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Risposta breve
In fotografia digitale serve a poco o niente, perché è un grigio medio, non necessariamente un grigio neutro.

Risposta lunga
Tutti i  fotografi (analogici e digitali) hanno sentito parlare del cartoncino grigio al 18% e molti lo usano per … appunto, ma a cosa serve questo cartoncino grigio?

Per esempio un esemplare è questo della Kodak, dove il grigio al 18% è indicato con M:

Ci sono altre versioni con l’area al 18% più ampia:

A cosa servono questi cartoncini grigi al 18%?

Per rispondere bisogna richiamare i due concetti di “fattore di luminanza” e di “chiarezza”. Questi concetti sono esposti in dettaglio nel post Luminanza, brillanza, chiarezza, e qui li riassumo brevemente.

Il fattore di luminanza di un oggetto (per esempio di una cartoncino colorato o non) è la percentuale di riflessione della superficie dell’oggetto, cioè il rapporto tra la luminanza che riflette e quella che riceve. Dunque è un numero che va da 0 a 1. Se il fattore di luminanza è 0, il cartoncino non riflette la luce, se è 1 la riflette tutta, se è 0,5 riflette metà della luminanza che riceve.

La chiarezza, d’altra parte, è come noi percepiamo il fattore di luminanza. È dunque un attributo percettivo, qualcosa che ha a che fare con la percezione del chiaro e dello scuro.

Fattore di luminanza e chiarezza sono in relazione tra di loro e la relazione è precisamente questa:

Per chi volesse vedere la formula, è questa:

chiarezza = 116 * radice cubica (fattore di luminanza) - 16

In questa curva si può vedere che quando il fattore di luminanza (in ascissa) è basso, un piccolo incremento produce un grande incremento di chiarezza (in ordinata). Man mano che il fattore di luminanza aumenta, lo stesso piccolo incremento è sempre meno importante in termini di chiarezza.

Si vede anche che il fattore di luminanza che corrisponde a chiarezza 50 (cioè una chiarezza media, un grigio esattamente in centro, per la nostra percezione,  tra il bianco e il nero) è 0.18. Infatti se, nella formula, al posto di “fattore di luminanza” si mette 0.18, la radice cubica viene 0.565, poi si moltiplica per 116 e viene 66, si toglie 16 e viene 50.

Bene, allora il cartoncino grigio 18% è proprio di un colore grigio che riflette il 18% della luce che riceve, e che dunque rappresenta per l’occhio umano un grigio la cui chiarezza sta esattamente a metà tra la chiarezza del bianco e del nero.

Questo è il cartoncino 18%: un grigio percettivamente medio.

A cosa è adatto un grigio medio? In fotografia analogica veniva usato per determinare la corretta esposizione della fotografia. In fotografia digitale non ha un uso preciso.

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A cosa invece non è adatto un grigio medio al 18%?

Tipicamente un cartoncino al 18% non è adatto al bilanciamento del bianco, perché non è detto che sia di un grigio neutro. Cioè non è detto che non abbia una (più o meno leggera) dominante rossa, verde o di qualche altra tinta. L’unica cosa che viene garantita è che riflette la luce al 18%. Ma non si garantisce che non abbia tinta e che sia solo grigio (cioè acromatico).

Tecnicamente, per vedere se ci sono dominanti, si misurano le coordinate L*a*b* delle varie tacche e si controlla che i valori a* e b* siano uguali a 0. Questi sono i risultati delle misure fatte dal mio amico Alberto Maccaferri su tutte le tacche della sua copia della Kodak Gray Scale:

Se la Gray Scale fosse acromatica entrambe le linee blu e magenta sarebbero costanti sullo 0. Siccome non lo sono, le tacche non sono acromatiche.

E poi c’è un’altra cosa: il grigio 18%, oltre al fatto di non essere neutro, è troppo scuro per il bilanciamento del bianco, che conviene fare su un grigio molto chiaro (anche se non sul bianco).

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C’è una eccezione: uno dei grigi del ColorChecker, quello indicato qui sotto, è sia un grigio medio che un grigio neutro:

La scala dei grigi di questo ColorChecker si trova anche in altri prodotti X-Rite, con gli stessi pigmenti:

• la prima tacca (bianco) sul White Balance e sul Mini White Balance;
• la quarta tacca (medio) sul Mini Gray Balance e sul ColorChecker Passport;
• la prima, la quarta e la sesta (bianco, medio, nero) su Gray Scale Balance e su Mini Grayscale Balance

Ma poiché tutti i grigi del ColorChecher sono neutri, meglio usare il secondo da sinistra (nella fila in basso) per bilanciare il bianco di una foto con maggiore precisione.

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Naturalmente ci sono un mucchio di altri prodotti che dichiarano di essere grigi “neutri” o grigi “medi” o entrambi, e possono anche esserlo, bisognerebbe misurarli (tra gli altri Lastolite Ezybalance, Spyder Cube, Opteka, WhiBal). In generale, quelli più grandi sono pensati per il bilanciamento in camera, quelli più piccoli per il bilanciamento nel Raw converter.

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Morale: per bilanciare il bianco di una foto è meglio usare un ColorChecker, che tra l’altro serve anche per creare un profilo (ICC o DCP) della fotocamera. Invece una Gray Scale, se non è neutra, serve a poco.