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Spazio colore e percezione cromatica

Guida di Emidio Frattaroli , pubblicato il 23 Aprile 2021 nel canale DISPLAY

“Questa breve guida sulla percezione del colore è fondamentale per comprendere le 'misure' che pubblichiamo su AV Magazine nell'analisi dei display e proiettori con strumentazione ad altissima precisione, particolare che ci distingue nel panorama editoriale, anche a livello internazionale. ”

Triangolo di gamut e conclusioni


Triangoli di gamut BT.2020 e BT.709 a confronto
- click per ingrandire -

Le tecnologie di riproduzione delle immagini dei display e videoproiettori sfruttano il metamerismo, eccitando i coni esclusivamente con tre componenti cromatiche fondamentali, ovvero RGB. Le coordinate cromatiche di queste tre componenti rappresentano i vertici di un triangolo: il cosiddetto triangolo di GAMUT. Nell'immagine in alto, il triangolo nero identifica lo spazio REC BT.2020 mentre quello bianco identifica quello REC BT.709. Miscelando le tre componenti, sarà possibile riprodurre tutti i colori all'interno dei relativi triangoli. Esistono anche display e proiettori con 4, 5 o addirittura 6 componenti cromatiche, utilizzate soprattutto per aumentare l'efficienza luminosa del sistema piuttosto che per aumentare le dimensioni del gamut. Fu l'azienda israeliana Genoacolor (acquisita nel 2007 da Samsung) a introdurre i primi pannelli con 4 e 5 componenti. Al momento la riproduzione con più di tre primari viene utilizzata quasi esclusivamente nella videoproiezione DLP con la tecnologia 'Brilliant Color'.


Gamut di un laptop Lenovo ideapad 520-15IDK
- click per ingrandire -

L'utilizzo di componenti cromatiche con spettro più o meno stretto sarà determinante per le dimensioni del gamut, quindi per la massima saturazione raggiungibile dal sistema di riproduzione delle immagini. Per alcune tecnologie, come per quella LCD, la scelta della unità di retroilluminazione e dei filtri colore davanti ad ogni sub-pixel è estremamente importante ed è una continua 'lotta' tra costi di produzione ed efficienza luminosa. Ecco perché - per fare un esempio - i display LCD dei notebook più economici hanno un gamut colore molto ridotto: utilizzano LED 'bianchi' con una miscela di fosfori gialla e filtri colore sui pixel di tipo standard; al contrario, ci sono display con unità di retroilluminazione con LED blu e quantum dots rossi e verdi che si comportano come fosfori ma sono caratterizzati da uno spettro di emissione più stretto e quindi riescono a riprodurre un gamut nativo molto più esteso.


Video con visione tridimensionale dello spazio CIE 1931 con coordinate del gamut sRGB
- click per avviare il video (durata 70") -

Benché ne osserviamo soltanto la proiezione bidimensionale, lo spazio CIE 1931 nella realtà è tridimensionale: uno spazio euclideo con l'intensità luminosa 'Y' che si sviluppa in altezza ed è ortogonale agli altri due assi. Lo spazio CIE 1931 ha anche una particolarità: c'è tantissimo spazio per il verde ma pochissimo spazio per il blu. In altre parole, lo spazio CIE 1931 non è percettualmente uniforme. Questo limite è stato superato parzialmente con un nuovo spazio colore assoluto, quello CIE Lu'v' del 1976. Neanche questo è percettualmemte uniforme, ma è decisamente più accurato rispetto a quello del 1931. Per questo motivo, quando c'è la necessità di indicare differenze cromatiche tra due colori, ad esempio tra il 'bianco' di riferimento e quello riprodotto da un TV, è più corretto utilizzare lo spazio colore CIE Lu'v' 1976.


Spazio colore CIE Y,x,y 1931
- click per ingrandire -

Nell'immagine qui in alto potete osservare le differenze tra due triangoli di gamut di riferimento nello spazio colore CIE Lu'v' 1976: quello più piccolo è il REC BT.709 e quello più grande è quello REC BT.2020. Da questo momento in avanti, nei grafici pubblicati su AV Magazine utilizzeremo progressivamente e infine quasi esclusivamente lo spazio CIE Lu'v' 1976 e inseriremo quello CIE 1931 soltanto in alcune occasioni, ad esempio per dare uno sguardo più 'accurato' alla riproduzione dei colori nella 'zona verde'.

Il prossimo 30 aprile, produrremo un webinar in collaborazione con BenQ Italy proprio su questi argomenti e, in particolare, sulla percezione dell'intensità luminosa e della sensazione cromatica che deriva dall'utilizzo di differenti tecnologie di illuminamento: lampada, laser-fosfori, LED-fosfori, LED RGB e laser 3P. Per la registrazione al webinar, controllate all'interno della nostra prossima newsletter: all'interno di questo evento formativo in diretta, daremo spazio anche a domande su argomenti affrontati in questa guida alla percezione del colore.

... continua

 

 

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Commenti (22)

Gli autori dei commenti, e non la redazione, sono responsabili dei contenuti da loro inseriti - Info
Commento # 1 di: Anger.Miki pubblicato il 15 Aprile 2021, 13:45
Complimenti Emidio. Eccellente articolo, utile a tutti perché hai utilizzato termini chiari con spiegazioni assolutamente comprensibili.

Pur capendo e condividendo le motivazioni, ho qualche riserva in merito all'utilizzo esclusivo del CIE 1976.
Commento # 2 di: f_carone pubblicato il 15 Aprile 2021, 15:38
Grazie Emidio,
articolo ben fatto, tecnico ma ben comprensibile.
Commento # 3 di: marcolinik pubblicato il 18 Aprile 2021, 17:35
Confermo. Io non sono espertissimo, ma, come dice f_carone, era tutto molto comprensibile.
Commento # 4 di: ellebiser pubblicato il 18 Aprile 2021, 17:58
Complimenti ottimo articolo
Commento # 5 di: Emidio Frattaroli pubblicato il 19 Aprile 2021, 03:04
Originariamente inviato da: Anger.Miki;5136916
... Eccellente articolo, utile a tutti perché hai utilizzato termini chiari con spiegazioni assolutamente comprensibili...
Originariamente inviato da: f_carone;5136973
... articolo ben fatto, tecnico ma ben comprensibile.
Originariamente inviato da: marcolinik;5137645
Confermo. Io non sono espertissimo, ma, come dice f_carone, era tutto molto comprensibile.
Originariamente inviato da: ellebiser;5137651
Complimenti ottimo articolo
Meno male! Vi ringrazio per i commenti.

Originariamente inviato da: Anger.Miki;5136916
.... ho qualche riserva in merito all'utilizzo esclusivo del CIE 1976.
Parliamone! Siamo qui per questo.

Emidio
Commento # 6 di: revenge72 pubblicato il 19 Aprile 2021, 09:05
@Emidio
Ottimo articolo! Avevo solo una incertezza a questo riguardo:

[COLOR=#242424][FONT=system-ui]più a destra c'è la 'traduzione' del tri-stimolo [/FONT][/COLOR]X[COLOR=#242424][FONT=system-ui], [/FONT][/COLOR]Y[COLOR=#242424][FONT=system-ui], [/FONT][/COLOR]Z[COLOR=#242424][FONT=system-ui] in coordinate cromatiche [/FONT][/COLOR]Y[COLOR=#242424][FONT=system-ui], [/FONT][/COLOR]x[COLOR=#242424][FONT=system-ui], [/FONT][/COLOR]y[COLOR=#242424][FONT=system-ui] dove [/FONT][/COLOR]Y[COLOR=#242424][FONT=system-ui] è [I][U]l'intensità luminosa (in LUX oppure in NIT)[/U][/I] mentre [/FONT][/COLOR]x[COLOR=#242424][FONT=system-ui] e [/FONT][/COLOR]y[COLOR=#242424][FONT=system-ui] sono le coordinate sugli assi cartesiani in ascisse e ordinate all'interno dello spazio colore CIE 1931.[/FONT][/COLOR]
[COLOR=#242424][FONT=system-ui]

[/FONT][/COLOR]So che sono una pigna i LUX sono l' unità di misura dell' ILLUMINAMENTO, i NIT sono l' unità di misura della LUMINANZA, l' intensità luminosa ha come unità di misura la candela (cd).
A voler essere veramente precisi la definizione NIT è qualcosa che proviene dal sistema imperiale, l' unità di misura della luminanza secondo il Sistema Internazionale è cd/mq e numericamente comunque corrisponde ai NIT.
Ti chiedo questa conferma quindi, per Y si intende indifferentemente sia la luminanza che illuminamento?

P.S.
Avevo mandato sia un PM (ma hai superato la quota) che una E-mail all' indirizzo redazione.
Commento # 7 di: rooob pubblicato il 19 Aprile 2021, 09:28
Ciao Emidio mi associo ai complimenti!
per gli ignoranti... sul tubo ho trovato dei video che definisco i Lux come una semplice conversione (basta dividerli per Pgreco) dei nits e relative app su smartphone per misurare la luminosità di un pannello (seppure in maniera artigianale e non con la pretesa di sostituire una sonda)... quanto è errato?
Commento # 8 di: revenge72 pubblicato il 19 Aprile 2021, 10:40
@rooob

L' illuminamento (che si misura in LUX) è una grandezza fisica che viene associata alla misurazione della luce incidente una superficie.
In illuminotecnica, a titolo di esempio, la normativa fa riferimento proprio ai LUX per quanto riguarda i livelli di illuminamento di legge ovvero a valori prestabiliti di illuminazione incidente sulle zone di lavoro/superfici.
La luminanza misura l' intensità (con riferimento alla superficie che riflette/emette) della luce emessa o rifessa da una superficie/oggetto; un tubo fluorescente fa una luminanza relativamente bassa pur in presenza di un elevato flusso luminoso ( =quantità di luce prodotta che si misura in lumen), un modulo LED da 1W ha un basso flusso luminoso ma una elevata luminanza, alti valori di luminanza producono abbagliamento; con la luce riflessa a parità di illuminamento (quantità di luce incidente) un oggetto bianco avrà maggiore luminanza rispetto allo stesso oggetto nero...

La luminanza si misura tipicamente in cd/mq (nel sistema internazionale) dato che purtroppo molto nel mondo audiovideo si misura secondo il sistema imperiale (ad esempio con gli schermi misurati in pollici) tutti, escluso il sottoscritto che ne fa una battaglia in stile Don Chisciotte , lo fanno con i NIT ... che sono nient' altro che cd/mq.
Commento # 9 di: Emidio Frattaroli pubblicato il 20 Aprile 2021, 12:09
Originariamente inviato da: revenge72;5137756
... per Y si intende indifferentemente sia la luminanza che illuminamento?.........[CUT]
Esatto. Se usi uno strumento (fotometro, colorimetro o spettrometro) in configurazione 'luxmetro', allora Y saranno lux. Altrimenti, con obiettivo e angolo di campo definito, saranno candele su metro quadrato.

Il miracoloso colorimetro di xrite è un esempio perfetto: puoi usarlo come luxmetro o colorimetro.

Emidio
Commento # 10 di: Emidio Frattaroli pubblicato il 20 Aprile 2021, 12:12
Originariamente inviato da: rooob;5137759
Ciao Emidio mi associo ai complimenti!
per gli ignoranti... sul tubo ho trovato dei video che definisco i Lux come una semplice conversione (basta dividerli per Pgreco) dei nits e relative app su smartphone per misurare la luminosità di un pannello
In teoria si. Nella pratica no. Trovi maggiori dettagli nella guida di fotometria generale.

Se vuoi, domani ti faccio vedere qual'è la differenza.

Ma non oggi

Emidio
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