Introduzione alla colorimetria. Scuola Grafica Cartaria S.ZENO - Verona

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1 Introduzione alla colorimetria

2 Che cos è il colore? Il colore è una sensazione che sviluppa il nostro cervello se eccitato da un segnale visivo dell occhio Dagli studi sul daltonismo si è potuto verificare che il 97% dei maschi e quasi il 100% delle femmine vedono il colore nello stesso modo.

3 Il colore non è: Non è la caratteristica di un oggetto Non è una sensazione memorizzabile Non è una sensazione assoluta, ma è relativa ad una situazione

4 L occhio ha sempre ragione?

5 L occhio ha sempre ragione?

6 L occhio ha sempre ragione?

7 Sensazione o percezione Sensazione di colore: è dovuta alla stimolazione dei fotorecettori dell occhio da parte di una radiazione elettromagnetica visibile e prescinde da ogni condizionamento ed elaborazione mentale. Percezione del colore: Percezione del colore: è una sensazione di colore mediata da una situazione di osservazione (ad esempio variazione della luce o vicinanza di altri colori) e frutto di una interpretazione mentale.

8 Questo è un unico oggetto colorato (stessa sensazione di colore) (160R 110G 150B) che viene PERCEPITO diverso per la vicinanza di due diversi fondi clorati

9 A cosa serve la colorimetria 1. Definire un colore: definire in modo univoco una «sensazione di colore» usando dei «sistemi di specificazione». 2. Valutare lo scostamento cromatico: usando dei sistemi oggettivi, definire una tolleranza (in accordo con la «sensazione di colore») secondo la quale accettare o meno scostamenti cromatici rispetto ad un riferimento (colore campione). Questi aspetti sono da anni risolti in modo oggettivo, in tutti i settori industriali che utilizzano spettrofotometri o colorimetri, per misurare riferimenti e valutare il prodotto finale rispetto ad uno standard.

10 A cosa serve la colorimetria 3. Valutare la corrispondenza tra un originale fotografico e la sua riproduzione: qui entra in gioco il concetto di «percezione del colore». Dovremmo quindi stabilire se vengono ancora percepiti come concordanti i singoli colori associati agli oggetti riprodotti rispetto a quello degli originali (fotocolor), nonostante vi siano delle oggettive differenze. I sistemi di CMS (Color Management System) hanno sviluppato dei modelli matematici di interpretazione del colore. Per trasformare matematicamente (su basi colorimetriche) un colore trasportato da uno spazio colore ad un altro

11 La visione

12 Perché il nostro cervello veda un colore serve: Una luce che illumina Un oggetto che riflette (o trasmette) la luce Un osservatore (occhio, cervello)

13 Luce e colore Le sorgenti luminose emettono dal 380 a 780 nm. La presenza di tutte le lunghezze d onda determina la sensazione di luce bianca (il sole).

14 La visione del colore Sorgente illuminante Osservatore Oggetto riflettente

15 Gli attributi del colore TINTA = La sensazione cromatica dominante (Blu, Ciano, Verde, Giallo, Rosso )

16 Le tinte 380 nm 770 nm Viola Blu Cian Verde Giallo Arancione Nella spettro del visibile sono presenti le tinte realmente associate alla radiazione elettromagnetica. Rosso Fin qui la FISICA corrisponde alla visione umana

17 Le tinte Giallo Arancione Verde Rosso Cian Blu Viola Nella visione umana sono presenti delle tinte che non esistono in natura ma vengono comunque percepite dal nostro cervello.

18 Gli attributi del colore SATURAZIONE = La purezza di un colore (estremamente colorato, appena colorato)

19 Gli attributi del colore LUMINOSITA (CHIAREZZA) = Chiaro scuro

20 Le sorgenti luminose

21 Le sorgenti luminose Si intende qualsiasi corpo che emette una o più lunghezze d onda nel campo del visibile 380 nm nm Le sorgenti sono infinite e pertanto è impossibile usarle come riferimento

22 Le sorgenti luminose Il cervello riceve il segnale rosso e quindi interpreta il soggetto come rosso Il cervello riceve il segnale blu e quindi interpreta il soggetto come blu Oggetto bianco Oggetto bianco

23 Illuminazione e oggetto

24 La temperatura di colore Planck notò che a differenti temperature un oggetto emetteva una luce diversa Utilizzando il CORPO NERO definì una relazione tra temperatura e spettro di emissione

25 Temperature e spettro di emissione Intensità Tc = K Tc = 5000 K Tc = 3800 K Tc = 2000 K UV Luce IR Lunghezza d onda

26 Le illuminanti K K La CIE nel 1931 ha definito le illuminanti standard: A = 2856 K B = 4760 K C = 6744 K D50 = 5000K K D65 = 6500K

27 Illuminante A L'illuminante A è la radiazione emessa dal corpo nero alla temperatura di 2856 K, corrispondente alla luce incandescente. La sua cromaticità CIE 1931 è x=0.4476, y=0.4074

28 Illuminante B L'illuminante B è la radiazione del corpo nero alla temperatura correlata di 4874 K. La sua cromaticità CIE 1931 è x=0.3484, y=0.3516

29 Illuminante C L'illuminante C è la radiazione del corpo nero alla temperatura correlata di 6774 K. La sua cromaticità CIE 1931 è x=0.3101, y=0.3162

30 Illuminante D50 L'illuminante D50 è luce calda tendente al giallo; le sue coordinate cromatiche CIE 1931 sono x = ; y =

31 Illuminante D65 L'illuminante D65 è circa 6500 K ma più simile alla luce del giorno; è anche il bianco standard NTSC; coordinate cromatiche CIE 1931 x = , y =

32 100 Spettro di emissione F

33 Emissione fosfori CRT Lunghezza d onda (nm)

34 L occhio

35 Struttura dell occhio iride retina umor acqueo coroide cornea fovea centrale punto cieco pupilla cristallino muscolo ciliare sclera umor vitreo nervo ottico

36 I sensori della retina Bastoncelli: responsabili della visione scotopica (Bassa luminosità) non vedono il colore Coni: responsabili della visione fotopica permettono la distinzione tra le varie lunghezze d onda riflesse

37 La retina Coroide Coni Bastoncelli Nervo ottico LUCE INCIDENTE

38 Sensibilità spettrale Sensibilità spettrale nella visione scotopica Sensibilità spettrale nella visione fotopica Lunghezza d onda (nm) 780

39 Teoria tristimolo Esistono tre tipi di coni sensibili alle tre bande principali: Blu, Verde, Rosso. Attraverso l elaborazione di questi tre segnali il cervello determina una sensazione di colore

40 Osservatore standard 10 gradi

41 Osservatore standard 2 gradi

42 Illuminante D50 osservatore 2 lunghezza onda nm x y z 380-0,007 0,000-0, ,100 0,001 0, ,651 0,044 7, ,787 0,325 24, ,897 1,018 28, ,815 2,413 15, ,044 6,037 4, ,263 13,141 1, ,608 18,442 0, ,361 18,960 0, ,904 16,060 0, ,537 11,646 0, ,917 7,132 0, ,342 3,245 0, ,112 1,143 0, ,857 0,310 0, ,178 0,064 0, ,044 0,016 0, ,011 0,004 0, ,002 0,001 0, ,001 0,000 0,000 somma 96, ,002 82,525

43 L occhio umano Attraverso l elaborazione di questi 3 segnali il cervello determina una sensazione di colore. Da questo fatto deriva il principio della selezione del colore: da ogni originale a colori si possono ricavare, mediante l uso di filtri colorati, i valori di intensità RGB che possono poi essere utilizzati per la riproduzione dei colori originali mediante luci (monitor).

44 Lo spettro di riflessione

45 Lo spettro di riflessione È una tabella (generalmente riprodotta come grafico) che esprime la riflessione ad una determinata lunghezza d onda r = flusso riflesso/flusso incidente

46 Lo spettro di riflessione 1 riflessione Lunghezza d onda

47 Geometria di illuminamento 0 /45 Campione in esame

48 Geometria di illuminamento d/8 Sensore Ottica SCI SCE Specular Component Inclusa o Esclusa Filtro anti UV mobile Lampada Xenon Campione in esame

49 Strumenti di misura Spettrofotometro: utilizza un monocromatore per dividere il fascio di luce riflesso nelle sue componenti monocromatiche e quindi misurarne la riflessione r. Effettua 40 misurazioni per definire lo spettro di riflessione

50 Spettrofotometro Specchio Fessura di uscita Sorgente luminosa Sorgente luminosa Prisma Fotodiodo Superficie in esame

51 prove Campione A1 Risultato A2

52 prove Campione B1 Risultato B2

53 prove Campione C1 Risultato C2

54 prove Campione D1 Risultato D2

55 I sistemi di specificazione del colore

56 I sistemi per campioni Campionari casuali (PANTONE) TOYO color finder TRUMATCH Sistemi limitati, a valutazione soggettiva

57 I sistemi per campioni Campionari ordinati (Munsell)

58 Munsell

59 I sistemi basati sulla riproduzione del colore RGB (sintesi additiva) CMYK (Sintesi sottrattiva) Sistemi comodi, usati nella riproduzione delle immagini, ma relativi ad una situazione specifica

60 I sistemi oggettivi Sono basati sull uso di uno strumento, e un sistema di misura Sono tutti basati sul principio tristimolo Definiscono il colore sempre con tre numeri: quantità di RGB, coordinate in uno spazio, Tinta Saturazione Luminosità

61 I sistemi oggettivi X,Y,Z valori tristimolo x,y,y coordinate tristimolo L,a,b coordinate d,pe%,y tinta,saturaz,luminosità L,C,H luminosità, saturaz,tinta

62 Sistema CIE 1931

63 Il sistema Lab 1/3 L = 116 (Y/Yn) /3 1/3 a = 500 ((X/Xn) - (Y/Yn) ) 1/3 1/3 b = 200 ((Y/Yn) - (Z/Zn) )

64 Il sistema Lab

65 Il sistema Lab Suddivisione verticale dello spazio per livelli di luminosità 100 cassetti (ideali) che contengono tutti i colori

66 Il sistema Lab L = 100 Bianco L = 80 Giallo, Rosa, Azzurrino L = 50 Rosso, Ciano, Verde,Grigio medio L = 30 Marron, Blu L = 0 Nero

67 b Il sistema Lab a Ogni piano è diviso da due assi che definiscono la cromatricità del colore

68 G Il sistema Lab R V M Girando sul perimetro trovo tutte le tinte C B

69 90 La tinta 180 b a 0 H = Hue angle H= arctang b/a 270

70 b Il sistema Lab Al centro i colori neutri a All esterno i colori saturi

71 La saturazione b C = Chroma C = (a 2 +b 2 ) 1/2 a

72 Spazio colore L insieme dei colori riproducibili con un determinato procedimento di riproduzione del colore (stampanti, monitor)

73 Spazi colore a confronto G b Y Y Y Y WR R G G G C R R RR M M Rod B B PB C C P M RB V a Apple RGB. Pantone patinato. Euro standard patinato. Euro standard non patinato. B

74 La differenza di colore ΔE Esprime quanto un colore è distante dal riferimento.

75 La differenza di colore CMC Per migliorare la relazione tra differenza di colore strumentale e visiva.

76 Il ΔE CIE 1994 Per migliorare la relazione tra differenza di colore strumentale e visiva. S L = 1 ; S C = 1+0,045 C ; S H = 1+0,015 C

77 La riproduzione del colore

78 Colore RGB (monitor) Colore CMYK (stampa)

79 Sintesi additiva Riproduzione dei colori mediante luci (RGB)

80 Sintesi sottrattiva Riproduzione dei colori mediante gli inchiostri (CMYK)

81 La riproduzione del colore Nella stampa è possibile riprodurre qualsiasi tonalità di colore miscelando i 4 inchiostri primari (cyan, magenta, giallo e nero). Ogni dispositivo di stampa a colori usa questi 4 colori base. Cyan Magenta Giallo deriva dal segnale Red deriva dal segnale Green deriva dal segnale Blu Nero determinato dalle condizioni di stampa

82 Selezione del colore e generazione del nero Da RGB (formato nativo di qualsiasi scanner) a CMYK (formato tecnico per la stampa) secondo le regole: Tradizionale (tricromico) UCR (Under Color Removal, rimozione del colore che sta sotto al nero) GCR (Gray Color Replacement, rimozione della componenete grigia del colore)

83 La generazione del nero UCR Ha lo scopo di togliere, nelle ombre, i tre colori sostituendoli con una certa quantità di nero. Abbassando i tre colori, ottengo anche un risparmio di inchiostro e un più veloce asciugamento della stampa

84 La generazione del nero GCR Diminuisce il colore sia nelle ombre che nei grigi presenti nell immagine sostituendoli con il nero Questa tecnica porta ad un risparmio di inchiostro, un migliore disegno dell immagine e un miglior dettaglio anche se l immagine è leggermente fuori registro

85 Generazione del nero Nella generazione del nero la variabile più importante viene definita TOTAL INK (ammontare massimo della somma dei 4 inchiostri). total ink 340% 300% 280% Cian 95% 75% 63% Magenta 93% 72% 60% Yellow 91% 70% 59% K black 61% 83% 98% Con valore basso di total ink otteniamo minor consumo di inchiostro e maggiore velocità di asciugamento

86 I sitemi RGB e CMYC RGB e CMYK non sono sistemi assoluti di specificazione del colore. Essi sono relativi a diverse situazioni. C=50% M=70% Y=10% K=5% C=50% M=70% Y=10% K=5% SWOP patinato dotgain 20% EUROSTANDARD pat dotgain 9%

87 I sistemi CMS Software specifici che partendo dall analisi dello spazio colore di una periferica (scanner, monitor, stampante) modificano i colori dei pixel di una immagine da un file di partenza (associato al suo profilo) ad un file di destinazione (associato ad un profilo diverso) rispettando uno specifico intento.

88 Intento Percettivo (percezione del colore) - cambia tutti i colori dell immagine pur di mantenere la percezione (adatto alla riproduzione di immagini) Saturazione - cerca di mantenere le saturazioni (adatto alla riproduzione di bozzetti, acquerelli, libri per bambini) Colorimetrico relativo - cerca di mantenere inalterati i singoli colori (cataloghi dopo una elaborazione professionale dell immagine) Colorimetrico assoluto - i colori riproducibili non si toccano, i colori fuori spazio colore vengono modificati (logotipi, colori di marchio)

89 Il profilo colore Il profilo è una tabella che descrive lo spazio cromatico dell apparecchiatura (scannermonitor-stampante/stampa a colori) in rapporto allo spazio CIELab.

90 Il profilo colore Può essere anche definito come l insieme dei colori riproducibili con un determinato procedimento di riproduzione del colore (stampanti, monitor)

91 Quali e quanti profili servono? 1.Profilo di input: Scanner 2.Profilo Monitor

92 Quali e quanti profili servono? 3.Profilo di output: Stampante e/o macchina da stampa

93 Caratterizzazione dello scanner Il profilo colore di uno scanner è la rappresentazione di un modello RGB specifico di uno scanner rispetto al sistema di colore CIELab. Il riferimento per la profilatura dello scanner è la scala IT8.7 realizzata su materiale fotografico. Il test è composto da 264 campi colorati di forma quadrata. Ad ogni scala è assegnato un file di riferimento in cui è momorizzato un valore di misura per ciascuno dei campi colore.

94 Caratterizzazione del monitor Per poter creare dei profili colore del monitor è necessario disporre di un colorimetro per monitor Bisogna distinguere tra la calibrazione di base del monitor e la creazione vera e propria del profilo L attività di profilatura è automatica e dovrebbe essere rifatta ogni 3-4 settimane La fedeltà cromatica del monitor è garantita se il monitor è posto in spazio oscurato.

95 Caratterizzazione della stampa Si intende la verifica, mediante lettura colorimetrica, della resa dei colori primari e sovrapposti di una determinata stampante a colori. È necessario quindi un target di prova (file fornito), e uno spettrofotometro.

96 Spazi colore a confronto

97 Caratterizzazione della stampa L attività di caratterizzazione di una periferica di stampa deve essere preceduta da una precalibrazione del dispositivo, cioè di una riconduzione ad una situazione nota e ripetibile (definita dal fornitore). Il profilo della stampante contiene anche le specifiche per l ottenimento del nero (tricromico, UCR, GCR).

98 Caratterizzazione della stampa Il profilo della stampante serve: per l effettuazione della conversione da RGB a CMYK che utilizzi tutti i colori possibili; per la corretta visualizzazione dei colori su monitor (se il monitor visualizza correttamente i colori, risulta più sicura l attività di correzione dei colori).

99 I vantaggi della lavorazione con i profili colore I monitor a colori standard che diventano stazioni di editing cromaticamente fedeli. La possibilità di eseguire conversioni di colore precise da un qualsiasi processo RGB scanner a qualsiasi procedimento CMYK. Riproduzioni a colori di qualità anche mediante i più economici scanner a colori. Comunicazioni affidabili sia internamente che con altri ambienti ICC-compatibili.