L'isola del giorno prima - parte 2

ilreleone · Isolano DOC Sesso: Età: 41 Messaggi: 1229

Con questo mini-corso vogliamo offrire risposte chiare, semplici e comprensibili ai molti interrogativi che affollano la mente del neofita, ma anche di chi conosce a fondo il mondo della fotografia ma, si accosta per la prima volta al digitale.

Cercheremo di sgombrare il campo dalle complessità tecniche non necessarie e di spiegare cosa realmente bisogna conoscere per acquistare la fotocamere adatta alle esigenze di ognuno. Forse la cosa migliore di questo mini-corso è che non descrive solamente le molte proprietà e caratteristiche da tenere in considerazione, ma spiega perché sono importanti e quale impatto hanno sulle nostre fotografie.

(Si ringrazia il Sig. A.Grandesso del sito www.3megapixel.it per la concessione degli articoli)

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I pixel

Le immagini digitali sono composte da centinaia di migliaia, o milioni, di piccoli quadrettini chiamati pixel (picture elements). Come i pittori impressionisti che componevano le loro opere con piccoli colpetti di pennello, il computer o la stampante usano i pixel per visualizzare o stampare le foto.

Per fare ciò il computer suddivide lo schermo in una griglia di pixel ed usa i valori memorizzati nella foto digitale per attribuire a ciascun pixel dello schermo il colore e la brillantezza del pixel originale. Il processo di controllo della griglia dei pixel si chiama mappatura dei bit, e le immagini digitali sono chiamate bit-map.

Particolare di mosaico nella Basilica di S. Vitale a Ravenna.

Se paragoniamo un pixel ad una tessera di un mosaico, è facile comprendere come tanti punti colorati possono formare l'immagine.

Dimensioni dell'immagine

La qualità di un'immagine digitale, sia stampata che visualizzata su uno schermo, dipende in buona parte dal numero di pixel usati per creare quell'immagine (risoluzione). Più alto è il numero di pixel (alta risoluzione) maggiore sarà il dettaglio reso, e più definiti saranno i bordi.

Ingrandendo l'immagine oltre un certo valore si comincia a distinguere i singoli pixel. Questo fenomeno è abbastanza simile alle tradizionali stampe fotografiche dove la grana comincia ad apparire quando le immagini sono ingrandite oltre una determinata soglia. Più alto è il numero dei pixel, più l'immagine può essere ingrandita prima che si possano notare i singoli pixel.

Quando un particolare viene ingrandito troppo (sotto) i pixel cominciano ad apparire visibili.

Ogni singolo pixel è un quadrettino di un unico colore.

La dimensione di una fotografia digitale può essere definita in due modi: dalle dimensioni in pixel dei due lati, o dal numero totale di pixel contenuti. Per esempio, della stessa immagine si può dire che è di 1800x1600 pixel oppure che è di 2.88 milioni di pixel.

Questa immagine digitale (ridimensionata) ha una larghezza originale di 1800 pixel ed un'altezza di 1600 pixel.

Si usa dire che è una immagine da 1800x1600 pixel, oppure da 2,8 Megapixel.

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Sono solo pixel

Una volta catturate, le immagini digitali sono già in un formato che le rende incredibilmente facili da gestire. Per esempio, è possibile inserire fotografie in un qualsiasi documento digitale, inviarle via e-mail agli amici, o pubblicarle in un sito web dove possono essere viste da ogni parte del mondo. Tutte le fotocamere hanno un piccolo schermo LCD dove è possibile verificare immediatamente le immagini appena scattate e decidere se tenerle o eliminarle, liberando così spazio in memoria.

E' possibile anche collegare la fotocamera con un televisore e mostrare le immagini in sequenza come si faceva un tempo con le diapositive. Altre fotocamere possono essere collegate ad un microscopio, realizzando immagini di forti ingrandimenti da visualizzare su grandi schermi con effetti spettacolari. La fotografia digitale è fotografia istantanea senza i costi della pellicola, dello sviluppo, della stampa tradizionali!

Una piccola fotocamera è facile da trasportare e può essere sempre a portata di mano quando capita di incontrare cose inaspettate.

Se stai valutando la possibilita di passare al digitale, ecco alcuni buoni motivi per farlo.

-Si risparmia denaro per l'acquisto delle pellicole e per lo sviluppo.
-Si risparmia tempo. Non occorre fare tre viaggi al negozio per comprare il rullino, per riportarlo a sviluppare e per ritirare le stampe.
-Si possono controllare subito le immagini ottenute evitando la delusione uno o due giorni dopo.
-Le immagini mal riuscite possono essere cancellate subito o ritoccate più tardi.
Non si usano materie chimiche tossiche che troppo spesso finiscono negli scarichi e nei fiumi.
-Non occorre aspettare di finire il rullino prima di portarlo a sviluppare, o sprecare la pellicola non esposta se non si vuole aspettare.
-Si utilizza il computer per immagazzinare e catalogare grandi collezioni di immagini.
-Con una stampante poco costosa si ottengono tutte le stampe che si vuole. Se si usa carta fotografica la qualità delle immagini sarà sorprendente.

La fotografia diventa libera

La fotocamera digitale sta diventando sempre di più qualcosa di diverso da una macchina fotografica. Molte fotocamere digitali hanno la capacità di catturare non solo immagini fisse, ma anche videoclip e suoni. Stanno somigliando sempre più a registratori multimediali che a semplici macchine fotografiche.

Oltre a visualizzare e distribuire le immagini, è relativamente facile usare un software di fotoritocco per migliorarle o modificarle. Per esempio si può ritagliarle, correggere gli occhi rossi, modificare i colori, variare il contrasto, togliere o aggiungere elementi. E' come avere una camera oscura con tutte le attrezzature professionali, ma senza la chimica.

Benché la flessibilità e l'immediatezza siano gli elementi che hanno reso la fotografia digitale così popolare, c'è un altro aspetto che viene raramente menzionato: la libertà di esplorare le strade della creatività. Per decenni i fotografi professionisti si sono portati appresso pacchi ingombranti e pesanti di lastre di vetro. Possiamo essere certi che ci pensavano due volte o anche di più, prima di fare uno scatto.

Oggi nessuno se ne va in giro portando lastre di vetro, però se si usa una macchina tradizionale è normale esitare prima di scattare, fare dei calcoli mentali per stabilire se "ne vale la pena". Inconsciamente abbiamo sempre presente quanto ci costerà in denaro, in tempo, in impegno, rischiando in quei momenti di perdere una buona immagine o di non esplorare nuove soluzioni. Si rischia di perdere l'opportunità di una crescita creativa per non abbandonare ciò che ci è familiare e che ha dato buoni frutti in passato.

Paradossalmente i fotografi del secolo scorso avevano un grosso vantaggio che in seguito è andato perduto. Se un'immagine "veniva male" potevano togliere l'emulsione dalla lastra usata, ricoprirla con nuova emulsione e provare ancora. In un certo senso la fotografia digitale ci riporta a quei tempi gloriosi di supporti riutilizzabili all'infinito.

Prendi la tua nuova fotocamera, esplora nuove possibilità, ignora le sacre regole su come si fanno le fotografie e resterai sorpreso dalle immagini che possono ottenere nell'era della libertà di scatto.

Il fotografo Henry Jackson trasporta a dorso di mulo attraverso il West la sua attrezzatura fotografica.
Dall'archivio della Biblioteca del Congresso degli USA.

La fotografia digitale in tre passi

La fotocamera è solo un anello di una catena che congiunge la scena originale e l'immagine finale. l'elemento chiave in questa catena è un'immagine in formato digitale costituita da pixel, che può anche essere ottenuta da uno scanner che converte negativi, diapositive o stampe in forma digitale. Per comprendere come la fotocamera si inserisca nel sistema della fotografia digitale, sarà utile ripercorrere i tre passi fondamentali del processo di creazione di fotografie digitali: formazione, elaborazione e riproduzione dell'immagine.

Passo 1. Input delle fotografie

Le apparecchiature di input trasferiscono le foto in un sistema informatico. Fra le decine di apparecchi utilizzati ricordiamo la tastiera del computer, il mouse, i monitor sensibili al contatto, i sistemi di riconoscimento vocale, gli scanner e così via. Più semplicemente le moderne fotocamere digitali o le videocamere sono dotate di software capaci di gestire il trasferimento di file di immagine verso il computer.

Passo 2. Elaborazione delle immagini

L'immagine in formato digitale può essere conservata nella memoria del computer e poi manipolata e modificata a piacimento utilizzando un programma di fotoritocco come Photoshop. Non vi è quasi limite alle modifiche possibili. Potrete eliminare o ridurre un difetto, modificare le dimensioni di un'immagine per renderne più agevole la trasmissione via e-mail o l'inserimento in una pagina web, e così via. Alcune delle possibilità offerte da un buon programma di fotoritocco sono:

-Ritagliare un'immagine per eliminare parti non necessarie o per enfatizzare il soggetto ritratto.
-Usare i filtri per renderla più nitida.
-Affiancare due o più immagini per creare un panorama.
-Sovrapporre due immagini per creare un effetto 3D.
-Usare più immagini per creare animazioni per un sito internet.
-Modificare la brillantezza o il contrasto per migliorare l'immagine.
-Ritagliare una parte di un'immagine e sovrapporla ad un'altra per creare un fotomontaggio.
-Convertire una fotografia in un formato diverso.

In pochi istanti una normale foto digitale può essere elaborata in modo da sembrare un dipinto ad acquerello.

Passo 3. Output delle fotografie

Una volta raggiunto l'effetto desiderato con il programma di fotoritocco, l'immagine è pronta per essere utilizzata in molti modi, fra i quali:

-Stampare l'immagine con una stampante a colori o spedirla ad un servizio esterno e farla stampare su carta emulsionata tradizionale.
-Inserire la fotografia in un word processor o qualsiasi altro documento informatico.
-Inserire l'immagine in una pagina web.
-Spedire via e-mail la fotografia ad amici o parenti.
-Spedire la foto ad un servizio online per eseguire stampe su T-shirts, poster, portachiavi, mouse pad, etichette per CD/DVD, o perfino dolci.
-Archiviare la fotografia nel computer ed usarla in seguito.
-Convertire la foto in una diapositiva per proiettori.

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Sensore di immagine

Il funzionamento di una fotocamera digitale è molto simile a quello di una normale fotocamera tradizionale a pellicola. Ambedue contengono un obiettivo, un diaframma, ed un otturatore. Le lenti mettono a fuoco il fascio luminoso all'interno della camera, il diaframma si apre creando un foro di diametro variabile e l'otturatore controlla il tempo di esposizione. Questo meccanismo controlla esattamente la quantità di luce che entra nella camera e colpisce il sensore.

La grande differenza fra le camere tradizionali e quelle digitali consiste nel modo in cui la luce viene catturata. Al posto della pellicola fotosensibile, le fotocamere digitali usano un dispositivo elettronico allo stato solido chiamato sensore di immagini o CCD (Charge-Couple Device). Sulla superficie di questi chip di silicio di varie dimensioni, si trova una griglia di milioni di diodi fotosensibili, detti fotoelementi o più comunemente pixel (picture element). Ogni singolo fotoelemento cattura una porzione dell'intera immagine.

Un sensore di immagini tipo CCD sullo sfondo di un ingrandimento dei suoi pixel, ognuno dei quali cattura una porzione dell'immagine finale.

Come si può notare, i pixel verdi sono in numero doppio rispetto ai rossi e ai blu. Infatti i nostri occhi sono molto più sensibili al verde, che quindi deve essere riprodotto con maggiore accuratezza.

L'esposizione

Quando si preme il pulsante per scattare una foto, una cellula fotoelettrica misura la quantità di luce che entra nella camera attraverso le lenti, determinando il valore di apertura del diaframma e la velocità di otturazione per una corretta esposizione. In questo istante ogni pixel del sensore registra la brillantezza della luce che lo colpisce, accumulando una carica elettrica. Più intensa è la luce, più alta sarà la carica elettrica. Alla chiusura del diaframma, la carica di ogni pixel viene misurata ed il suo valore viene convertito in un numero binario (digitale). La serie di numeri ottenuta viene elaborata dal software della camera per ricostruire l'immagine sul display e memorizzarla nella scheda di memoria.

Vista in trasparenza di una tipica reflex, senza l'obiettivo. Quando il diaframma si apre, la luce arriva al sensore di immagini. Ogni singolo pixel registra l'intensità della luce che lo colpisce, il colore verrà elaborato ed aggiunto dal software di controllo.

Solo bianco e nero

Potrà sembrare sorprendente, ma i pixel del sensore possono registrare solo l'intensità della luce, non il suo colore. Ogni singolo pixel colpito dalla luce produce una scala di 256 valori che corrispondono a 256 tonalità di grigio, dal puro nero al puro bianco. Come la fotocamera riesca a ricreare un'immagine colorata partendo dal bianco-nero, è una storia molto interessante che vedremo più avanti.

La scala dei grigi comprende 256 tonalità, dal puro nero al puro bianco.

L'immagine con 26 tonalità è solo indicativa.

Come nasce il colore in fotografia

Quando fu inventata, la fotografia poteva essere solo in bianco e nero. La ricerca del colore fu un processo lungo e difficile, e per molti decenni il colore veniva applicato a mano sulle lastre esposte.

Il primo vero passo verso la ricostruzione del colore fu compiuto nel 1860 dal fisico scozzese James Clerk Maxwell che per primo usò un negativo in bianco e nero e tre filtri in rosso, verde e blu. Fece scattare dal fotografo Thomas Sutton tre foto di un oggetto colorato, ognuna con un diverso filtro applicato davanti all'obiettivo. Le tre immagini furono proiettate su uno schermo con tre diversi proiettori, ognuno con lo stesso filtro usato per le riprese.

Quando le tre immagini furono perfettamente sovrapposte, il risultato fu la prima vera immagine ottica a colori. Quasi un secolo e mezzo più tardi, i sensori di immagini funzionano secondo lo stesso principio. Tutti i colori di un'immagine fotografica hanno origine dai tre colori primari, Rosso, Verde, Blu (RGB). Quando i tre colori sono combinati nella stessa intensità, si ottiene luce bianca.

Il sistema additivo RGB è usato tutte le volte che la luce viene proiettata per formare i colori su uno schermo, o direttamente nei nostri occhi. Per essere più corretti, dobbiamo precisare che il sistema RGB viene usato quando si tratta di miscelare luce, come nel monitor del nostro PC o schermo TV, mentre nei processi di stampa si usa il sistema sottrattivo CMY perché si tratta di miscelare pigmenti.

In questo caso i colori primari usati sono Cyan (turchese), Magenta (violetto) e Yellow (giallo), che possono produrre tutte le sfumature di tutti i colori se miscelati in varie proporzioni. In teoria, se miscelati in uguali proporzioni, dovrebbero produrre il nero. In realtà produrrebbero un colore indefinito bruno-grigio-scuro. Per questo motivo, per riprodurre fedelmente i toni scuri, nelle nostre stampanti fotografiche è presente anche un serbatoio di inchiostro nero.

Per riassumere, il sistema additivo (RGB) crea i colori aggiungendo luce ad uno sfondo nero, mentre il sistema sottrattivo (CYM) usa pigmenti per bloccare selettivamente la luce riflessa da uno sfondo bianco.

Il sistema additivo RGB
(Red-Green-Blue).

Se si sovrappongono i tre colori primari additivi di eguale intensità, si forma il bianco. Con la sovrapposizione di due colori si formano rispettivamente i colori giallo, cyano e magenta.

Il sistema sottrattivo CMY
(Cyano-Magenta-Yellow).

Se si sovrappongono i tre colori primari sottrattivi di eguale intensità, si forma il nero. Con la sovrapposizione di due colori si formano rispettivamente rosso, verde e blu.

Dal bianco/nero al colore

Poiché la luce solare è composta dai tre colori di base, basta mettere un filtro rosso, o verde o blu, sopra ogni pixel per ottenere immagini colorate, esattamente come fece Maxwell nel 1860. Nel sistema Bayer usato in molti sensori, i filtri verdi sono in numero doppio degli altri. Poiché l'occhio umano è molto più sensibile al verde che agli altri due colori, l'esatta resa cromatica del verde è più importante.

Filtri colorati ricoprono ogni pixel del sensore. I filtri verdi sono in numero maggiore degli altri. Le micro-lenti al di sopra dei filtri servono a focalizzare la luce per aumentare la resa del sensore.

Per gentile concessione di Fuji

I filtri colorati rossi, verdi e blu permettono il passaggio solo della rispettiva componente cromatica della luce incidente.

Con questo sistema si riesce a scomporre la luce separando i 3 colori primari.

Il sistema RGB è certamente il più diffuso, ma non il solo. Altri sistemi usano la combinazione di colori sottrattivi CMY (Cyan-Magenta-Yellow), oppure CYGM (Cyan-Yellow-Green-Magenta), o la variante introdotta da Sony RGBE (Emerald). Ogni sistema ha i suoi vantaggi e punti deboli, i tentativi di migliorare la resa cromatica sono costanti.

L'interpolazione cromatica

Con i filtri colorati, ogni pixel registra la brillantezza della luce colorata che passa attraverso il proprio filtro, mentre gli altri colori vengono bloccati. Per esempio, un pixel con filtro rosso percepisce solo la luce rossa che lo colpisce. Se su quel pixel non arriva luce rossa, occorre determinare di quale colore quel pixel dovrebbe essere. Usando come riferimento i colori dei pixel che lo circondano, si stabilisce il colore non registrato direttamente.

Il ragionamento (semplificato) è il seguente: "Se io sono rosso brillante e i due pixel vicini a me sono verde e blu pure brillanti, allora posso concludere che in realtà io sono un pixel bianco, come anche i miei vicini." Oppure: "Io sono rosso brillante, ma i miei due vicini (verde e blu) sono spenti; significa che anche loro sono rossi".

In pratica, ogni pixel misura l'intensità di uno dei colori primari, se questo colore è presente nella luce incidente. Se invece quel pixel non percepisce luce, il suo colore viene "stimato" dal software basandosi sul colore dei pixel adiacenti.

E' come un pittore che crea un nuovo colore mescolando vari colori sulla sua tavolozza. Per eseguire questo processo in modo ottimale, è necessaria una mole impressionante di calcoli, dato che in realtà per ogni pixel si esegue il confronto con i suoi otto vicini.

Questo processo (interpolazione) implica un notevole consumo delle batterie, un rallentamento delle operazioni, alti costi di sviluppo del software e di produzione dei microchip. Per tutti questi motivi nelle camere compatte si usano algoritmi relativamente semplici, con conseguente inferiore livello della qualità delle immagini.

Il colore effettivo di ogni pixel viene calcolato confrontando i colori degli otto pixel che lo circondano.

C'è un computer nelle tua fotocamera

Ogni volta che si scatta una foto, milioni di operazioni vengono eseguite in un istante. Sono questi calcoli che rendono possibile catturare, convertire, elaborare, comprimere, memorizzare, visualizzare in anteprima, trasferire, e riprodurre l'immagine. Tutti questi calcoli vengono effettuati da un microprocessore all'interno della fotocamera (foto a destra), simile a quello del nostro computer.

La sola differenza è costituita dalla potenza di calcolo, necessariamente limitata nelle fotocamere per motivi spazio, di costi, e di consumo energetico.