Il colore nella fisica e la percezione del colore:
Il colore è un elemento fondamentale della grammatica visiva, che facilita la percezione della realtà e costituisce per il grafico uno strumento espressivo fondamentale.
In fisica il colore è studiato più come fenomeno derivante dalla scomposizione della luce: ne misura le lunghezze d’ onda, lo classifica etc. Già Leonardo Da Vinci nel Rinascimento aveva già intuito che il colore deriva dalla luce, Isaac Newton nel 1666 dimostrò in modo scientifico l’ intuizione leonardesca, facendo passare attraverso un prisma di cristallo un raggio di luce bianca: esso infatti viene rifratto (deviato), in entità luminose colorate corrispondenti a diverse frequenze elettromagnetiche.

Il raggio di luce bianca rifratto assume infatti i colori dello spettro solare ( i colori dell’ arcobaleno), in una sequenza determinata dal fatto che i colori corrispondenti alle onde corte subiscono una deviazione maggiore rispetto a quelli corrispondenti alle onde lunghe. I colori dello spettro sono disposti secondo la seguente successione: Rosso (lunghezza d’ onda minore) arancio, giallo verde, blu indaco e viola (lunghezza d’ onda maggiore; La suddivisione dei sette colori dello spettro non è netta, ma presenta una serie di sfumature tra un colore e l’ altro.
E’ importante ricordare che le lunghezze d’ onda percepibili dall’ occhio umano sono molto limitate rispetto alle onde elettromagnetiche conosciute, che vanno dalle onde radio agli infrarossi e dagli ultravioletti ai raggi cosmici.
Sono molte le teorie che hanno cercato di spiegare il fenomeno della visione dei colori, ma alcuni suoi aspetti non sono ancora del tutto chiari; cerchiamo qui di esporre in sintesi come essa avviene.
La percezione del colore ha origine dalla luce bianca che colpisce le superfici degli oggetti. Essi a loro volta hanno la proprietà di riflettere tutta o parte della luce che ricevono; più in particolare, la superficie di un oggetto trattiene alcune frequenze luminose e ne riflette altre.
Sono queste ultime a determinare il suo colore: per esempio, una superficie appare gialla perché riflette solo le lunghezze d’ onda medie e lunghe che corrispondono al colore giallo.
Una superficie appare invece bianca quando riflette le radiazioni che riceve, nera quando le assorbe tutte.
La luce riflessa dalle superfici raggiunge i recettori collocati all’ interno dell’ occhio, i quali, secondo la teoria del fisico inglese Thomas Young (1773-1829), in seguito approfondita dal tedesco Hermann Helmoltz (1821

– 1894) e da altri studiosi, sono sensibili a tre diverse lunghezze d’ onda che corrispondono a tre colori fondamentali: alcuni recettori regiscono ai co

lori blu-viola, altri ai verdi e altri ancora ai rossi.
Le diverse onde luminose stimolano quindi i recettori disposti sulla retina all’ interno del nostro occhio e da qui gli stimoli cromatici vengono trasmessi al cervello, che attraverso complesse operazioni di rielaborazione traduce gli impulsi in colori: possiamo pertanto affermare che è il nostro sistema percettivo a “creare” il colore.

Definizione del colore e principio di relazione:
La percezione del colore avviene nello stesso modo per tutti gli esseri umani, tranne per coloro che soffrono di particolari patologie dell’ apparato visivo come per esempio il daltonismo, difetto del sistema visivo che impedisce di percepire correttamente i colori soprattutto il rosso ed il verde. Mentre il nostro occhio è perfettamente in grado di distinguere anche le più piccole variazioni di colore, il linguaggio verbale non riesce a definire con esattezza le varietà cromatiche che gli organi visivi percepiscono. A questo scopo, infatti, si utilizzano generalmente pochi vocaboli piuttosto generici (rosso, gialla, verde, blu, azzurro, viola, arancio), anche se per definire con precisione sfumature e mescolanze cromatiche sono stati elaborati complessi codici numerici o alfanumerici.

Vengono cosi comunemente applicati ai nomi dei colori alcuni aggettivi che ne indicano semplicemente il grado di chiarezza ( blu chiaro, rosso scuro etc) o la “forza” ( giallo forte). Queste definizioni sono molto spesso imprecise ed elaborate in base a criteri del tutto soggettivi: tale diffusa povertà lessicale è determinata in parte dalla scarsa abitudine ad osservare e definire i colori con termini specifici, in parte dalle complesse relazioni che intervengono nella percezione di un colore.
L’ imprecisione nel concettualizzare il colore è in parte attribuibile alle difficoltà che l’ occhio incontra nel confrontare i colori, sia a memoria, sia a distanza. Per confrontare con precisione due varietà cromatiche è infatti necessario avvicinarle; solo la giustapposizione, cioè il confronto per accostamento, consente la certezza percettiva. Non è possibile definire un colore “come è realmente”, ma è possibile definirlo attraverso il confronto con altre varietà cromatiche, in quanto ogni colore è influenzato e modificato da quelli che lo circondano.
Si definisce principio di relazione il fenomeno per cui il nostro occhio non è in grado di percepire l’ intensità e la luminosità di un colore dalla sua osservazione isolata.

L’ esempio presenta due rettangoli, l’ uno di azzurro e l’ altro di arancio.
Le figure centrali sono dello stesso colore, ma nel primo caso esso viene percepito dall’ occhio come più chiaro e caldo, nel secondo invece, come più scuro e freddo, poiché è inserito in un contesto cromatico differente.
La percezione quindi del colore si basa sul contesto in cui lo si osserva e da altri fattori: dal colore locale, ossia dal clore specifico della sua superficie: dal colore tonale, ossia dalle alterazioni del colore dovute ed ombra; dal colore dell’ ambiente, o meglio dai colori riflessi sull’ oggetto dalle superfici degli elementi che lo circondano: si può dire che “ogni colore colora di sé tutto lo spazio sommandosi agli altri”. Cit. (G.C. Argan)
Un blu collocato in un campo rosso forte vira verso il verde, così come due quadri appesi a una parete l’ uno di fianco all’ altro costituiscono due realtà cromatiche che si influenzano a vicenda.
Ogni colore cambia anche secondo la materia da cui è costituito e secondo la natura della superficie che lo accoglie. Una superficie liscia e lucida riflette la luce dando al colore un effetto di brillantezza, mentre una superficie ruvida gli conferisce un effetto di morbidezza.
Un altro fattore che modifica la percezione del colore è costituito dalle dimensioni delle superfici colorate, come dimostra la figura.
Qualsiasi composizione di colori, per risultare equilibrata, deve essere dunque studiata tenendo conto dell’ insieme dei rapporti che legano tra loro i colori, nonché delle trasformazioni che ogni colore subisce all’ interno di un determinato contesto cromatico.
Nella percezione cromatica di un oggetto i fattori sopra elencati sono a loro volta condizionati dalla qualità dell’ illuminazione, più in particolare dal colore della fonte luminosa, dall’ intensità della luce e dagli effetti dell’ atmosfera interposta tra l’ occhio e l’ oggetto.
Alla luce bianca del giorno i colori appaiono intensi; con l’ illuminazione debole vengono messi in maggiore evidenza i blu e i verdi, mentre i rossi si incupiscono perdendo luminosità. La nostra percezione del colore è quindi molto influenzata da fattori esterni.
Comunemente si ritiene che la luce migliore, cioè più neutra per osservare il colore sia la luce diurna quando il cielo è leggermente velato. La luce rossa del tramonto o quella dell’ alba, la luce diurna nella stagione estiva o invernale in un paese nordico o tropicale, la luce artificiale al

neon o quella di una candela modificano invece inevitabilmente i colori degli oggetti. Le variazioni descritte sono a loro volta in relazione con la torbidità dell’ atmosfera: a questo proposito sono interessanti gli studi sulla qualità cromatica dell’ atmosfera e sull’ intensità della luce svolti dai pittori impressioni.sti. In una serie di quadri raffiguranti la cattedrale di Ruen, Monet ha studiato le variazioni luminose in relazione alle condizioni atmosferiche e temporali ( orario della giornata).

Per approfondire ancor meglio questi concetti consiglio vivamente la lettura della seguente bibliografia dalla quale per altro sono stati estrapolati i concetti sopracitati:
Editore Loescher – Elena Tornaghi – Il linguaggio dell’arte – modulo A

Per capire le differenze o parlare semplicemente delle caratteristiche che fanno di un motore render il più possibile efficiente è bene comprendere seppur brevemente cosa sia un motore render, ma prima ancora cosa sia un render .
Cos’è un rendering?

Il rendering è un’immagine che tramite artifizi virtuali viene rielaborata simulando l’ esistenza di un mondo virtuale il cui comportamento fisico è il più possibile identico alla realtà (es. luci, ombre, caratteristiche dei materiali etc.).
Questo permette quindi, una volta completato il modello 3d tramite software di CAD, di poter “renderizzare” tale 3D simulandone la visione “come fosse un oggetto reale”.  E’ pertanto comprensibile che tale artifizio venga utilizzato qualora alla creazione di un modello 3d virtuale segua la necessità, da parte del progettista, di esprimere visivamente tale creazione attraverso dei fermi-immagine delle “foto” che possano in qualche modo dare l’ idea di ciò che quel 3d virtuale sia una volta che esso sarà tramutato in pura realtà, esempio lampante ne è un render di un palazzo 3d virtuale, seguito dalla costruzione vera e propria di quest’ ultimo. E’ molto chiaro che all’ interno di un contesto progettistico, il render non è che una piccolissima parte di tutto il lavoro e che esso non è strettamente necessario al fine dell’ esecuzione del progetto. Ultimamente però molti architetti si siano basati sulla progettazione di forme sinuose ed ardite che puntano soprattutto sulla loro esposizione e all’ impatto visivo attraverso i render che risultano quindi in questo senso l’ arma principale di pubblicità ed esposizione delle opere architettoniche in primis.

Cos’ è il motore rendering?

Si è cercato di spiegare in precedenza come e cosa siano i rendering. Si è detto che appunto sono un insieme di parametri che si occupano di simulare tutti i fenomeni  fisici percepiti dal nostro occhio che vanno così a creare un immagine fittizia. Detto ciò si può definire il motore rendering come un entità software (plugin) vedi il (Next Limit V-Ray ) o software indipendente  (vedi Maxwell Render) che si occupa della gestione di tutti i parametri, creando tutte le interconnessioni tra di loro in modo da formare un Sistema di parametri correlati. La potenzialità pertanto del motore rendering è quella di correlare tra loro più fenomeni, di capirne le relazioni che essi hanno in un determinato istante che è quello catturato nel fotogramma o immagine renderizzata. I parametri o fenomeni fisici di cui si sta tanto parlando sono moltissimi ma proprio per citarne alcuni base, si può parlare di riflessione, rifrazione, atmosfera, diffusione della luce, distorsione ottica, simulazione del cielo fisico.

Differenze tra motori rendering.

Esistono oggi una molteplicità di motori render, la maggior parte dei quali risulta essere free e completamente libera da utilizzare. Tuttavia è doveroso sottolineare che i migliori motori render in assoluto sono quelli a pagamento e/o compresi all’ interno di un software CAD a pagamento, si veda il più famoso V-ray o Mental-ray parlando di motori interni al software CAD.

Non è possibile ad oggi  definire come migliore in assoluto un motore render perché per quanto essi siano frutto del duro lavoro e di anni di evoluzione rimangono comunque dei software che presentano punti di forza e punti deboli, L’ utilizzo di un motore render piuttosto che un altro dipendono soprattutto dalle prerogative dell’ utente e dal programma che si sta utilizzando.
Citerò alcuni motori render tra quelli più utilizzati:

V-ray ( disponibile per molteplici software CAD)                                       http://www.chaosgroup.com/en/2/index.html

PUNTI DI FORZA
Realisticità e fedeltà – Qualità immagine – Personalizzabilità

PUNTI DEBOLI

Tempi di render – Non appetibile per i novizi sul campo – Costo

Mental Ray (disponibile per molteplici piattaforme Autodesk)                       http://www.mentalimages.com/index.php

Appetibile a tutti i novizi – Veloce nei settaggi – Adattabile in maniera veloce – integrato nel software

PUNTI DEBOLI

Innalzamento esponenziale dei tempi di render quando si elaborano troppo i parametri – Luci non definite come V-ray .

Maxwell Render ( tramite plugin si riallaccia a molteplici software CAD tramite importazione del modello)http://www.maxwellrender.com/

PUNTI DI FORZA

Veloce nei settaggi – Adattabile in maniera veloce – Materiali facilmente personalizzabili a parità di realisticità – tempi di render relativamente accettabili anche per render pesanti

PUNTI DEBOLI

Rigidità delle esportazioni – Il sistema di integrazione che distacca il motore dai programmi CAD – Costo.

Motore interno LightWave ( motore interno della Newtek)                           http://www.newtek.com/lightwave/

PUNTI DI FORZA

Veloce nei settaggi – Adattabile in maniera veloce – tempi molto vantaggiosi

PUNTI DEBOLI

Totalmente legato al software LightWave – Materiali non facili da personalizzare – Non appetibile a tutti i novizi.

A breve verranno approfonditi i motori render approfonditamente.