Showing posts with label rgb. Show all posts
Showing posts with label rgb. Show all posts

15 December 2012

E perché allora il cielo non è viola?

Ah! Io, io, io! Questa la so!
La risposta è: perché non esistono frequenze viola!
 
Per amor di precisione provo a ripescare le fonti che avevo letto ormai molto tempo fa, ai tempi delle api e di compiz, ma mi ritrovo, di nuovo, naufrago tra altre pagine di wikipedia che non conoscevo... e 'l naufragar m'è dolce!
 
Innanzitutto trovo conferma, credo, che lo spettro visibile va dal rosso al blu senza passare dal viola (su internet troverete un sacco di gradienti cromatici in cui compare il viola al di là del il blu, ma photoshop non è una fonte affidabile: se si cercano foto, e non immagini sintetiche, il viola non si vede — cfr. ad esempio , qui, qui o qui).
 
Però, vabbé, il termine violetto è ambiguo, e alcuni, in taluni contesti, io credo, intendono con esso riferirsi ad una specie di indaco, a quel profondo blu che starebbe ancora più in là del blu dello spettro. Perché non è che io sia proprio convinto che davvero, al limite del visibile, al blu si aggiunga una qualche pur debole tonalità di rosso: però non riesco a trovare in rete riferimenti autorevoli né in un senso, né nell'altro. Il dubbio, chiaramente, è che magari, chissà, la curva di sensibilità del cono "L", quello col picco di sensibilità più spostato verso le lunghezze d'onda più lunghe (rosse), abbia una qualche pur piccola gobbetta dalle parti delle onde più corte (blu) dove ha il suo picco di sensibilità il cono "S", in modo da dare, appunto, un tocco di rosso al blu più profondo. Non sono l'unico ad aver avanzato questa "spiegazione" del violetto spettrale oltre il blu: vedi ad esempio questa discussione su wikipedia, e in effetti si trovano in rete delle curve di sensibilità dei tre coni delle più varie (cfr. ad esempio quella della discussione citata prima; quest'altra, sempre da wikipedia, in cui c'è anche la sensibilità dei bastoncelli; questa, che invece di normalizzare sul picco, normalizza sull'area; quest'altra ancora, che sembrerebbe non-normalizzata; quest'altra ancora, anch'essa non-normalizzata e con in più addirittura una scala sull'asse delle ordinate, anche se manca l'unità di misura, e chissà se è lineare o logaritmica; questa, che in tutta la sua bruttezza mette bene in evidenza l'ipotetico sotto-picco del cono "L" nelle frequenze alte... e insomma, ce n'è per tutti i gusti). Però, dicevo, dalle foto "reali" dello spettro cromatico si potrebbe ben dedurre che di rosso non ce ne sia, su quel lato dell'arcobaleno.
 
Del resto io l'avevo ben imparato, ai tempi delle api e di compiz: il viola giace sul lato dritto del diagramma di cromaticità, quello a cui non corrisponde alcuna luce monocromatica: quei colori, cioè, che anche nella loro versione saturata (sulla linea, appunto, e non all'interno del diagramma), corrispondono necessariamente ad una sovrapposizione di frequenze blu e rosse.
Del resto io le avevo ben colte, ai tempi delle api e di compiz, le basi della visione dei colori: i tre tipi di coni — rosso, verde e blu — come tre dimensioni dello spazio di cromaticità, e ogni sfumatura di colore come un punto in quello spazio, individuato da(l logaritmo de)ll'intensità di eccitazione di ciascun tipo di coni. Perfetta corrispondenza con la rappresentazione cromatica nei monitor — dai vecchi tubi a raggi catodici, ai pannelli a cristalli liquidi, al plasma, o a LED — e di conseguenza nelle varie codifiche digitali, RGB per tutte.
Ecco, teoria tricromatica si chiama, e fu elaborata, leggo su wikipedia, nella prima metà del IX secolo da questi Thomas Young e Hermann von Helmholtz.
 
Se non fosse che ora, sempre su wikipedia, ho scoperto che si tratta solo della prima parte della storia, perché nella seconda metà di quello stesso secolo Ewald Hering elaborava la sua teoria dei colori complementari che, sebbene concepita come ipotesi alternativa alla teoria tricromatica, oggi trova fondamento nella moderna neurofisiologia. Questa infatti ha messo in luce processi di elaborazione dell'informazione visiva ulteriori rispetto al dato primario del livello di stimolazione dei tre tipi di coni, che si sono rivelati precisamente come i meccanismi biologici funzionali alla base della fenomenologia che Hering aveva individuato nella visione umana.
Volendo semplificare molto, l'elaborazione dell'informazione cromatica non si limita a considerare il livello di stimolazione dei diversi tipi di coni, ma anche le loro differenze: e del resto, a posteriori, chiamare i coni "M" e "L" rispettivamente "cono del verde" e "cono del rosso" è evidentemente una semplificazione eccessiva, visto che i loro picchi sono molto vicini fra di loro e in particolare il picco del cono "L" cade praticamente in quello che chiamiamo giallo, lasciando quello che chiamiamo rosso all'estremità dello spettro e della sua stessa coda di sensibilità.
Questa elaborazione del segnale di stimolazione dei coni in termini di differenza di intensità avviene già a livello della retina, dalle cellule bipolari alle cellule gangliari, le quali reagiscono da una parte alla differenza di stimolazione fra i coni "M" e "L" (la contrapposizione di Hering fra verde e rosso) e dall'altra alla differenza di stimolazione fra i coni "S" e una combinazione della stimolazione dei coni "M" e "L" (la contrapposizione di Hering fra blu e giallo).
Non starò a riassumere tutto quello che ho scoperto: un bel compendio lo si può trovare nel PDF delle slide del corso di Sistemi Intelligenti Naturali e Artificiali del LIRA-Lab, Laboratory for Integrated Advanced Robotics, dell'Università di Genova — wow!
Mi limiterò ad accennarvi al fatto che mi sono ritrovato a leggere di cose suggestive e immaginifiche come l'effetto Purkinje, di colori impossibili o proibiti e di colori immaginari, che no, non sono il grue e il bleen di Goodman, ma il not-brown reddish green o il not-green bluish yellow...

16 September 2008

La luce delle api e i colori di compiz-fusion/2

Finalmente convinco Edo (quello, per intenderci, che usava pekwm...) a provare compiz e in particolare il Tabbing windows. Ne rimane, non dico entusiasta, ma almeno soddisfatto e conviene con me che, se non tutte, alcune (molte, direi io) funzionalità di compiz non sono solo un fattore estetico ma rappresentano degli strumenti realmente utili. Un'altra di queste funzionalità che piacque ad Edo è Negative, che "negativizza" le finestre:

hronir: e per cosa lo usi?
Edo: per dire, skype
Edo: per wikipedia
Edo: il nero su bianco diventa bianco su nero
Edo: e per me e' molto meglio
Edo: t'ho mandato uno screenshot
hronir: figo :)
Edo: molto piu' riposante
hronir: anche secondo me
Edo: ach
Edo: non dovro' abituarmi a compiz
Edo: sul mio portatile non ce lo posso avere!
hronir: vedi che anche tu rischi l'assuefazione?
hronir: ci sono effetti grafici carini, ma molti sono proprio... UTILI!
Edo: considero utile:
Edo: 1) window tabbing
Edo: 2) neg
Edo: il resto sono stronzate...
ok, ok, censura.
Come potete immaginare dalla tonalità di questo blog, anch'io ho sempre pensato che, su schermo, testo bianco su fondo nero sia più riposante dell'opposto. E proprio nel gestire il blog, per adattare al suo sfondo nero immagini "normali" su sfondo bianco, mi era già capitato di giocare con l'inversione fotografica. Invertire un'immagine permette di scambiare il bianco col nero, ma ha l'effetto collaterale di invertire anche i colori: il rosso diventa azzurro (ciano), il verde diventa rosso (magenta), il blu diventa giallo e così via. Ma smanettando con GIMP ero riuscito a trovare una specie di compromesso in un'ulteriore trasformazione dell'immagine da applicare dopo l'inversione, e cioè una rotazione di 180 gradi del parametro di tonalità (hue), che corrisponde, appunto, ad'ulteriore inversione "puramente cromatica". Tanto per capirci, un'immagine originale come questa diviene così dopo una semplice inversione, e così se si applica ancora un'inversione di tonalità.

hronir: oltre al neg ci vorrebbe una rotazione di 180 gradi nell'hue
hronir: cosi' i colori rimangono simili all'originale
hronir: ma non credo esista questa feature :(
Edo: cosa fa?
hronir: prova a giocare con un'immagine (non una foto, meglio uno screeshot) con GIMP
hronir: e applica il negativo e poi uno shift di 180 gradi nell'hue
hronir: l'effetto e' quasi di aver scambiato il bianco col nero
hronir: lasciando i colori piu' o meno uguali
Edo: mah, no
Edo: il bianco mi rimane bianco
hronir: no, prima fai il negativo
hronir: e poi gira l'hue
Edo: aaaaaaa
hronir: l'hue non cambia bianco/nero
Edo: e' vero
Edo: non dovrebbe essere impossibile
hronir: eh, infatti, non dovrebbe essere complicato
hronir: bisognerebbe trovare un qualche sito per i feedback per compiz
Edo: sembrerebbe esserci un plugin che cambia i colori
hronir: come si chiama?
Edo: si chiama color filter
Ora, color filter sembrerebbe proprio quel che fa per noi, solo che non ha, fra i filtri disponibili quello per le rotazioni dell'hue. Leggo che si possono aggiungere filtri personalizzati, ma bisognerebbe mettersi a imparare l'OpenGL fragment program, una specie di assembler per schede grafiche. La prima idea, ovviamente, è quella di cercare qualcuno che abbia già scritto un simile filtro, ma google sembra non portare ad alcun risultato. Mi toccava davvero imparare l'ARBfb1.0? Ora, imparare è una parola grossa: sarebbe bastato trovare un filtro qualsiasi e provare a modificarlo. I filtri disponibili con compiz si trovano in /usr/share/compiz/filters/ e dando un'occhiata a filtri come swap-green-blue o green-gray sembra che tutto stia nel giocare con i "campi" rgb della texture, scambiandoli o invertendoli.
Purtroppo, però, non esiste alcuna semplice operazione di shuffle delle componenti RGB che corrisponda ad un'inversione dell'hue e anzi la relazione fra RGB e HS* è espressa con un sacco di condizionali... E questa era una brutta notizia, perchè la mia idea era semplice: trasformare le componenti red-green-blue del colore in componenti hue-saturation-value, invertire la componente hue (o ruotarla di 180 gradi) e riconvertire in red-green-blue. Ma per implementare in assembler quelle formule piene di casistiche non mi sarebbe bastato usare qualche semplice operazione matematica. Testardo, provo a scrivere un codice lunghissimo, implementando i salti in maniera "acrobatica" usando le istruzioni SLT, KIL e CMP... ma ovviamente appena provo ad aggiungerla ai filtri attivi di compiz mi crasha non X ma tutto il computer!
Tutto sembrava perduto quando, serendipicamente, trovo La Soluzione Semplice. Nonostante ovunque, su internet, le trasformazioni ufficiali RGB-HSV sono quelle riportate da wikipedia, e nonostante ovunque, su internet, i mille e mille piccoli codici di esempio nei linguaggi più disparati traducono quelle trasformazioni in maniera pedissequa, con i corrispondenti costrutti if-case che tanto mi hanno fatto impazzire con ARBfp1.0, la realtà è che... esistono trasformazioni lineari fra RGB e HSV!!!
A quel punto tutto è in discesa, e infatti in una manciata di minuti metto insieme non più di una dozzina di linee... et voilà, il gioco è fatto.

15 September 2008

compiz-fusion color filter for hue inversion

The negative plug-in for compiz fusion can be used to reduce eye straining while reading from screen: it switches black-text-on-white-background to white-text-on-black-background. But such inversion involves also color channels: red appears cyan, green appears magenta, blue appears yellow and so on. Therefore if you want that in your application, for example, your green buttons (which mean "good", "on", "ok"...) will remain green, and for example your red buttons (which mean "alert", "off", "cancel"...) will remain red, you have to resort to an additional hue switching transformation.
The Color Filter plug-in could be used for such a color transformation, but the already available filters do not include such option. Moreover, I couldn't find a similar trasformation through google, so I write it for you. You can find it just below here, it is merely a dozen of lines of OpenGL fragment program: simply copy those lines in a file (to be placed, for example, among the other filters in /usr/share/compiz/filters/) and then select as filter files both the negative filter and my filter (the order is irrelevant).
Enjoy! :)

!!ARBfp1.0
TEMP output, tmp, YPbPr;
TEX output, fragment.texcoord[0], texture[0], RECT;

MOV tmp, output;

DP3 YPbPr.x, tmp, {0.333, 0.333, 0.333, 1};
SUB YPbPr.y, YPbPr.x, tmp.b;
SUB YPbPr.z, YPbPr.x, tmp.r;

ADD tmp.r, YPbPr.x, YPbPr.z; 
ADD tmp.b, YPbPr.x, YPbPr.y;
SUB tmp.g, YPbPr.x, YPbPr.z; 
SUB tmp.g, tmp.g, YPbPr.y;

MOV result.color, tmp;
END

11 September 2008

La luce delle api e i colori di compiz-fusion/1

Questo post nasce per la prima volta nella seconda metà di agosto, dopo la lettura di un affascinante (come al solito) post di Dario Bressanini intitolato Omaggio floreale a Darwin. Nei commenti si scatena un'interminabile (e quasi insopportabile) discussione su Darwin e sull'evoluzione, ma a me la cosa che ha colpito di più è un’altra: l’insensibilità delle api alla luminosità. Ma com'è possibile essere insensibili alla luminosità?
   —   ∴   —   
Va bene non distinguere uno o più colori, ma cosa può mai significare non "vedere" la luminosità? un prato verde non sarebbe un “mare di fili” verdi, ma sarebbe un piatto schermo tutto verde e basta? Un oggetto di uno stesso colore sarebbe privo di quella profondità che noi siamo soliti dedurre dalle ombre?
La cosa è bizzarra soprattutto perchè è più complicata di come l'ho descritta qui. Quando vediamo un'oggetto colorato, il gioco di ombre e di luci dovuto a un'illuminazione non uniforme non cambia solo la luminosità dell'oggetto, ma anche la sua composizione cromatica. Vediamo i fili d'erba in un prato perchè le ombre non solo riducono la luminosità ma cambiano anche la composizione in termini di colori fondamentali. Verde chiaro e verde scuro possono significare stessa lunghezza d'onda con diversa intensità, ma anche diverse percentuali di rosso, blu... Del resto lo sappiamo benissimo: la percezione dei colori non è semplice questione di frequenza della luce, è una cosa mooolto più complicata e sottile.
Ma allora, come vedono davvero le api senza sensibilità alla luminosità? La risposta mi sembrava piuttosto a portata di mano: Bressanini stesso citava la notazione "più umana" HSB (hue-saturation-brightness, tonalità-saturazione-luminosità), in contrapposizione a quella più "televisiva" RGB (red-green-blue, rosso-verde-blu): mi bastava prendere GIMP, pescare una qualsiasi foto di fiori in un prato e giocare con la manopola della luminosità.
Beata ingenuità.
Innanzitutto scopro che non esiste una sola codifica hue-saturation-*, ma ce ne sono almeno due: HSB (o HSL, o HSI) per brightness (o level, o intensity) e HSV per value. E i risultati possono essere anche molto diversi a seconda se si scelga l'una o l'altra.
Nulla è più pratico di una buona teoria: qui bisognava capire. Ed inizia, quindi, un dolce naufragare per due mari: da una parte quello del modello dei colori (fra cui appunto l'RGB, l'HSL/HSV, ma anche il CMYK e moooolti altri), tentativo di catturare nella maniera più semplice possibile la complessità della visione dell'occhio umano; dall'altra quello della visione delle api e dei loro occhi composti, per cercare di capire in che senso non sono sensibili alla luminosità.
Scopro così cose interessantissime come il significato e l'interpretazione del diagramma qui a lato (la corrispondenza fra frequenza e colore in termini di sezione 2D di una rappresentazione 3D, tre dimensioni perchè sono tre i tipi di coni, i recettori cromatici... anche se in realtà bisognerebbe tener conto anche dei bastoncelli... diavolo quant'è complicata la visione!), o come il fatto che non esiste la "frequenza del violetto" (il lato "dritto" del triangolo curvilineo qui di fianco), o come il fatto che questo stesso diagramma non potrebbe essere davvero rappresentato su un monitor, in maniera completa, per via del gamut... e un sacco di altre cose interessanti come questa o quest'altra... degne, se non di Diamond, almeno di Sacks).
Purtroppo, riguardo invece la visione delle api, wikipedia e siti internet sembravano un po' una pozzangera, non c'era molto da naufragare: si trovava conferma del fatto che le api non vedono il rosso (e vedono invece l'ultravioletto), ma della questione luminosità sembravano esserci solo vaghi indizi.
Gli impegni della vita reale — non solo il lavoro... :( — prevalsero e il mio sogno di "vedere come un'ape" prese a impolverarsi. Sarebbe stato solo per poco, ma io non lo sapevo e una rassegnazione mista all'oblio si andava accumulando giorno dopo giorno.