il controllo qualità. => quindi sono necessari dei metodi oggettivi per la valutazione del colore: => sono necessari strumenti oggettivi con sistemi colore specificati internazionalmente Page 2, BYK-Gardner GmbH, Color Measurement

Il blu della parte destra sembra lo stesso di quella sinistra? No, il blu a destra appare più scuro e più brillante. Anche il giallo a destra appare diverso. Page 3, BYK-Gardner GmbH, Color Measurement

Ma sono gli stessi! E’ il colore adiacente che ci fa percepire una differenza. Page 4, BYK-Gardner GmbH, Color Measurement

I colori appaiono più vivi vicino al nero Page 5, BYK-Gardner GmbH, Color Measurement

I colori appaiono più chiari vicino al bianco Page 6, BYK-Gardner GmbH, Color Measurement

Percezione del colore Osservatore Sorgente luminosa Oggetto How is color perceived? To perceive color, three elements are necessary: A light source ( that which illuminates the object) e.g.. At night no colors can be perceived (in German we say: at night all cats are grey) An object (that which is observed) An observer (that which views the object) Light sources include daylight, incandescent light, fluorescent tubes and many others. Observers are humans, specifically the human eye. It is proven that both human observers and light sources vary from person- to-person and source- to-source. Therefore it is necessary to have some type of standard to represent these components for objective analysis to occur. All this elements must be described by their physical properties Page 7, BYK-Gardner GmbH, Color Measurement 15

illuminante Rapporto di misura D65 / 10° spectro-guide 45/0 Scala colore Standard Campione Differenze L* 36.84 37.77 0.93 a* -24.10 -24.59 -0.49 b* 12.00 11.88 -0.12 dE* = 1.05 I tre elementi: sorgente luminosa, osservatore e oggetto devono essere definiti nel rapporto di misura al fine di garantire una comunicazione del colore sicura. Qui di seguito, tutti e tre gli elementi sono descritti separatamente. 1. Sorgente luminosa Page 8, BYK-Gardner GmbH, Color Measurement

Spettro della luce visibile 400 420 440 460 480 500 520 540 560 580 600 620 640 660 680 700 Lunghezza d‘onda l (nm) 1 nm = 10-9 m UV IR La luce bianca è una miscela di molti colori Lo spettro del visibile è il range di luce di cui l’occhio umano ha sviluppato la sensibilità. Quando una luce bianca viene dispersa da un prisma, essa viene scissa nelle diverse lunghezze d’onda. Queste lunghezze d’onda corrispondono ai diversi colori partendo con il blu e terminando con il rosso (come l’arcobaleno). La dimensione della lunghezza d’onda è il nanometro (nm), cioè la miliardesima parte del metro. L’energia blu parte a 400 nm e il rosso termina a 700 nm. Sotto i 400 nm inizia la luce UV (importante solo per la valutazione degli sbiancanti ottici: carta, tessuti, detergenti). Al di sopra dei 700 nm è situata la luce infrarosso (importante solo per applicazioni militari). Page 9, BYK-Gardner GmbH, Color Measurement

Gli oggetti appaiono diversi sotto illuminanti diversi Illuminanti standard D 65 A F 11 Luce solare Tungsteno Fluorescente Esempi di illuminanti standard: Il colore cambia con la sorgente luminosa. Ad es.: comprando qualcosa in un negozio, uscendo alla luce del sole, il colore appare diverso. Gli illuminanti vengono definiti per mezzo della loro distribuzione spettrale dell’energia (= quantità di energia emessa per ogni lunghezza d’onda). I numeri sono pubblicati come standard internazionali (ISO, DIN, ASTM e altri). Sorgenti luminose importanti sono: D65, C luce del sole (stessa quantità di energia lungo l’intero spettro) A lampada ad incandescenza (luce più rossastra) F2-F12 lampade fluorescenti (picchi a lunghezze d’onda specifiche) Gli oggetti appaiono diversi sotto illuminanti diversi Page 10, BYK-Gardner GmbH, Color Measurement

osservatore Rapporto di misura D65 / 10° spectro-guide 45/0 Scala colore Standard Campione Differenze L* 36.84 37.77 0.93 a* -24.10 -24.59 -0.49 b* 12.00 11.88 -0.12 dE* = 1.05 Osservatore: senza un osservatore non ci sarebbe un colore. L’Osservatore Standard è un modello matematico per rappresentare il modo in cui gli uomini osservano i colori. E’ il risultato di esperimenti di miscelazione della luce ed è adatto per caratterizzare la visione umana del colore. Ci sono due Osservatori Standard: 1931 Osservatore Standard CIE 2° 1964 Osservatore Standard CIE 10° Le notazioni 2° e 10° si riferiscono al relativo campo visivo usato durante gli esperimenti di miscelazione della luce. Page 11, BYK-Gardner GmbH, Color Measurement

Esperimento di Wright / Guild Schermo Diaframma nero Negli anni ’30 è stato effettuato un esperimento con alcune persone, tutte con una vista “normale”. Ogni osservatore doveva guardare su uno sfondo bianco da un’apertura avente un campo visivo di 2°. La parte inferiore dello schermo era illuminato con una luce di prova colorata. L’osservatore quindi doveva regolare l’intensità delle tre luci primarie colorate (rosso, verde, blu) miscelandole insieme sulla parte superiore dello schermo fin quando ottenevano il colore mostrato nella parte inferiore. Questo procedimento è stato ripetuto per luci di prova che coprivano l’intero spettro. Osservatore Sorgente luminosa Page 12, BYK-Gardner GmbH, Color Measurement

L’occhio Coni Bastoncelli Sensori del colore Sensori della luminosità Retina Bastoncelli Sensori della luminosità Coni Sensori del colore L’occhio contiene 2 tipi di ricettori fotosensibili: coni per il rilevamento dei colori durante il giorno bastoncelli per il rilevamento del chiaro-scuro Di celle coniche, ci sono 3 tipi: uno che reagisce alla luce rossa, uno alla verde e uno alla luce blu. Una combinazione di queste stimola il cervello a produrre un’impressione di uno specifico colore. C’è un punto della retina che contiene solo i coni. Più ci si allontana da questo punto, più questi interagiscono con i bastoncelli. Page 13, BYK-Gardner GmbH, Color Measurement

L’occhio e i campi visivi Osservatore 2° (1931) Area piccola della retina Non si accorda con la percezione del colore 2° 10° Osservatore 10° (1964) Area grande della retina Corrisponde con la percezione del colore La fisiologia dell’epoca dimostrava che i ricettori del colore (=coni) dell’occhio umano erano situati in una piccola parte della retina, chiamata fovio. Quest’area rappresentava circa un campo visivo di 2° (mettendo a fuoco un’area simile alla dimensione di una piccola moneta). Quando vennero fatti i primi test per descrivere la percezione del colore in termini di miscelazione della luce, venne usato il campo visivo di 2°. Ciò porto alla definizione di Osservatore Standard CIE 2°. Poichè in pratica i campioni osservati erano di solito più grandi, negli anni ’60 venne effettuato un secondo esperimento con un campo visivo di 10° (mettendo a fuoco un’area simile alla dimensione di una palla da tennis). Nella parte intorno al fovio ci sono sempre più bastoncelli. Ciò portò alla definizione dell’Osservatore Standard CIE 10°. Quando si guarda un campione, l’occhio integra su un’area più grande, che si correla meglio con l’osservatore 10°. Page 14, BYK-Gardner GmbH, Color Measurement

Osservatore standard 10° Osservatore (1964) 2° Osservatore (1931) Energia relativa I tre tipi di cellule ricettrici sono descritti dall’osservatore standared CIE. Verde y (barra) Blu z (barra) Rosso x (barra) Questi sono standardizzati e pubblicati nelle norme internazionali e memorizzati negli strumenti. 400 500 600 700 Lunghezza d‘onda (nm) Page 15, BYK-Gardner GmbH, Color Measurement

Test di Ishihara per valutare la deficienza nel colore Dicromatismo: solo 2 coni funzionano Cecità al rosso (circa 1% dei maschi) Cecità al verde (circa 1% dei maschi) Cecità al blu (molto rara: 1-2 in 100,000) Tricromatismo anomalo: 3 coni – 1 cono è alterato Caso più popolare (circa 5.9 % dei maschi) ad es. deficienza rosso-verde La deficienza nel colore può presentarsi in modi diversi: - Dicromatismo (uno dei tre coni è assente o non funzionante) - Tricromatismo anomalo (uno dei tre coni è alterato) Il test di Ishihara consiste di 24 piatti riempiti di diversi punti colorati. Questi punti formano dei numeri che sono o non sono leggibili dalle persone con deficienza nel colore. Primo piatto: Una persona con visione del colore regolare può leggere il numero 35. Le persone con cecità al rosso leggono il numero 5, le persone con cecità al verde leggono il numero 3. Secondo piatto: Una persona con visione regolare del colore può leggere il numero 8. Le persone con deficienza al rosso-verde o leggono il numero 3 o non posson leggere alcun numero affatto. Terzo piatto: Una persona con visione regolare del colore può leggere il numero 7. Le persone con deficienza del colore non vedono alcun numero. Page 16, BYK-Gardner GmbH, Color Measurement

Percezione del colore Osservatore Sorgente luminosa Oggetto Two of the elements have been discussed: Light source and observer are defined in international standards by tables and numbers. The user of a color instruments „only“ has to deteremine the physical properties of the sample. Page 17, BYK-Gardner GmbH, Color Measurement 15

Riflessione speculare Campioni opachi Luce incidente Riflessione speculare (= Gloss) Riflessione diffusa Quando la luce incide su una superficie opaca ci sono due tipi di riflessione sulla superficie del campione: 1. Riflessione speculare o brillantezza (= gloss): Il colore di questa luce è “bianca”. 2. Riflessione diffusa (= colore). Circa il 4% della luce incidente viene riflessa specularmente, la luce restante (circa 96 %) penetra nel campione e interagisce con i pigmenti e gli altri composti. Gli oggetti modificano la luce. I coloranti (pigmenti e coloranti) assorbono selettivamente alcune lunghezze d’onda di luce bianca mentre diffondono, per riflessione o trasmissione, altre lunghezze d’onda. Noi vediamo il colore arancio perchè tutte le altre lunghezze d’onda della luce bianca sono state assorbite e solo le lunghezze d’onda giallo-rosse rimangono per essere viste. Page 18, BYK-Gardner GmbH, Color Measurement

Materiali trasparenti Luce incidente Riflessione speculare Trasmissione diffusa Trasmissione diretta Lo stesso può essere trasposto ai materiali trasparenti. Il colore può essere visto per trasmissione regolare nei materiali trasparenti. Questi materiali possono esistere sotto forma di solidi o liquidi. I materiali perfettamente trasparenti non hanno trasmissione diffusa. Tutta la luce incidente viene trasmessa direttamente. Ma questo è un caso ideale. La presenza di struttura superficiale o di particelle interne possono causare una diffusione della luce che è generalmente vista come haze o “velatura”. L’haze è il rapporto relativo tra trasmissione diffusa e trasmissione totale. Le variazioni di spessore del materiale possono influire significativamente sui dati di misura. Quindi, lo spessore dovrebbe essere tenuto costante in caso di misure successive. Page 19, BYK-Gardner GmbH, Color Measurement

Materiali traslucidi Luce incidente Riflessione diffusa Trasmissione diffusa I materiali traslucidi sono in qualche modo in mezzo. Il colore può essere visto o per riflessione diffusa o per trasmissione diffusa in un oggetto traslucido. La scelta di una misurazione strumentale dipende da come viene fatto il giudizio visivo. Questi materiali possono essere sia solidi che liquidi. Sono otticamente complessi e richiedono tecniche di misurazione speciali. Molti materiali comuni possono essere considerati traslucidi – plastiche, carta, tessuti, bevande (succhi di frutta, latte) sono alcuni di questi esempi. Quando si misura la riflessione diffusa di questi materiali, lo spessore del campione e il colore del materiale dietro il campione durante la procedura di misurazione può influire significativamente sui dati di misurazione. Quindi, spessore e fondo devono essere sempre specificati e tenuti costanti. Riflessione diretta Page 20, BYK-Gardner GmbH, Color Measurement

Campioni opachi: assorbimento e diffusione della luce Riflessione speculare (= Gloss) Riflessione diffusa Luce incidente Gli oggetti modificano la luce. I coloranti (pigmenti e coloranti) assorbono selettivamente alcune lunghezze d’onda di luce bianca mentre diffondono, per riflessione o trasmissione, altre lunghezze d’onda. Noi vediamo il colore arancio perchè tutte le altre lunghezze d’onda della luce bianca sono state assorbite e solo le lunghezze d’onda giallo-rosse rimangono per essere viste. Se lo spessore del campione è abbastanza grande, tutta la luce viene riflessa, niente di essa passa attraverso. La luce riflessa è riflessa in maniera diffusa a causa della irregolarità superficiale dei pigmenti. Page 21, BYK-Gardner GmbH, Color Measurement

Colore dell’oggetto Curve di riflettanza spettrale blu rosso verde giallo Oggetto Le proprietà ottiche di un oggetto vengono misurate con uno spettrofotometro. Un spettrofotometro semplicemente misura la quantità di luce che viene riflessa da un oggetto nelle diverse lunghezze d’onda. Questa curva di riflettanza mostra i dati spettrali e rappresenta una “impronta digitale” del colore di un oggetto. Esempi: Nero riflessione zero, nessuna parte di luce viene riflessa Bianco tutta la luce viene riflessa Gli altri colori riflettono solo in alcune parti dello spettro Alcuni esempi tipici vengono qui mostrati. Page 22, BYK-Gardner GmbH, Color Measurement

Scale colore: X Y Z L*a*b*, .... I mattoni del colore Illuminante A Oggetto Osservatore 2° × × Scale colore: X Y Z L*a*b*, .... I tre elementi, illuminante standard, osservatore standard e dati spettrali vengono combinati e convertiti in vari sistemi colore. I sistemi colore sono gli strumenti per la documentazione e la comunicazione del colore e delle differenze di colore. Sono facili da utilizzare poichè vengono calcolati solo tre valori. Page 23, BYK-Gardner GmbH, Color Measurement

Sistema CIE L*a*b* L* Luminosità a* verde / rosso b* blu / giallo C* Croma (saturazione) h° angolo del tono Il sistema che è raccomandato dalla CIE e ampiamente usato oggi, è il sistema CIE Lab. Consiste di due assi a* e b*, che sono perpendicolare tra loro e rappresentano la dimensione del tono o colore. Il terzo asse è la luminosità L*. E’ perpendicolare al piano a*b*. In questo sistema ogni colore può essere caratterizzato dalle coordinate L*, a*, b*. In alternativa, sono comunemente usati L*, C*, h°. C* (= chroma) rappresenta l’intensità o saturazione del colore, mentre l’angolo h° è un altro modo per esprimere il tono. h° inizia con 0 per il rosso e viene contato in senso anti-orario: Ad.es. giallo = 90°, verde = 180°, blu = 270° Page 24, BYK-Gardner GmbH, Color Measurement

Sistema CIELab : Coordinate L*a*b* Blu Rosso Verde Giallo L* = + 58,12 a* = + 30,41 b* = + 36,26 Esempio di un colore arancio: a* e b* sono positivi. I valori massimi di a* e b* sono circa 100. Come descrivereste la luminosità? Considerando che 100 è la luminosità massima, un valore di 58 rappresenta un colore medio chiaro. L* = 0 Page 25, BYK-Gardner GmbH, Color Measurement

Sistema CIELab : Coordinate L*C*h° 270° 0° 180° 90° L* = + 58,12 C* = + 47,32 h° = 50° C* h° Lo stesso arancio può essere descritto mediante L*, C* e h°. Queste sono chiamate coordinate polari. Un arancio è una miscela tra rosso e giallo, il valore di h° è tra 0° e 90°, in questo caso 50°. Nelle norme internazionali si possono trovare delle raccomandazioni su quando usare quali coordinate: L*a*b* sono meglio per colori acromatici vicini al punto centrale, perchè l‘angolo h° non è più ben definito. L*C*h° è raccomandato per i colori cromatici: C*>10 unità L* = 0 Page 26, BYK-Gardner GmbH, Color Measurement

scale Rapporto di misura D65 / 10° spectro-guide 45/0 Scala colore Standard Campione Differenze L* 36.84 37.77 0.93 a* -24.10 -24.59 -0.49 b* 12.00 11.88 -0.12 dE* = 1.05 Descrivete il colore in base ai valori della diapositiva Risultato: verde oliva (verde giallastro scuro) Per centrare un colore, si deve stabilire uno standard e la produzione deve essere confrontata con questo standard: è la classica situazione cliente / fornitore. Quindi la comunicazione del colore viene fatta in termini di differenze piuttosto che in valori assoluti. Il cambio totale di colore, E*, è comunemente usato per rappresentare la differenza di colore. Page 27, BYK-Gardner GmbH, Color Measurement

Sistema CIE L*a*b* : Differenza di colore  = Campione - Standard - +  L*  a*  b* campione E* L* b* standard a* E* è solo un valore singolo. Quindi, si saprà solo se c’è una differenza di colore o no e quanto è grande. Per determinare la reale differenza di colore, devono essere usate le componenti colorimetriche individuali L,*a*, b*. Per il calcolo e l’interpretazione, vedere la diapositiva. Importante per l’interpretazione dei risultati: Valori del campione “meno” valori dello standard. E* = (L*)2 + (a*)2 + (b*)2 Page 28, BYK-Gardner GmbH, Color Measurement

Differenze di colore dC* e dH* +a* Campione Standard C*ab h°ab +H* +b* E* = (L*)2 + (C*)2 + (H*)2 Lo stesso principio può essere applicato alla coordinata C*: C*ab = C*abcampione - C*abstandard In questo esempio il campione ha una C* più piccola dello standard e quindi appare meno brillante. Il calcolo per la differenza di hue NON è la differenza in gradi di angolo. Il tentativo della CIE era di esprimerla con la stessa unità di misura come le altre coordinate. Quindi, dalla differenza totale di colore E*, vengono sottratte le differenze di luminosità e cromaticità e la parte rimanente è la differenza di hue. H*ab = [(E*ab)2 - (L*)2 - (C*ab)2]1/2 Può essere considerata come la minore distanza tra le due linee dal centro al campione/standard. Da notare nell’esempio che + ∆H* indica che l’angolo hue del campione è maggiore di quello dello standard. In altre parole, è cambiato in direzione positiva (o giallo) del cerchio dell’angolo del tono. Analogamente, un ∆H* negativo indicherebbe una differenza in direzione del rosso. ∆H*positivo: differenza anti-oraria ∆H*negativa: differenza oraria Page 29, BYK-Gardner GmbH, Color Measurement

Differenze dei componenti Determinare la causa della differenza E* = (L*)2 + (a*)2 + (b*)2 Campione 1 Standard 1 Lo stesso valore di dE* può essere ottenuto per due set di campioni, eppure apparire completamente diversi. Campione 1: La differenza di colore totale di 1 è divisa tra tutte e tre le componenti allo stesso modo. In questo modo, non diventa visibile ai nostri occhi. Campione 2: La differenza è solo nel valore di b*. Ora diventa molto ovvia e può essere percepita molto bene. Per determinare l’effettiva variazione di colore, occorre usare le componenti colorimetriche individuali 2 Campione 2 Page 30, BYK-Gardner GmbH, Color Measurement

Limitazioni del sistema CIELab I valori misurati non si correlano all‘impressione visiva Tutti i colori all’interno di un’ellisse sono percepiti come lo stesso colore. L‘accettabilità visiva è basata su ellissi non cerchi: Le tolleranze per il tono sono più strette rispetto alla saturazione I colori cromatici hanno tolleranze più larghe dei colori pastello o quasi neutri La dimensione e la forma dell‘ellisse cambiano a seconda del tono: Le differenze accettabili di colore variano da colore a colore  Il verde ha tolleranze più larghe del blu scuro L’intenzione del sistema CIELab era di creare uno spazio del colore uniforme, con il risultato che lo stesso valore di dE* viene percepito come la stessa grandezza di differenza, a prescindere di quale colore venga valutato. Ma è stato provato che non è così. Le differenze di colore CIELab si correlano poco con la percezione visiva. Il diagramma sopra mostra lo spazio del colore CIELab diviso in un infinito numero di micro-spazi ellissoidali. Tutti i colori all’interno di un’ellisse vengono percepiti come lo stesso colore. Sono mostrate ellissi, non cerchi. La ragione è che una differenza nel tono è percepita peggiore di una differenza in croma. Così le tolleranze per il tono devono essere più strette. I colori cromatici hanno ellissi più grandi dei colori acromatici. Pertanto, si possono usare tolleranze più ampie. La dimensione e la forma delle ellissi sono diverse a seconda del tono. Così, le tolleranze devono essere definite per famiglie di colori. Page 31, BYK-Gardner GmbH, Color Measurement

Limitazioni del sistema CIELab I valori misurati non si correlano all‘impressione visiva Le differenze di colore accettabili per i colori più chiari sono maggiori dei colori simili più scuri I colori più cromatici hanno tolleranze più larghe dei colori pastello o neutri Ultimo, ma non ultimo per importanza, in generale, i colori chiari possono avere tolleranze più grandi dei toni simili più scuri. Allo stesso modo, i colori più cromatici o saturi avranno tolleranze più ampie dei colori che sono più pastello o vicini all’asse neutro. Page 32, BYK-Gardner GmbH, Color Measurement

Miglioramenti del sistema CIELab Obiettivo: Miglior accordo con la percezione visiva del colore Una tolleranza per tutti i colori = spazio del colore uniforme dE*94 dECMC DIN99 Negli ultimi anni sono partiti degli studi per sviluppare nuove formule di differenze e di spazi colore. L’obiettivo era di migliorare la correlazione tra la percezione visiva e i valori misurati strumentalmente. Inoltre, volevano permettere l’uso di un singolo valore di tolleranza per tutti i colori. dE00 Page 33, BYK-Gardner GmbH, Color Measurement

Miglioramenti del sistema CIELab L‘accettazione visiva dei colori è ellittica Tutti i tentativi sono basati sul fatto che la percezione visiva delle tolleranze è ellittica. L’esempio sopra mostra esempi reali di formulazioni di colori industriali accettabili. Da notare l’insolita forma del volume prodotto dalle formulazioni dei colori accettabili. La dimensione più stretta del volume è lungo l’asse della hue. Ciò dimostra che gli osservatori tipici hanno meno tolleranza per le variazioni di tono anzichè nelle variazioni di cromaticità. Prodotto standard Prodotto accettabile Page 34, BYK-Gardner GmbH, Color Measurement

Tolleranze rettangolari vs. ellittiche ± b* Prodotto respinto visivamente Prodotto Standard Prodotto accettabilie ± a* Nella pratica molto spesso vengono usate le tolleranze rettangolari. Una tolleranza ±∆ L*a*b* rappresenta un volume a forma di “scatola” 3-dimensionale nello spazio della differenza di colore. Ma siccome la percezione visiva è ellittica, ciò può causare problemi. O le tolleranze sono troppo grandi (V. scatola esterna) o troppo strette. Nel primo caso un campione rifiutato visivamente verrebbe accettato. Scegliendo tolleranze molto strette (V. scatola interna) si escluderebbe il campione rifiutato, ma allo stesso tempo anche molti altri campioni accettati visivamente verrebbero rifiutati. Page 35, BYK-Gardner GmbH, Color Measurement

Basato sulla valutazione visiva dei prodotti tessili CMC – Color Measurement Committee of The Society of Dyers and Colourists (UK): 1988 Basato sulla valutazione visiva dei prodotti tessili Basato su uno spazio ellittico (non rettangolare) e ΔL*C*H* Attualmente specificato nei seguenti standard: British Standard BS6923 American AATCC Test Method 173 ISO International Standard 105-J03 Una delle prime modifiche fu la formula CMC. CMC è un acronimo di Colour Measurement Committee della Society of Dyers and Colourists che è stata grandemente responsabile dello sviluppo della formula CMC. E’ basata sulla valutazione visiva di campioni tessili ed è oggi specificata negli standard su menzionati. Page 36, BYK-Gardner GmbH, Color Measurement

CMC – Formula della Differenza Colore lS L ( ) 2 1 ab : CMC * H C L E ú û ù ê ë é ø ö ç è æ D + = c l S cS lS ÷ Ellissoide tridimensionale con gli assi corrispondenti a tono, croma e luminosità Le funzioni ponderali (= semi-assi) SL, SC e SH dipendono dal valore del colore dello standard I fattori l e c modificano le lunghezze dei semi-assi rilevanti c cS H S La modificazione CMC (l:c) dà un’unità di misura per il volume di accettazione degli standard. Questo volume prende la forma di un’ellisse i cui semi-assi sono SL, Sc e SH nella direzione della differenza di luminosità, di cromaticità e di hue. SL, Sc e SH sono funzioni ponderali che regolano la dimensione e la forma dell’ellisse a seconda del valore del colore dello standard. Inoltre, la CMC usa un rapporto l:c. Questo rapporto permette variazioni nell’importanza relativa nelle differenze di luminosità e di chroma. Page 37, BYK-Gardner GmbH, Color Measurement

CMC – Formula della Differenza Colore dECMC (l:c) =  dL* lSL ( ) 2 + dC*ab cSC dH*ab SH dove SL = 0.040975 L1 Sc = 0.0638 C1 + 0.638 1 + 0.01765 L1 1 + 0.0121 C1 A meno che L1 < 16 se SL = 0.511 E SH = SC (Tf + 1- f) dove f = (C1)4 1/2 (C1)4 + 1900 T = 0.36 + 0.4*cos( h1 + 35) a meno che h1 sia tra 164  e 345  quando : T = 0.56 + 0.2*cos( h1 + 168) dove L1, C1 e h1 si riferiscono allo standard Come menzionato prima, SL, Sc e SH sono funzioni ponderali che regolano la dimensione e la forma dell’ellisse a seconda della posizione dello standard nello spazio del colore. Esempio per SL: Maggiore è il valore assoluto di L* maggiore è SL. L* = 15 SL = 0.511 L* = 100 SL = 1.48 Di conseguenza dL* diventa più piccolo. Ciò tiene conto del fatto che per i colori chiari, le differenze in luminosità non sono percepite molto bene e quindi sono pesate di meno usando il CMC. Esempio per SC: Maggiore è il valore assoluto di C* maggiore è SC. C* = 0 SC = 0.638 C* = 100 SC = 3.4 Come conseguenza dC* diventa più piccolo. Ciò tiene conto del fatto che per colori brillanti, le differenze in cromaticità non sono percepite molto bene e quindi sono pesate di meno usando il CMC. Page 38, BYK-Gardner GmbH, Color Measurement

CMC – Formula della Differenza Colore Influenza dei fattori ponderali: Rosso brillante con DC* Differenza colore: Delta E* Differenza colore: Delta ECMC Visivamente non vediamo una differenza così grande! Questo esempio mostra un rosso brillante: Il dE* normale di 6.2 è principalmente causato da una differenza di chroma e hue. Visivamente non la percepiamo come una differenza così grande. Applicando il calcolo CMC la differenza è ridotta a un dECMC di 2.9. Page 39, BYK-Gardner GmbH, Color Measurement

CMC – Formula della Differenza Colore Influenza dei fattori ponderali : Grigio neutro con Da* Differenza colore : Delta E* Differenza colore : Delta ECMC Visivamente vediamo una differenza maggiore! L‘effetto è diverso per un grigio neutro: Le differenze CIELab sono quasi le stesse: dE* = 6.7, principalmente causata da una differenza in chorma e hue. Ma per un colore neturo, le differenze di cromaticità e di hue sono visivamente molto ovvie. Quindi, dECMC è aumentato ad un valore di 8.2. Page 40, BYK-Gardner GmbH, Color Measurement

CMC – Formula della Differenza Colore Influenza del rapporto l : c Il rapporto l:c permette di pesare la luminosità rispetto al croma Rapporto più comuni : 2:1 La variazione in luminosità può essere doppia rispetto a quella in croma L* C* H* L* C* H* rapporto 1:1 Come detto prima, il CMC usa un rapporto l:c che permette variazioni nell’importanza relativa delle differenze di luminosità e di cromaticità. Se ad. es. l=2, l’equazione si correla con la percezione visiva di campioni tipici di tessuto. La struttura di tali campioni ha già un’influenza sulle differenze di luminosità e quindi non dovrebbe essere esagerata. Nella pratica „c“ è sempre impostato pari a 1. rapporto 2:1 Page 41, BYK-Gardner GmbH, Color Measurement

CMC – Formula della Differenza Colore Influenza del rapporto l : c Questo esempio mostra l’influenza del rapporto l:c: Maggiore è il valore di l, minore è DLCMC. l:c (1:1) dLCMC = 3.93 l:c (2:1) dLCMC = 1.96 (è dimezzato) 2 ab CMC * H C L E 1 ú û ù ê ë é ø ö ç è æ D + = S cS lS ÷ Page 42, BYK-Gardner GmbH, Color Measurement

CMC – Formula della Differenza Colore Influenza del Fattore Commerciale: CF Il Fattore Commerciale (CF) determina la dimensione totale dell’ellisse CF definisce la tolleranza del colore: DECMC < CF PASSA DECMC > CF NON PASSA L* C* H* CF=1.0 L* C* H* CF=0.5 Per creare un volume di accettazione per uso commerciale, il CMC usa un fattore commerciale cf (specificato nei termini di unità di dECMC). Esso regola tutti gli assi allo stesso modo e determina la dimensione totale dell’ellisse. dECMC è un numero singolo che rappresenta il numero di differenza di colore CMC di un campione rispetto ad uno standard: - dECMC è minore del fattore commerciale concordato, il campione è accettato. dECMC è vicino al fattore commerciale concordato, il campione è sul limite di attenzione. - dECMC è maggiore del fattore commerciale concordato, il campione è rifiutato. Page 43, BYK-Gardner GmbH, Color Measurement

CMC – Formula della Differenza Colore Influenza del Fattore Commerciale: CF Un fattore commerciale di 1.0 significa che l‘ellisse ha la dimensione dell‘equazione CMC. In questo esempio otterreste un messaggio di ATTENZIONE per il campione. Un fattore commerciale di 0.5 significa che si sta riducendo la dimensione dell‘ellisse CMC del 50%, cioè restringendo significativamente le tolleranze. Si otterrà un messaggio di NON PASSA. Un fattore commerciale di 1.5 aumenta la dimensione dell‘ellisse CMC del 50%, allargando le tolleranze. Si otterrà un messaggio di PASSA. Page 44, BYK-Gardner GmbH, Color Measurement

CMC – Formula della Differenza Colore Sommario Una tolleranza per tutti i colori:  cf = dimensione dell‘ellisse di tolleranza La tolleranza si basa su uno spazio ellittico  Dimensione e forma delle ellissi di tolleranza sono calcolate in funzione di hstandard Page 45, BYK-Gardner GmbH, Color Measurement

CMC – Formula della Differenza Colore Sommario Migliore correlazione alla percezione visiva: Colori cromatici: Ellisse di tolleranza visiva maggiore  DEcmc minore nei colori cromatici che negli acromatici (DC* e DH* pesano meno) rispetto al D E* Colori chiari: Ellisse di tolleranza visiva maggiore per la luminosità  DEcmc minore nei colori chiari che nei colori scuri (DL* pesa meno) rispetto al D E* Accettabilità visiva diminuisce da Tono  Croma  Luminosità  l:c:h = 2:1:1 Page 46, BYK-Gardner GmbH, Color Measurement

Costruiamo uno strumento per il colore! Illuminante Osservatore Oggetto Also in a color instrument the three elements of color evaluation are realized. Page 47, BYK-Gardner GmbH, Color Measurement 15

Costruiamo uno strumento per il colore! Sorgente luminosa: Xenonflash Lampada alogena LEDs Osservatore Oggetto Also in a color instrument the three elements of color evaluation are realized. Page 48, BYK-Gardner GmbH, Color Measurement 15

Costruiamo uno strumento per il colore! Sorgente luminosa: Xenonflash Lampada alogena LEDs Monocromatore Microprocessore Oggetto Also in a color instrument the three elements of color evaluation are realized. Page 49, BYK-Gardner GmbH, Color Measurement 15

Principio di misurazione: Colorimetro a tre filtri } Campione X Trasferimento a L*,a*,b* e Differenze di colore Y Z Sorgente luminosa I primi strumenti per il colore furono i cosiddetti „strumenti a tre filtri“ o „Colorimetri“. Essi simulavano l’occhio umano per mezzo di tre filtri: rosso, verde, blu – simile ai sensori del colore nell’occhio umano. Essi misuravano solo i valori di XYZ, non i dati spettrali. Sulla base di XYZ venivano calcolati le altre scale colore e gli indici. Simulazione dei sensori del colore dell‘occhio umano Page 50, BYK-Gardner GmbH, Color Measurement

Svantaggio: Colorimetro a tre filtri I valori del colore sono possibili solo per un‘illuminante e un osservatore: C/2° Nessun dato spettrale – nessuna indicazione del metamerismo Scarso accordo inter-strumentale dovuto alla difficoltà della riproducibilità dei filtri Vecchia tecnologia – Non più attuale! I filtri venivano regolati solo per una combinazione di illuminante / osservatore. Nella maggior parte dei casi C/2°. Page 51, BYK-Gardner GmbH, Color Measurement

Principio di misurazione: Spettrofotometro Campione Sorgente luminosa Monocromatore % Reflection Wavelength Red Dati spettrali Gli spettrofotometri sono la tecnologia di oggi. Questi sono richiesti da norme e linee guida internazionali. Come elemento disperdente, viene usato un monocromatore che rileva i dati spettrali. Page 52, BYK-Gardner GmbH, Color Measurement

Principio di misurazione: Spettrofotometro % Reflection Wavelength Red Dati spettrali Osservatore X X Sistemi colore: XYZ, L*a*b*... La curva spettrale è l’impronta digitale di un campione. Ogni illuminante / osservatore può essere simulato e i valori del colore possono essere calcolati per le diverse impostazioni. . Page 53, BYK-Gardner GmbH, Color Measurement

Vantaggi: Spettrofotometro Flessibile per ogni applicazione : - Qualsiasi sorgente luminosa può essere simulata - Dati spettrali e indice di metamerismo Ripetibilità e riproducibilità molto buone Definito negli standard internazionali Tecnologia più comunemente usata oggi! Page 54, BYK-Gardner GmbH, Color Measurement

geometria Rapporto di misura D65 / 10° spectro-guide 45/0 Scala colore Standard Campione Differenze L* 36.84 37.77 0.93 a* -24.10 -24.59 -0.49 b* 12.00 11.88 -0.12 dE* = 1.05 Oltre a colorimetri e spettrofotometri, gli strumenti per il colore sono definiti in base alla geometria di misurazione: l’angolo di illuminazione e di misurazione / osservazione. Nell’industria ci sono due classi di strumenti usati per misurare il colore: geometria a 45/0 e a sfera. Page 55, BYK-Gardner GmbH, Color Measurement

Il colore è uguale? Le due parti appaiono diverse? Colore e gloss influenzano l’impressione visiva La parte strutturata appare più chiara, malgrado sia dello stesso materiale colorato! Descrivete cosa vedete Page 56, BYK-Gardner GmbH, Color Measurement

Percezione visiva: Geometria 45/0 Differenze in gloss/ struttura  Differenze di colore L‘illuminazione circonferenziale riduce l‘influenza della direzionalità Applicazioni tipiche: Confronto con uno standard definito Controllo da batch a batch Armonizzazione di vari materiali / strutture Geometria 45/0 Illuminazione circonferenziale a 45° Osservazione a 0° perpendicolare al piano del campione Questa simula la percezione visiva del colore escludendo il gloss (ad es.: se leggiamo una rivista lucida, la posizioniamo per evitare che il gloss ci colpisca gli occhi). Un campione ad alto gloss con la stessa pigmentazione visivamente viene giudicato più scuro rispetto ad un campione meno brillante o ad un campione strutturato. Ciò è esattamente quello che la geometria 45/0 misura: Differenze nel gloss / struttura ==> Differenze nel colore Il vantaggio dell’illuminazione circonferenziale è di ottenere misure più ripetibili su superfici direzionali e strutturate. Applicazioni dove è necessario avere un accordo con l’impressione visiva sono: - Confronto da batch a batch - Assemblaggio di prodotti multi-composti che usano materiali diversi (ad es.: i componenti interni di un’auto devono essere armonizzati) Page 57, BYK-Gardner GmbH, Color Measurement

Controllo del tono del colore: Sfera Spin X Differenze in gloss/struttura  Differenze di colore Applicazioni tipiche: Formulazione Sviluppo della forza colorante Studi di invecchiamento Geometria a sfera Una geometria a sfera illumina il campione in maniera diffusa per mezzo di una sfera di integrazione rivestita di biano. I diaframmi evitano che la luce illumini la superficie del campione in maniera diretta. La misura viene fatta usando un angolo di osservazione di 8°. Uno strumento a sfera può essere impiegato sotto due diverse condizioni di misura: speculare inclusa (SPIN) - speculare esclusa (SPEX) Nella modalità "SPIN“, viene misurata la riflessione totale della luce: Riflessione diffusa (colore) + riflessione diretta (gloss) Questo strumento ignora la superficie dell’oggetto e non differenzia se la superficie è liscia e lucida o strutturata. Misura semplicemente tutta la riflettanza che viene dall’oggetto. Questa geometria è applicabile ogni qual volta sia necessario controllare la pigmentazione: -color matching -forza colorante -invecchiamento Questa geometria NON si correla con la percezione umana del colore. Page 58, BYK-Gardner GmbH, Color Measurement

Confronto: 45/0 - sfera spin il colore come lo vediamo delta E* = 3 45° 0° 45/0 * Speculare Inclusa pigmentazione del colore delta E* = 0 sfera SPIN * La percezione visiva del colore è influenzata dal trattamento superficiale del campione. Due campioni dello stesso colore, ma di livello di gloss diversi o di struttura non appaiono uguali: quello con gloss più basso viene percepito più chiaro e meno saturo di quello con gloss più alto. Uno strumento con geometria 45/0 misura il colore come l’occhio umano osserva il colore. Uno strumento a sfera di integrazione, speculare inclusa, non è influenzato dal gloss o dalla struttura sulla superficie del campione. Page 59, BYK-Gardner GmbH, Color Measurement

Metamerismo 2 campioni: pigmenti con riflettanza diversa D65 Luce solare % Riflettanza OK A Tungsteno KO Il metamerismo avviene quando una coppia di campioni appaiono uguali se visti sotto una sorgente luminosa e diversi se visti sotto una seconda sorgente luminosa. Esempio: all’acquisto dei vestiti (sono uguali nel negozio e sono diversi fuori alla luce del sole) Causa: I pigmenti usati per colorare la coppia dei campioni non sono gli stessi. Se visti sotto la sorgente luminosa in cui sono uguali, i pigmenti dissimili interagiscono con la sorgente luminosa e danno un basso impatto visivo. Se visti sotto una seconda sorgente luminosa, le differenze nei pigmenti sono amplificate, per cui appaiono diversi. Applicazione: interni auto, i componenti devono accordarsi sotto diverse sorgenti luminose: D65 sotto la luce solare, F nell’autosalone, A quando si accende la luce interna. Le coppie metameriche hanno curve spettrali che si incrociano almeno tre volte. Nello strumento si usa l’Indice di Metamerismo MI (Metamerism Index). Regola generale: < 1 appaiono uguali, >1 appaiono diversi Indice di Metamerismo MI < 1 (spettro necessario) Page 60, BYK-Gardner GmbH, Color Measurement

Espandendo l’orizzonte spectro-guide…… Color & Gloss in uno Espandendo l’orizzonte Page 61, BYK-Gardner GmbH, Color Measurement

spectro-guide – Benefici unici Controllo dell’aspetto completo:  Colore & gloss in uno strumento Risultati precsi su colori brillanti  Risoluzione 10 nm Risultati assolutamente ripetibili su superfici strutturate  Illuminazione veramente circonferenziale Risultati stabili a lungo termine Bassa manutenzione Documentazione professionale con easy-link Page 62, BYK-Gardner GmbH, Color Measurement

Nuova famiglia spectro-guide spectro-guide sphere gloss: controlla il tono del colore + gloss 60° spectro-guide 45/0 gloss: il colore come lo vediamo + gloss 60° Page 63, BYK-Gardner GmbH, Color Measurement

spectro-guide gloss Colore e Gloss in uno Colore (45/0 o sfera) e gloss 60° In accordo con gli standard internazionali La causa di un disaccordo visivo è definita chiaramente – in qualsiasi situazione Page 64, BYK-Gardner GmbH, Color Measurement

spectro-guide – Tecnologia unica Tecnologia LED avanzata – operazioni economiche ed affidabili Risulatati stabili a lungo termine: - Calibrazione stabile a lungo termine – fino a 3 mesi - Altamente stabile alla temperatura – anche in condizioni estreme Bassa manutenzione: - Batterie standard a lunga durata – fino a 8.000 letture per kit - 10 anni di garanzia sulla sorgente luminosa – mai nessuna sostituzione di lampade Risoluzione spettrale: 10 nm - Misurazione di curve di riflettanza ripide (=colori brillanti) Page 65, BYK-Gardner GmbH, Color Measurement

spectro-guide Risultati di misura affidabili Ripetibilità a breve/lungo termine eccellente Risultati stabili alla temperatura Controllo della temperatura e routine di calibrazione dei LED brevettato Ottimo accordo inter-strumentale Risultati precisi – altamente ripetibili anche su superfici strutturate Page 66, BYK-Gardner GmbH, Color Measurement

spectro-guide Eccellente ripetibilità a breve termine D60° Gloss Piastra bianca Piastra bianca Lettura 1 0.02 0.1 Lettura 2 0.01 0.1 Lettura 3 0.01 0.1 Lettura 4 0.01 0.1 Lettura 5 0.01 0.1 Lettura 6 0.01 0.1 Lettura 7 0.01 0.1 Lettura 8 0.01 0.1 Lettura 9 0.01 0.1 Lettura 10 0.01 0.1 Media 0.01 0.1 Page 67, BYK-Gardner GmbH, Color Measurement

spectro-guide Eccellente ripetibilità a lungo termine Placca beige in ABS, 7 giorni Una placca in plastica beige (standard per interni auto) è stata misurata ogni 3 minuti per un periodo di 7 giorni. Sono state prese circa 4000 letture. La lettura 1 è stata presa come standard e quelle seguenti confrontate con questo standard. Lo spectro-guide non è stato calibrato durante il test. Page 68, BYK-Gardner GmbH, Color Measurement

spectro-guide Bassa manutenzione Batterie a lunga durata – fino a 8,000 misure per kit 2 anni di garanzia sullo strumento 10 anni di garanzia sulle lampade - mai nessuna sostituzione di lampade Page 69, BYK-Gardner GmbH, Color Measurement

spectro-guide Facile da maneggiare e da usare Design ergonomico – le aree di difficile accesso possono essere facilmente misurate Leggero - solo 500 g Design robusto Operazioni a tasto con 4 cursori – tasti dedicati per le letture di standard e campioni Personalizzazione del display Documentazione professionale con easy-link Page 70, BYK-Gardner GmbH, Color Measurement

Grazie per l’attenzione.