Gestione colore in fotografia by Raamiel

Rev 2.0

Raamiel NUMQUAM SUADE MIHI VANA

Gestione Colore in Fotografia

Questo documento Ă¨ distribuito in forma libera e senza nessun scopo di lucro, al solo fine di diffondere la conoscenza dellâ&#x20AC;&#x2122;argomento trattato.

Tutti i contenuti grafici sono di proprietĂ esclusiva dei rispettivi autori.

Gestione Colore in Fotografia

Sommario Luce e colori............................................................................................................................................. 4 Radiazione elettromagnetica .............................................................................................................. 4 Sviluppi quantistici............................................................................................................................... 4 Radiometria e Fotometria ................................................................................................................... 5 Grandezze radiometriche .................................................................................................................... 6 Grandezze fotometriche...................................................................................................................... 7 Luminanza, brillanza e chiarezza ......................................................................................................... 7 Intervallo dinamico .............................................................................................................................. 8 Schema della fotometria ................................................................................................................... 10 Gestione colorimetrica del colore ......................................................................................................... 11 Colorimetria ....................................................................................................................................... 11 Modello e spazio di colore................................................................................................................. 12 Lo spazio colore dellâ&#x20AC;&#x2122;osservatore standard ....................................................................................... 12 CIE 1931 XYZ .................................................................................................................................. 12 CIE L*a*b* 1976 ............................................................................................................................ 14 Lo spazio L*a*b*, questo mondo imperfetto ................................................................................ 15 Gestione del colore standardizzata ICC ................................................................................................. 18 La genesi di ICC .................................................................................................................................. 18 Da ColorSync a ICC ......................................................................................................................... 18 ACC e ICC ....................................................................................................................................... 18 Dagli inizi a oggi ............................................................................................................................. 18 Le specifiche e versioni di ICC ............................................................................................................ 19 Il Profile Connection Space o PCS ...................................................................................................... 20 Classi di profili.................................................................................................................................... 20 Conversione e direzione di conversione............................................................................................ 21 Il motore che muove il tutto.............................................................................................................. 21 Analisi delle classi ICC ............................................................................................................................ 22 Input: profili di scanner e fotocamera v2 .......................................................................................... 22 Monitor: profilo di display v2 ............................................................................................................ 22 Output: profilo di stampa v2 ............................................................................................................. 23 Abstract: effetti speciali..................................................................................................................... 24 Color space: spazio colore ................................................................................................................. 24 Device link.......................................................................................................................................... 25 Named color: colori spot ................................................................................................................... 25 Struttura interna di un profilo ICC v.2 ................................................................................................... 26

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Testata del profilo ............................................................................................................................. 26 Tag pubblici e proprietari .................................................................................................................. 30 Video Gamma Tag ............................................................................................................................. 32 Profilo a tabelle ................................................................................................................................. 36 Profilo a matrice ................................................................................................................................ 38 La precisione delle tabelle................................................................................................................. 41 La precisione dei numeri ................................................................................................................... 41 Gli spazi RGB standard .......................................................................................................................... 43 Punto bianco ..................................................................................................................................... 44 Funzione di risposta tonale ............................................................................................................... 44 Relazione tra punto di bianco del profilo e punto di bianco del PCS ................................................ 45 sRGB .................................................................................................................................................. 46 Adobe RGB ........................................................................................................................................ 47 ProPhoto ........................................................................................................................................... 48 La gestione colore in fotografia digitale................................................................................................ 50 I passi teorici dallo scatto alla stampa .............................................................................................. 50 ACR e Lr: decompressione, linearizzazione, demosaicizzazione ....................................................... 51 ACR e Lr: da device dipendent a scene referred ............................................................................... 52 ACR e Lr: conversione a RIMM, cioĂ¨ ProPhoto gamma 1 ................................................................. 53 ACR: conversione finale in output referred ...................................................................................... 54 CaptureOne 7 .................................................................................................................................... 55 Gli intenti di rendering nella pratica ..................................................................................................... 57 Intento colorimetrico assoluto .......................................................................................................... 57 Intento colorimetrico relativo ........................................................................................................... 57 Intento percettivo ............................................................................................................................. 57 Intento di saturazione ....................................................................................................................... 57 Scegliere lâ&#x20AC;&#x2122;intento di rendering ......................................................................................................... 58 La SoftProof in Photoshop................................................................................................................. 58 Usare ColorThink per calcolare in DeltaE .......................................................................................... 61 La compensazione a monitor nelle varie applicazioni .......................................................................... 62 La compensazione a monitor di Photoshop ...................................................................................... 62 La compensazione a monitor di Lightroom ....................................................................................... 62 La compensazione a monitor di CaptureOne .................................................................................... 62 La compensazione a monitor di altre applicazioni ............................................................................ 63 La compensazione a monitor dei browser ........................................................................................ 64

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Luce e colori Una disamina preliminare, dagli aspetti fisici a quelli percettivi…

Radiazione elettromagnetica Il termine luce (dal latino lux) si riferisce alla porzione dello spettro elettromagnetico, appunto, visibile dall'occhio umano. La porzione tipica varia tra 400 e 700 nanometri di lunghezza d'onda, con possibili variazioni soggettive da individuo a individuo; il limite superiore è delimitato dalla zona degli infrarossi (sopra i 700nm), il limite inferiore dalla zona degli ultravioletti (sotto i 400nm); si nota dunque che la luce visibile ad occhio umano rappresenta una ristretta porzione dello spettro elettromagnetico che si estende da 0.01nm circa (raggi gamma) a 1Km circa (onde radio lunghe).

Il comportamento della radiazione elettromagnetica è formalizzato nelle equazioni di Maxwell, che governano l'evoluzione spaziale e temporale dei campi elettromagnetici. Queste equazioni (che appaiono per la prima volta al completo in forma differenziale in "A Treatise on Electricity and Magnetism", pubblicato da James Clerk Maxwell nel 1873) formano una sintesi della legge di Gauss e della legge di Ampere e, di fatto, unificano il concetto di campo elettrico e di campo magnetico all'interno del più ampio concetto di campo elettromagnetico. Per la grandissima maggioranza delle applicazioni questa teoria è ancora utilizzata al giorno d'oggi, manca tuttavia un attore fondamentale nella moderna ottica, il fotone.

Sviluppi quantistici Per risolvere alcuni problemi sulla trattazione del corpo nero nel 1900 Max Planck ideò un artificio matematico: pensò che l'energia associata ad un'onda elettromagnetica non fosse proporzionale al quadrato della sua ampiezza (come nel caso delle onde elastiche in meccanica classica), bensì direttamente proporzionale alla frequenza, e che la sua costante di proporzionalità fosse discreta e non continua.

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L'interpretazione successiva che Einstein diede dell'effetto fotoelettrico, incanalò il pensiero dei suoi contemporanei verso una nuova strada. Si cominciò a pensare che quanto fatto da Planck non fosse un mero artificio matematico, ma piuttosto l'interpretazione di una nuova struttura fisica; cioè che la natura della luce potesse avere un qualche rapporto con una forma discreta di alcune sue proprietà. Si cominciò a parlare di pacchetti discreti d'energia, battezzati fotoni. Con l'avvento delle teorie quantistiche dei campi (ed in particolare dell'elettrodinamica quantistica) il concetto di fotone venne formalizzato, ed oggi sta alla base dell'ottica quantistica e rappresenta il bosone di gauge per l'elettromagnetismo. La luce quindi, come tutta la radiazione elettromagnetica, è caratterizzata dalla sua frequenza, in ambito quantistico, e non più da una lunghezza d’onda; sebbene quest’ultima rimanga ad oggi il termine di misura più usato e comunemente accettato. Frequenza e lunghezza d'onda obbediscono alla relazione: l=v/f (dove l è la lunghezza d'onda, v è la velocità nel mezzo considerato - nel vuoto in genere si indica con c -, f è la frequenza della radiazione) e si possono tradurre facilmente.

Radiometria e Fotometria Ogni radiazione elettromagnetica può essere caratterizzata da una specifica lunghezza d’onda o da una specifica frequenza, se consideriamo la fisica quantistica; questa misura ne definisce in maniera univoca la natura classificando le varie radiazioni dai raggi gamma fino agli infrarossi, passando per la luce visibile. Nel mondo reale siamo immersi nelle onde elettromagnetiche che si diffondono (appunto come campo) in ogni direzione e interagiscono con la materia, la parte visibile di questo spettro forma nella mente umana la percezione del mondo che ci circonda e può essere misurata mediante l’energia (in joule o in watt) trasportata da ogni singola lunghezza d’onda oppure mediante il numero di fotoni per ogni singola frequenza (ogni fotone trasporta una quantità fissa di energia, che dipende dalla frequenza). Per esempio questa è la descrizione di una particolare radiazione visibile (D65) in termini di energia relativa: in ascissa c’è la lunghezza d’onda da 380 nm a 730 nm e in ordinata c’è l’energia relativa (il massimo di energia è portato a 100).

Di questa particolare radiazione si può indicare l’energia complessiva sommando le energie di ogni singola lunghezza d’onda (più precisamente calcolando l’area al di sotto della curva, cioè l’integrale della curva stessa). Otteniamo in questo modo una misurazione Radiometrica. La misura radiometrica tuttavia non tiene conto della percettività umana, offre una misura accurata ed estesa dello spettro elettromagnetico che si vuole misurare in termini energetici e ci può dire per esempio quanti watt/m2 vengono irradiati a terra dal sole.

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Per misurare la radiazione visibile in riferimento alla percezione umana lo strumento deve tener conto del comportamento del nostro sistema visivo, che reagisce in modo variabile al variare della frequenza della radiazione (o lunghezza d’onda). Nel diagramma si vede il comportamento relativo dell’occhio umano allo spettro visibile, assumendo come valore massimo (100) e massima sensibilità quello raggiunto intorno ai 560nm.

Dunque ogni radiazione registrata dallo strumento deve essere “pesata” con questa funzione detta di efficienza luminosa per avere una misura di quanto il nostro sistema visivo percepisce. Tale strumento è detto spettrofotometro e la misura effettuata è una Fotometria. Riassumendo, le misure non pesate (quindi riferite all’energia della sorgente) sono dette radiometriche. Le misure “pesate” (quindi riferite al nostro sistema visivo) sono dette fotometriche. A questo punto possiamo introdurre il termine di uso comune Luce che va definita come radiazione visibile “pesata” dalla funzione di efficienza luminosa (o misura radiometrica dello spettro elettromagnetico).

Grandezze radiometriche Le grandezze radiometriche riguardano l’energia ottica. Alcune di esse sono associate alla posizione e/o alla direzione. Inoltre, alcune sono associate alla radiazione altre alle superfici. L’unità di energia radiante è il joule (J). Il flusso radiante o flusso energetico è la potenza della radiazione (cioè l’energia radiante per unità di tempo) e si misura in watt (W). È una grandezza associata alla posizione e alla direzione. Da questa grandezza fondamentale si derivano altre grandezze che caratterizzano la distribuzione spaziale e temporale dell’energia radiante. La radianza (radiance) è la potenza di una radiazione emessa o riflessa (quindi non ricevuta) da un’area in una data direzione e si misura in watt per metro quadrato per steradiante. L’irradiamento (irradiance) è la potenza di una radiazione ricevuta (quindi non emessa) da una area e si misura in watt per metro quadrato.

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Grandezze fotometriche Il flusso luminoso si misura in lumen ed è la misura standard per la luminosità dei proiettori, che essendo dispositivi non direttamente connessi ad un area fissa, devono fornire una misura della loro luminosità indipendente dalla grandezza di visualizzazione e dalla natura del panello riflettente che verrà usato. La luminanza (luminance) si misura in candele al metro. La luminanza è la quantità di luce emessa dal punto di una superficie in una data direzione (e dentro un dato angolo solido) per riflessione, trasmissione od emissione. Per esempio la luminanza emessa da un’area bianca di un monitor LCD in direzione ortogonale allo schermo è di circa 120-140 cd/m2 in uso tipico da ritocco fotografico. L’illuminamento (illuminance) si misura in lux (cioè lumen per metro quadrato) ed è rilevante per l’illuminotecnica. Si tratta della quantità di luce che incide su un punto di una superficie da qualunque direzione. Questa quantità ovviamente varia con la distanza dalla sorgente alla superficie.

Luminanza, brillanza e chiarezza La luminanza è una grandezza fondamentale per la fotografia (sia in stampa che a monitor), perché è strettamente correlata con la nostra percezione della luminosità che tecnicamente viene chiamata brillanza (brightness). La brillanza è la luminanza percepita, ossia, è la quantità totale di luce che una sorgente luminosa appare emettere (o che appare riflessa da una superficie). In questa accezione, il termine "luminosità" traduce l'inglese brightness, anche se il termine tecnico è brillanza. Questo concetto è correlato, ma distinto da quello reso in inglese con lightness, che viene talvolta tradotto in italiano ancora con "luminosità" ma in modo errato. Per praticità, sia concettuale che pratica, si introduce il termine chiarezza (lightness in inglese appunto) che è il fattore di luminanza percepito. Quando il fattore di luminanza di un oggetto è zero la chiarezza è nulla. Cioè vediamo nero. Man mano che il fattore di luminanza aumenta anche la chiarezza aumenta, ma non in modo proporzionale. Infatti, la luminanza non è percettivamente uniforme. Un incremento di luminanza fatto a partire da una luminanza bassa non provoca la stessa percezione di un incremento di luminanza fatto a partire da una luminanza più alta.

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Nel grafico si nota la relazione tra la chiarezza e il fattore di luminanza come sono state standardizzate dal CIE nel 1976

Si può vedere che quando il fattore di luminanza (in ascissa) è basso, un piccolo incremento produce un grande incremento di chiarezza (in ordinata). Man mano che il fattore di luminanza aumenta, lo stesso piccolo incremento è sempre meno importante in termini di chiarezza. Ricavando una valore tipico a titolo di esempio: se il fattore di luminanza è 0.5, la chiarezza è 76. Inversamente, il fattore di luminanza che corrisponde a chiarezza 50 (cioè una chiarezza media, un grigio esattamente in centro tra il bianco e il nero) è 0.18, il grigio 18% spesso usato come target per il bilanciamento del bianco.

Intervallo dinamico Per intervallo dinamico si intende il rapporto tra il massimo e il minimo valore di una quantità, nello specifico si fa riferimento al massimo e minimo valore di luminanza. Il termine inglese è dynamic range oppure contrast ratio. Il primo è usato in fotografia, mentre il secondo viene usato per la definizione tecnica dei monitor e dei proiettori. In fotografia il dynamic range (intervallo dinamico) si può riferire alla scena inquadrata o alla capacità del sensore digitale, rispettivamente come rapporto tra massima e minima luminanza della scena da fotografare, e come rapporto tra massima e minima luminanza registrabile dal sensore. Nelle caratteristiche tecniche di monitor e proiettori definisce il rapporto tra la minima e massima luminanza possibile offerta dalla periferica. Esempi: 1. Se in una scena la massima luminanza è 7500 cd/m2 (circa la luminanza di una candela) e la minima è 0.5 cd/m2, l’intervallo dinamico della scena è 7500 / 0.5 = 15000. 2. Se un sensore è in grado di catturare una luminanza massima di 30000 cd/m2 e una luminanza minima di 0.3 cd/m2, l’intervallo dinamico del sensore è 30000 / 0.3 = 100000.

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3. Se un monitor produce una luminanza massima di 140 cd/m2 e una luminanza minima di 0.25 cd/m2, il suo intervallo dinamico (o rapporto di contrasto) è 140/0.25 = 560. (A proposito del contrasto dei monitor è bene ricordare la differenza del contrasto nativo e del contrasto dinamico, spesso citato da molti costruttori; quest’ultimo è infatti il rapporto fra il bianco, misurato con la retroilluminazione alla massima intensità, ed il nero, misurato con la retroilluminazione al valore minimo. I valori di contrasto dinamico sono pertanto formalmente molto più alti di quello nativo dei pannelli, mediamente di un rapporto di almeno 1 a 5 o superiore. Una immagine fotografica sovente è caratterizzata da un elevato range dinamico e mette in difficoltà un pannello che vanta alti contrasti dinamici in quanto la luminosità della retroilluminazione è unica, per cui il reale contrasto sarà quello nativo del pannello e non quello dinamico)

L’intervallo dinamico è un numero adimensionale e si può presentare come tale, per esempio 2000, ma più frequentemente si indica come 2000:1 oppure 1:2000. In fotografia si usa la scala del logaritmo in base 2 dell’intervallo dinamico. Per esempio se l’intervallo dinamico è 2000, il logaritmo in base 2 di 2000 è circa 11 e questa scala è in bit oppure in stop. L’intervallo dinamico espresso in questa scala è il numero di volte che occorre dimezzare il valore massimo per raggiungere il valore minimo. La sequenza dei diaframmi in fotografia usa appunto questa scala nei valori f/stop, dove f è la lunghezza focale dell’obiettivo e il valore di stop segue la progressione geometrica √2 f/1 f/1,4 f/2 f/2,8 f/4 f/5,6 f/8 f/11 f/16 f/22 f/32 f/45 f/64

ad ogni incremento di stop corrisponde il dimezzamento della quantità di luce che impressiona pellicola o sensore.

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Schema della fotometria

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Gestione colorimetrica del colore Dopo aver trattato la natura fisica della radiazione luminosa si comprende che il colore di un qualsiasi oggetto che noi vediamo è la somma percettiva delle frequenze visibili della luce. Frequenze (o lunghezze d’onda) che l’occhio umano riesce a percepire e convertire in percezione nella mente; quindi il colore di un oggetto, e di tutto quello che noi riusciamo a osservare in modo diretto o indiretto, è subordinato all’osservatore e non è un dato fisico assoluto. Possiamo effettuare una misura radiometrica della luce emessa o riflessa da un oggetto, e più precisamente possiamo ricavarne una misura fotometrica, tuttavia questo non si traduce immediatamente in un colore; per esempio un soggetto daltonico vede i colori in modo diverso e esseri viventi diversi vedono in modo diverso, spesso in spettri diversi della radiazione. Questa dicotomia tra percezione e misura assoluta è uno dei problemi alla base della gestione del colore, è infatti impossibile gestire cosa non si può misurare in riferimento a unità di misura certe e riproducibili. Per questo si deve prima legare il colore a scale e spazi colorimetrici che prescindano dalla soggettività e che permettano di eseguire dei calcoli su delle grandezze definite; questo è il compito della Colorimetria.

Colorimetria La colorimetria è la disciplina che si occupa di standardizzare la misurazione del colore attraverso lo studio dei modelli di colore. Il colore che percepiamo è una sensazione solo umana. La visione cromatica è data dall'interpretazione da parte del cervello dell'assorbimento della luce di determinate lunghezze d’onda da parte dei tre tipi di fotorecettori detti coni che sono concentrati sulla retina dell'occhio umano. I coni sono di tre tipi ognuno dei quali è sensibile ad uno dei tre colori base: rosso (R, “red”), verde (G, “green”) e blu (B, “blue”). I tre tipi di coni hanno una diversa risposta allo stimolo luminoso di cui la luce emessa è bianca, cioè ha la stessa intensità a tutte le lunghezze d'onda. Questi tre colori sono detti colori primari per la caratteristica di essere individuati "puri" dagli elementi fotosensibili dell'occhio. La risposta di ogni tipo di cono è proporzionale all'intensità della luce che lo colpisce solo entro certi limiti: c’è un limite inferiore, al di sotto del quale il cono non è più sensibile (soglia di sensibilità) che non è la stessa per i tre tipi (il blu ha la soglia più bassa) e c'è un limite superiore (soglia di saturazione), al di sopra della quale la risposta è sempre la stessa. L'occhio umano è in grado di percepire solo tre attributi della luce: la tinta (Hue), la saturazione (Saturation) e la brillanza (Brightness). Il colore è la risultante di questi tre attributi. Una luce percepita come avente un certo colore (es. giallo) può effettivamente corrispondere a una unica sorgente o a una sovrapposizione con opportune intensità di emissioni a diverse lunghezze d’onda (fenomeno del metamerismo). Sovrapponendo tre colori primari di opportune intensità: rosso (Red), verde (Green) e blu (Blue), (RGB) è possibile riprodurre qualunque sensazione di colore percepita dall’occhio (fenomeno del metamerismo). Lo scopo finale della colorimetria è quello di associare uno o più parametri al determinato colore per renderlo misurabile, questa operazione è detta specificazione del colore. Il passo successivo è la determinazione di un modello matematico per la rappresentazione del colore che sarà caratterizzato da un modello di colore e da uno spazio di colore. L’esigenza primaria è definire lo spazio colore standard della percezione umana, ossia l’intera gamma (o gamut) dei colori mediamente percepiti dall’essere umano.

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Modello e spazio di colore Uno spazio dei colori è la combinazione di un modello di colore e di una appropriata funzione di mappatura di questo modello. Un modello di colore, è un modello matematico astratto che descrive un modo per rappresentare i colori come combinazioni di numeri, tipicamente come tre o quattro valori detti componenti colore. Tuttavia questo modello è una rappresentazione astratta, per questo viene perfezionato da specifiche regole adatte all'utilizzo che se ne andrà a fare, creando uno spazio dei colori. Così, ad esempio, spazi di colore come Adobe RGB e sRGB sono diversi, pur basandosi entrambi sullo stesso modello di colore RGB. Altri modelli di colore possono essere HSB e CMYK e producono a loro volta i loro spazi colore quando riferiti a periferiche (esempio stampanti nel caso di CMYK) o modelli astratti.

Lo spazio colore dell’osservatore standard Lo spazio colore dell’osservatore standard è la gamma dei colori visibili dell’occhio umano riferito a un campione di misurazioni, e assunto come riferimento nella colorimetria per dare significato ai colori; ne esistono di varie tipologie, nati e perfezionati nel tempo. CIE 1931 XYZ Nel 1931 la Commission Internationale de l'Eclairage (Commissione Internazionale per l'Illuminazione) definì un primo spazio di colore che comprendeva tutte le tinte visibili dall'occhio umano, a prescindere dalla luminanza. Qualunque colore all'interno di questo spazio bidimensionale può avere una luminanza che varia dal bianco al nero e se si tiene conto anche di questo fattore (la luminanza) lo spazio così definito diviene tridimensionale e rappresentato mediante coordinate XYZ.

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La costruzione matematica del modello CIE 1931 XYZ:

Il modello CIE 1931 si basa, come altre codifiche note, sull'utilizzo di tre colori primari che, opportunamente miscelati tra loro in sintesi additiva, permettevano di ottenere tutti i colori che l'occhio umano può percepire. I primari scelti dalla CIE per generare tutti i colori visibili sono tinte ipersature: colori (in realtà, non essendo visibili, non dovrebbero essere indicati come tali) più saturi di quanto i nostri fotorecettori retinici siano in grado di decifrare. I tre "primari immaginari" sono stati denominati Cr, Cg, e Cb. Cr corrisponde a un rosso violaceo ipersaturo contraddistinto da due picchi nello spettro cromatico rispettivamente intorno ai 450 nm e ai 600 nm (quest'ultimo molto superiore al primo), Cg e Cb corrispondono a tinte spettrali - sempre irrealisticamente ipersature - con lunghezza d'onda dominante rispettivamente di 520 e 477 nanometri. La tinta Cg (corrispondente al "verde ipersaturo") ha un andamento proporzionale alla nostra sensibilità alla luminosità delle tinte. Scelti i tre primari tramite i quali è possibile ottenere, per sintesi additiva, qualsiasi tinta reale è possibile a questo punto utilizzare uno spazio tridimensionale, avente per assi i tre primari utilizzati, per catalogarle tutte. Per non ricorrere ad un diagramma tridimensionale è possibile normalizzare le tinte facendo in modo che la loro somma sia sempre pari ad uno. Se Cr, Cg, e Cb sono i tre valori che identificano un colore, Cr+Cg+Cb la loro somma, e noi poniamo che x = Cr/(Cr+Cg+Cb), y = Cg/(Cr+Cg+Cb) e z = Cb/(Cr+Cg+Cb) risulta che x+y+z è sempre uguale ad 1 per qualsiasi valore originario di Cr, Cg e Cb. Da questo si ricava che z = 1-x-y ed è dunque possibile utilizzare due sole coordinate cromatiche (x e y) per identificare un colore qualitativamente. Ovvero si tracciano tutti i colori possibili ed immaginabili la cui intensità totale è costante e pari ad uno: tutte le altre tinte sono ottenute semplicemente indicando, oltre ai valori x e y il suo grado di luminosità.

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CIE L*a*b* 1976 Un problema significativo con il diagramma CIE 1931 (con coordinate x, y) è che ad uguali distanze geometriche non corrispondono uguali distante percettive. Quindi su questo diagramma è difficile spaziare dei colori in modo che siano ugualmente spaziati percettivamente, in altre parole il diagramma non è uniforme. Il metodo L*a*b* è stato ideato per rispondere al problema della variabilità della riproduzione del colore su monitor o periferiche di stampa differenti. Il colore Lab è un colore indipendente dalla periferica; in altre parole, genera un colore coerente indipendentemente dalla periferica utilizzata per creare o riprodurre l'immagine, sia essa un monitor, una stampante o un computer. Il colore L*a*b* è composto da una luminosità o componente della luce (L) e da due componenti cromatiche: la componente a, che varia da verde a rosso, e la componente b, che varia da blu a giallo. Nel modello Yxy CIE, i colori puri sono posizionati su un piano a forma di ferro di cavallo. Il margine inferiore diritto rappresenta i colori ottenuti mescolando lunghezze d'onda rosse e blu da entrambe le estremità dello spettro. Tutte le miscele di colori si trovano all'interno dello spazio racchiuso dal ferro di cavallo e dalla linea diritta. La brillanza è rappresentata dall'asse Y, perpendicolare al piano xy. Sebbene in questo modello le distanze tra i colori non corrispondano a differenze nel colori percepiti, ci consentono tuttavia di valutare le gamme relative dei monitor RGB e le diverse serie di inchiostri da stampa. Con il modello L*a*b*, le distanze tra i colori corrispondono alle differenze nei colori percepiti. In questo modello, L* definisce la brillanza o luminosità, a* indica il valore compreso tra rosso e verde: valori a* positivi appariranno rossastri, valori a* negativi verdastri. b* indica il valore tra giallo e blu: valori b* positivi appariranno giallastri, valori b* negativi bluastri. Tutti i colori della stessa brillanza si trovano su un piano e la brillanza varia verticalmente.

Il disegno è circolare ma in realtà questo spazio non ha dei limiti precisi. La coordinata L (luminosità, perpendicolare al piano del disegno) va, per convenzione, da 0 (luminosità nulla) a 100 (luminosità massima, è un bianco scelto come riferimento). Le coordinate a e b possono variare da -128 a +127, ma per L = 0 e L = 100, a e b possono assumere solo il valore 0. Anche se è stato concepito come spazio

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uniforme, Lab non è completamente uniforme. Per esempio nella zona dei gialli la distanza di minima variazione è più alta, e nei blu è più bassa.

Lo spazio L*a*b*, questo mondo imperfetto Lo spazio L*a*b* è considerato da molti, e a buon ragione, lo spazio ideale. Infatti esso è usato come spazio colore per gestire le trasformazioni tra vari spazi colore di riferimento; ad esempio Photoshop usa LAB per gestire la transizione da uno spazio RGB a un CMYK e qualsiasi altra trasformazione tra altri spazi colore che usano L*a*b* come PCS. Lo spazio LAB usa la chiarezza psicometria L* CIE 1976. La chiarezza è un attributo della sensazione visiva dovuta a corpi superficiali posti in relazione al bianco di riferimento (Xn, Yn = 100, Zn) e rappresenta la frazione di luce da questi riflessa diffusamente:

Il sistema CIELAB nasce considerando separatamente la chiarezza L* e le coordinate cromatiche (a*, b*), le quali sono prodotte da trasformazioni non lineari. Lo spazio CIELAB non è più uno spazio vettoriale, come è lo spazio del tristimolo, ma è normato. In questo spazio la differenza percepita tra i colori è rappresentata dalla loro distanza euclidea.

Quindi L* nello spazio LAB è basata solo sul fattore di luminanza, ma non è del tutto esatto.... Manca la considerazione dell'effetto Helmholtz-Kohlrausch.

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Vediamone un effetto pratico su un estratto del Munsell Book of Color:

Tutti i campioni di una fissata riga del Munsell Book of Color hanno, per costruzione, (a) lo stesso fattore di luminanza (che Munsell chiama valore, value) e (b) croma crescente (da sinistra a destra). Ma i campioni di croma elevata appaiono di maggiore chiarezza di quelli di bassa croma. Questa diversità di chiarezza può essere grande o piccola in funzione della tinta e del valore di Munsell. Quindi si può vedere di più in alcune tinte e in alcuni valori e di meno in altre. Si nota facilmente che a fattore di luminanza costante, uno stimolo con croma maggiore appare di maggiore chiarezza. Insomma la chiarezza di un colore non dipende strettamente e solo dal suo fattore di luminanza ma anche in una certa misura dalla sua croma. Se aumenta la croma aumenta anche la chiarezza. Le tinte in cui questo effetto è più accentuato sono più o meno quelle dei blu, viola, magenta, rosso. Le tinte meno influenzate sono più o meno quelle del verde, giallo, arancio. Ne consegue che lo spazio L*a*b*, per quanto sofisticato, sia una approssimazione ancora piuttosto lontana del nostro apparato sensoriale visivo. Ciò ha alcune conseguenze; una delle quali è che se creiamo in Photoshop diverse aree colorate tutte con la stessa L, dovrebbero apparire tutte ugualmente chiare (perché L indica appunto la chiarezza), ma in realtà non è così. Nell'immagine qui sotto tutti i rettangoli hanno L = 50, compreso lo sfondo, quindi hanno tutti la stessa chiarezza L. Ma in realtà alcuni appaiono più chiari e altri meno chiari.

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Note matematiche su L*a*b* L*a*b* e XYZ sono i modelli colorimetrici alla base di tutta la gestione del colore industriale standardizzata; il loro uso Ă¨ fondamentale come PCS (vedremo dopo di cosa si tratta). Eâ&#x20AC;&#x2122; necessario, per una corretta gestione del colore, che questi due spazi siano in correlazione. Le seguenti trasformazioni sono gestite internamente da ogni software che implementi correttamente la gestione colore. Trasformazione diretta:

Dove

Trasformazione inversa:

Dove

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Gestione del colore standardizzata ICC L’ICC, acronimo di International Color Consortium, è un organismo internazionale fondato nel 1993 deputato a sviluppare e mantenere uno standard aperto per la gestione digitale del colore. L’ICC è l’ente che definisce e normalizza i profili .icc usati nei vari sistemi operativi.

La genesi di ICC Da ColorSync a ICC L’inizio di tutto lo dobbiamo ad Apple già nel lontano 1988, quando Robin Myers riceve l’incarico di scrivere la prima gestione del colore per il sistema MacOS. Myers concepisce ColorSync, un sistema aperto caratterizzato da profili RGB e con solo due intenti di rendering; colorimetrico relativo e colorimetrico assoluto. Tutto il sistema si basa sul modello CIE XYZ e viene incorporato in MacOS dalla versione 7.5 nel 1994. ACC e ICC Già nel 1992, in un meeting di Fogra a Monaco di Baviera, in Germania, diversi produttori di hardware e software mostrano di essere interessati a questo sistema unificato di gestione del colore. L’anno successivo viene fondato Apple ColorSync Consortium, la cui prima riunione si tiene nella sede di Sun Microsystem a Palo Alto, California. Presto i membri del consorzio si convincono che lo standard da sviluppare deve essere multipiattaforma e l’organizzazione diventa totalmente indipendente nel 1993 con il nome di International Color Consortium. Gli otto membri fondatori sono Adobe, Agfa, Apple, Kodak, Microsoft, Taligent, Sun e Silicon Graphics. Dagli inizi a oggi All’inizio del 1995 vengono pubblicate le prime specifiche dei profili ICC (versione 2, i profili versione 1 erano quelli originali di ColorSync). Apple pubblica la versione 2 di ColorSync, che ora supporta i profili ICC ed utilizza il motore di colore Linocolor preso in licenza da Linotype-Hell. Nel 2001 ColorSync arriva alla versione 4 e viene integrato in Mac OS X. Microsoft incorpora ICM (Image Color Management), il proprio sistema di gestione del colore secondo le specifiche ICC, in Windows 95 nel 1995. Nel 1998 Microsoft pubblica la versione 2 di ICM che contiene il motore di colore Linocolor e che viene incorporata in Windows 98, 2000 e XP. Nel 2003 Microsoft decide di sviluppare una nuova tecnologia di gestione del colore e lascia il Consortium. Windows Vista incorpora il nuovo sistema, Windows Color System, compatibile con ICC ma basato su nuovi principi. Ad oggi il WCS di Microsoft appare un sistema pressoché morto sulla nascita. ICM è ancor oggi il sistema Microsoft usato correntemente (per esempio dal visualizzatore foto di Windows). Nel 2005 la versione 4 delle specifiche ICC è diventata lo standard ISO 15076-1, aggiornato nel 2010.

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Le specifiche e versioni di ICC Le specifiche ICC hanno determinato varie versioni dei profili nel tempo. La ver. 1 era basata sui profili di ColorSync e ad oggi è obsoleta e non più supportata. La ver. 2 è stata pubblicata a partire dal 1994 ed è oggi la versione più diffusa. La ver. 3 non è mai stata rilasciata, non esiste. La ver. 4.2 è la più recente, nata nell’Ottobre 2004 e normalizzata nella norma ISO 15076-1:2005 Image technology colour management — Architecture, profile format, and data structure — Part 1: Based on ICC.1:2004-10. Le specifiche dei profili ICC, pubblicate periodicamente dal Consortium, indicano quali dati devono essere contenuti in un profilo, il significato di questi dati e la loro struttura informatica. Allo stato attuale la versione più usata nel mondo è la 2, e successive sotto release. La versione 4 è ancora di uso marginale anche se MacOSX e Windows7 /8 /8.1 supportano nativamente anche la versione più recente. WindowsXP non supporta la ver. 4 e non è previsto un aggiornamento in quanto questo SO è ormai dismesso da Microsoft. I sistemi non in grado di operare con profili ver. 4 non potranno gestire il colore sotto queste specifiche; perché di fatto impossibilitati a interpretare il contenuto dei profili stessi. Riassunto delle varie versioni: VERSIONE PROFILO

CONFORME ALLE SPECIFICHE

2.0.0

ICC 3.0 (feb 1995)

2.1.0

ICC 3.2 (nov o 3.4 (ago 1977)

2.2.0

ICC.1: 1998-09

2.3.0

ICC.1A: 1999-04

2.4.0

ICC.1: 2001-04

4.0.0

ICC.1: 2001-12

4.1.0

ICC.1: 2003-09

4.2.0

ICC.1: 2004-4, ICC.1: 2004-10

1995),

3.3

(nov

1996)

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Il Profile Connection Space o PCS Vediamo adesso un nodo fondamentale della gestione colorimetrica digitale secondo lo standard ICC; il PCS, che avevamo accennato poco sopra. Il PCS è uno spazio colorimetrico assoluto a cui ogni profilo .icc deve essere riferito; questo consente di tradurre le coordinate colorimetriche tra un profilo e l’altro. Il PCS di un profilo può essere: spazio XYZ spazio CIELAB (CIE 1976) ICC supporta solo questi due spazi come possibili PCS e ogni motore di gestione colore deve necessariamente supportarli entrambi; ossia deve essere in grado di operare le conversioni matematiche che abbiamo esposto sopra nel capitolo del L*a*b*. Entrambi gli spazi sono riferiti all’osservatore standard CIE 1931 (cioè 2°)e all’illuminante di riferimento D50.

Classi di profili Le specifiche ICC prevedono un totale di sette classi di profili. Le prime tre classi riguardano i profili maggiormente usati, cioè i profili di periferica: input, profili di scanner e fotocamere digitali display, profili di monitor di qualunque tipo output, profili di stampanti, macchine da stampa Altre quattro classi raggruppano profili non di periferica, utilizzati per scopi particolari: device link, per collegare direttamente tra loro due periferiche, senza passare per il PCS, per esempio da CMYK a CMYK color space, per descrivere la conversione tra il PCS e un altro spazio colorimetrico, per esempio da Lab a Lab D65, Luv, Yxy, nelle due direzioni abstract, per descrivere una singola conversione da PCS a PCS named color, per specificare colori spot o di libreria, per esempio Pantone, Focoltone, Trumatch.

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Conversione e direzione di conversione Nelle specifiche ICC le classi display e output (monitor e stampa) sono bidirezionali; quindi possono essere sia il punto di arrivo, sia il punto di partenza di una conversione. Ciò implica che nel profilo stesso siano presenti le dovute trasformazioni (diretta e inversa al PCS) per ogni intento di rendering supportato. Invece, un profilo di classe input (scanner e fotocamere) è unidirezionale, perché queste periferiche possono essere utilizzate solo come origine, mai come destinazione di una conversione e dunque sempre da periferica a PCS.

Il motore che muove il tutto I calcoli necessari a queste conversioni sono operate da quello che è chiamato CMM (color management module) o talvolta CMS (color management system). Tutti i motori CMM conformi alle specifiche ICC devono supportare i due PCS visti prima e interpretare correttamente i profili colore .icc. Le singole applicazioni possono avere un CMM interno o demandare questo a un CMM esterno; per esempio il visualizzatore foto di Windows usa il motore ICM del sistema operativo; Photoshop usa il proprietario ACE. Per effettuare la conversione di colore, il motore di colore crea due trasformazioni: la prima da numeri di origine (RGB, CMYK o altro) a PCS nel profilo di origine (trasformazione diretta) e la seconda da PCS a numeri di destinazione nel profilo di destinazione (trasformazione inversa). Ogni CMM, pur essendo conforme alle specifiche ICC, opera in modo diverso; con diversa qualità e precisione. Per esempio alcuni CMM operano con una profondità in bit superiore ad altri.

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Analisi delle classi ICC Input: profili di scanner e fotocamera v2 Un profilo di classe input è il profilo di uno scanner o di una fotocamera digitale. Tutti gli scanner e tutte le fotocamere digitali catturano i colori in RGB (a parte i sensori acromatici). Quindi lo spazio di periferica di un profilo di classe input è RGB. Scanner e fotocamera digitale sono sempre periferiche di origine, mai di destinazione, pertanto il loro profilo è sempre unidirezionale, da periferica a PCS. La trasformazione generale da periferica a PCS di un profilo di input è questa:

Un profilo di classe input può essere: a matrice a tabella Se il profilo è a matrice, implementa un unico intento di rendering, come tutti i profili a matrice v.2. Solitamente è un colorimetrico relativo, ma la sua effettiva natura è decisa in fase di creazione del profilo: dipende dal software con il quale è stato costruito il profilo. L’intento di rendering colorimetrico assoluto è calcolabile dal motore di colore. Se il profilo è a tabella, i tag che si riferiscono a tabelle possono essere da uno (obbligatorio) fino a tre. Vedremo in seguito più in dettaglio la differenza tra profili a matrice e profili a tabella.

Monitor: profilo di display v2 Un profilo di classe display è il profilo di un monitor. I profili di questa classe possono essere monitor LCD o CRT (i vecchi tubi catodici) o anche proiettori. Nel caso invece si riferiscano a monitor ideali allora siamo in presenza di spazi RGB di riferimento; come sRGB, AdobeRGB, ProPhoto ecc.. che sono spazi di lavoro. In una conversione, il monitor può essere la periferica di origine oppure la periferica di destinazione (per esempio nella compensazione a monitor), quindi il profilo di un monitor è bidirezionale. Tutti i monitor, per loro stessa natura fisica, lavorano in modalità RGB, dunque lo spazio di periferica di questi profili è sempre RGB. Il profilo di un monitor può essere: a matrice (con connessione allo spazio PCS XYZ) a tabella (con connessione allo spazio PCS XYZ o L*a*b*)

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Se il profilo del monitor è a matrice, implementa un unico intento di rendering, come tutti i profili a matrice. Si tratta dell’intento colorimetrico relativo, da cui il CMM può ricavare anche il colorimetrico assoluto. Se il profilo del monitor è a tabella, i tag che si riferiscono a tabelle possono essere da 1 a 3, più i reciproci di conversione. Nel caso sia presente solo un tag si tratta, solitamente, del colorimetrico relativo.

Output: profilo di stampa v2 Gli unici profili che sono obbligatoriamente a tabella sono quelli di classe output, che si riferiscono a tutti i tipi di stampanti. Alcune stampanti usano coloranti RGB ma la maggior parte utilizzano inchiostri CMYK o varianti a più inchiostri. Con alcuni driver di stampa il dialogo con l’applicazione è solo RGB. Quindi un profilo di classe output può essere RGB o CMYK, a seconda dei casi. Un profilo di classe output è, anch’esso, bidirezionale, da coordinate di stampante a PCS e viceversa. La trasformazione generale da PCS a periferica di un profilo di stampa è questa:

Nei profili di periferiche di stampa ci sono sei tag che si riferiscono a tabelle: 



trasformazioni da periferica a PCS o

AtoB0: percettivo;

AtoB1: colorimetrico relativo;

AtoB2: saturazione;

trasformazioni da PCS a periferica o

BtoA0: percettivo;

BtoA1: colorimetrico relativo;

BtoA2: saturazione.

La tabella colorimetrica relativa da periferica a PCS entra in gioco quando il profilo viene utilizzato come sorgente (per esempio nel caso di hard proof e soft proof); le varie tabelle da PCS a periferica vengono utilizzate quando il profilo è di destinazione (per esempio nel caso di conversione in quadricromia, da RGB a CMYK). Per fare una soft proof sono importanti le tabelle colorimetriche relative nelle due direzioni, e dunque in un buon profilo i tag AtoB1 e BtoA1 devono puntare a tabelle effettive, non referenziate. Solo in rare situazioni le tabelle AtoB0 e AtoB2 (da periferica a PCS per percettivo e saturazione) sono utili. Per esempio quando il profilo di destinazione non contiene tabelle per intenti di rendering, l’applicazione dell’intento deve essere fatta dal profilo di origine.

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In ingresso e in uscita dalla tabella ci possono essere delle curve. La curva dalla parte CMYK può essere usata per limitare la quantità totale di inchiostro: per esempio tutto quello che è sopra il 95% può essere portato al 95%, tutto quello che è sotto il 3% può essere portato al 3%. Dalla parte Lab si può regolare la saturazione e il color cast (a e b) e il contrasto, la luminosità e la chiarezza (L).

Abstract: effetti speciali Come dice il titolo i profili abstract sono usati per trasformazioni speciali, tipo creare immagini in bianco nero e seppia, e tante altre cose semplicemente sfruttando il motore CMM. Un profilo colore ICC di classe abstract contiene una o più tabelle AtoB che convertono da PCS a PCS, cioè da Lab a Lab oppure da XYZ a XYZ. Un profilo di classe abstract non può essere incorporato in un file. Photoshop ha implementato questa classe di profili solo dalla versione CS4 in poi.

Color space: spazio colore Un profilo ICC di classe color space consente di descrivere uno spazio di lavoro (workspace) per esempio Lab, XYZ, RGB, YCC in coordinate Lab o XYZ. Un profilo di classe colorspace contiene due tabelle che convertono da uno spazio qualunque (per esempio Lab, XYZ, RGB, YCC) a Lab o XYZ (cioè un PCS) e viceversa. Ecco alcuni esempi di profili di classe color space: 

CIELabD65 (Heidelberg) converte da Lab D65 a Lab D50 (standard ICC) e viceversa;



StandardRGB (Heidelberg) descrive lo spazio di lavoro sRGB;



Color Space Conversion Profile EBU RGB (con vari nomi: TIFF RGB, GettyOne, PhotoDiscRGBl) converte da RGB a Lab D50 e viceversa;



YCC Input General (Heidelberg) da YCC a Lab e viceversa;



PhotoCD (Kodak) da 3CLR a Lab D50 e viceversa;



OpenRGB (Kodak) da RGB a Lab D50;



Profilo XYZ generico (Apple) identità da XYZ a XYZ;



Profilo Lab generico (Apple) identità da Lab D50 a Lab D50.

Un profilo di classe color space può essere incorporato in un file.

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Device link Un profilo ICC di classe device link concatena i profili di due specifiche periferiche collegandoli tra di loro secondo un intento di rendering (e dunque dipende da queste periferiche e dall’intento di rendering scelto al momento della creazione). Un profilo ICC di classe device link non può essere incorporato in un file. Un profilo di tipo device link è utile quando si voglia semplificare un workflow tra due periferiche note; in fotografia amatoriale però è di scarso uso, per cui non approfondiamo ulteriormente.

Named color: colori spot Un profilo di classe named color contiene una lista di nomi di colori (per esempio Pantone, Focoltone, Trumatch) e i valori necessari per riprodurli con una specifica periferica (per esempio un determinato monitor o una stampante). Il metodo è device dependent e il CMM è essenzialmente irrilevante. Questo tipo di profilo può essere incorporato in un file. L’uso di tali profili è essenzialmente legato alla stampa offset tipografica.

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Struttura interna di un profilo ICC v.2

Testata del profilo I profili ICC sono multipiattaforma: vengono creati con appositi programmi, su Mac OS o su Windows, e possono essere utilizzati indifferentemente su ogni piattaforma. Qui esaminiamo un profilo 2.4, la versione più recente della famiglia ver.2 Dal punto di vista della struttura dei dati, il file di un profilo ICC è composto da una testata (header) e da numerosi tag che specificano le informazioni sullo spazio colore della periferica. La testata (header) di un profilo ICC versione 2 contiene informazioni di tipo generale. Qui sotto loscreen shot delle informazioni di testata del profilo Adobe RGB fatta con ColorThink di Chromix, una utility disponibile sia per Mac che per Win e con Apple ColorSync Utility (in questa schermata prima appaiono i tag e poi la testata). Un’altra utility che può essere usata per esaminare un profilo ICC è XRite ColorShop.

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Le informazioni di testata in un profilo ICC v2 sono le seguenti. DIMENSIONE (profile size) La dimensione in byte del profilo; per esempio il profilo Adobe RGB ha una dimensione di 560 byte (pochi byte perché si tratta di un profilo a matrice) mentre il profilo Euroscale coated è di 557164 byte (mille volte più grande perché si tratta di un profilo a tabella). CMM preferito (CMM type) È il CMM di default del profilo, indicato con una sigla, registrata presso ICC; per esempio ‘appl’ è il CMM di default di ColorSync (Apple CMM da ColorSync 3, Heidelberg CMM in ColorSync 2.0-2.61), ‘ADBE’ è il CMM di Adobe. Questo è il motore di colore che viene usato quando, nel corso di una conversione di colore, non viene indicato uno specifico motore di colore.

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VERSIONE (profile version number) Indica a quali specifiche ICC il profilo è conforme; è specificata con tre numeri (versione maggiore, minore e bugfix). Per esempio nel caso di Adobe RGB la versione maggiore è 2 e la minore con bugfix è 1.0. La versione attuale dei profili ICC è 4.2.0. CLASSE (profile/device class) È la classe del profilo; ICC definisce sette classi di profili, indicate da queste signature: 

scnr: profilo di una periferica di input (scanner, fotocamera);



mntr: profilo di un display (monitor);



prtr: profilo di una periferica di output (stampante, macchina da stampa);



link: profilo speciale device link;



spac: profilo speciale color space;



abst: profilo speciale abstract;



nmcl: profilo speciale named color.

SPAZIO (color space) Modalità di colore di periferica; sono specificate numerose (25) possibilità, tra le quali RGB, CMYK, CMY, scala di grigi, XYZ, Yxy, Lab, Luv, YCbCr. PCS (Profile Connection Space) Lo spazio colorimetrico di riferimento; può essere Lab o XYZ. ILLUMINANTE DEL PCS (PCS illuminant) L’illuminante del PCS è fisso sulle coordinate colorimetriche X = 0.9642, Y = 1.0000, Z = 0.8249 Che sono quelle dell’illuminante D50. Tutti i profili ICC fanno obbligatoriamente riferimento a questo illuminante. Ciò significa che il profilo deve dare i valori in Lab D50, oppure XYZ con bianco D50. Anche se è compreso nell’header, e quindi in teoria le coordinate sono variabili e possono essere impostate su qualunque valore, per ora non è prevista la possibilità di avere un illuminante del PCS diverso da D50 e dunque le specifiche ICC consentono solo di inserire le coordinate di questo illuminante. Qui sotto, per informazione e confronto, le coordinate di tre illuminanti standard CIE.

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Y Z

D50 0,9642 1 0,8249 0,3457 0,3585 D65 0,9504 1 1,0889 0,3127 0,3290 A

1,0985 1 0,3558 0,4476 0,4074

INTENTO DI RENDERING (rendering intent) L’intento di rendering di default, indicato con una cifra: 

0: percettivo (perceptual);



1: colorimetrico (relative colorimetric);



2: saturazione (saturation);



3: colorimetrico assoluto (absolute colorimetric).

Si tratta dell’intento di rendering che viene utilizzato durante una conversione di colore, se non ne viene esplicitamente indicato uno, oppure se quello indicato non è disponibile.

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Tag pubblici e proprietari Tag pubblici obbligatori La seconda parte del profilo comprende i vari tag. Un tag è un puntatore ad un record che contiene una determinata informazione del profilo. Ogni profilo necessita di informazioni diverse che dipendono dalla classe di appartenenza, dal fatto che utilizzi matrici o tabelle, dalla modalità di colore della periferica e così via. Il tag indica il “tipo” di informazione, cui segue l’informazione stessa. Le specifiche ICC prevedono, per ogni classe di profili, quali sono i tag obbligatori. Il profilo può comunque contenere altri tag, sia facoltativi (cioè previsti e non obbligatori), sia non previsti dalle specifiche, cioè proprietari, che saranno “onorati” dai motori di colore che sono in grado di farlo ed ignorati dagli altri motori di colore. Quindi per ogni classe di profili sono previsti questi tag: 1. tag pubblici (registrati presso ICC): 1. tag obbligatori (required); 2. tag facoltativi (optional); 2. tag proprietari (private). I seguenti tag sono obbligatori per ogni profilo:

CPRT (copyright) tag che contiene informazioni di copyright. DESC (profile description) tag che contiene il nome del profilo che appare nei menù (che può essere diverso dal nome del file); quasi tutte le applicazioni (per esempio Photoshop) fanno riferimento a questo nome mentre altre possono fare riferimento al nome del file. PUNTO BIANCO (media white point) tag che contiene le coordinate XYZ del punto bianco della periferica; è utilizzato per generare l’intento colorimetrico assoluto a partire da quello relativo.

Tag proprietari L’applicazione che crea il profilo può inserire dei tag proprietari. Questi tag possono essere eventualmente riconosciuti e utilizzati (oppure non riconosciuti e dunque ignorati) dal sistema operativo, dal CMM o dall’applicazione. In inglese un tag proprietario il cui utilizzo rimane segreto è chiamato scherzosamente secret sauce, perché al pari di certe salse che arricchiscono le pietanze, possono contenere ingredienti (magari segreti) che servono per qualche scopo particolare, che può procurare al profilo un vantaggio rispetto a quelli della concorrenza. Apple ha creato e inserisce nei propri profili di monitor il tag proprietario vcgt che contiene tre curve che possono essere caricate nella LUT (lookup table) della scheda video quando il profilo viene

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assegnato ad un monitor. Mac OS X riconosce e utilizza questo tag. Altri sistemi applicativi o applicazioni possono ignorarlo (per esempio Chromix ColorThink non lo riconosce). Un altro tag proprietario di Apple per i profili di monitor Ă¨ il tag ndin che riporta i valori originali (cioĂ¨ non adattati cromaticamente) dei primari del monitor e del gamma (vcgt concatenato ndin Ă¨ uguale a TRC).

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Video Gamma Tag Apple ha creato un tag proprietario per i profili di classe monitor, Video Card Gamma Tag (vcgt) oggi usato anche da sistemi non Apple. Nel tag sono contenute tre curve (una per ogni primario R, G e B) che sono caricate (o che vanno caricate) nelle LUT della scheda grafica per ottenere le curve TRC (Tone Response Curve) specificate nel profilo, curve che vengono normalmente chiamate “gamma”. Il tag vcgt può contenere le curve come formule, come in questo caso (notare il numero 0.818):

Oppure può contenere le curve come tabelle, come queste qui sotto (notare il numero di punti, 256):

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Naturalmente il numero di punti in una curva vcgt non deve necessariamente coincidere con il numero di posizioni nella LUT della scheda video perchĂŠ la curva vcgt puĂ˛ essere interpolata. Su Mac OS X quando si attiva un profilo per il proprio monitor (per esempio mediante le preferenze di sistema Displays) se il profilo contiene il tag vcgt, le curve vcgt vengono caricate nelle LUT della scheda video e modificano le curve presenti. In questo modo ci si assicura che il contenuto delle LUT sia quello che deve essere. Praticamente il tag vcgt (per ognuno dei tre primari) contiene la correzione che calibra la LUT della scheda video del computer (se si usa la scheda video del monitor i tag vcgt dovranno essere lasciati lineari). Oggi quasi tutti i programmi per la creazioni di profili di classe monitor inseriscono i tag vcgt nei profili creati.

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Anche su Windows molti software di creazione profili oppure il pannello Microsoft Color Control Panel caricano nelle LUT i tag vcgt. Apple ha creato un altro tag proprietario per i profili di classe monitor, che si chiama Display Native Information (ndin). Si tratta delle informazioni sul monitor che il computer acquisisce dai dati EDID che vengono trasmessi dal monito stesso alla scheda video. Le informazioni comprendono le cromaticitĂ dei primari RGB, del bianco, e le curve gamma native:

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Tra le curve TRC, vcgt e ndin c’è la relazione TRC = ndin + vcgt. In altre parole, per ogni primario, la curva vcgt corregge la curva nativa ndin per ottenere il gamma complessivo TRC. Dopo aver selezionato il profilo del monitor la curva vcgt viene caricata nella LUT della scheda video e in congiunzione con la curva nativa del monitor, fa in modo che il questo esibisca la curva TRC (gamma) richiesta. Questo è il modo in cui il software di calibrazione setta la gamma richiesta nei monitor non provvisti di LUT hardware. I monitor professionali come Eizo e Nec regolano le proprie LUT direttamente, escludendo quelle della scheda video. Il vantaggio è che le LUT hardware del monitor sono molto più precise.

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Profilo a tabelle Nel profilo a tabella le trasformazioni sono implementate mediante tabelle e curve. Una tabella trasforma da uno spazio di periferica (per esempio RGB o CMYK) a un PCS (XYZ o Lab D50) o viceversa. In un profilo a tabella sono presenti i tag delle tabelle, indicati con le sigle AtoB e BtoA seguite da una cifra (0, 1, 2) che indica lâ&#x20AC;&#x2122;intento. Per esempio questo Ă¨ il profilo a tabella di una macchina da stampa offset su carta non patinata, dove si possono vedere i tag delle tabelle, da A2B0 a B2A2.

Tutti i profili di periferica possono essere a tabella, quelli di output devono esserlo. I tag che fanno riferimento alle tabelle degli intenti di rendering sono i seguenti: ď&#x201A;ˇ

trasformazioni da periferica a PCS: o

AtoB0: percettivo;

AtoB1: colorimetrico relativo;

AtoB2: saturazione;

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

trasformazioni da PCS a periferica: o

BtoA0: percettivo;

BtoA1: colorimetrico relativo;

BtoA2: saturazione.

Qui A indica lo spazio di colore della periferica e B il PCS; 0 l’intento percettivo, 1 il colorimetrico relativo e 2 l’intento di saturazione. Nell’uso tecnico americano, spesso il “to” viene scritto “2”, per esempio AtoB1 lo si può trovare scritto A2B1. L’intento colorimetrico assoluto non ha una propria specifica tabella: la tabella di questo intento, secondo le specifiche ICC, viene costruita in modo dinamico e trasparente a partire da quella dell’intento colorimetrico relativo. L’intento colorimetrico assoluto, viene indicato, se necessario, con i tag AtoB3 e BtoA3. Nel momento in cui il profilo è usato dal CMM, per esempio come destinazione, uno degli intenti di rendering è stato scelto dall’utente, e quindi il CMM utilizza solo la tabella corrispondente e, per interpolazione, date le coordinate colorimetriche di un colore, trova i corrispondenti valori di periferica. Si noti che tag (di tabella) e tabelle sono due cose diverse e le specifiche consentono a tag diversi di fare riferimento alla stessa tabella. Così se un profilo contiene un tag per un determinato intento di rendering, non è detto che contenga effettivamente una tabella specifica per quell’intento. Avviene spesso che ci siano più tag che tabelle: per esempio un profilo potebbe contenere i tag AtoB0 e AtoB2, ed entrambi potrebbero fare riferimento a una unica tabella. Tag di tabella obbligatori I profili a tabella di classe input, display e output, secondo le specifiche ICC devono avere rispettivamente uno, due e sei tag di tabella. Nei profili di classe input a tabella è obbligatorio un unico tag AtoB0 che punta a una unica tabella (a 8 o 16 bit) nella direzione da periferica a PCS: questa tabella, anche se non è esplicitamente detto nelle specifiche ICC, implementa generalmente un intento di rendering colorimetrico relativo. Nei profili di classe display a tabella sono obbligatori due tag AtoB0 e BtoA0 che puntano a due tabelle (a 8 o 16 bit), una nella direzione da periferica a PCS, l’altra nella direzione opposta: anche in questo caso le specifiche non lo dicono ma è usuale che queste tabelle implementino un intento di rendering colorimetrico relativo nelle due direzioni. Nei profili di classe output (sono tutti a tabella) sono obbligatori tre tag, uno per ogni intento di rendering, in una direzione più altri tre nell’altra direzione.

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Profilo a matrice Le specifiche ICC prevedono, per tutte le periferiche, che le trasformazioni siano implementate con tabelle, ma c’è una eccezione. Un profilo RGB di classe input (scanner, fotocamera) o display (monitor), invece di tabelle che convertono da periferica a PCS (e, per display, anche viceversa), può contenere i dati per un algoritmo (cioè un metodo di calcolo) che calcola la tabella. In tal caso il PCS utilizzato deve obbligatoriamente essere XYZ ed il profilo è detto a matrice perché l’algoritmo di calcolo si basa su una matrice di numeri. Rispetto ai profili a tabella, quelli a matrice sono di dimensione minore e consentono una elaborazione più veloce, ma sono anche meno flessibili nel descrivere la trasformazione. Tag obbligatori I tag obbligatori di un profilo di periferica a matrice (oltre ai tag obbligatori per tutti i profili) sono: rXYZ, gXYZ, bXYZ I valori XYZ dei tre primari R, G e B: si tratta di una matrice (nel senso dell’algebra lineare) di trasformazione 3 x 3, che converte i valori RGB (normalizzati da 0 a 1) nelle rispettive coordinate colorimetriche XYZ. Se il bianco della periferica dichiarato è D50, tali valori sono esattamente le coordinate colorimetriche dei primari. In caso contrario le coordinate colorimetriche devono essere state adattate cromaticamente per tener conto della diversità dei bianchi. Questo perché le specifiche ICC richiedono colorimetria relativa, cioè la matrice deve portare il bianco di periferica sul bianco del PCS, che è D50.

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Per esempio questi i tag rXYZ, gXYZ e bXYZ e i valori colorimetrici dei primari nel profilo Adobe RGB (che formano le colonne della matrice di trasformazione):

Non si tratta però dei primari originali (che sono riferiti ad un osservatore adattato all’illuminante D65) ma dei primari riferiti ad un osservatore adattato all’illuminante D50, come prescrivono le specifiche ICC. Il costruttore del profilo ha dunque convertito i dati originali (con osservatore adattato a D65) in dati riferiti ad un osservatore adattato a D50, mediante una CAT (chromatic adaptation transform) e ha registrato questi dati nel profilo. Se in una conversione di colore viene richiesto un intento colorimetrico assoluto, il CMM tenta di ricostruire al volo i valori originali usando i valori colorimetrici del bianco registrato nel profilo per deadattare la colorimetria relativa. Tuttavia le specifiche v2 non prevedono la registrazione nel profilo della CAT utilizzata per l’adattamento, e dunque il CMM deve arbitrariamente fare una scelta, che può essere errata. In definitiva l’architettura versione 2 non può garantire una corretta colorimetria assoluta. rTRC, gTRC, bTRC

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TRC significa tone reproduction curve, curva di riproduzione tonale, di ognuno dei tre canali RGB della periferica. Ogni curva di riproduzione tonale mette in relazione i numeri (R, G o B) con il fattore di luminanza Y. Ogni curva è definita nell’intervallo da 0 a 1 (in cui vanno normalizzati i valori R, G e B) in uno di tre possibili modi: 

con nessun valore: in tal caso si intende che la curva è lineare (cioè Y = R);



con un solo valore; in tal caso il TRC si chiama gamma e la curva è Y = Rγ (cioè Y = R elevato alla potenza gamma);



con una tabella di valori R (compresi tra 0 e 1) e relativi valori Y (compresi tra 0 e 1).

Per esempio, nel profilo Adobe RGB (qui sotto) i tre tag sono uguali, e riportano la stessa curva indicata con il valore γ = 2.199. Anche nel profilo sRGB sono uguali, ma costruiti con 1024 punti (infatti il TRC di sRGB non è descrivibile con un valore gamma).

È un profilo a matrice o a tabella? Come si fa a decidere se un profilo è a matrice o a tabella?

Gestione Colore in Fotografia

Il profilo di uno scanner (classe scnr) e quello di un monitor (classe mntr) possono essere a matrice o a tabella. Il profilo di una periferica di stampa (classe prtr) è sempre a tabella. I tag delle tabelle, se ci sono, sono indicati con le sigle A2B e B2A, seguite da una cifra (0, 1, 2) che indica l’intento. I tag A2B puntano alle tabelle che convertono da spazio di periferica a spazio assoluto (per esempio da CMYK a Lab) nei tre intenti. I tag B2A puntano alle tabelle che trasformano in maniera inversa (da assoluto a periferica) nei tre intenti. Se non ci sono tag A2B o B2A, si tratta di un profilo a matrice. In tal caso i tag rXYZ, gXYZ e bXYZ puntano ai dati che formano le colonne della matrice.

La precisione delle tabelle Le tabelle di un profilo, se fossero complete, dovrebbero contenere un elevato numero di righe. Per esempio una tabella con tutte le terne RGB dovrebbe contenere oltre 16 milioni di righe (precisamente 16.777.216) e una tabella CMYK dovrebbe contenere oltre 100 milioni di righe (104.060.401). Nella pratica un profilo non può contenere tutte queste righe ma solo alcune. Le specifiche ICC non impongono un numero minimo di righe, ma solo che il numero di campionamenti per asse sia lo stesso per tutti i canali e che i campionamenti siano distribuiti uniformemente lungo ogni asse. Questo ci spiega come mai per creare un profilo di una stampante/carta possiamo decidere se usare un target con poche tacche o con tante tacche. Usando un target molto esteso saremmo ricompensati della fatica con un profilo più preciso nel descrivere la nostra periferica.

La precisione dei numeri Come tutti i numeri che stanno in un computer, i numeri delle tabelle sono codificati con cifre binarie, cioè in bit. Lo standard ICC specifica che ogni coordinata dello spazio XYZ sia codificata con 32 bit. Sedici bit sono per la parte intera, gli altri 16 per la parte frazionaria. Dunque una coordinata X, Y o Z può assumere valori discreti tra 0 e 32767 con incrementi di circa 0,000015. Per quanto riguarda le coordinate dello spazio Lab, possono essere codificate in due modi: con 8 bit o con 16 bit. In entrambi i casi i valori di L possono assumere valori discreti tra i limiti 0 e 100 (per L) e i valori di a e b possono assumere i valori discreti tra –128 e 127. Se Lab è codificato a 8 bit i valori che le tre coordinate possono assumere hanno passo 1, cioè sono numeri interi: L può assumere i valori 0, 1, 2, 3, …, 99, 100, mentre a e b possono assumere i valori – 128, –127, –126 , …, 0, …, 126, 127. Se Lab è codificato a 16 bit le coordinate hanno un incremento di 1/256 e quindi L assume i valori 0, 1/256, 2/256, 3/256, …, 256/256 = 1, 1+1/256, …, 100 mentre a e b assumono i valori –128, – 128+1/256, –128+2/256, …, –127, …, 127. I valori sono dunque numeri con la virgola. Quindi può essere possibile richiedere ad un profilo a che cosa corrisponde il colore 100L 0a -42b (che in realtà non esiste). Il profilo fornirà il miglior colore reale che può rappresentare questo colore non reale, per esempio 10C 6M 0Y 0K. I numeri RGB possono essere rappresentati con 8 o 16 bit.

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Questo ci dice una cosa molto importante: il computer necessariamente arrotonda, e arrotonda tanto di piĂš tanto minore Ă¨ la precisione in bit a cui sta operando. Ogni conversione, ossia ogni passaggio al PCS, non Ă¨ indolore e inevitabilmente trascina con se un certo degrado. Per esempio se convertiamo una immagine da sRGB a sRGB, quindi lo stesso profilo, non otteniamo la stessa immagine. Facendo un solo passaggio percettivamente non noteremmo nulla, ma se i passaggi fossero reiterati decine di volte allora noteremmo un degrado evidente.

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Gli spazi RGB standard Gli spazi RGB standard sono spazi ipotetici e definiti in modo puramente matematico, sono usati come spazio di lavoro e di riferimento. Alcuni sono definiti in normative internazionali come la ISO e altri sono uno standard di uso comune, tuttavia non appartenenti a nessuna normativa; per esempio AdobeRGB. In generale, i parametri di uno spazio colore RGB, e dunque anche di uno spazio RGB standard, sono i seguenti: 

le due coordinate di cromaticità x, y per ognuno dei tre colori primari R, G e B;



le due coordinate di cromaticità x, y del punto bianco;



la funzione di trasferimento tonale (TRC, tone response curve, talvolta detta “gamma”) per ognuno dei tre colori primari R, G e B.

In fase di progetto questi parametri sono prefissati per ottenere le caratteristiche volute (come la dimensione del gamut). Definiti tali parametri si determina l’equazione matematica che restituisce la terna XYZ di ogni coordinata RGB Gli spazi RGB standard vengono inoltre progettati in modo tale che: 

il nero (R = G = B = 0) corrisponda alle coordinate colorimetriche X = Y = Z = 0; da notare che in uno spazio di periferica reale questo non è mai vero, il nero assoluto nella pratica non esiste;



l’asse dei grigi sia “bilanciato”, cioè il colore corrispondente a R = G = B sia un grigio puro, il che significa che tutti questi colori stanno sull’asse che congiunge il nero con il bianco dello spazio RGB (vedi le immagini qui sotto: a sinistra un asse dei grigi non bilanciato, a destra uno bilanciato); si noti che lo spazio RGB di una periferica reale raramente ha l’asse dei grigi perfettamente bilanciato;



la funzione di trasferimento tonale sia la stessa per i tre primari R, G e B.

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Punto bianco Il punto bianco di uno spazio RGB standard è definito mediante le coordinate di cromaticità di un illuminante standard CIE. Quelli utilizzati dagli spazi riportati in questi post sono elencati qui sotto, assieme ai valori di tristimolo e alle coordinate di cromaticità per l’osservatore standard CIE 1931 (fonte CIE 15:2004 Colorimetry). X

Y Z

Temperatura colore correlata

D50 0.9642 1 0.8251 0.34567 0.35851 5002 K E

1 1

0.33333 0.33333 5454 K

D65 0.9504 1 1.0888 0.31272 0.32903 6502 K C

0.9807 1 1.1822 0.31006 0.31616 6774 K

Tutti gli spazi RGB standard hanno il punto bianco definito dall’illuminante D50 o dall’illuminante D65, eccetto lo spazio NTSC che ha come punto bianco l’illuminante C e lo spazio CIE RGB che è definito con l’illuminante E.

Funzione di risposta tonale Questa funzione (TRC, tone response curve) mette in relazione il valore di ogni singolo canale RGB con il fattore di luminanza Y (che assume valori tra 0 e 1). Sono utilizzati tre tipi di TRC: 1. inversa della curva L* (chiarezza CIE) 2. gamma (1, 1.8, 2.2) 3. TRC di sRGB

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Le curve di gamma usate dagli spazi RGB standard sono queste:

Relazione tra punto di bianco del profilo e punto di bianco del PCS Secondo le specifiche ICC versione 2, i profili a matrice implementano solo l’intento di rendering colorimetrico relativo (e implicitamente quello assoluto). Non implementano l’intento percettivo e saturazione. In un profilo ICC il bianco, i primari e le curve sono rappresentati mediante tag. Se lo spazio ha punto bianco D50 (cioè lo stesso bianco del PCS), i due intenti di rendering colorimetrici, assoluto e relativo, sono identici. Se invece lo spazio ha un punto bianco diverso da D50 è necessario che i primari vengano sottoposti ad una trasformazione di adattamento cromatico (chromatic adaptation transform, CAT) che porti il bianco dello spazio su D50. Questo ci indica che usare uno spazio colore come ProPhoto, che ha il bianco D50, comporta il risparmio di una CAT quando si entra nel PCS. Ad esempio se usiamo ProPhoto su Photoshop la compensazione a monitor sarà: ProPhoto --(senza CAT) --> PCS –(con CAT) --> profilo monitor.

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sRGB Significa standard RGB, è stato sviluppato da HP e Microsoft nel lontano 1995, per le applicazioni multimediali e internet del tempo. E' stato concepito per avere un gamut molto simile a quello di un monitor crt del tempo, con punto di bianco D65 e gamma circa 2.2; questo per avere uno spazio di riferimento che in pratica si "adattava" (più o meno) automaticamente a qualsiasi monitor, così da non richiedere una preventiva calibrazione né profilazione. In sostanza dava un risultato passabile, che andava dal mediocre al più o meno soddisfacente per le bocche buone. E' standardizzato dalla norma IEC 61966-2.1 del 1999, ed è questo il nome che spesso si trova sul profilo ICC. Non è adatto praticamente a nulla oggigiorno, si continua a usare solo se si prevede la visualizzazione delle immagini su periferiche non profilate, oppure su sistemi che non supportano la gestione colore. Il suo grafico nel CIE1931:

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AdobeRGB 1998 Creato appunto dalla Adobe nel 1998, è un miglioramento di sRGB; ne condivide infatti l'illuminante D65, la gamma 2.2 e i primari R e B, il primario G invece è diverso e nel diagramma CIExyz è spostato in alto. Il volume risultante è maggiore ovviamente, quindi il gamut è più elevato. A che serve? A nulla... è un compromesso tra sRGB e spazi più ampi, non va bene per l'editing, né per la stampa, e nemmeno può essere usato come ripiego al pari di sRGB. Il suo grafico nel CIE1931:

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ProPhoto E' il più recente, concepito dalla compianta Kodak nel 1999, che lo aveva chiamato ROMM (Reference Output Medium Metric). Poi il nome è stato cambiato in ProPhoto. E' anche il più esotico:

come si nota il valore del primario Blu si trova oltre la percezione umana, in quella zona il ProPhoto non rappresenta colori. La disposizione atipica dei primari è pensata per minimizzare la perdita di informazioni relative al colori catturati in uno spazio unrendered (come il raw). Il punto di bianco è D50 in accordo con le specifiche ICC per il dialogo con il PCS (profiles connection space) e il gamma 1.8. Deve essere sempre usato a 16bit, quindi è incompatibile con il Jpg standard. E' il migliore spazio di riferimento attualmente possibile, consente l'acquisizione dei dati colorimetrici da qualsiasi sensore in modo lossless, conservando tutti i dati colorimetrici per l'intera fase di elaborazione e archiviazione. Il formato tipico è TIFF 16bit ProPhoto, con cui si editano e si archiviano le foto. Il ProPhoto è normalizzato nella norma ISO/TS 22028-2:2006.

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Qualsiasi applicazione che supporti la gestione colori e interpreti i profili ICC in modo ortodosso visualizza correttamente le immagini in ProPhoto, anche un comune browser. Questo è un test per la verifica di compatibilità dal proprio browser: regex.info/blog/photo-tech/colorspaces-page2 Le affermazioni che vogliono il ProPhoto responsabile di non si sa quali casini in stampa e visualizzazione sono leggende, se un problema c'è è nella errata manipolazione delle immagini di cui quelle persone sono responsabili. In realtà esistono diverse incarnazioni dello spazio ProPhoto, che differiscono per la curva TRC: 

gamma 1: RIMM



gamma 1.8: ProPhoto originale, cioè ROMM



TRC di sRGB: Melissa



TRC L*: ProStar

RIMM viene usato come spazio scene-referred in Adobe Camera Raw e Lightroom.

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La gestione colore in fotografia digitale Adesso entriamo più nel vivo della questione andando a trattare più da vicino la pratica nel workflow digitale.

I passi teorici dallo scatto alla stampa Il processo di formazione dell’immagine a partire dai dati catturati da una fotocamera digitale si può separare, almeno concettualmente, in alcune fasi. Il punto di partenza è ovviamente lo scatto. Ottenuto il file RAW la prima fase è la ricostruzione della scena mediante bilanciamento del bianco e demosaicizzazione. Il risultato è la rappresentazione della scena nel cosiddetto “spazio del sensore”, che è uno spazio colore device-dependent in quanto dipende dalla fotocamera: fotocamere diverse con sensori diversi darebbero numeri RGB diversi per la stessa scena. La seconda fase è la codifica colorimetrica della scena mediante conversione di colore dallo spazio del sensore ad uno spazio colorimetrico. Il risultato è la rappresentazione della scena in uno spazio colorimetrico scene-referred, cioè in uno spazio device-independent riferito alla scena, uno spazio che registra accuratamente la colorimetria di ogni punto della scena, indipendentemente dalla sua successiva riproduzione su monitor o stampante. Questa fase viene fatta sulla base della caratterizzazione della fotocamera che viene fatta una volta per tutte. La terza fase è la resa del colore (color rendering) cioè la codifica della scena in uno spazio colorimetrico output-referred, cioè uno spazio colorimetrico standard device-independent come Adobe RGB o ProPhoto, non più riferito alla scena ma ad un output virtuale. La quarta e ultima fase è l’uscita su qualche periferica di output (uno specifico monitor, una specifica stampante, un proiettore ecc…) che ha un proprio spazio colore, ovviamente device-dependent.

Saltiamo la trattazione teorica di questi aspetti e concentriamoci sulla pratica, prendendo in esame CameraRAW e Lightroom (che condividono lo stesso motore RAW).

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ACR e Lr: decompressione, linearizzazione, demosaicizzazione Iniziamo ad esaminare le prime fasi necessarie per ottenere una immagine presentata a monitor partendo da un file RAW. Come abbiamo detto Lightroom usa lo stesso motore di CameraRaw e quindi il flusso di formazione dell’immagine, dal momento in cui si apre il modulo Develop fino al momento in cui si forma l’immagine sul monitor, è identico a quello di CameraRaw. ACR ha un database interno di tutte le fotocamere supportate, che contiene vari dati per ogni fotocamera. Questi dati sono i profili di caratterizzazione sotto almeno due illuminanti standard e i preset che emulano i picture style della fotocamera. Lettura, decompressione, decrittazione La prima operazione è la lettura dei dati Raw e la loro decompressione (se sono compressi) e/o decrittazione (se sono criptati). Linearizzazione Dopo la lettura dei dati viene fatta la linearizzazione e rimozione black level. La linearizzazione viene fatta con una curva di linearizzazione memorizzata nel suo database. Segue la conversione a 16 bit (anzi nella forma usata da Photoshop, per cui il valore massimo non è 216-1 = 64535 ma 215 = 32768) avviene linearmente cioè moltiplicando ogni valore per un fattore. Se la profondità del sensore è, per esempio, 14 bit, il massimo valore registrabile dal sensore è 16.384 e il fattore di moltiplicazione è 32768/16.384 = 2. Demosaicizzazione Poi avviene la demosaicizzazione, l’algoritmo è proprietario e Adobe non ne rilascia le specifiche; nel tempo è stato aggiornato e la versione più recente adesso è la 2012. Tag di bilanciamento del bianco A questo punto ACR legge il punto bianco nei dati Exif dell’immagine. Il tag Exif registra l’impostazione fatta dall’utente al momento dello scatto mediante il menù della fotocamera. L’utente può aver scelto una determinata temperatura, oppure può aver lasciato la decisione alla fotocamera (auto), oppure può aver scattato una superficie neutra (preset) dalla quale fotocamera ricava il bilanciamento necessario. Se il tag Exif non è presente, ACR usa un suo proprio algoritmo di bilanciamento per trovare il punto neutro e determinarne le coordinate colorimetriche.

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ACR e Lr: da device dipendent a scene referred L’ultimo stadio della ricostruzione della scena è il passaggio dai dati RGB riferiti al sensore (che sono device dependent) ai dati colorimetrici XYZ e poi ai dati RGB nello spazio RIMM (ProPhoto a gamma 1). I dati XYZ e RGB sono device indipendent e riferiti alla scena (scene referred) e non ancora all’output. Per fare questa conversione il software deve conoscere il comportamento della fotocamera, ossia poterla caratterizzare. Caratterizzazione di una fotocamera Adobe caratterizza una fotocamera con una matrice 3 x 3 (come la si intende in algebra lineare). Chi non conosce il concetto di matrice può figurarsela come una formula che converte i dati RGB demosaicizzati in coordinate colorimetriche XYZ. Il comportamento di un sensore tuttavia non è fisso, ma varia con l’illuminante presente in scena. Quindi i valori di una matrice non necessariamente corrispondono a quelli necessari all’interpretazione di un dato illuminante. Un’unica matrice fissa non può caratterizzare la fotocamera con precisione. Il database delle fotocamere utilizzato da Camera Raw e Lightroom contiene allora due matrici di caratterizzazione per ogni fotocamera supportata, la prima per l’illuminante standard CIE indicato con A e la seconda per l’illuminante standard CIE D65. Il primo illuminante ha una temperatura di colore correlata di 2856 K e il secondo di 6504 K. Avendo due matrici di caratterizzazione, se per esempio il bianco adottato per l’immagine ha temperatura di colore correlata 5000 K, la matrice di caratterizzazione da usare per quella immagine viene calcolata da Camera Raw interpolando le due matrici di base, quella per 2856 K e quella per 6504 K. L’interpolazione è lineare sull’inverso delle temperature di colore. Così se l’immagine ha una temperatura di colore di 5000 K viene interpolato 1/5000 tra 1/2856

1/6504

Cioè viene interpolato il valore 2 tra i valori 3.5014

1.5375

Si trova che il fattore di interpolazione è 0.76. Dunque ogni elemento della matrice 2856 K viene moltiplicato per 0.76 per determinare la matrice per 5000 K. In questo modo il motore di Camera Raw costruisce una singola matrice di caratterizzazione adeguata per l’immagine in lavorazione.

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ACR e Lr: conversione a RIMM, cioè ProPhoto gamma 1 A partire dal profilo di fotocamera (che contiene due matrici di caratterizzazione rispettivamente per l’illuminante A e l’illuminante D65, con le correzioni date dalle tavole di colori, dalla curva tonale e dalle modifiche dei primari) Camera Raw e Lightroom calcolano la matrice di caratterizzazione adatta per l’illuminante scelto dall’utente. Questa matrice consente di trasformare la terna RGB di sensore di ogni singolo pixel in coordinate colorimetriche XYZ, portando il bianco indicato in RGB di sensore nel bianco D50. Da queste coordinate colorimetriche si passa a valori nello spazio RGB scene referred, che per Camera Raw e Lightroom è uno spazio il cui nome ufficiale è RIMM, ma che è noto come ProPhoto a gamma 1 (in questo spazio le cromaticità dei tre primari RGB e del bianco sono quelle di ProPhoto, ma il gamma è 1 e non 1.8 come nel ProPhoto originale). Di spazi ProPhoto ne esistono due, uno a gamma 1 (nome ufficiale RIMM RGB, Reference Input Media Metric), un altro a gamma 1.8 (nome ufficiale ROMM RGB, Reference Output Media Metric). Il primo è lo spazio scene referred (cioè riferito alla scena e con valori di luminanza) usato da Camera Raw e Lightroom, il secondo è uno spazio output referred (cioè riferito ad un possibile output e con valori codificati con una funzione di risposta tonale, cioè un “gamma”). Dunque i dati, dopo la conversione da RGB del sensore a RGB scene referred, si trovano codificati in ProPhoto a gamma 1 e con profondità 16 bit. Si tratta di una codifica di colore che descrive la colorimetria della scena originale. Il fatto che i dati siano una stima della scena originale, e quindi dati lineari (cioè in XYZ) consente correzioni molto più precise delle correzioni che si potrebbero apportare su dati già sottoposti ad un rendering e quindi non. È dunque in questo spazio che vengono effettuate tutte le correzioni colore in Camera Raw e in Lightroom (esposizione, luminosità, contrasto, saturazione, ecc). A questo punto termina la fase di ricostruzione della scena a partire dei dati originali RGB catturati dal sensore. Ora quei dati non sono più device dependent, ma sono dati RGB definiti in uno spazio colorimetrico ben determinato, quindi sono dati colorimetrici che rappresentano la scena.

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ACR: conversione finale in output referred Una volta arrivati ai dati RGB scene referred (dati lineari riferiti alla scena) che per Camera Raw e Lightroom sono dati ProPhoto a gamma 1 (RIMM), il passo successivo è la conversione ad uno spazio output referred. Camera Raw permette all’utente (nelle opzioni di workflow in basso al centro) la scelta tra questi quattro spazi RGB standard: 

ProPhoto;



sRGB;



Adobe RGB;



ColorMatch.

Il miglior spazio per questa conversione è il ProPhoto, che ci garantisce una acquisizione lossless dei dati che fino ad ora sono scritti in RIMM; obbligatoria la profondità a 16bit.

La dimensione dell’immagine può essere variata, ma non ci sono ragioni logiche per farlo; la risoluzione in pixel/inch (PPI) è del tutto irrilevante per immagini elettroniche; tale dato potrà essere variato a seconda delle esigenze in fase di stampa. E anche bene ricordare che l’istogramma di CameraRaw:

E’ basato su questi parametri; si riferisce quindi non ai dati RIMM, ma ai dati output referrred.

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CaptureOne 7 Dopo aver visto i passaggi teorici per la formazione di una immagine partendo da dati RAW e il funzionamento di CameraRAW, prendiamo in esame anche il programma di PhaseOne. Senza dover rifare tutta la trafila di linearizzazione, demosaicizzazione ecc.. ci limitiamo a evidenziare le peculiarità di questo programma per il colore. CaptureOne lascia libertà all’utente di specificare il profilo fotocamera voluto; il programma seleziona automaticamente il profilo corrispondente, ma può essere variato a piacimento, usando indifferentemente anche profili di produttori e modelli diversi.

Nel tab Base Charateristic possiamo selezionare il profilo .icc desiderato e la curva da applicare. Diversamente da CameraRAW (che usa un formato proprietario) CaptureOne contiene al suo interno dei profili .icc standard. All’interno della cartella di installazione si trovano tutti i profili inclusi, per alcune fotocamere è presente un solo profilo generico, mentre per altre ci sono vari profili riferiti a vari illuminanti.

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Possiamo esaminarli con ColorThink, questo è quello relativo alla D800E:

E’ un profilo a tabella versione 2.1 di tipo input RGB e il PCS è Lab. Molto probabilmente CaptureOne opera internamente in Lab, il tab ColorBalance infatti richiama molto il modello Lab:

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Gli intenti di rendering nella pratica Adesso vediamo nel concreto quello che gli intenti di rendering ci consentono di fare.

Intento colorimetrico assoluto Questo intento di rendering prevede che ogni colore venga trasformato in se stesso se rientra nel gamut di destinazione, altrimenti viene trasformato nel colore più vicino, e va a trovarsi sul bordo del gamut di destinazione. Questo tipo di approssimazione, buono solo in apparenza, in realtà è utilizzata solo per applicazioni particolari e non si adatta bene alle conversioni in ambito fotografico. Vediamo nel dettaglio il perché: Consideriamo un foglio di carta bianca osservato alla luce del sole, la sua temperatura di colore sarà di circa 5000K (D50). Supponiamo che il nostro monitor sia calibrato a 6500K (D65), che è un’impostazione tipica. Come abbiamo detto prima, il concetto di grigio è relativo a ciò che consideriamo bianco, quindi i dettagli che ci appaiono neutri a monitor ci sembrerebbero più azzurrini se confrontati con il bianco della carta (o viceversa il bianco della carta ci sembrerebbe giallino se confrontato con quello del monitor). Il bianco stesso del monitor una volta convertito con questo intento verrebbe trasformato in un colore più freddo di quello della carta, quindi la stampante dovrebbe usare un po' di inchiostro ciano e magenta anche dove si vorrebbe mantenere puro il bianco della carta. Il colorimetrico assoluto non comprime la gamma dinamica, ossia non si preoccupa di convertire le coordinate dell’asse L* tra il gamut di partenza e quello di destinazione. Questo non è un problema se la conversione avviene tra due spazi di riferimento che hanno come limiti comuni L* da 0 a 100, ma se la conversione è verso un gamut di stampa allora molto probabilmente si va a creare una situazione di clipping sull’asse L*.

Intento colorimetrico relativo La naturale evoluzione dell'intento colorimetrico assoluto è il colorimetrico relativo. Questo intento è uguale al precedente se non per il fatto che mappa il punto del bianco di origine in quello di destinazione. Questo comporta una trasformazione cromatica sia del bianco, sia di tutti i colori componenti la foto; i colori fuori gamut vengono sempre resi come colori di confine. A differenza dell’intento assoluto il relativo consente di mappare l’asse L* e comprimere (o espandere) la gamma dinamica nello spazio di destinazione. Per una corretta, e completa, conversione della gamma dinamica è importante usare l’opzione “compensazione punto nero” che completa il processo appunto per il punto del nero.

Intento percettivo L’intento percettivo comprime i colori presenti nello spazio colore più ampio (quello di origine) in modo da accoppiarsi a quello più piccolo (quello di destinazione, stampa o visualizzazione che sia). Questo si ottiene alterando i colori fuori gamut e quelli dentro il gamut in modo che appaiano simili quando vengono trasferiti nello spazio di destinazione. L’intero spettro dei colori originali viene compresso in maniera da mantenere le relazioni tra i colori. Mantenendo le relazioni, l’aspetto complessivo dell’immagine rimane invariato. Lo svantaggio è che non abbiamo il controllo su come avviene questa compressione e molti colori fuori gamut possono venire alterati in modo significativo.

Intento di saturazione L’intento di saturazione converte i colori semplici saturi nello spazio sorgente in colori saturi identici nello spazio destinazione. Ignora differenze in tonalità e luminosità, perciò è raramente usato con immagini fotografiche ed è più spesso usato con immagini grafici con colori basici.

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Scegliere l’intento di rendering Una volta viste le differenze tra i vari intenti è importante capire come scegliere l’opzione migliore. Il migliore intento di rendering da usare in una conversione colore dipende dai colori dell’immagine e dalla periferica (monitor, stampante) di destinazione. La combinazione da preferire è quella che ci apporta il minor scostamento cromatico, definito come DeltaE. Il calcolo del DeltaE è la via più precisa, tuttavia si può procedere anche a una valutazione percettiva usando un SoftProof. Se tutti (o quasi tutti) i colori dell’immagine sono compresi nel gamut della periferica, il miglior intento di rendering è il colorimetrico assoluto o il colorimetrico relativo. Infatti questi intenti di rendering riproducono esattamente i colori in gamut e approssimano quelli fuori gamut. Ma in questo caso quelli fuori gamut non ci sono, o sono pochi, dunque la riproduzione è esatta. La scelta tra colorimetrico assoluto e colorimetrico relativo dipende dal fatto che si voglia riprodurre il bianco di origine esattamente com’è, oppure si voglia riprodurre il bianco di origine con il bianco di destinazione. Se invece molti colori sono fuori gamut, il colorimetrico (assoluto o relativo) non è adeguato e conviene usare un intento percettivo.

La SoftProof in Photoshop Dalla versione 6 Photoshop supporta la SoftProof. Una SoftProof è una prova colore fatta a monitor ed è alternativa a una hardproof che è una prova colore fatta con una stampante. Nello schema qui sotto è rappresentata la SoftProof (in alto) e la hardproof (in basso).

Una SoftProof coinvolge due conversioni di colore, una successiva all’altra. La prima conversione ha come profilo di origine quello dell’immagine e come profilo di destinazione quello della periferica da simulare. L’intento di rendering consigliato è il percettivo (se ci sono molti colori saturi) o il colorimetrico relativo (se i colori dell’immagine sono tutti compresi nel gamut da simulare).

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La seconda conversione parte da dove era arrivata la prima, cioè dal profilo della periferica da simulare e arriva al profilo del monitor (nel caso di SoftProof). L’intento di rendering da usare è il colorimetrico assoluto (se si intende simulare il colore della carta e il nero dell’inchiostro) oppure quello relativo (se non si intende simulare il colore della carta ma solo il nero dell’inchiostro) oppure quello relativo con compensazione del punto nero (se non si intende simulare nulla, né il colore della carta né il nero dell’inchiostro). Affinché i risultati siano significativi è necessario che i due profili coinvolti (quello della periferica da simulare e quello del monitor) siano molto accurati. In caso contrario la simulazione non è significativa. I parametri per la SoftProof si impostano in View > Proof Setup (Visualizza > Imposta prova) e si riferiscono all’immagine attiva nel momento in cui si impostano. Photoshop ha previsto diverse impostazioni predefinite, che vediamo tra poche righe. Per crearne una personale si sceglie Custom(Personale) e appare questa finestra:

Nella prima parte di Proof Conditions vanno indicati i dettagli per la prima conversione di colore, che ha come origine il profilo dell’immagine e come destinazione il della periferica da simulare, la stampante, macchina da stampa o output finale. In particolare nel menù Device to Simulate compaiono tutti i profili (esclusi quelli di classe input) CMYK, RGB e a scala di grigi, e va selezionato il profilo della periferica o output finale che si vuole simulare. L’intento di rendering proposto in Rendering Intent è quello di default del profilo appena scelto. Se va bene si lascia, altrimenti si seleziona quello desiderato. Se si sceglie colorimetrico relativo, si può attivare la compensazione del punto nero. A questo punto sono stati impostati tutti i dati per eseguire la prima conversione di colore dal profilo dell’immagine al profilo della periferica da simulare con l’intento di rendering scelto. Photoshop farà la conversione in modo trasparente. Quando si tratterà di stampare effettivamente l’immagine convertiremo allo stesso modo, usando Convert to Profile o le opzioni del dialogo di stampa. Normalmente l’opzione Preserve numbers non viene attivata, ed anzi non è nemmeno disponibile. È disponibile solo se il file aperto è della stessa modalità di colore (RGB o CMYK) della periferica finale indicata in Device to Simulate: se l’immagine è RGB l’opzione è disponibile solo se la stampante è RGB e analogamente per CMYK. Se attivata, l’opzione consente di vedere l’immagine come apparirebbe se fosse spedita alla periferica senza nessuna conversione (cioè senza modificare i numeri). Vedendo questa soft proof ci si dovrebbe convincere ad applicare la conversione.

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La seconda conversione di colore ha come origine lo spazio indicato in Device to Simulate e come destinazione lo spazio del monitor (il cui profilo Photoshop conosce dal sistema operativo). L’intento di rendering di questa conversione è controllato dai due checkbox Display Options (On-Screen). 

Quando nessuna delle due opzioni è attivata, Photoshop riproduce il bianco della carta con il bianco del monitor e il nero dell’inchiostro con il nero del monitor; tecnicamente l’intento di rendering utilizzato è colorimetrico relativo con compensazione punto nero.



Quando è attivato solo Simulate Black Ink Photoshop riproduce il nero dell’inchiostro in modo esatto (cioè con le stesse coordinate colorimetriche); se si tratta di una stampante con carta scadente (tipi carta di quotidiano) il nero su monitor apparirà un po’ slavato; in termini tecnici il rendering è ancora colorimetrico relativo, ma questa volta senza compensazione del punto nero.



Quando è attivato Simulate Paper Color viene attivato automaticamente anche Simulate Black Ink. Oltre al nero dell’inchiostro viene simulato anche il bianco della carta, che apparirà un po’ grigio; l’intento di rendering è colorimetrico assoluto.

Il problema della SoftProof è che dipende molto da due fattori: la precisione dei profili in gioco nelle trasformazioni e il gamut del monitor su cui viene presentata. Infatti anche ammettendo che i due profili siano molto molto precisi, i limiti fisici del pannello permangono e non consentiranno di “vedere” un gamut che non può riprodurre. Il monitor infatti è un dispositivo RGB additivo, la stampante un dispositivo CMYK sottrattivo; la morfologia di questi gamut è assai diversa. Vediamo qui un raffronto tra un gamut monitor e un gamut stampante/carta:

I colori della stampante/carta che non sono in comune tra questi due gamut non potranno mai essere mostrati a monitor; ma è plausibile che esistano nella foto. Di fatto la SoftProof di Photoshop è piuttosto sconsigliabile.

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Usare ColorThink per calcolare in DeltaE Scartata l’opzione della SoftProof vediamo un metodo ben più professionale per renderci conto di quale intento di rendering convenga usare. Per fare questo abbiamo bisogno di ColorThink, un software utilissimo in colorimetria.

Usiamo la funzione Color Worksheet e carichiamo l’immagine da analizzare, poi specifichiamo il profilo su cui effettuare la conversione; a questo punto possiamo introdurre il calcolo del DeltaE:

In questo esempio analizziamo la foto di una rosa in sRGB da stampare su una EPSON R3000 con carta Ilford; l’intento di rendering scelto è il percettivo e a destra troviamo la valutazione del DeltaE. Variando l’intento di rendering cambia la valutazione del DeltaE.

Gestione Colore in Fotografia

La compensazione a monitor nelle varie applicazioni Come abbiamo visto ogni applicazione che gestisce il colore implementa quella che si chiama compensazione a monitor. In pratica il software trasforma in tempo reale i dati colorimetrici della foto, che sono riferiti a uno spazio standard, in coordinate colorimetriche del monitor. La conversione passa attraverso il PCS ed è operata dal motore CMM, ma il motore CMM non è univoco. Questa è la parte fondamentale da comprendere ed è la chiave per capire come mai le nostre foto non appaiano sempre identiche. Quindi a parità di origine (la foto con il suo profilo di riferimento) e destinazione (il profilo monitor) i risultati ottenibili sono diversi, talvolta percettibilmente diversi. Il perché è dovuto al CMM che opera le conversioni matematiche.

La compensazione a monitor di Photoshop Photoshop opera con il CMM proprietario ACE e la compensazione a monitor avviene sempre con l’intento colorimetrico relativo e compensazione punto nero. Non è possibile variare questo parametro.

La compensazione a monitor di Lightroom Anche Lightroom come Photoshop opera con il CMM proprietario ACE, ma la compensazione a monitor è diversa. Lightroom sceglie la compensazione percettiva basata sulle LUT se sono presenti nei profili. Se i tag relativi alla LUT non sono precisi ciò potrebbe portare a una compensazione a monitor non proprio precisa. Lightroom segue questa filosofia per velocizzare i calcoli.

La compensazione a monitor di CaptureOne CaptureOne è più rigoroso è segue il modello di Photoshop, ma ovviamente non usa lo stesso CMM. Quindi è possibile ravvisare differenze tra i due programmi. L’opzione di CaptureOne sulla gestione del colore nel tab Preferences non si riferisce alla compensazione a monitor, ma all’intento che viene usato durante la conversione tra profili durante l’export.

Gestione Colore in Fotografia

La compensazione a monitor di altre applicazioni Vediamo anche altre applicazioni che mi è capitato di provare… Fastone usa un proprio CMM, di dubbia qualità; non supporta i profili icc v.4. L’intento usato sembra il percettivo. Da scartare. Photo Mechanic non specifica nulla a proposito del suo supporto alle specifiche icc. L’intento usato sembra il percettivo. Da scartare. ACDsee permette di scegliere tra Microsoft ICM e LittleCMS. LittleCMS è una ottima scelta. ACDSee è consigliato. LittleCMS è alla base di molti altri software, tra i quali: 

ABCpdf

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Digikam

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Foxit Reader

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GIMP

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GraphicsMagick

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ICC Examin

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ImageMagick

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Inkscape

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Krita

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Media Player Classic

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Microsoft Office for Mac 2011

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Mozilla Firefox up to version 3

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OpenJDK

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Opera

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RawTherapee

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Scribus

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UFRaw

Gestione Colore in Fotografia

La compensazione a monitor dei browser Anche i browser come tutte le altre applicazioni possono supportare o meno le specifiche icc. Vediamo in dettaglio alcuni dei piĂš famosi. Alla pagina http://www.color.org/browsertest.xalter Ă¨ possibile effettuare un test del proprio browser.

Microsoft Explorer Ha un supporto apparentemente corretto ed usa il Microsoft ICM. Non mi fido molto. Google Chrome Supporto scandalosamente carente, non supporta la ver.4 e supporta male la ver.2. Assolutamente da evitare. Mozzilla Firefox Supporto corretto per le versioni 2 e 4 di icc, usa il motore LittleCMS. Il migliore in assoluto.

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E infine un grande ringraziamento a Mauro Boscarol, al suo grande spirito di condivisione e alla grande capacitĂ di divulgazione; che hanno reso possibile questo piccolo tutorial. http://www.boscarol.com/