Un problema dei colori al computer

Se provate ad aprire un immagine con molti colori su Photoshop o Instagram e provate a sfocarla noterete uno strano profilo scuro tra le i colori adiacenti. Il risultato non è per niente piacevole, normalmente dei colori che si sfumano dovrebbero mischiarsi in modo più graduale, passando dal rosso, al giallo al verde, se si cerca di sfumare un rosso ed un verde e non rosso, marrone, verde. Questo problema non si verifica solamente con le foto, ma pressoché con qualsiasi formato di immagine digitale nella quale si cerca di accostare tra di loro due colori con delle sfumature. C’è una semplice spiegazione per questo problema, ed un modo altrettanto semplice per sistemarlo; ce lo spiega questo video di MinutePhysics.

Per capirlo è necessario spiegare come l’occhio umano percepisce la luminosità. Come per l’udito, la visione umana funziona con una scala pressoché logaritmica: in breve, se osserviamo il cambiamento di luminosità che avviene quando c’è una lampadina accesa o quando ce ne sono due, percepiamo un cambiamento molto maggiore che non osservando l’aumento di luminosità da cento lampadine a centouno, nonostante la quantità di luminosità aggiunta nei due casi sia sempre la stessa. I nostri occhi sono semplicemente molto più efficienti nel trovare piccole variazioni di luminosità in uno sfondo scuro che non in uno sfondo già luminoso. I computer e le normali video e fotocamere sono in grado di registrare le immagini semplicemente quantificando il numero di fotoni che colpiscono i loro sensori, pertanto un aumento di luminosità viene percepito dal computer allo stesso modo indipendentemente dallo sfondo.

Quando un computer salva un immagine in formato RGB vengono semplicemente salvati i valori di luminosità per ogni pixel nei canali dei tre colori rosso, verde e blu ( in inglese Red, Green, Blu – R.G.B.). Un valore di 0 in tutti e tre i canali significa zero luminosità, nero totale, mentre uno significa 100% luminosità, bianco. Per logica quindi un valore di 0.5 dovrebbe equivalere a metà la luminosità totale, ma non è così. Un colore che noi percepiamo a metà luminosità tra il bianco ed il nero ha solamente il 22% di fotoni rispetto al bianco totale, ed un’immagine dal valore di luminosità di 0.25 ha solamente il 5% dei fotoni rispetto al bianco. C’è un motivo per il quale le immagini vengono registrate dai computer in questa scala non lineare: per salvare spazio durante le acquisizioni di immagini, i programmatori, fin dagli albori delle immagini digitali, hanno fatto in modo che le immagini catturate dalle fotocamere digitali non salvassero l’esatto valore di luminosità registrato, ma la sua radice quadrata.

In questo modo i valori più scuri sono rappresentati con più intervalli e quelli più chiari con meno intervalli, imitando la percezione della visione. La radice usata per questo processo varia solitamente da 1.8 a 2.2 ed è il valore definito con la variabile “gamma”. Quando l’immagine deve essere visualizzata nuovamente su di un monitor il valore salvato viene nuovamente elevato alla potenza della radice. Questo funziona perfettamente, fin quando non si vuole modificare il file dell’immagine. La sfumatura, ad esempio, è un algoritmo che rimpiazza il valore di luminosità di un pixel con il valore della media dei pixel circostanti. Un calcolo abbastanza semplice, ma il risultato di questo algoritmo cambia a seconda che venga applicato prima di elevare il valore alla potenza della radice di gamma o dopo. Sfortunatamente la maggioranza dei software di immagini fanno questo calcolo in modo incorretto.

Se volete sfumare tra un colore verde e rosso il risultato dovrebbe essere un colore metà rosso e metà verde: giallo. L’errore che fanno i computer è di fare la media dei valori di luminosità dei due colori usando il valore presente nel file salvato, tralasciando il fatto che questo valore era stato in precedenza messo sotto la radice di gamma. Questa media risulta quindi più scura di quanto dovrebbe essere per il semplice motivo che la media di due valore sotto radice quadrata è inferiore della radice quadrata della media di due valori. Per sfumare correttamente due colori evitando il bordo scuro il computer dovrebbe prima elevare alla potenza di gamma i valori dei due colori, poi farne la media e quindi sottoporre nuovamente alla radice di gamma. Sfortunatamente la maggior parte dei software di immagini (iOS, Instagram e le impostazioni standard di Photoshop) utilizzano il metodo “pigro” facendo la media dei valori salvati. In Photoshop ed in altri software professionali per le immagini è possibile cambiare queste impostazioni, anche se la bellezza delle immagini dovrebbe forse essere l’opzione di default.

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