Se hai mai provato a catturare un tramonto con il tuo smartphone, sai che i colori non sempre corrispondono a ciò che vedi nella vita reale. I ricercatori si stanno avvicinando alla risoluzione di questo problema con una nuova serie di algoritmi che consentono di registrare e visualizzare i colori nelle immagini digitali in modo molto più realistico.

"Quando vediamo una bella scena, vogliamo registrarlo e condividerlo con altri, " disse Min Qiu, capo del Laboratorio di Fotonica e Strumentazione per la Nano Tecnologia (PAINT) presso la Westlake University in Cina. "Ma non vogliamo vedere una foto o un video digitale con i colori sbagliati. I nostri nuovi algoritmi possono aiutare gli sviluppatori di fotocamere digitali e display elettronici ad adattare meglio i loro dispositivi ai nostri occhi".

In ottica , La rivista della Optical Society (OSA), Qiu e colleghi descrivono un nuovo approccio per la digitalizzazione del colore. Può essere applicato a fotocamere e display, inclusi quelli utilizzati per computer, televisori e dispositivi mobili e utilizzato per mettere a punto il colore dell'illuminazione a LED.

"Il nostro nuovo approccio può migliorare i display oggi disponibili in commercio o migliorare il senso della realtà per le nuove tecnologie come i display near-eye per la realtà virtuale e gli occhiali per realtà aumentata, " ha detto Jiyong Wang, un membro del gruppo di ricerca PAINT. "Può essere utilizzato anche per produrre illuminazione a LED per ospedali, tunnel, sottomarini e aeroplani che imitano esattamente la luce solare naturale. Questo può aiutare a regolare il ritmo circadiano nelle persone che non si espongono al sole, Per esempio."

Miscelazione del colore digitale

I colori digitali come quelli sullo schermo di un televisore o di uno smartphone sono generalmente creati combinando rosso, verde e blu (RGB), con ogni colore assegnato un valore. Per esempio, un valore RGB di (255, 0, 0) rappresenta il rosso puro. Il valore RGB riflette un rapporto di miscelazione relativo di tre luci primarie prodotte da un dispositivo elettronico. Però, non tutti i dispositivi producono questa luce primaria allo stesso modo, il che significa che coordinate RGB identiche possono apparire come colori diversi su dispositivi diversi.

Ci sono anche altri modi, o spazi colore, utilizzato per definire colori come tonalità, saturazione, valore (HSV) o ciano, magenta, giallo e nero (CMYK). Per rendere possibile confrontare i colori in diversi spazi colore, la Commissione Internazionale per l'Illuminazione (CIE) ha emesso standard per definire i colori visibili all'uomo in base alle risposte ottiche dei nostri occhi. L'applicazione di questi standard richiede che scienziati e ingegneri convertano il digitale, spazi colore basati su computer come spazi colore da RGB a CIE durante la progettazione e la calibrazione dei loro dispositivi elettronici.

Nel nuovo lavoro, i ricercatori hanno sviluppato algoritmi che correlano direttamente i segnali digitali con i colori in uno spazio colore CIE standard, rendendo superflue le conversioni dello spazio colore. Colori, come definito dalle norme CIE, sono creati attraverso la miscelazione additiva dei colori. Questo processo comporta il calcolo dei valori CIE per le luci primarie guidate da segnali digitali e quindi la loro miscelazione per creare il colore. Per codificare i colori in base agli standard CIE, gli algoritmi convertono i segnali digitali a impulsi per ciascun colore primario in coordinate univoche per lo spazio colore CIE. Per decodificare i colori, un altro algoritmo estrae i segnali digitali da un colore previsto nello spazio colore CIE.

"Il nostro nuovo metodo mappa i segnali digitali direttamente in uno spazio colore CIE, " ha detto Wang. "Poiché tale spazio colore non dipende dal dispositivo, gli stessi valori dovrebbero essere percepiti come lo stesso colore anche se vengono utilizzati dispositivi diversi. I nostri algoritmi consentono anche di trattare in modo indipendente e preciso altre importanti proprietà del colore come la luminosità e la cromaticità".

Creare colori precisi

I ricercatori hanno testato i loro nuovi algoritmi con l'illuminazione, applicazioni di visualizzazione e rilevamento che hanno coinvolto LED e laser. I loro risultati concordavano molto bene con le loro aspettative e calcoli. Per esempio, hanno mostrato che la cromaticità, che è una misura di colorito indipendente dalla luminosità, potrebbe essere controllato con una deviazione di appena ~0,0001 per i LED e 0,001 per i laser. Questi valori sono così piccoli che la maggior parte delle persone non sarebbe in grado di percepire alcuna differenza di colore.

I ricercatori affermano che il metodo è pronto per essere applicato a luci a LED e display disponibili in commercio. Però, raggiungere l'obiettivo finale di riprodurre esattamente ciò che vediamo con i nostri occhi richiederà la risoluzione di ulteriori problemi scientifici e tecnici. Per esempio, per registrare una scena come la vediamo, i sensori di colore in una fotocamera digitale dovrebbero rispondere alla luce allo stesso modo dei fotorecettori dei nostri occhi.

Per sviluppare ulteriormente il loro lavoro, i ricercatori stanno utilizzando nanotecnologie all'avanguardia per migliorare la sensibilità dei sensori di colore. Questo potrebbe essere applicato alle tecnologie di visione artificiale per aiutare le persone che hanno daltonismo, Per esempio.