COSA SIGNIFICA LO SPAZIO COLORE
Lo spazio colore è un “parametro” che troviamo in qualsiasi dispositivo tratti immagini (sia esso di acquisizione o riproduzione) e riguarda anche l’occhio umano.
Tutti i prodotti che trattano immagini, digitali e non, hanno lo scopo di far percepire i colori all’occhio umano, interagendo con la capacità di visione cromatica che quest’incredibile organo ha.
I colori sono frutto della nostra capacità di elaborare determinate frequenze della radiazione elettromagnetica Solare e da come i suoi fotoni interagiscono con gli elementi della realtà.
Come si può notare dalla grafica, nonostante ci sembri di “vedere” tutto ciò che ci circonda, riusciamo in realtà a percepire solo una piccola frazione dello spettro elettromagnetico.
Come per ogni prodotto industriale, anche i dispositivi che trattano immagini necessitano di uno standard, di progetti parametrati. Per raggiungere lo scopo nelle periferiche che trattano colori, sono stati creati i “modelli di colore” che descrivono il modo in cui i colori sono prodotti alle varie lunghezze d’onda e percepiti dall’occhio umano.
I modelli di colore
I modelli di colore, come per le fonti luminose o gli elementi che le riflettono, sono di tipo addittivo (basati sui primari Rosso Verde e Blu) o sottrattivo (basato su Ciano, Magenta e Giallo).
Questi modelli descrivono numericamente un colore e ne esistono vari, come il modello RGB (di tipo additivo, usato nei display), CMYK (di tipo sottrattivo, usato per la stampa), HSL (di tipo additivo, per la descrizione della visione umana), etc.
L’aspetto cruciale è l’impossibilità di garantire una corrispondenza univoca di un colore semplicemente usando un modello di colore, poiché esso esprime la modalità con cui misurarli ma non il valore in sé. Per fare un esempio, nella modalità RGB, non è precisato colorimetricamente quale sia il colore rappresentato dai numeri R=255 G=B=0 (è un rosso, ma potrebbe essere un rosso chiaro, un rosso scuro, un rosso tendente al giallo, un rosso molto saturo, un rosso meno saturo). Se specifichiamo, come altro esempio, R=10 G=20 B=40, non abbiamo nessuna indicazione sul colore rappresentato da questi numeri (cioè non conosciamo la colorimetria rappresentata da questi numeri, ma solo una certa quantità di rosso, in rapporto al verde che sarà il doppio ed al blu che sarà due volte il verde e quattro volte il rosso).
Per far sì che un dispositivo tratti ogni colore in modo preciso e ripetibile, si è adottato un metodo per mappare i colori all’interno del modello scelto ed è così che è nato lo spazio colore.
Lo spazio colore
Lo spazio colore dà le coordinate precise dentro le quali ogni parametro descritto corrisponde esattamente a quel colore; ecco quindi che nel modello RGB, i numeri R=255 G=0 B=0, all’interno dello spazio di colore bt.709, descrivono esattamente quel tipo di rosso.
Le applicazioni che non richiedono una precisa rappresentazione del colore (come videoscrittura, fogli di calcolo, database, etc.) non fanno uso di spazi di colore ma solo di modalità di colore; al contrario, le applicazioni che richiedono una rappresentazione precisa del colore (come fotoritocco, grafica editoriale, color correction, etc.) fanno uso di spazi di colore all’interno della data modalità.
Uno dei metodi più diffusi per visualizzare gli spazi colore è il diagramma di cromaticità modello CIE 1931. Questo si basa sull’utilizzo dei tre colori primari RGB che permettono di ottenere tutti i colori che l’occhio umano può percepire.
È interessante notare che la distribuzione dei colori nello spettro elettromagnetico (prima figura) non corrisponde alla nostra capacità percettiva (diagramma CIE 1931): abbiamo maggiore sensibilità al verde, poi al rosso ed infine al blu. Si suppone che questa capacità derivi dall’evoluzione terrestre, in cui i verdi sono alla base della vita (clorofilla).
All’interno del diagramma CIE 1931 sono delineate le aree per gli spazi colore più comuni.
Va tenuto a mente che questa è una visualizzazione a due dimensioni, ma lo spazio di tutti i colori che l’occhio umano può percepire è a tre dimensioni, quella mancante è la luminanza, perpendicolare al piano di osservazione. L’asse z, la luminanza, non è inclusa in questa analisi poiché troppo complessa da visualizzare in 2D e perché non influenza direttamente la gamma cromatica.
La Gamma
Quando si definisce uno spazio di colori, si crea un gamut. Il gamut altro non è che l’insieme dei colori riprodotti o catturati dal dispositivo ed è ovviamente un sottoinsieme dei colori visibili. Quando un colore non può essere descritto da un certo spazio di colore (gamut), si indica come “fuori gamma”. Anche la visione umana ha un suo gamut, più esteso degli spazi colori delle periferiche come si può notare dal diagramma, ma anch’esso limitato (come chiarito nella prima grafica).
Osservando il diagramma si capisce subito che il più nuovo spazio colore descritto nello standard broadcast DCI-P3 (adottato per i video UHD/4K e relativi monitor/tv) ha una estensione cromatica decisamente superiore al precedente BT.709 o sRGB (proprio dello standard fullHD). Possiamo apprezzare come buona parte dei verdi siano fuori gamma per lo spazio sRGB, ma in gamma per lo spazio BT.2020.
Poiché tutte le argomentazioni inerenti la cromia ed il relativo spazio colore servono unicamente alla percezione dei colori dell’occhio umano, è interessante citare le ellissi di Mac Adam.
Vi è capitato senz’altro di non riuscire a distinguere due tonalità dello stesso colore, salvo affiancarle… ma cosa accade quando le differenze cromatiche sono talmente minime da non essere apprezzate neanche in un confronto diretto?
Senza entrare troppo nei dettagli, il fisico Mac Adam ha sperimentalmente dimostrato che l’occhio umano medio non è in grado di distinguere differenze cromatiche oltre un certo limite, definendo delle aree in cui non ci è possibile cogliere alterazioni di colore. Nel grafico sono riportate le aree in questione (ingrandite di dieci volte), i cui bordi delineano le differenze appena evidenti di cromaticità.
Punto di bianco
L’ultimo parametro che è importante citare per la percezione dello spazio colore, è il punto di bianco. Sappiamo che la nostra percezione della realtà dipende da come è illuminata dal Sole e che in base a ciò siamo in grado di distinguere i vari colori che compongo gli elementi che ci circondano, tra tutti anche il bianco (siamo tutti in grado di “vedere”, ad esempio, che il latte è bianco).
I raggi del Sole che giungono a noi, però, virano dall’azzurro dell’alba, all’arancio del tramonto, eppure noi continuiamo a vedere il latte bianco, né giallo, né blu.
Purtroppo (o per fortuna) questa percezione del bianco è dovuta all’adattamento del cervello umano, che “imposta” la sorgente luminosa come base per la declinazione di tutti i colori.
L’esempio più banale di questo fenomeno è la necessità di impostare i gradi kelvin in una camera (sia foto che video), nonostante le scene ci risultino “ad occhio” perfettamente bianche. Questa necessità emerge facilmente quando abbiamo sorgenti luminose con temperature di bianco differenti accostate, come una candela accesa di giorno, o un neon accostato ad una lampada al tungsteno, etc.).
Per risolvere questo “problema”, ancora una volta per la necessità di creare uno standard riproducibile e misurabile, si è creato il “punto di bianco”, che in base alla temperatura colore del bianco illuminante, può essere più caldo o più freddo. Per le periferiche con modello colore additivo (display) si norma si utilizza il punto di bianco a 6500K (identificato nel diagramma con “D65”), mentre per quelle sottrattive (come la stampa) 5000K (identificato nel diagramma con “D50”).
Questa differenza, per quanto strano sia, rende in realtà i punti di bianco molto simili tra loro e ciò è dovuta alla differente percezione che abbiamo delle sorgenti luminose rispetto agli elementi illuminati passivamente.
Mondo video ed altri parametri
Per alcuni spazi colore qui indicati, specialmente nel mondo dei video, esistono protocolli che specificano anche altri parametri che la periferica deve rispettare. Un esempio è lo standard rec.709 (bt.709) che insiste lo spazio colore sRGB, ma include specifiche come la risoluzione (1920×1080 pixel quadrati), rapporto di aspetto (16:9), profondità (8-10 bit), framerate (25p,29,97p, etc).
Termino questo articolo facendo notare che lo spazio colore racchiude i colori intesi come tono, saturazione, luminosità, ma non come densità di colori, ovvero non descrive la quantità di sfumature di colore possibili. In teoria si può avere un monitor con soli quattro colori visualizzabili ma con un gamut molto ampio. Per indicare quante sfumature di colori sono possibili all’interno del gamut di una periferica (come migliaia, milioni, o miliardi), abbiamo bisogno dei bit di profondità colore… argomento di un altro articolo.
Alfredo Carbone
Alfredo Carbone – CEO Big Bang Production e specializzato in fotografia.
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