dai bit ai metodi di colore

(…) L’uso in campo informatico del termine ‘digitale’ non si riferisce di norma solo al fatto che l’informazione è rappresentata in forma numerica, ma al fatto che è rappresentata in forma numerica sulla base di una codifica binaria, e dunque attraverso bit (il termine bit corrisponde alla contrazione dell’inglese binary digit, numero binario).
Rappresentare in forma binaria una qualsiasi informazione numerica (come il numero di telefono del nostro secondo esempio) è compito relativamente facile. È vero che in genere siamo abituati a utilizzare un sistema di numerazione decimale (i numeri sono costruiti utilizzando le dieci cifre 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9). Sappiamo però che ogni numero decimale può essere trasformato in un numero binario (costruito usando solo lo ‘0’ e l”1′). (…) Lo ‘0’ e l”1′ resteranno uguali, ma il 2 sarà rappresentato dalla combinazione ’10’, il 3 da ’11’, il 4 da ‘100’, il 5 da ‘101’, il 6 da ‘110’, il 7 da ‘111’, l’8 da ‘1000’ e così via: la nostra rappresentazione dei numeri superiori a 2 sarà cioè ottenuta combinando fra loro (in maniera ordinata) un numero via via maggiore di ‘0’ e di ‘1’, proprio come nel nostro familiare sistema decimale i numeri superiori al 9 vengono costruiti combinando fra loro (in maniera ordinata) le dieci cifre che abbiamo a disposizione.

PROCEDIAMO CON ORDINE…

  1. Abbiamo trattato della differenza sostanziale tra “analogico” e “digitale”. Oramai sappiamo che le immagini con le quali abbiamo e avremo a che fare sono del secondo tipo. Immagini digitali: “native” se prodotte con apparecchi (foto-video) digitali; o digitalizzate con uno scanner.
    (Quando una  – ad esempio – fotografia viene acquisita con uno scanner, ad essa è sovrapposta una griglia (raster) costituita da celle più o meno grandi in relazione alla risoluzione selezionata nella finestra del software del dispositivo impiegato).
  2. Le immagini digitali sono costituite da una griglia di “celle” di colore costante (un solo colore), più o meno numerose e di dimensioni più o meno grandi, che prendono la denominazione di “pixel” (picture elements).
  3. Entrano in “gioco” i bit. Le immagini digitali possono essere create con un solo colore (nero) ed essere quindi ad 1 bit (il pixel può essere solo nero o bianco);

    UNA_FOGLIA_QUERCIA_bitmap

    Immagine bitmap (1 bit): è composta esclusivamente da pixel neri o bianchi

  4. Oppure con una serie (scala) di grigi, dove il gradino “0” corrisponde al bianco e il “255” al nero. Il metodo “Scala dei grigi” utilizza 8 bit – ogni bit può assumere 2 valori nel sistema binario (lo zero e l’uno), una sequenza di 8 bit (cioè un byte) è in grado di rappresentare ben (28) ovvero 256 valori o elementi diversi.

    UNA_FOGLIA_QUERCIA_grigi

    Scala dei grigi

  5. Analogamente, possiamo avere una “Scala di colori” a 8 bit che avrà sempre al massimo 256 tonalità, ma dipende dal sistema adottato:
    Esatta Crea una palette con esattamente gli stessi colori che appaiono nell’immagine RGB. Questa opzione è disponibile solo se l’immagine usa non più di 256 colori. Poiché la palette contiene tutti i colori presenti nell’immagine, non viene applicato il dithering.
    Sistema (Mac OS) Usa la palette a 8 bit predefinita del sistema Mac OS, che si basa su una campionatura uniforme dei colori RGB.
    Sistema (Windows) Usa la palette a 8 bit predefinita del sistema Windows, che si basa su una campionatura uniforme dei colori RGB.
    Web Usa la stessa palette a 216 colori usata dai browser Web, su qualsiasi piattaforma, per la visualizzazione delle immagini su monitor che non supportano più di 256 colori. Si tratta di un sottogruppo della palette a 8 bit Mac OS. Usate questa opzione per evitare il dithering del browser durante la visualizzazione delle immagini sui monitor che non supportano più di 256 colori.
    Uniforme Crea una palette basata su una campionatura uniforme dei colori a partire dai colori RGB al cubo. Ad esempio, se Photoshop prende sei livelli di colore equidistanti di rosso, verde e blu, la combinazione genera una palette uniforme di 216 colori (6 al cubo = 6 x 6 x 6 = 216). Il numero totale di colori visualizzati nell’immagine corrisponde al cubo perfetto più vicino (8, 27, 64, 125 o 216) inferiore al valore visualizzato nella casella Colori.

    http://help.adobe.com/it_IT/photoshop/cs/using/WSfd1234e1c4b69f30ea53e41001031ab64-73d6a.html

    UNA_FOGLIA_QUERCIA_colore

    Questa immagine in Scala di colori, utilizza solo 8 tonalità

  6. Il metodo colore RGB rappresenta la più estesa gamma di colori: 8 bit per canale/colore (24 bit = 256 x 256 x 256 = 16.777.216 colori). Ciascun canale rappresenta il colore (R, G, B) con valori da “0” (nero)  a “255” (colore pieno = massima saturazione e massima luminosità).  Il metodo RGB per riprodurre le sensazioni cromatiche utilizza la cosiddetta “sintesi additiva”. Com’è noto, essa è utilizzata dai dispositivi di output come i display e simili, e dai dispositivi di input. Si tratta, quindi, del sistema più utilizzato per riprodurre i colori.
    http://www.youtube.com/watch?v=JLMB4CPPgHo
  7. A ciascun canale (R, G, B) possono essere associati più di 8 bit, al fine di ottenere una maggiore profondità di colore. Attualmente Photoshop può gestire anche 16 e persino a 32 bit per canale (98 bit!).
    Gli apparecchi fotografici digitali sono normalmente a 24 bit (3 x 8). Quelli con prestazioni professionali raggiungono i 48 bit (3 x 16). Livelli intermedi prevedono –  ad esempio-  10 bit per canale o 12 o 14 bit (30, 36 o 42 bit complessivi).
    Ogni incremento rende possibile la riproduzione di un numero sempre crescente di colori rispetto ai normali 16, 777 ,216.[*E’ possibile avere anche meno dei 216/256 colori delle palette citate più sopra. Ad esempio, il formato file GIF – normalmente utilizzato per immagini in Scala di colore – consente di creare immagini a partire da due soli colori: 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128, sino ad un massimo di 256.Analogamente, i display di molti dispositivi non visualizzano milioni di colori, ma un numero molto più limitato, che può andare dai 16 alle migliaia di colori (65.536).]Screenshot 2014-01-19 17.59.35Screenshot 2014-01-19 17.59.54Screenshot 2014-01-19 18.00.32
    Nelle tre illustrazioni abbiamo campionato con lo strumento Contagocce tre diverse zone dell’immagine. Possiamo vedere come ad ogni colore nel riquadro a sinistra corrispondano tre valori per R,  G, B (la sovrapposizione delle tre luci colorate danno luogo alla particolare tonalità: una delle 16.777.216 possibili!).
  8. Lo Spazio colore è uno degli argomenti più importanti e spesso sottostimati da chi utilizza e tratta le immagini digitali.
    [**Nel 1931 la Commission Internationale de l’Eclairage (Commissione Internazionale per l’Illuminazione) definì uno spazio di colore che comprendeva tutte le tinte visibili dall’occhio umano, a prescindere dalla luminanza. Infatti 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. 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. La commissione CIE ha comunque definito diversi modelli matematici di percezione del colore indicati come spazi di colore e rappresentati da sigle come XYZ (è il modello CIE 1931), xyY, Lab, Luv.
    A differenza, però, dei metodi RGB o CMYK (usati rispettivamente in sintesi additiva e in sottrattiva), il diagramma di cromaticità proposto dalla CIE non dipendeva dal comportamento di questo o quel dispositivo di visualizzazione o stampa in quanto basato sul concetto di Osservatore Standard. Quest’ultimo è definito a partire dalle proprietà del sistema visivo dell’uomo e si basa su analisi sistematiche effettuate su un vasto campione di osservatori umani. E in base a numerosi studi effettuati nel primo dopoguerra
     fu notata l’impossibilità di riuscire a riprodurre per sintesi additiva tutti i colori comunque si scegliesse la terna di primari reali da miscelare.
    Poiché può rappresentare tutte le tinte percepibili, lo spazio di colore del CIE è preso come riferimento per tutti gli altri, tuttavia nella pratica non viene molto usato a causa della sua complessità].
    In sintesi, il metodo RGB è un modello teorico, che non riflette le capacità fisiologiche della visione umana né particolari esigenze di rappresentazione del colore, o caratteristiche specifiche dei dispositivi di input/output (apparecchi foto-video; display; ecc), o di software (ad esempio “Adobe RGB” o “sRGB” che sono gli spazi di colore più diffusi).
  9. A questo proposito è necessario accennare al concetto di “Profili colore” e, quindi alla questione della Gestione del colore in ambienti digitali.
    [***La gestione digitale del colore è il trattamento delle immagini digitali che consente di mantenere il loro colore su qualunque periferica (monitor, stampante, macchina da stampa) attraverso un software detto CMS (Color Management System).
    Il principio generale, comune alle varie tecnologie di gestione digitale del colore, consiste nell’assegnare ad ogni periferica (fotocamerascannermonitorstampante) un cosiddetto profilo di colore che ne indica le caratteristiche cromatiche. I profili possono essere realizzati dai produttori o è l’utente stesso che provvede a crearli tramite appositi programmi e appositi strumenti (colorimetri e spettrofotometri).
    Ad ogni immagine prodotta da uno scanner o da una fotocamera digitale viene associato il profilo colore della periferica che associa alle coordinate di periferica (RGB) le relative coordinate cromatiche (XYZ o Lab). Quando l’immagine viene inviata ad un monitor o ad una stampante il sistema di gestione di colore calcola una conversione di colore tra il profilo dell’immagine e il profilo della periferica di uscita in modo che le coordinate colorimetriche dei colori di ingresso corrispondano alle coordinate colorimetriche della periferica di uscita. In questo modo i colori originali e quelli dell’immagine stampata o visualizzata corrispondono.
    Esistono due principali tecnologie aperte di gestione digitale del colore: quella dell’International Color Consortium (ICC) e quella di Adobe PostScript, chiamata PostScript Color Management (PCM).
    Nei sistemi operativi Mac OS e Mac OS X la gestione del colore secondo le specifiche ICC è demandata al sottosistema ColorSync. Nei sistemi operativi Microsoft Windows fino a Windows XP la gestione del colore secondo le specifiche ICC era demandata al sottosistema ICM (Image Color Management della Heidelberg); da Windows Vista in poi è affidata a Windows Color System (WCS)].
  10. Il metodo CMYK, detto Sintesi sottrattiva, è proprio dei sistemi e delle tecniche di stampa. Abbiamo trattato l’argomento diffusamente in altri contesti. Osserviamo solo che gli applicativi software di grafica raster sono in grado di gestire e di generare il colore CMYK per ottimizzare le immagini per la stampa (vedi ***).
    Aggiungiamo che, con questo metodo, abbiamo quattro canali di colore (C, M, Y, K) e quindi 8 bit x 4 = 32 bit complessivi, che comporta l’aumento delle dimensioni del file, ma non un incremento del numero dei colori visualizzabili. Al contrario, dovendo i colori essere stampabili, il loro numero si riduce drasticamente ed è in dipendenza delle caratteristiche del dispositivo di stampa. Photoshop è in grado di avvisare l’utente circa i colori non stampabili.
    [***Con il metodo CMYK, a ogni pixel viene assegnato un valore percentuale per ognuno degli inchiostri di quadricromia. Ai colori più chiari (luci) vengono assegnate percentuali basse dei colori degli inchiostri di quadricromia, mentre ai colori più scuri (ombre) vengono assegnate percentuali alte. Un rosso acceso, ad esempio, può contenere 2% di cyan, 93% di magenta, 90% di giallo e 0% di nero. Nelle immagini CMYK il bianco puro si ottiene assegnando il valore 0% a tutte e quattro le componenti].
  11. Il modello di colore CIE L*a*b* (Lab) si basa sulla percezione umana del colore. I valori numerici dello spazio Lab descrivono tutti i colori percepiti da una persona con una visione normale. Poiché lo spazio Lab descrive l’aspetto di un colore piuttosto che la quantità di colorante necessaria per la riproduzione dei colori da parte di una periferica (quale un monitor, una stampante desktop o una fotocamera digitale), viene considerato un modello di colore indipendente da periferica. I sistemi di gestione del colore usano Lab come spazio colorimetrico di riferimento per convertire in modo prevedibile un colore da uno spazio colorimetrico all’altro. Il metodo Colore Lab ha una componente di luminosità (L) compresa tra 0 e 100. Nel Selettore colore di Adobe e nel pannello Colori, le componenti a (asse verde-rosso) e b (asse blu-giallo) sono comprese tra +127 e –128.

  12. Il modello Y’UV, diffuso nel settore video, è anch’esso riferito ai concetti fondamentali di luminosità (luminanza) e di saturazione (crominanza), mentre i colori sono i primari della sintesi additiva.
    Il parametro Y rappresenta la luminanza (cioè l’informazione in bianco e nero), mentre U e V permettono di rappresentare la crominanza, cioè l’informazione sul colore. Questo modello è stato messo a punto per permettere di trasmettere delle informazioni colorate ai televisori a colori, assicurandosi che le televisioni in bianco e nero esistenti continuano a visualizzare un’immagine nei toni del grigio. U è talvolta siglato Cr e V siglato Cb, da cui la sigla YCrCb.

    (Il modello Y’UV definisce uno spazio colore in termini di un componente di luma (Y’) e due componenti di crominanza (UV). Questo modello è utilizzato negli standard di televisione analogica PAL e SECAM, mentre la televisione in bianco e nero utilizzava solo il componente Y’. Le informazioni di colore U e V sono aggiunte separatamente tramite una sottoportante, in modo da conservare la compatibilità con ricevitori in bianco e nero. La notazione Y’ (luma) differisce da Y (luminanza) in quanto la prima è corretta in gamma (da cui il simbolo “’”),[1] e rappresenta quindi un valore di voltaggio elettrico, mentre la seconda si riferisce a un intento percettivo.

    Il modello YPbPr, utilizzato nel video analogico a componenti, e la sua versione digitale YCbCr sono derivate dal modello Y’UV, e talvolta chiamate allo stesso modo. (CB/PB e CR/PR sono deviazioni dal grigio sugli assi blu-giallo e rosso-cyan, mentre U e V sono differenze di colore tra blu e rosso e il segnale di luminanza. Lo spazio colore Y’IQ utilizzato nella televisione analogica NTSC è correlato allo Y’UV, seppure in una maniera più complessa).

Informazioni su vincegargiulo

Nato a Napoli dove ho studiato arte. Insegno grafica e fotografia nella scuola statale. I miei interessi spaziano dalla comunicazione visiva alla filosofia, fotografia, cinema ...
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