Un insieme di colori primari è, in modo più tangibile, un insieme di supporti fisici pigmentati reali o luci colorate che possono essere combinati in quantità diverse per produrre una “gamma” di colori. Questo è il metodo essenziale utilizzato nelle applicazioni che intendono suscitare la percezione di diversi gruppi di colori, ad esempio display elettronici, stampa a colori e dipinti. Le percezioni associate a una data combinazione di colori primari sono previste applicando il modello di miscelazione appropriato (additivo, sottrattivo, calcolo additivo, ecc.) Che incarna la fisica sottostante di come la luce interagisce con i media e, in ultima analisi, con la retina.

I colori primari possono anche essere concettuali, o come elementi matematici additivi di uno spazio cromatico o come categorie fenomenologiche irriducibili in ambiti come la psicologia e la filosofia. I primari dello spazio colore sono definiti con precisione e radicati empiricamente in esperimenti di corrispondenza cromatica psicofisica che sono fondamentali per comprendere la visione a colori. I primari di alcuni spazi cromatici sono completi (cioè, tutti i colori visibili sono descritti in termini di somme pesate con pesi non negativi) ma necessariamente immaginari (cioè, non esiste un modo plausibile in cui quei colori primari possano essere rappresentati fisicamente o percepiti) . Descrivere i colori primari da una prospettiva fenomenologica è difficile da fare in modo succinto, ma i resoconti fenomenologici, come i primari psicologici, hanno portato a intuizioni praticamente utili.

Tutte le serie di primari reali e dello spazio colore sono arbitrarie, nel senso che non esiste un insieme di primari che può essere considerato l’insieme canonico. Pigmenti primari o fonti di luce selezionate per una data applicazione sulla base delle preferenze soggettive e fattori pratici come costo, stabilità, disponibilità ecc. Le primitive dello spazio colore possono essere sottoposte a significative trasformazioni “one-to-one” in modo che lo spazio trasformato è ancora completo e ogni colore è specificato con una somma unica.

Materiali didattici di arte elementare, dizionari e motori di ricerca elettronici spesso definiscono i colori primari in modo efficace come colori concettuali (generalmente rosso, giallo e blu o rosso, verde e blu) che possono essere usati per mescolare “tutti” gli altri colori e spesso andare inoltre, suggerisco che questi colori concettuali corrispondono a tonalità specifiche e lunghezze d’onda precise. Tali fonti non presentano una definizione coerente e coerente di colori primari poiché i primari reali non possono essere completi.

Miscelazione additiva di luce
La percezione stimolata da più fonti di luce che co-stimolano la stessa area della retina è additiva, cioè predetta sommando le distribuzioni di potenza spettrale oi valori di tristimolo delle singole fonti di luce (assumendo un contesto di corrispondenza dei colori). Ad esempio, un riflettore viola su uno sfondo scuro potrebbe essere abbinato a riflettori blu e rossi coincidenti che sono entrambi più attenuati rispetto al riflettore viola. Se l’intensità del riflettore viola fosse raddoppiata, potrebbe essere abbinata raddoppiando le intensità di entrambi i faretti rossi e blu che corrispondevano al viola originale. I principi della miscelazione additiva dei colori sono incorporati nelle leggi di Grassmann.

La miscelazione additiva di luci spot coincidenti è stata applicata negli esperimenti utilizzati per ricavare lo spazio colore CIE 1931. I primari monocromatici originali delle lunghezze d’onda (arbitrarie) di 435,8 nm (viola), 546,1 nm (verde) e 700 nm (rosso) sono stati utilizzati in questa applicazione a causa della praticità offerta al lavoro sperimentale.

La luce rossa, verde e blu sono le primarie ideali per il mixaggio additivo dei colori poiché le luci primarie con quelle tonalità forniscono le più grandi gamme cromatiche triangolari. Piccoli elementi rossi, verdi e blu nei display elettronici si mescolano in modo additivo da una distanza di visualizzazione appropriata per sintetizzare immagini colorate accattivanti.

I colori esatti scelti per le primitive additive rappresentano un compromesso tecnologico tra i fosfori disponibili (comprese considerazioni come l’utilizzo di costi e energia) e la necessità di una vasta gamma cromatica. I primari ITU-R BT.709-5 / sRGB sono tipici.

È importante notare che la miscelazione additiva fornisce previsioni molto scarse della percezione del colore al di fuori del contesto di corrispondenza dei colori. Dimostrazioni ben note come L’abito e altri esempi mostrano come il solo modello di miscelazione additiva non sia sufficiente per predire il colore percepito in molti casi di immagini reali. In generale, non è possibile prevedere completamente tutti i possibili colori percepiti dalle combinazioni di luci primarie nel contesto delle immagini del mondo reale e delle condizioni di visualizzazione. Gli esempi citati suggeriscono quanto possano essere notevolmente tali previsioni.

Miscelazione sottrattiva di strati di inchiostro
Il modello di miscelazione del colore sottrattivo prevede le distribuzioni di potenza spettrale della luce filtrata attraverso materiali parzialmente assorbiti sovrapposti su una superficie riflettente o trasparente. Ogni strato assorbe parzialmente alcune lunghezze d’onda della luce dallo spettro di illuminazione mentre lascia che altre persone passino attraverso la moltiplicazione, dando come risultato un aspetto colorato. Gli strati di inchiostro sovrapposti nella stampa si mescolano in modo sottratto sulla carta bianca riflettente in questo modo per generare immagini a colori fotorealistiche. Il numero tipico di inchiostri in tale processo di stampa varia da 3 a 6 (es. Processo CMYK, esacromone Pantone). In generale, l’utilizzo di un minor numero di inchiostri come primari consente di ottenere stampe più economiche, ma l’utilizzo di più risultati può migliorare la riproduzione dei colori.

Ciano, magenta e giallo sono ottimi primari sottrattivi in ​​quanto le distribuzioni di potenza spettrale della luce riflessa dagli inchiostri idealizzati possono essere combinate per le gamme cromatiche più ampie. Un inchiostro chiave aggiuntivo (abbreviazione per la lastra di stampa chiave che ha impressionato i dettagli artistici di un’immagine, di solito nero) viene solitamente utilizzato poiché è difficile miscelare un inchiostro nero abbastanza scuro utilizzando gli altri tre inchiostri. Prima che i nomi dei colori ciano e magenta fossero di uso comune, questi primari erano spesso noti come blu e rosso, rispettivamente, e il loro colore esatto è cambiato nel tempo con l’accesso a nuovi pigmenti e tecnologie.

Miscelazione di vernici in tavolozze limitate
Il colore della luce (ovvero la distribuzione spettrale della potenza) riflessa da superfici illuminate rivestite con miscele di vernice, fanghi di particelle di pigmento, non è ben approssimate da un modello di miscelazione sottrattivo o additivo. Le previsioni di colore che incorporano gli effetti di dispersione della luce delle particelle di pigmento e lo spessore dello strato di vernice richiedono approcci basati sulle equazioni di Kubleka-Munk. Persino tali approcci non possono prevedere il colore delle miscele di pittura proprio perché piccole variazioni nella distribuzione delle dimensioni delle particelle, concentrazioni di impurezze ecc. Possono essere difficili da misurare ma impartire effetti percettibili sul modo in cui la luce viene riflessa dalla vernice. Gli artisti di solito si basano sul mescolare esperienze e “ricette” per mescolare i colori desiderati da un piccolo insieme iniziale di primari e non usare la modellazione matematica.

Esistono centinaia di pigmenti disponibili in commercio per artisti visivi da utilizzare e mescolare (in vari media come olio, acquerello, acrilico e pastello). Un approccio comune è quello di utilizzare solo una gamma limitata di pigmenti primari (spesso tra quattro e otto) che possono essere miscelati fisicamente a qualsiasi colore che l’artista desidera nel lavoro finale. Non esiste una serie specifica di pigmenti che siano colori primari, la scelta dei pigmenti dipende interamente dalla preferenza soggettiva dell’artista per materia e stile d’arte, nonché da considerazioni materiali come la solidità alla luce e l’euristica di miscelazione. I realisti classici contemporanei hanno spesso sostenuto che una gamma limitata di pigmenti bianchi, rossi, gialli e neri (spesso descritti come la “tavolozza Zorn”) sia sufficiente per un lavoro avvincente.

Un diagramma di cromaticità può illustrare la gamma di diverse scelte di primari, ad esempio mostrando quali colori sono persi (e acquisiti) se si utilizza RGB per il mixaggio dei colori sottrattivi (invece di CMY).

Primari dello spazio colore
Una descrizione contemporanea del sistema di visione a colori fornisce una comprensione dei colori primari che è coerente con la moderna scienza del colore. L’occhio umano normalmente contiene solo tre tipi di fotorecettori a colori, conosciuti come lunghezze d’onda lunghe (L), a lunghezza d’onda media (M) e cellule coniche a lunghezza d’onda corta (S). Questi tipi di fotoricettore rispondono a gradi diversi attraverso lo spettro elettromagnetico visibile. Si ritiene generalmente che la risposta del cono S sia trascurabile a lunghe lunghezze d’onda maggiori di circa 560 nm mentre i coni L e M rispondono attraverso l’intero spettro visibile. I primari LMS sono immaginari poiché non esiste una lunghezza d’onda visibile che stimoli un solo tipo di cono (cioè, gli esseri umani non possono normalmente vedere un colore che corrisponde alla pura stimolazione L, M o S). I primitivi LMS sono completi poiché ogni colore visibile può essere mappato su una terzina specificando le coordinate nello spazio colore LMS.

Le curve di risposta L, M e S (basi del cono) sono state dedotte dalle funzioni di corrispondenza dei colori ottenute da esperimenti controllati di corrispondenza dei colori (ad esempio, CIE 1931) in cui gli osservatori hanno abbinato il colore di una superficie illuminata dalla luce monocromatica con miscele di tre luci primarie monocromatiche illuminanti una superficie giustapposta. Le applicazioni pratiche generalmente utilizzano una trasformazione lineare canonica dello spazio LMS noto come CIEXYZ. I primari X, Y e Z sono in genere più utili poiché la luminanza (Y) viene specificata separatamente dalla cromaticità di un colore. Qualsiasi primario dello spazio colore che può essere mappato a primitive LMS fisiologicamente rilevanti mediante una trasformazione lineare è necessariamente immaginario o incompleto o entrambi. Il contesto di corrispondenza dei colori è sempre tridimensionale (poiché lo spazio LMS è tridimensionale), ma modelli di aspetto cromatico più generali come CIECAM02 descrivono il colore in sei dimensioni e possono essere utilizzati per prevedere come i colori appaiono in diverse condizioni di visualizzazione.

Quindi per tricromatici come gli umani, usiamo tre (o più) primari per scopi più generali. Due primari non sarebbero in grado di produrre anche alcuni dei più comuni tra i colori nominati. L’aggiunta di una scelta ragionevole di terza primaria può aumentare drasticamente la gamma disponibile, mentre l’aggiunta di una quarta o quinta può aumentare la gamma, ma generalmente non di altrettanto.

La maggior parte dei mammiferi placentari, oltre ai primati, ha solo due tipi di fotoricettore a colori e quindi sono dicromatici, quindi è possibile che alcune combinazioni di due soli primari coprano una gamma significativa rispetto alla gamma della loro percezione del colore. Nel frattempo, uccelli e marsupiali hanno quattro fotorecettori a colori nei loro occhi, e quindi sono tetracromatici. C’è una relazione scientifica di un tetracromat umano funzionale.

La presenza di tipi di cellule fotorecettrici negli occhi di un organismo non implica direttamente che vengano utilizzate per percepire funzionalmente il colore. Misurare la discriminazione spettrale funzionale in animali non umani è una sfida a causa della difficoltà nell’eseguire esperimenti psicofisici su creature con repertori comportamentali limitati che non possono rispondere usando il linguaggio. Le limitazioni nella capacità discriminatoria dei gamberetti che hanno dodici distinti fotorecettori a colori hanno dimostrato che avere più tipi di cellule in sé non è sempre correlato con una migliore visione dei colori funzionale.

Primarie psicologiche
Il processo dell’avversario è una teoria dei colori che afferma che il sistema visivo umano interpreta le informazioni sul colore elaborando i segnali da coni e bastoncelli in modo antagonistico. La teoria afferma che ogni colore può essere descritto come un mix lungo i tre assi di rosso contro verde, blu contro giallo e bianco contro nero. I sei colori delle coppie potrebbero essere chiamati “colori primari psicologici”, perché qualsiasi altro colore potrebbe essere descritto in termini di una combinazione di queste coppie. Sebbene ci sia una grande quantità di prove per l’avversione sotto forma di meccanismi neurali, non esiste attualmente una chiara mappatura dei primari psicologici ai substrati neurali.

I tre assi dei primari psicologici sono stati applicati da Richard S. Hunter come i primari per lo spazio cromatico alla fine conosciuto come CIELAB. Il Natural Color System è anche direttamente ispirato ai primari psicologici.

Storia
Esistono numerosi sistemi di colori primari concorrenti nel corso della storia. Studiosi e scienziati hanno discusso su quali tonalità descrivono meglio le sensazioni cromatiche primarie dell’occhio. Thomas Young ha proposto il rosso, il verde e il violetto come i tre colori primari, mentre James Clerk Maxwell ha preferito cambiare il viola con il blu. Hermann von Helmholtz propose come un trio “un rosso leggermente violaceo, una vegetazione verde, leggermente giallastro e un blu ultramarino”. Nella comprensione moderna, le celle dei coni umani non corrispondono esattamente a uno specifico insieme di colori primari, poiché ogni tipo di cono risponde a un intervallo relativamente ampio di lunghezze d’onda.