Spazio colore DCI-P3. La guida approfondita

Lo spazio colore DCI-P3 è un parametro che viene spesso mostrato sul materiale pubblicitario e sulle confezioni delle TV, ma che cos’è? Nella guida di oggi vi aiuteremo a capire meglio che cos’è lo spazio colore DCI-P3: buona lettura.

Che cosa significa DCI-P3.

Il sistema DCI-P3 è importante perché è stato definito dalla Digital Cinema Initiative o DCI che si occupa della definizione di tutte quelle che sono le specifiche di proiezione digitale nell’industria cinematografica. L’importanza del DCI-P3 è testimoniata anche dal fatto che è stato “inglobato” anche dal Rec.2020 che fissa gli standard tecnici dell’Ultra HD. Il motivo della scelta del DCI-P3 per rappresentare i colori dell’UHD è molto semplice: lo standard di cui ci stiamo occupando in questa guida è capace di rappresentare una più ampia gamma di colori rispetto allo standard Rec.709 che veniva usato per l’alta definizione. Se il Rec.709 è lo standard “vecchio” che non è più conforme alle abilità di rappresentazione dei colori delle moderne TV, il rec.2020 non può ancora essere utilizzato perché poche TV riescono a rappresentarlo nella sua interezza. 

Il DCI-P3, quindi, è attualmente lo standard che rappresenta la vasta gamma di colori rappresentabili da una TV nel modo più completo.

Dato che, attualmente, il DCI-P3 è lo standard in uso per l’UHD, ogni contenuto HDR con profondità di almeno 10 bit per colore, viene masterizzato seguendo questo standard. Quindi, quando guardiamo un contenuto in streaming, tramite Blu-ray UHD, Dolby Vision, HDR 10 e così via, dobbiamo accertarci che il nostro schermo sia compatibile con lo spazio colore DCI-P3, altrimenti avremo risultati molto diversi da quelli previsti da chi ha creato il contenuto.

Per l’utente, quindi, sapere quale sia la copertura DCI-P3 di uno schermo è molto importante.

Ma quale copertura?

Dato che abbiamo appurato l’importanza di sapere a quanto equivalga la copertura DCI-P3 di uno schermo, cerchiamo di capire che cosa sia questa copertura e come viene valutata. Per fare ciò, però, dobbiamo entrare più nel dettaglio. Uno spazio colore è una combinazione di un modello matematico e un sistema di riferimento utilizzati per rappresentare i colori all’interno di uno standard video (sistema di ripresa, segnale video, display, etc.). In poche parole: uno spazio colore definisce tutti i colori rappresentabili da un particolare sistema.

La grande maggioranza dei sistemi utilizza tre coordinate utilizzate in ambito video (come l’RGB, lo YUV, l’XYZ, il LAB e così via). Queste coordinate servono, nella grande maggioranza dei casi, per definire all’interno dello spazio le informazioni sulla tonalità, sulla saturazione e sull’intensità luminosa.

Esistono due metodi per rappresentare uno spazio colore: il primo, detto Gamut, si basa su una rappresentazione 2D; il secondo si basa su una rappresentazione 3D.

Il Gamut è, sostanzialmente, un grafico su cui vengono rappresentati i colori in funzione di un certo livello di luminosità prestabilito. Il gamut è l’insieme dei colori che lo schermo riesce a riprodurre a partire dai tre primari (rosso, verde e blu) e i secondari (giallo, ciano e magenta). Il Gamut nasce con i primi esperimenti sulla capacità dell’occhio umano di assorbire determinati range luminosi e, quindi, percepire determinati colori. Guardando la prima foto possiamo dire che il gamut è semplicemente identificabile con un triangolo. Più grande è il triangolo più grande è la percentuale dello spettro visivo che può coprire e maggiori i colori che può mostrare.

La rappresentazione 3D, invece, è più completa e può darci una visione più precisa dello spazio colore. In questo tipo di rappresentazione troviamo il volume colore, formato da tonalità, saturazione e brillantezza.

Quando parliamo di sistemi di colore, è importante tenere a mente una importante considerazione: l’occhio umano è limitato, per cui il nostro sistema visivo può percepire soltanto un intervallo ben preciso di colori. Quello che devono fare gli schermi delle TV è sfruttare al massimo un sistema colore che si avvicini a quello del nostro occhio per farci sembrare l’immagine più realistica.

In passato sono stati appositamente studiati degli spazi colore per rappresentare l’insieme dei colori che l’uomo può vedere, questi studi vengono ancora oggi utilizzati come metro di paragone per tutti gli standard video.

La copertura, quindi, è da relazionare ad un sistema colori: come, ad esempio, la copertura dello spazio colore di un display rispetto a quello visibile dall’occhio umano. Se volessimo, quindi, capire quanto lo spazio DCI-P3 si avvicina allo spazio colore effettivamente visibile all’uomo, dovremmo preoccuparci di trovare un sistema di confronto.

La CIE (Commission Internationale de l’Èclairage) ha sviluppato diversi spazi colore di riferimento, tra cui il CIE 1931 Yxy e CIE 1976 uv, che sono usati ancora oggi. Solitamente si usa lo spazio CIE 1976 Luv perché rappresenta graficamente i colori in modo più uniforme rispetto a come li percepiamo effettivamente, grazie ad una spaziatura più uniforme in termini di luminanza (misura usata per descrivere la luminosità percepita di un colore, ovvero quanto brillante è il riflesso di un colore da una superficie).

Il volume all’interno dell’intero spazio CIE XYZ è chiamato gamma. Qualsiasi applicazione basata sulle immagini necessita di una specifica e ben definita gamma cromatica per riprodurre nel modo più accurato possibile i colori in essa contenuti.

Ciò che rende una gamma di colori uno standard del settore è la presenza di una massiccia quantità di contenuti creati appositamente per quella gamma, decisione ovviamente legata a scelte produttive. I creatori di contenuti e il contenuto che vanno a realizzare definiscono ciò che poi diventa lo standard nella gamma di colori, al display il compito di mostrarli nella misura più accurata possibile.

Quindi, tornando al protagonista della nostra guida: lo spazio colore DCI-P3 rappresenta il 45% del gamut CIE 1931. Il “vecchio” Rec.709 rappresenta il 35,9% del gamut CIE 1931, mentre il Rec.2020 offre più del 75% dei colori del CIE 1931.

Parliamo di bit e spazio colore DCI-P3.

Poco fa abbiamo accennato ad una “profondità colore” di 8 bit. In questa sezione della guida andiamo ad approfondire l’argomento.

La capacità dello schermo di riprodurre con maggiore fedeltà la gamma cromatica è legata al valore in bit dello stesso, ovvero quante sfumature colore può mostrare. Per gli schermi televisivi il valore minimo è pari a 8 bit, passando per il 10 bit “scalati” (8 + FRC) e il 10 bit nativo, che attualmente è il massimo offerto dalle TV commerciali, anche quelle di alto livello come le OLED.

Un valore di 8 bit significa che lo schermo può mostrare 256 sfumature per ogni colore primario, il che significa 256 x 256 x 256 = 16,7 milioni di colori (altro valore che avrete sicuramente pronunciare nelle pubblicità).

Il valore 8 bit permette di partire da 16 per il nero e arrivare a 235 per il bianco: il range 16 – 235 è il range cromatico di un pannello ad 8 bit, ovvero un pannello che si attiene allo standard Rec.709. Il range potrebbe sembrarvi elevato, ma l’effetto banding (eccessiva percezione della sfumatura, con netto stacco tra un colore e l’altro) è sempre dietro l’angolo.

Con l’arrivo dell’UHD è aumentato il volume in bit di informazioni gestibili: questo significa che i valori per ogni componente sono saliti a 1024, per un totale di 1,07 miliardi di colori visualizzabili.

Attenzione al marketing sullo spazio colore DCI-P3!

Ora andiamo a complicarci ulteriormente la vita: quando si parla di copertura colore DCI-P3, i produttori tendono a vantarsi di altissimi livelli di copertura, dovremmo però fare attenzione a queste affermazioni e, per spiegarvi il perché, dobbiamo fare un altro piccolo approfondimento.

Come abbiamo detto quando si parla di copertura di uno spazio colore, occorre fare riferimento ad un sistema: idealmente un produttore che aderisce ad un sistema standard dovrebbe fornire il 100% di copertura per quel dato sistema. La realtà, purtroppo, è molto diversa: le TV spesso arrivano a rappresentare una percentuale di molto inferiore rispetto all’auspicabile 100%.

Le specifiche stabilite dall’UHD Alliance, riportano che un TV, per essere certificato Ultra HD Premium, deve essere in grado di rappresentare almeno il 90% dello spazio DCI-P3. I produttori, però, quando creano il materiale pubblicitario sono abbastanza vaghi sul sistema di riferimento (si suppone, però, che il riferimento standard sia sempre il CIE 1931 xy o CIE 1976 uv). Un altro problema è che i brand scelgono il valore più comodo tra Gamut e volume colore. 

Il problema che si para davanti quando ci fidiamo di dati basati, ad esempio, sul calcolo rispetto al Gamut CIE 1931 o CIE 1976, è che i valori restituiti sono diversi e l’approssimazione è differente rispetto a quella del volume colore. Misurare la copertura sul gamut, infatti, può dare solo un’indicazione parziale di quale possa essere la copertura sull’intero volume colore, soprattutto nel caso dell’HDR, dove l’escursione sull’asse della luminosità è molto più significativa rispetto ai vecchi standard.

Entrando più nell specifico dei due sistemi CIE: usando il  gamut, è stato dimostrato che è più precisa la copertura indicata sullo spazio CIE 1931 xy che si correla in modo migliore al volume colore.

Ovviamente l’idea migliore sarebbe quella di avere una copertura espressa sull’intero volume colore, in quanto due prodotti possono avere scale Gamut simili avere volumi colore estremamente differenti.
Insomma: quando un brand sbandiera “fino al 99% dello spazio colore”, cerchiamo di prendere il valore con le pinze, almeno finchè non accertiamo rispetto a quale sistema e con quali riferimenti.

Quanto abbiamo detto finora diventa particolarmente importante quando si va ad eseguire un confronto su modelli di produttori diversi, magari che utilizzano anche metodi diversi per esprimere la copertura.

In generale vale la regola per cui, più è alta la percentuale, sia che si parli di gamut o di volume colore, maggiore è la capacità di riprodurre tutti i colori definiti da quello spazio colore, il DCI-P3 nel nostro caso.

Precisiamo, infine, che avere una buona copertura per quanto riguarda la capacità di riprodurre i colori previsti da un determinato spazio colore non vuole dire per forza avere un display con colori accurati. Questo perché l’hardware della TV può non essere in grado di mappare correttamente i colori, la calibrazione può essere stata eseguita in modo errato e così via.