Immagini Digitali: JPEG, RGB, PNG, SVG

Il Colore nel Digitale: Introduzione

• Il modulo affronta gli elementi fondamentali per la descrizione e lo studio del colore, con un focus sul suo significato psicologico nella pubblicità.
• La rappresentazione digitale del colore è cruciale nella grafica computerizzata e comunicazione visiva moderna.
• La comprensione della codifica del colore e dei diversi sistemi di rappresentazione è essenziale.
• In informatica, il colore si riferisce essenzialmente al trattamento delle immagini digitali, siano esse multicolore o monocromatiche.

Tipi di File Immagine

• Esistono due tipologie principali di file immagine: raster (bitmap) e vettoriali.
• I formati raster più comuni includono JPEG per foto e immagini, e PNG per grafica web con trasparenza.
• I formati vettoriali, scalabili senza perdita di qualità, includono SVG (standard web), AI (Adobe Illustrator), EPS (interscambio professionale) e PDF che può contenere sia raster che vettoriali.
• Altri formati raster includono GIF (animazioni con gamma cromatica limitata), TIFF (fotografia professionale).

Canali Colore

• Un'immagine digitale a colori è definita da dati digitali suddivisi tra le componenti cromatiche principali.
• Ogni componente dell'immagine è definita canale colore.
• Un file immagine può avere uno o più canali colore a seconda dei colori principali che lo definiscono.
• Le immagini CMYK hanno 4 canali (ciano, magenta, giallo, nero), RGB hanno 3 canali (rosso, verde, blu), e quelle in scala di grigi hanno un solo canale.
• Con software di grafica, è possibile visualizzare e manipolare i singoli canali colore per un controllo preciso sulla resa cromatica.

Discretizzazione del Colore

• Nel passaggio dal mondo analogico a quello digitale, il colore viene convertito in valori numerici tramite discretizzazione.
• Questo processo trasforma un fenomeno continuo (la luce) in un insieme finito di valori discreti (numeri).
• La discretizzazione avviene tramite campionamento (misurazione del colore a intervalli regolari) e quantizzazione (conversione dei campioni in valori numerici).
• Il campionamento determina il numero di pixel utilizzati per rappresentare l'immagine, mentre la quantizzazione stabilisce quanti livelli di colore saranno rappresentati per ogni pixel.
• Nel digitale, una sfumatura di colore viene sequenziata in una serie di gradini discreti.

Profondità di Colore

• La discretizzazione definisce i livelli di profondità per ogni canale colore, determinando quante sfumature diverse di quel colore possono essere rappresentate.
• Più alto è il numero di livelli, più fedele sarà la riproduzione della sfumatura originale.
• La profondità di colore indica quanti bit vengono utilizzati per rappresentare il colore di ogni pixel, dove i bit sono le unità minime d'informazione.
• Un maggior numero di bit per canale digitale comporta più combinazioni possibili e quindi gradini più piccoli nelle sfumature, risultando in una transizione più fluida del colore.
• Maggiore profondità del colore garantisce una migliore qualità dell'immagine, ma aumenta la dimensione del file.

Livelli di Profondità e Utilizzo

• 1 bit per canale: Immagine in bianco e nero.
• 8 bit (1 byte): Standard per display ed è sufficiente per scala monocromatica e spazio colore RGB.
• 8 bit x 3: Colore (RGB) con 16,7 milioni di colori.
• 16 bit x 3: Colore (Professionale) con 281 trilioni di colori.
• Con 1 bit pixel è definito solo in bianco e nero, per altro si ricorre nella maggior parte degli usi 8 bit canale fino ad arrivare ai 16 bit per usi professionali.

Problematiche e Soluzioni

• Un'insufficiente profondità di colore può causare il banding, un difetto che si manifesta come "bande" visibili nelle sfumature.
• Il dithering, una tecnica digitale che utilizza pattern di pixel, può mitigare il banding migliorando le transizioni tra le bande.

Compressione Digitale

• La compressione digitale riduce le dimensioni dei file, influenzando il colore dell'immagine.
• Può essere lossless (senza perdita) o lossy (con perdita).
• La compressione lossless mantiene quanto più possibile i dati originali; formati PNG e TIFF.
• La compressione lossy può comportare perdita di dettaglio, artefatti visivi e blocchi nelle aree uniformi; formato JPEG.
• La scelta del formato del file immagine è fondamentale per gestire la qualità dello stesso ma anche il suo peso.

Riproduzione del Colore e Gamut

• Non tutti i colori percepibili dall'occhio umano possono essere riprodotti sui display digitali o tramite stampa.
• I colori ottenibili con il modello RGB (schermi) e quelli riproducibili con il modello CMYK (stampanti) costituiscono sottoinsiemi dello spettro visibile.
• La difficoltà sta nel conoscere i problemi di riproduzione colore dei vari dispositivi in circolazione.
• Il termine "gamut" indica l'estensione cromatica coperta da una data periferica.
• Il gamut di un dispositivo viene rappresentato come un poligono nel diagramma di cromaticità CIE 1931.
• Il triangolo CIE permette di visualizzare e confrontare la gamma cromatica.

Confronto tra Dispositivi

• Dispositivi diversi mostrano gamme cromatiche differenti, l'incongruenza e ben visibile confrontando i gamut di spazi colore teorici RGB e CMYK.
• Non tutti i colori dell'insieme RGB trovano un corrispondente nell'insieme CMYK.
• Anche periferiche dello stesso tipo, ma di aziende concorrenti, possiedono comunque gamme cromatiche differenti.

Varianti di RGB e Spazi Colore

• É necessario approfondire le peculiarità del modello RGB, il quale esiste di per sé in diverse varianti.
• L'RGB è basato sulla sintesi additiva dei tre colori primari della luce e rappresenta dispositivi che emettono o catturano luce.
• Esistono diverse implementazioni specifiche del modello RBG con gamut tra loro differenti., ognuna con i propri casi d'uso, vantaggi e limiti.
• Principali varianti: sRGB, Adobe RGB, ProPhoto RGB.
• Confronto tra le estensioni cromatiche delle varianti di RGB e il gamut mostra il confronto tra le estensioni cromatiche delle varianti di RGB e il gamut del modello CMYK.

Spazi Colore Specifici

• Lo spazio colore sRGB è stato sviluppato da Microsoft e HP nel 1996 per standardizzare la visualizzazione dei colori sul web; gamut relativamente ridotto, ideale i contenuti web.
• Lo spazio colore Adobe RGB è utilizzato principalmente ambito professionale per fotografia digitale avanzata.
• Lo spazio colore ProPhoto RGB è utilizzato per conservare il massimo di informazioni colore in fase di editing o per l'archiviazione lungo termine.

Percezione Umana e CMS

• Il discorso si focalizza come appaiono il colori all'occhio umno, quindi come visualizzassimo lo stesso file immagine su due schermi diversi, i colori che vedremmo sarebbero comunque leggermente diversi.
• Anche a parità di numeri c'è una percezione del colore diversa su periferiche concorrenti.
• Il gamut effettivo di un certo dispositivo rappresenta sempre un sottoinsieme dell'estensione cromatica coperta dallo spazio colore teorico associato a quel dispositivo, quindi, per riprodurre fedelmente i colori dei dispositivi è bene utilizzare un CMS.

La Conversione del Colore e Soluzioni

• L'assunzione che al variare dei mezzi, cambia anche il gamut ha importante: su macchine differenti, i medesimi numeri identificativi dei colori finiscono per assumere un valore relativo diverso.
• Per fare ciò, bisogna utilizzare, come elemento di collegamento tra le periferiche, coordinate assolute del colore fornite da uno spazio colorimetrico.
• diagramma di cromaticità CIE 1931, seppur indipendente, non risulta adeguato in quanto non tiene conto dei fattori percettivi del umano, per questo è stato sviluppato il CIE Lab 1976 che rappresenta invece un modello colorimetrico.

CIE Lab/Lab

• Mentre RGB e CMYK descrivono la quantità di colorante, lo spazio CIE descrive l'aspetto.
• Lo spazio CIE Lab, indipendente dalle periferiche, viene utilizzato, da alcuni programmi per l'elaborazione delle immagini digitali, come sistema per convertire un colore da un modello all'altro.
• La costruzione di tabelle di conversione permette quindi di individuare quali sono i rapporti tra i valori relativi e le rispettive coordinate colorimetriche assolute per diversi dispositivi.

Color Management System (CMS)

• Il CMS è svolge una serie di operazioni in più fasi: caratterizzazione e calibrazione dei dispositivi, profilazione e conversione digitale dei colori.
• Esistono diversi tipi: quelli "aperti", come l'International Color Consortium (ICC).
• Il CMS è il risultato dell'interazione tra le principali componente che sono motore di colore, profili colore, sistema operativo e applicazioni.
• Il motore di calcolo si occupa di profilare in tabelle i rapporti tra le varie periferiche e di utilizzarli per la conversione colore.
• Il CMM realizza conversioni chiave, mentre tutti gli intermedi vengono creati automaticamente.

Ulteriori Considerazioni

• Quando alcuni colori di un dispositivo potrebbero non essere compresi nella gamma di un altro è necessario utilizzare i cosiddetti intenti di rendering: Colotimetrico relativo/assoluto, Percettivo, Saturazione.
• Le specifiche prevedonono che il "profilo ICC" abbia più tabelle, mentre la "perifa" può utilizzare per origine/destinazione.
• Lo spazio ha 2 spazi colore: il CIE 1931 coordinate XYZ e il CIE 1976 con coordinate Lab.

Esploriamo i formati immagine digitali come JPEG e PNG, il modello di colore RGB e gli spazi colore sRGB e Adobe RGB. Vediamo come i formati vettoriali come SVG offrono vantaggi rispetto ai formati raster nel web design. Scopriamo perché sRGB è inadatto alla stampa professionale.