Coordinate colorimetriche: modelli CIELab, CIEXYZ e calcolo del DeltaE

Guide     Autore: Ivan Schinella Aggiungi un commento

Parlando dei colorimetri avevo accennato al sistema di coordinate usato per identificare un colore. Entrando nel dettaglio, vediamo come ad oggi siano due gli standard CIE (Commission Internationale de l’Eclairage) più utilizzati: Lab e XYZ.
Come appena detto, sono entrambi sistemi di coordinate atte a definire un colore; il primo individua quelle di Luminosità (L) e del colore (A e B); il secondo invece quelle di un grafico cartesiano immaginario (non reale) basato su X (rosso), Y (verde) e Z (blu).

Come possiamo facilmente accorgerci, il colore percepito dall’occhio umano non è uguale per tutti ma dipende da molti fattori, per questo sono stati introdotti sistemi di coordinate assolute con parametri noti, in modo da definire uno standard per l’identificazione del colore. Alcuni di questi parametri li abbiamo già trattati ma riesaminiamoli lo stesso. Il primo è il bisogno di avere un solo colore definito alla volta per poter distinguerlo al meglio, in pratica una radiazione spettrale omogenea è più facilmente evidenziabile dall’occhio umano. Questo colore dovrebbe poi essere abbinato ad un “perfetto diffusore”, un corpo cioè che garantisca una luminanza riflessa pari a 100.
Poi c’è il problema della fonte illuminante. I colori “cambiano” a seconda di come vengono illuminati dall’esterno, per questo motivo è necessario utilizzare una fonte luminosa standard per avere tutti la stessa percezione, ad oggi le più usate sono la D50 e la D65, corrispondenti rispettivamente ad una temperatura colore di 5000°K e 6500°K.
Infine il colore è influenzato anche dall’angolo di osservazione che, senza entrare nei dettagli scientifici del come funziona, è fissato per convenzione a 10°.
Una volta fissati questi parametri passiamo alla definizione delle coordinate vere e proprie.
Cercando come al solito di non entrare in un discorso troppo tecnico, esaminiamo questi due standard più da vicino.

CIELab

E’ un sistema colorimetrico assoluto, cioè per ogni terna di coordinate risulta un solo colore definito. Questo modello viene anche chiamato CIE 1976.
Dato che descrive un colore tramite coordinate assolute e non in termini di percentuale di una determinata tinta, il Lab è totalmente indipendente dalla periferica utilizzata.
I valori di luminosità variano da un minimo di 0 ad un massimo di 100 (se ci muoviamo dunque solo sull’asse L, mantenendo A e B a 0, otterremo una scala di grigi), quelli del colore invece da -128 a +127. Qui sotto ho fatto un piccolo esempio:

Oggi questo standard è il più diffuso in ambito professionale, anche se viene ancora affiancato dall’XYZ nella creazione dei profili ICC.
Andando a rappresentazione graficamente questo profilo, avremo un grafico tridimensionale simile a questo (nell’esempio è rappresentato lo spazio colore sRGB):

Anche se in genere si rappresenta bidimensionalmente per avere una più chiara lettura. I vari “scudi” di intensità differente, rappresentano il variare della coordinata L ma, solitamente, si indica solo il maggiore.

CIEXYZ

Chiamato anche CIE 1931, è un altro sistema colorimetrico assoluto. Traduce su un grafico tridimensionale i colori primari RGB, trasformandoli in coordinate, rispettivamente X, Y e Z, varianti da 0 a 1. La combinazione di queste tra coordinate produrra un colore preciso.
Anche questo tipo dovrebbe essere indicato tridimensionalmente ma, data la sua difficile lettura, si preferisce una rappresentazione 2D dove le coordinate diventano “Yxy” con Y che rappresenta la luminanza. Questo tipo di grafico non è però uniforme, a distanze uguali corrispondono distanze percepite differenti.

Come possiamo notare, questo grafico è la classica rappresentazione “a campana” che troviamo spesso nelle recensioni dei monitor. Il triangolo rappresenterà lo spazio colore effettivo (come prima ho usato lo sRGB).

Entrambi questi standard non si basano però su coordinate comuni come RGB e CMYK, dato che queste non sono assolute. Proprio per questo motivo esistono i profili ICC che creano una tabella di corrisponenza tra una coordinata relativa ed una assoluta. Nello specifico, si fornirà al monitor un set di valori relativi, poi, tramite un colorimetro, si leggeranno questi valori traducendoli secondo un modello Lab o XYZ, infine, tramite la profilazione, si costruirà una tabella in cui si associeranno i due set di coordinate.

IL DELTA-E

Per misurare la differenza tra due colori definiti in un modello, è stata introdotta la formula del ΔE (Delta e). Con questo sistema ad esempio, possiamo valutare oggettivamente la differenza dei colori tra due profili ICC. Si tratta in pratica di misurare lo scarto tra le coordinate di uno e dell’altro.
Anche se la formula originale definita dal CIE76 non è più applicata, avendo constatato che restituiva risultati fallati dal punto di vista percettivo, lo standard si è evoluto più volte passando per il CIE94 e raggiungendo oggi il CIEDE2000.
Il CIE76 si limitava a fare la radice quadrata della somma dei quadrati delle differenze tra due coordinate. Nelle sue evoluzioni invece si tiene conto anche della percezione della luminosità e dell’applicazione della colorimetria. Ma lasciamo stare le sfilze di equazioni e vediamo a cosa serve in pratica il ΔE.
Ammettiamo di voler conoscere la differenza tra un colore a video e lo stesso stampato; questa formula ci restituirà un valore che ci permetterà di stimare con sicurezza il loro scostamento. In genere per valori ΔE>3 le differenze sono notevoli e dovrebbero essere distinte facilmente anche da un occhio non allenato. Per 2<ΔE<3 (compreso tra 2 e 3) le differenze ci sono ma non sono vistose. Se invece ΔE<1 l’occhio umano non è in grado di effettuare una distinzione. Quindi, tanto più basso è il valore del ΔE, tanto meno potremo notare differenze tra due colori.
Questa formula è applicabile non solo per evidenziare gli scostamenti tra input e output video, possiamo usarla anche per valutare un singolo profilo ICC comparandolo con un’altro che riteniamo “esatto” dal punto di vista cromatico; per fare un esempio pratico possiamo trovare il ΔE dei colori principali tra un profilo di default ed uno dopo una calibrazione, in questo modo vedremo chiaramente dove erano i difetti della periferica ad impostazioni di default e potremo quantificarne i miglioramenti.

di Federico Piccirilli

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3 Commenti

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