Lo spazio dei colori

Nel grafico è riprodotto il Diagramma cromatico CIE 1931 osservatore standard, stabilito dalla Commission Internationale de l’Eclarage, dove sono rappresentati su un diagramma a forma di campana tutti i colori distinguibili dall’occhio umano. Il modello è stato realizzato nel 1931 basandosi sui dati raccolti da W. David Wright e John Guild che, analizzando un ampio campione di popolazione hanno confermato la validità della sintesi additiva (scoperta da Maxwell nel secolo prcedente) e la possibilità di ottenere tutti i colori dello spettro del visibile con la miscelazione di tre colori di partenza detti primari che devono avere come caratteristica quella di non essere ottenibili dalla somma degli altri due. Il grafico permette di identificare ogni singolo colore con due semplici coordinate x e y. 

Sulla parte ricurva della campana sono rappresentati i colori puri della radiazione elettromagnetica alla loro massima saturazione, con indicate le varie lunghezza d’onda dai 400 nm circa del viola ai 700 nm circa del rosso (questi sono i colori dell’iride, quelli ottenibili attraverso la scomposizione della luce solare attraverso un prisma). Sulla base lineare della campana sono invece rappresentati i colori non spettrali, ottenuti dalla miscelazione tra il rosso e il blu come i porpora e i magenta. La saturazione dei colori decresce verso il centro del grafico dove si trovano i punti alla massima luminosità che corrispondono ai vari livelli di bianco. In questo tipo di rappresentazione grafica scegliendo due punti e quindi due colori qualsiasi tutti i colori ottenibili dalla loro miscelazione si trovano sul segmento che li unisce. Stabilendo quindi tre colori primari si può tracciare un triangolo e tutti i punti all’interno del triangolo sono i colori che si possono ottenere dalla miscelazione dei tre colori di partenza. 

Questo sistema viene utilizzato per definire gli spazi colore che, insieme alle altre specifiche come risoluzione, frame rate, ecc. costituiscono i principi su cui si basano gli standard del video digitale. Ogni spazio è definito da tre primari e un punto di bianco e, per garantire fedeltà nella rappresentazione dei colori, ogni apparato della catena di lavorazione di un file video digitale, dalla produzione alla riproduzione, dalle macchine da presa ai software di editing, ai videoproiettori e i monitor per la fruizione finale devono uniformarsi a questo spazio. Il valore RGB di un video digitale ha senso quindi solo in relazione ad uno specifico spazio colore. Uno spazio colore può essere trasformato in un altro attraverso semplici funzioni matematiche, le stesse funzioni che vengono eseguite in automatico e in tempo reale all’interno delle macchine da presa. Convertire uno spazio colore in un altro è una pratica abituale nei software di montaggio e in fase di post-produzione.

Rec709

La Raccomandazione ITU-R BT.709, la cui ultima revisione è del 2015, è stata emanata nel 1990 dalla International Telecommunication Union e stabilisce gli standard della televisione digitale in alta definizione e in particolar modo il formato in 16/9, la risoluzione di 1920 × 1080, la scansione progressiva e i pixel quadrati, tutti elementi che la assimilano al mondo della computer grafica. La Raccomandazione definisce, supponendo condizioni di visione con luce intermedia o leggera penombra (le condizioni di una visione domestica) un suo specifico spazio colore, che non è molto grande, circa il 35% del totale. Oggi, nonostante lo standard tocchi tutti gli aspetti dell’HDTV, la sigla Rec709 viene usata principalmente per indicare il solo spazio colore, il più utilizzato sia per quanto riguarda i file video digitali che per quanto riguarda monitor, proiettori, ecc. Il punto di bianco definito dalla Rec709 è chiamato D65 e corrisponde a una temperatura colore di 6500 K, prossima a quella del sole. 

Il triangolo nero in figura copre un’area più grande e quindi una quantità di colori superiore al Rec709, ma se riproducessimo un video con spazio colore Rec709 su un device di questo tipo, la codifica dei rossi e dei gialli sarebbe certamente non fedele all’originale.

DCI P3

Lo spazio colore DCI P3 è stato stato definito nei primi anni duemila dalla Digital Cinema Initiative, un conglomerato delle major dell’industria cinematografica, per lo stesso scopo di garantire uniformità nella codifica del colore in tutte le fasi della lavorazione di un file digitale per il cinema e in tutti gli apparati coinvolti nel processo. Nasce per le condizioni di scarsa luminosità di una sala cinematografica ma è supportato oggi anche da svariati device di fascia alta e naturalmente può essere facilmente convertito in Rec709 per l’emissione televisiva. Occupa circa il 45% dello spazio del CIE 1931 e, mentre il primario blu è lo stesso del Rec709, la gamma dei verdi è molto più estesa e il rosso è alla sua massima saturazione. Il punto di bianco D63 vira leggermente verso il verde ed ha una temperatura colore di 6500 K.

Rec2020

Lo standard ITU-R BT.2020 definisce i parametri a cui uniformarsi per la televisione e i video con definizione superiore all’HD (Ultra-HD) e quindi il 4K a 3840 × 2160 pixel di risoluzione e l’8K a 7680 × 4320. Lo spazio colore della Rec2020 è stato notevolmente incrementato rispetto agli standard precedenti, la sua area copre oltre il 70% dello spazio dei colori visibile e i primari RGB sono tutti e tre sul bordo della curva CIE 1931 e quindi sono monocromatici puri alla loro massima saturazione. Il punto di bianco è lo stesso del Rec709.

Non è raro trovare oggi sui videoproiettori specifiche come >100% Rec709 ad indicare la possibilità di generare una gamma di colori compresi in un triangolo con un’area più grande, ma questa informazione da sola, se da un lato ci fa pensare a un incremento della qualità cromatica, in realtà, uscendo dallo standard, non ci dice nulla su quali siano i primari e quindi su quanta parte della Rec709 sia effettivamente compresa nel triangolo più grande.

Fonti:

Marcus Weise, Diana Weynand “How Video Works” Focal Press

Marzio Barbero, Natasha Shpuza “I formati HDTV” - Elettronica e Telecomunicazioni, Aprile 2005

Piervincenzo Nardese “Tecniche di Video Digitale” Apogeo

International Telecommunication Union – Radiocommunication Sector: Reccomandation BT.709-6 (06/2015)
https://www.itu.int/rec/R-REC-BT.709-6-201506-I/en

Digital Cinema Initiatives: Digital Cinema System Specification v. 1.4.5
https://www.dcimovies.com/dci-specification

Epson support:
https://files.support.epson.com/docid/cpd4/cpd41452/source/specifications/reference/plhc3000_3600e/spex_video_display_format_plhc3000.html

Benq knowledge base:
https://www.benq.eu/it-it/knowledge-center/knowledge/projector-color-coverage-and-color-gamuts.html

Watchout 7 User Guide
https://www.dataton.com/watchout-7-users-guide

Wikipedia