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Risposta breve
In fotografia digitale serve a poco o niente, perché è un grigio medio, non è 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 Dal fattore di luminanza (fotometria) alla chiarezza (sensazione) e qui li riassumo brevemente.

Il fattore di luminanza di un oggetto (per esempio di una cartoncino grigio o colorato) è la percentuale di riflessione della superficie dell’oggetto, cioè il rapporto tra la luminanza che l’oggetto 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 luce che riceve. Il fattore di luminanza è una grandezza fisica.

La chiarezza, d’altra parte, è la nostra sensazione del fattore di luminanza, cioè come il nostro sistema visivo lo percepisce. È dunque una grandezza percettiva, qualcosa che ha a che fare con la sensazione del chiaro e dello scuro. Ovviamente se il fattore di luminanza è 0 il cartoncino lo vediamo nero, se è 1 lo vediamo bianco. Ma se è, per esempio 0.5 come lo vediamo? Grigio, ma quale grigio, chiaro, medio, scuro?

Fattore di luminanza (una grandezza fisica) e chiarezza (una sensazione, cioè una grandezza percettiva) sono in relazione tra di loro e la relazione è precisamente questa:

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). Per esempio aumentare il fattore di luminanza da 0.1 a 0.2 (cioè aumentare di 0.1)  fa aumentare la chiarezza da circa 39 a circa 52 (cioè aumenta di circa 13). Passare da 0.8 a 0.9 (cioè  aumentare di 0.1, come prima) fa aumentare la chiarezza da 92 a 97, (cioè aumenta di 5, molto meno di prima).

Man mano che il fattore di luminanza aumenta, lo stesso piccolo incremento è sempre meno importante in termini di chiarezza.

Si vede anche abbastanza bene  che per avere chiarezza 50 (cioè una chiarezza media, un grigio esattamente in centro, per la nostra percezione,  tra il bianco e il nero) serve un fattore di luminanza 0.18, cioè 18%.

La formula precisa della curva è nel post Chiarezza CIE 1976 (L*) e se 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 chiarezza 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 la chiarezza del nero.

Questo è il colore di un 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 la luce riflessa non abbia tinta e che sia solo grigio (cioè acromatico).

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.