Nella prima parte di questa serie abbiamo introdotto il concetto del colore nella fotografia digitale e di come diversi sensori, tra cui l'occhio umano e il sensore digitale, percepiscano il colore. In questa seconda parte ci occuperemo della definizione del concetto di color space o spazio colorimetrico. Questo è un concetto importante per comprendere le trasformazioni necessarie alla corretta riproduzione del colore con metodi digitali. Introdurremo anche alcuni dei color space più comuni e cominceremo a mappare il workflow digitale in termini di trasformazioni tra diversi color space.
La rappresentazione digitale del colore
Come abbiamo visto nella prima parte di questa serie sia l'occhio umano che i più comuni tipi di sensori digitali percepiscono il colore come la risposta a tre stimoli separati: rosso, verde e blu. Queste tre risposte possono essere considerate come tre assi cartesiani, fornendo quindi una rappresentazione di un particolare colore come un punto in uno spazio tri-dimensionale di cui le tre componenti primarie rappresentano le coordinate. Questa rappresentazione tri-dimensionale del colore è facilmente visibile in Figura 1. I tre assi del triedro rappresentano i tre colori primari, ed è chiaramente visibile come tutti i possibili colori dello spettro siano rappresentati da diverse combinazioni dei tre colori primari.
Usando la convenzione , il giallo puro è rappresentato come ; il magenta puro corrisponde a e il ciano puro viene codificato come . La combinazione corrisponde al bianco puro, mentre il nero, corrispondente all'angolo invisibile del cubo nell'immagine, viene rappresentato come .
Questa rappresentazione del colore è certamente familiare a chiunque abbia avuto l'occasione di utilizzare un programma di editing per immagini digitali quale Photoshop e molti altri. In un file a 8 bit ogni colore primario è rappresentato da un valore tra 0 e 255 (0 e 16535 per un file a 16 bit) e le coordinate corrispondenti a un particolare colore possono facilmente essere individuate, spesso semplicemente muovendo il cursore sopra al colore desiderato. Il concetto del cubo RGB è utile per visualizzare il colore come normalmente codificato digitalmente, ma non è in grado di rappresentare correttamente l'aspetto percettivo del colore. L'occhio umano presenta sensibilità diverse alle diverse lunghezze d'onda della luce che recepisce, e queste risposte sono tutt'altro che lineari. Per questo motivo lo spazio dei colori reali (nel senso dei colori percepibili dall'occhio umano medio) ha una forma più complessa di quella del cubo RGB.
La CIE (Commissione Internazionale sull'Illuminazione) è l'organizzazione internazionale che si occupa della definizione di standard per la rappresentazione del colore. Nel 1931 la CIE pubblicò per la prima volta la definizione di uno spazio colorimetrico basato direttamente sulla misurazione della risposta percettiva di un osservatore umano medio a una serie di stimoli cromatici. Questo studio, basato su un serie di rigorose osservazioni coinvolgenti un numero di soggetti sperimentali, è di importanza fondamentale nella scienza della gestione del colore in quanto caratterizza in maniera rigorosa la risposta dell'occhio umano e permette di definire quali siano i limiti percettivi dello stesso.
Lo spazio CIExy1931 è illustrato in Figura 2. In questa rappresentazione bi-dimensionale il "ferro di cavallo" che corrisponde ai limiti di percezione dell'occhio umano medio è sovrapposto a una proiezione parziale del cubo RGB, visto dall'angolo del bianco, che nell'immagine si trova all'incirca alle coordinate .
Nel modello CIE solo i colori all'interno del "ferro di cavallo" possono essere percepibili, mentre i colori al di fuori del perimetro, pur avendo una rappresentazione matematica e una corrispondenza a combinazioni di intensità luminose e lunghezze d'onda reali, non rappresentano colori visibili in quanto i recettori del colore nella retina umana non sono in grado di reagire ad essi.
I numeri riportati sul perimetro dello spazio CIExy1931 rappresentano le lunghezze d'onda in nanometri dei colori dell'iride, dal rosso a 700 nanometri fino al violetto a 380 nanometri. La saturazione di un particolare colore è massima lungo il perimetro di CIExy1931, e diminuisce progressivamente spostandosi verso il bianco. Un altro particolare interessante di questo diagramma è la distanza relativa dei tre colori primari saturati (700, 520 e 470 nanometri) dal bianco. Come facilmente visibile, il verde più saturato che l'occhio può distinguere dista all'incirca il doppio dal bianco rispetto al rosso e al blu. In effetti, l'occhio è più sensibile nelle lunghezze d'onda corrispondenti al verde (all'incirca il doppio) che a quelle corrispondenti al rosso ed al blu. Questo è il motivo principale per cui il reticolo Bayer contiene un numero doppio di pixel verdi rispetto a quelli rossi e blu.
Lo spazio CIExy1931, per quanto importante nel definire la percezione umana del colore, non è l'unico disponibile, ma solo uno tra molti spazi colorimetrici definiti da enti pubblici e privati per svariate applicazioni. Tra questi, di particolare interesse per il fotografo digitale ve ne sono almeno tre: sRGB, Adobe RGB e ProPhoto RGB, in ordine crescente del volume percepibile che delineano.
Lo spazio sRGB, tra i molti disponibili, è sicuramente il più utilizzato. Ideato inizialmente da una collaborazione tra Microsoft e Hewlett-Packard, sRGB è stato ampiamente adottato dall'industria ed è lo spazio colorimetrico di default utilizzato su Internet. Come mostrato in Figura 3, l'immagine sRGB è il più ristretto dei tre spazi in considerazione, ma la maggior parte dei monitor sia CRT che LCD (con alcune molto costose eccezioni) è a mala pena capace di riprodurre i colori compresi nello spazio sRGB, e lo stesso vale per le stampanti inkjet meno costose. Per questo motivo è importante che immagini destinate alla riproduzione sul Web e alla stampa con stampanti consumer o con servizi di stampa online non professionali siano convertite nello spazio sRGB, pena la riproduzione errata dei colori, con risultati posterizzati o estremamente saturati.
Lo spazio Adobe RGB è stato sviluppato da Adobe Systems nel 1998 e rappresenta una porzione maggiore di CIExy1931. La motivazione di Adobe era la creazione di uno spazio in grado di descrivere tutti i colori che potevano essere riprodotti da stampanti CYMK professionali, e quindi permettere di descrivere digitalmente immagini che contengono colori non riproducibili su un monitor ma riproducibili da una stampante professionale. Adobe RGB è la scelta più comune come spazio di output per il fotografo professionale che produca le propri immagini su stampanti professionali o utilizzi servizi di stampa professionali. Immagini salvate come file a 16 bit nello spazio Adobe RGB possono essere riprodotte con una gamma tonale (gamut) molto più ampia che immagini salvate nello spazio sRGB, in particolare nei verdi e nei turchesi, a patto di utilizzare un'apparecchiatura di output adeguata. Per il professionista esigente è possibile acquistare monitor specializzati (Eizo, NEC) capaci di riprodurre l'intera gamma tonale di Adobe RGB. Questi monitor sono significativamente più costosi in confronto ai tradizionali monitor sRGB, ma permettono un editing delle immagini estremamente accurato e un risultato in stampa estremamente simile all'immagine presentata sul monitor.
Il terzo spazio, ProPhoto RGB sviluppato da Kodak, è il più esteso degli spazi che considereremo in questo articolo. Come esemplificato nell'illustrazione precedente, ProPhoto RGB racchiude la maggior parte di CIExy1931 e in alcune aree addirittura eccede i limiti di CIExy1931. Le porzioni di ProPhoto RGB che eccedono CIExy1931 rappresentano colori immaginari (risposte dei coni oculari che non possono essere stimolate da alcuna sorgente luminosa). ProPhoto RGB, in combinazione con file a 16 bit per canale, è lo spazio ideale per editare immagini catturate dai moderni sensori digitali professionali. L'ampiezza del gamut disponibile permette di elaborare la tonalità e la saturazione di un'immagine senza timore di saturare la rappresentazione numerica del colore (un fenomeno conosciuto come clipping). In fase di stampa un file ProPhoto RGB può essere convertito nello spazio che corrisponde alla combinazione di stampante, inchiostro e carta utilizzati, che grazie alle nuove tecnologie di stampa a 8 o 12 colori è in grado di riprodurre colori al di fuori dei limiti di Adobe RGB. Tutte le mie immagini sono elaborate utilizzando ProPhoto RGB come spazio di lavoro sia per ottenere i migliori risultati possibili con le tecnologie di stampa disponibili oggi, sia per preservare l'informazione cromatica disponibile per assicurare che le stesse immagini possano essere riprodotte in maniera ottimale con le tecniche di stampa che verranno sviluppate in futuro.
L'illustrazione dei vari color space include anche un profilo di output, corrispondente alle capacita di riproduzione della stampante Epson 2200 utilizzando una carta matt. A differenza dei tre spazi colorimetrici, che formano una rappresentazione matematica di una parte di CIExy1931, quest'ultimo è ottenuto dalla misurazione tramite un colorimetro di una serie di campioni di colore stampati con una specifica stampante su una specifica carta. Come vedremo in una futura puntata di questa serie è indispensabile possedere il profilo di ogni combinazione di stampante, inchiostro e carta utilizzati nel proprio workflow per poter valutare sullo schermo la riproduzione di un'immagine prima di stamparla (soft proofing). Questi profili possono essere ottenuti dai produttori della stampante o della carta, ma per i migliori risultati dovrebbero essere generati per ogni specifica stampante. In questo particolare profilo è evidente che la stampante Epson 2200 è in grado di riprodurre colori al di fuori dei limiti di sRGB, e in una piccola percentuale al di fuori anche di Adobe RGB. Nuovi modelli di stampanti di tutti e tre i produttori principali (Epson, HP e Canon) sono in grado di riprodurre colori in gamut ben più estesi di quelli della Epson 2200, specialmente quando utilizzate con carte lucide dell'ultima generazione. In questi casi utilizzare sRGB o Adobe RGB come spazio di lavoro sprecherebbe le capacità di queste nuove stampanti professionali.
Il processo di "sviluppo" di un'immagine digitale richiede una serie di trasformazioni dei dati che rappresentano l'immagine attraverso diversi spazi colorimetrici. I dati RAW vengono inizialmente convertiti nello spazio di lavoro immediatamente dopo il processo di interpolazione del reticolo Bayer. Dallo spazio di lavoro l'immagine viene convertita in sRGB (o nel profilo calibrato di un monitor) per consentirne la rappresentazione sul monitor durante le varie fasi di editing – mantenendo i dati nello spazio di lavoro per evitare posterizzazione o clipping. Per finire, l'immagine viene convertita in uno spazio appropriato per l'uso finale: sRGB per uso sul Web e per stampa su stampanti consumer, Adobe RGB per stampa su stampanti professionali - spesso presso terzi - oppure, in un workflow che include stampe d'arte, nello spazio corrispondente al profilo della combinazione di carta, inchiostro e stampante utilizzati.
In una prossima puntata di questa serie vedremo come mettere in pratica i concetti teorici presentati in questo articolo. Affronteremo inizialmente la calibrazione di monitor e stampanti, per poi passare al soft proofing di un'immagine e ad alcuni consigli pratici per implementare una gestione del colore consistente in un workflow basato sui più comuni pacchetti software professionali.
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