Cenni di Teoria

Le basi teoriche per operare al meglio.

Per operare nel migliore dei modi sulle immagini è necessario possedere alcune basi teoriche di teoria del colore. Lo so, ti sembrerà una cosa noiosa e difficile, ma ti prometto di essere veloce e comprensibile. In ogni caso, se ancora avrai dei dubbi, vai alla pagina dei contatti e scrivimi.
Ricorda poi che è fondamentale, in ogni caso, avere un buon monitor (se non sai cosa scegliere parti da questo articolo) e averlo correttamente calibrato.

Mini tutorial di Teoria del Colore

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Prima Parte: il colore

Come prima cosa cerchiamo di definire il concetto di colore. Siamo abituati a dire frasi tipo "quell'ombrello è rosso", sottintendendo quindi che l'essere rosso sia una caratteristica propria dell'ombrello. Questo, purtroppo, è vero solo in parte, nel senso che esso dipende si dall'oggetto, ma anche in egual misura dalla fonte di illuminazione che lo colpisce (torneremo più avanti su questo concetto) e pure dall'occhio di chi osserva.

Quest'ultimo punto merita un'attenzione particolare: il colore è più una "sensazione" che qualcosa di univoco. Infatti io vedrò l'ombrello di un certo rosso, un'altra persona lo vedrà di un rosso leggermente diverso dal mio, anche a parità di illuminazione.

Inoltre i nostri occhi vedono in modo analogico, ossia con sfumature continue tra un colore ed un altro, contrariamente al sensore digitale che invece è discreto, ossia ogni pixel è composto solo da un determinato colore, quindi il passaggio tonale è possibile solo con salti discreti e non continui tra una tonalità e l'altra.
A complicare ulteriormente la situazione consideriamo che l'occhio umano è facilmente ingannabile. Nell'immagine seguente, ad esempio, i quadrati sono tutti dello stesso grigio, ma a seconda dello sfondo l'occhio viene ingannato, percependo tonalità differenti


Per poter lavorare in modo preciso e rigoroso con il colore abbiamo però bisogno di precisione e ripetibilità, ossia dobbiamo trovare un modo per "quantificarlo", permetterne la replicabilità della sensazione soggettiva. In pratica: dovrò vedere la foto dell'ombrello rosso dello stesso rosso che vedo dal vero, sotto la stessa fonte di illuminazione (stessa sensazione soggettiva). Il mio vicino invece vedrà ovviamente la stessa foto con il suo rosso.

Per questo si è scomposto il colore in tre grandezze, che possiamo considerare gli "ingredienti" del colore:

  • Tinta/tonalità (hue) che è la qualità percettiva che ci fa attribuire il nome "rosso" rispetto ad esempio al nome "blu"
  • Saturazione (saturation) che è la "purezza"
  • Luminosità (lightness) che definisce la quantità di bianco e nero presente nel colore percepito
Già nel 1931, la CIE definisce quindi un modello matematico per permettere di rappresentare in modo univoco la sensazione di colore prodotta nell'uomo. Questo modello prende il nome di CIE XYZ. Esula dallo scopo di questo articolo introduttivo definire meglio questo modello (magari in futuro approfondiremo), ma per ora basti sapere che da esso derivano una serie di modelli (spazi) indipendenti dalla periferica, il più importante dei quali è il CIE LAB.

Lo spazio colore LAB è l'unico tra quelli usati in fotografia che è in grado di rappresentare tutti i toni percepibili dall'uomo.


Brevemente, i canali LAB rappresentano:

  • L la luminosità
  • A dal verde al rosso
  • B dal blu al giallo
Tramite una rappresentazione LAB siamo in grado di misurare e replicare quello che per convenzione chiamiamo colore, e quindi di replicare la sensazione soggettiva dello stesso.

Fin qui le cose sembrano tutto sommato semplici, ma non abbiamo ancora considerato un problema: i dispositivi non sono in gradi di gestire tutti i colori.

Seconda Parte: Introduciamo lo Spazio Colore

Come abbiamo visto il CIE LAB è uno spazio colore teorico che riesce a rappresentare tutti i colori visibili all'occhio umano. Nella pratica però ogni dispositivo può gestire solo un sottoinsieme limitato di colori, creando quindi spazi colore che sono dipendenti dalla periferica.

Innanzitutto, un dispositivo può creare un colore in due modi:

  • per addizione di colore (sintesi additiva)
  • per sottrazione di colore (sintesi sottrattiva)
Nel primo caso (sintesi additiva) viene usata solo la luce per creare un colore, quindi miscelando le fonti luminose si ottengono tutti i colori. Questo modello si chiama RGB (Red, Green, Blue) perché i tre fasci luminosi usati per generare lo spettro cromatico sono appunto rosso, verde e blu. L'assenza di luce è il nero, mentre i tre colori miscelati insieme con la stessa "potenza" da il bianco.


Nel caso invece di sintesi sottrattiva si usano pigmenti colorati che sono a loro volta illuminati, quindi aggiungendo pigmento viene sottratta luce. Le stampanti usano ovviamente questo modello, i cui colori fondamentali sono il ciano, il magenta ed il giallo, a cui viene aggiunto il nero per creare un nero puro. Da qui il nome CMYK.


Sottolineiamo una cosa: RGB e CMKY non sono spazi colore, ma modelli per creare un colore in una periferica.

Pensiamo ad un monitor, che crea i colori in modo additivo (RGB), illuminando ogni singolo pixel con un po' di rosso, un po' di verde ed un po' di blu. Ovviamente il monitor è RGB ma il suo spazio colore, ossia i colori che può riprodurre, è limitato dall'hardware utilizzato che quindi potrà riprodurre solo un sottoinsieme di tutti i colori possibili. Questo sottoinsieme è lo spazio colore del monitor.

Ma come viene generato il colore del singolo pixel nel monitor? Abbiamo detto: accendendo un po' di rosso, un po' di verde ed un po' di blu. Il singolo pixel allora avrà associata una tripletta di numeri (R,G,B) che indicano quanto "acceso" è il canale del colore corrispondente, ad esempio (25,150,75). Ed ecco qui il grosso problema: (25,150,75) su un monitor è un verde scuro, ma su un altro è un verde diverso (a volte anche di molto) perché diverso è l'hardware di base.

Per questo motivo esistono degli spazi colore standard (sRGB, AdobeRGB, ProPhotoRGB, ed altri, di cui, data la loro importanza, parleremo più nel dettaglio prossimamente) che vengono usati come spazi "neutri", di trasformazione, per poter passare da una periferica ad un'altra.

In pratica, un valore (25,150,75) sRGB sarà, per esempio, trasformato e visualizzato come (32,131,69) da un monitor e (22,153,78) da un altro ma, visivamente, tale colore sarà lo stesso per chi guarda i due monitor.

Terza Parte: Profili Colore RGB

Parliamo quindi dei più importanti profili colore RGB.

Il primo e più famoso è l'sRGB, nato nel 1996 per essere utilizzato (e riproducibile) nei monitor CRT dell'epoca. Quindi lo spazio sRGB ha il gamut, i primari e il bianco simili a quelli di un monitor CRT "medio" (per la spiegazione dei termini utilizzati vedere qui). Per questo motivo viene assunto come spazio base per lo scambio di dati in ambienti dove la gestione del colore non è implementata. Quando i monitor erano CRT spesso non era necessario fare una conversione di colore dall'immagine al monitor perché sRGB e spazio del monitor erano molto simili. Per gli LCD, oggi, il discorso è diverso, e una conversione deve essere comunque fatta, ma viene fatta di default dal monitor stesso.

In pratica l'sRGB è il miglior compromesso quando si vuole far vedere un'immagine ad un pubblico variegato, con device diversi e scarsamente o per nulla calibrati. Non per niente è lo spazio colore usato nel Web, anche se può "codificare" un numero di colori abbastanza esiguo, contenendo solo circa il 30% di quelli rappresentabili nel CIE LAB.


Un po' più esteso dell'sRGB è l'AdobeRGB, sviluppato dalla Adobe Systems nel 1998 con l'obiettivo di rendere secondo il modello RGB i colori stampabili dalle stampanti CMYK. Contiene circa il 50% dei colori rappresentabili dallo spazio CIE LAB. La maggior parte dei monitor e degli schermi non è comunque in grado di mostrare quel 20% di differenza tra AdobeRGB e sRGB, e questo spiega perché l'AdobeRGB è largamente meno diffuso.

Parliamo anche di un altro spazio colore molto usato in fotografia: il ProPhotoRGB. Sviluppato originariamente dalla Kodak, può rappresentare il 90% dei colori CIE LAB ed il 100% di quelli effettivamente visibili dall'occhio umano. E' quindi uno spazio colore estremamente valido ed utilizzabile in fotografia anche per gli usi più professionali.


Non a caso ProPhotoRGB è anche lo spazio colore usato internamente da Adobe Lightroom per la gestione interna delle immagini.

Una domanda che spesso viene fatta a questo punto è: ma le immagini della nostra fotocamera che profilo colore hanno? Se scattiamo in JPEG su quasi tutte le macchine possiamo decidere tra sRGB e AdobeRGB, mentre se scattiamo in RAW non ha senso parlare di profilo colore, in quanto si tratta di dati grezzi. In questo caso infatti il profilo viene interpretato ed iniettato dallo sviluppatore RAW.

Terminologia

Infine vediamo alcuni termini di uso comune e loro significato.

Gamut
E' l'insieme di tutti i colori che possono essere interpretati da uno spazio colore o che sono rappresentabili da una periferica. Quanto più è esteso, tanto più la periferica è in grado di mostrare o stampare sfumature di colore.

Profondità colore (color depth)
E' la rappresentazione digitale dei colori del gamut. Si esprime in bit, e indica la "distanza" tra due sfumature vicine. Ossia: con un numero elevato di bit/colore due sfumature vicine saranno molto simili, quindi la transizione cromatica sarà più uniforme e senza "salti".

Per capire la differenza tra i due termini può essere utile uno schema:


Punto di bianco e di nero
Oltre che dai colori primari, il gamut definisce al suo interno anche i punti di bianco e di nero. Il primo (espresso in gradi Kelvin K) definisce la temperatura colore, mentre il secondo la densità.

Gamma dinamica (Dynamic range)
Intervallo tra la densità minima e massima rilevabile o riproducibile. Vale per tutto ciò che registra o riproduce (fotocamera, scanner, monitor, …). La gamma dinamica indica gli estremi, dove il bianco diventa bianco puro e il nero diventa nero puro. La pellicola ha anch'essa una gamma dinamica, che veniva chiamata latitudine di posa.

La gamma dinamica influisce anche sul contrasto di una immagine.

Gamma (Correzione di gamma)
E' il valore dell'inclinazione della curva di rappresentazione dei toni di una periferica. In pratica indica il contrasto che viene applicato ad un input in fase di visualizzazione.

E' definita con un valore logaritmico, che matematicamente è il valore dell'angolo della tangente della curva. La curva piatta (1) non viene usata in quanto è molto lontana dalla percezione umana.