Fotografando

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Approssimativamente tutte le macchine fotografiche digitali adottano o il sensore CMOS (complementary metal oxide semiconductor), oppure CCD (charge-coupled device) ambedue sono costruiti in maniera simile ed ambedue catturano un’immagine come descritto in queste pagine. La differenza basilare tra i due è la maniera di processare i dati ricevuti da ogni photosite.

In un CCD, ciascuna riga del photosite è collegata o “accoppiata” Dopo che è stata scattata la fotografia, l’entità di carica accumulata da ogni photosite sarà passata riga per riga e letta ad un angolo dell’ apparecchio prima di essere eliminato. I valori in seguito vengono trasferiti ad un secondo chip per la conversione analogico/digitale (ND). In un chip CMOS, ogni photosite ha i propri amplificatori e circuiti, cosicchè l’entità della carica può essere letta direttamente da ciascun singolo photosite prima di essere trasferito direttamente al convertitore AlD.

Ogni modello di sensore ha i suoi benefici e svantaggi. Da sempre i CCD, il tipo più diffuso fra i due, erano i migliori nel raccogliere la luce e di regola producevano fotografie di qualità  superiore, mentre i sensori CMOS rappresentavano i più economici nella produzione e consumavano meno energia. Negli ultimi anni i costruttori dei due sistemi hanno aumentato il proprio impegno per ottimizzare i loro sistemi, e adesso la differenza di funzionamento tra i due è impercettibile.

Il rumore nelle fotografie

Il rumore è¨ sempre presente, ma la percezione di quest’ultimo è diversa
E’ più semplice avvertire il rumore sulle zone uniformi dell’immagine, come nel cielo o sulle ampie campiture. E’ ancora più semplice avvertirlo nel canale del blu e del rosso. Il rumore è¨ superiore nelle fotografie scattate con macchine fotografiche amatoriali, munite di pixel più piccoli (spesso per i sensori più ridotti) e di processori meno performanti. Il rumore si avverte particolarmente laddove il segnale è basso, quindi si nota di più sulle ombre.

E’ possibile ridurre l’ impatto del rumore agendo solo sul canale colore in cui è¨ più evidente. Questo necessita di esperienza. In alternativa la migliore arma è¨ costituita dagli algoritmi messi a disposizione dalla fotocamera.

Capire l’istogramma è come capire il digitale

Che cosa rende speciale il digitale in confronto all” analogico?

Il controllo che si ha sulle fasi dello scatto, prima di eseguire la ripresa. Questo controllo non può tuttavia limitarsi a’ guardare l” immagine sul display, ma merita adoperare l’istogramma, il più corretto mezzo disponibile per valutare la bontà  o meno di un immagine digitale. Almeno in termini di luminosità  e ricchezza dei dati raccolti.

Ogni fotocamera digitali mette a disposizione l’istogramma. Il grafico è osservabile generalmente nelle fasi di revisione dello scatto, certe volte in Live View nel momento della composizione della scena. Limitandosi alla fugace osservazione dello schermo si rischiano viceversa errori di stima, anche a causa della luce esterna.

La matita digitale

Una porzione essenziale dei metadati concerne i dati di ripresa. Al posto del bloc-notes, compare della pellicola, i metadati danno al fotografo digitale un completo lista di dati, per ciascuna immagine, comprensivi del diaframma e del tempo di posa, la focale dell’ obiettivo utilizzata, talora la distanza di messa a fuoco, la sensibilità  Iso ed qualunque altra regolazione di tipo elettronico.

Tutto ciò permette al fotografo di conoscere e ponderare le fotografie scattate.
Il pregio dei metadati Exif è¨ che sono associati allo scatto senza che il fotografo debba fare alcunchè. Possono essere contenuti all’interno dell’intestazione del file (header) e viaggiano congiuntamente all’immagine ovunque essa venga visualizzata. Esistono programmi specifici per la gestione dei metadati che consentono la loro consultazione, l’ organizzazione, la ricerca, iI ritocco e l’esportazione.

Dal bianconero al colore

Ragionando di sensori può apparire inconsueto che l’ aspetto più rilevante della loro struttura sia al loro esterno!

Nella realtà non è esattamente così, ma quasi. Da ciò che abbiamo detto a proposito della struttura del file digitale (è costituito da una serie di coordinate colore) si intuisce l’ importanza del filtro colore, dato che il fotodiodo è¨ monocromatico, nel senso che è sensibile soltanto alla luminosità  dell’ immagine. L’ accorgimento è¨ banale; si antepongono ai fotodiodi dei filtri colorati rossi, verdi e blu, messi come in una scacchiera, che obbligano i singoli fotodiodi a leggere l’intensità  luminosa per il colore del relativo filtro. In seguito l’immagine viene ricomposta fondendo i dati dei singoli pixel.

I benefici di questa scacchiera (filtratura di Bayer) sono numerosi. Innanzi tutto è possibile risalire, seppure parzialmente, alla luminosità  complessiva del punto, dato che si conosce il fattore di assorbimento del filtro. In seconda battuta è¨ semplice descrivere il colore dei pixel permettendo di interpolare le informazioni tra pixel contigui.

Jpeg 2000

Ambizioni mancate

Una variante del Jpeg è il Jpeg2000, elaborato per una più alta compressione, pur con una più alta qualità . Il Jpeg2000 permette di avere fotografie a 16 bit colore per canale e per la compressione approfitta della presenza di aree di colore omogeneo dentro al file. Sfortunatamente è¨ assoggettato a diritti di utilizzo che ne hanno impedito la divulgazione su ampia scala.

L’ Impronta matematica – Il colore nace dai numeri

L’interpolazione delle informazioni colore (demosaicizzazione) del filtro di Bayer consente di ricreare l’ immagine attraverso algoritmi molto evoluti, che sanno decifrare le informazioni e ad assegnare il colore giusto a ciascun punto.

E’ pur vero che, avendo disponibili per ciascun elemento un unica componente di colore (rosso, verde, blu) l’ effetto finale non sarà  statisticamente discreto e sarà  contraddistinto da un piccolo calo di nitidezza rispetto alla ripresa in bianco e nero.

Oltre a ciò si creano tipici artefatti colore. Malgrado questo i sistemi di demosaicizzazione producono una qualità  notevole; in ciò sono di supporto le sempre più alte risoluzioni dei sensori che rendono possibile l’interpretazione di gruppi di pixel come fossero un singolo punto colore.

La ragione per cui il filtro di Bayer prevede due pixel verdi per ciascuna accoppiata rosso e blu va cercata nel nostro sistema visivo, ben più sensibile al verde. Una prova ci viene anche dal diagramma di cromaticità  del CIE, che destina ai giallo-verdi una’ zona più vasta nei confronti delle altre tonalità .

Colore reale, colore che piace

Il colore di una’ fotografia dipende sia dal sensore della macchina fotografica che acquisisce le informazioni, sia dal processore interno che li elabora, iniziando dal bilanciamento del bianco e dagli stili colore. Il filtro a mosaico (Bayer) evidenzia una prima pecca sull’ attendibilità  complessiva delle informazioni raccolte dal sensore. Pure l’ obiettivo e le microlenti del sensore creano aberrazioni cromatiche.

Da ultimo le correzioni effettuate dal fotografo durante la ripresa si rivelano frequentemente non oggettive, prese senza usare strumenti di controllo; perciò è bene ricorrere al formato Raw, che permette di modificare in post-produzione alcuni dei parametri principali. Un aiuto è apportato dalle mire colore (Color Checker o simili) che si mettono nel fotogramma per disporre di riferimenti sicuri in fase di rettifica.

La fotografia, eccetto quella scientifica o documentale, non è mai stata oggettiva. Il bianconero per primo è davvero molto lontano dal reale. Anche le pellicole a colori non erano selezionate per la loro asettica imparzialità . La stessa cosa avviene in digitale: non è d’obbligo ricercare la totale equivalenza al vero; un esempio per tutti è la fotografia di food (cibo), dove un corretto bilanciamento del bianco da fotografie inguardabili, più consone a canoni ospedalieri che non alla buona tavola.

Attenzione alla posterizzazione – Rigidità  è semplicità 

Muovendo i cursori abbinati ai Livelli si modifica il contrasto della’ foto, però esagerare può significare distendere l’immagine sino a farla posterizzare, o rimuovere tonalità  fondamentali. Per questa causa, nel momento in cui si lavora sui Livelli è conveniente mantenere sotto controllo l’istogramma dell’ immagine.
I più evoluti software di fotoritocco permettono di effettuare le modifiche non immediatamente sull’ immagine, piuttosto su adeguati strati di regolazione che sono rimossi o modificati disgiuntamente dall’ immagine originaria.

La differenza è fatta dai dati non elaborati

Non per caso le fotografie Raw sono definite come il negativo digitale. Questo formato registra la più grande quantità  di informazioni che la fotocamera è in grado di riportare. Anzitutto racchiude le informazioni colore non ancora elaborati dal processore della macchina fotografica e che pertanto possono essere lavorati da un computer più potente, più preciso e più controllabile.

In questa maniera certe impostazioni (bilanciamento del bianco, contrasto, colore, nitidezza ed altre) possono essere prodotte nel corso dello sviluppo evitando di obbligare il fotografo a prendere decisioni non modificabili nel momento dello scatto. A differenza del Jpeg, il Raw permette di compiere operazioni anche invasive evitando di ledere in qualunque maniera le informazioni originali.
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Col Raw ci guadagnamo

Abbiamo già  riferito che l’ ampiezza dinamica non possiede nessuna connessione con la profondità  colore, che dipende invece dal convertitore A/D. Con Raw tuttavia le prestazioni di entrambe migliorano in confronto a un formato non grezzo. I 10, 12 o 14 bit per canale di salvataggio del Raw portano una profondità  colore molto più grande, a patto che il formato di destinazione (Tiff, Jpeg2000) sia compatibile con più di 8 bit per canale (24 bit totale). Pure la gamma dinamica del sensore ottiene dei vantaggi dall’utilizzo del Raw, particolarmente in termini di leggibilità  delle alte luci, normalmente tagliate nel Jpeg.

La gamma tonale dipende dal convertitore A/D

Il range che evita la posterizzazione

Il comportamento del convertitore analogico-digitale decide la gamma tonale realizzabile, ossia il numero di sfumature che ciascun colore primario può assumere, la profondità  del colore. L’Estensione della profondità  del colore si esprime in numero di bit: con 8 bit per canale (con un totale di 24 bit) la macchina fotografica renderà  al fotografo più o meno 16 milioni di colori. Non sono poi tanti, considerando che una scena monocromatica rossa sarà  descritta dai soli rossi a disposizione, ovvero 256 (8 bit). Così pure per il bianconero.

E’ facile di conseguenza che si generino scalettature, oppure posterizzazione. Le moderne macchine fotografiche tuttavia permettono la trasformazione A/D a più di 8 bit per canale colore: dieci, dodici, 14 ed anche 16 bit.

Per usare più di 8 bit per canale RGB è necessario adoperare formati di salvataggio compatibili, come il Raw (non il Jpeg). Ciò diventa un ulteriore beneficio del formato grezzo, particolarmente per fotografie che necessitano di pesanti lavori di elaborazione, o per scene a bassissimo contrasto.

I Pixel

Unità  atomica – Come in un mosaico

La parola pixel è di frequente utilizzato quale unità  di misura delle prestazioni di macchine fotografiche, televisori, schermo, videocamere e prodotti paragonabili.

Un pixel è l’elemento più piccolo che costituisce l’immagine digitale. Inscindibile come l’atomo, ma geometrico come iI tassello di un mosaico, viene comparato alla piccola celletta di un pezzo di carta a quadretti. E’ colorando tali quadretti, o lasciandoli vuoti, che formeremo l’immagine digitale: come in un mosaico sarà possibile usare tinte piene o sfumate. Il numero delle sfumature dipende dalla profondità  di colore.
Un pixel, o picture element, è in definitiva la tessera del mosaico, che permette di raffigurare le immagini. La misura del pixel di considerevole importanza in quanto influenza la qualità dell’immagine.

Col Raw ci guadagnamo

Abbiamo già  riferito che l’ ampiezza dinamica non possiede nessuna connessione con la profondità  colore, che dipende invece dal convertitore A/D. Con Raw tuttavia le prestazioni di entrambe migliorano in confronto a un formato non grezzo. I 10, 12 o 14 bit per canale di salvataggio del Raw portano una profondità  colore molto più grande, a patto che il formato di destinazione (Tiff, Jpeg2000) sia compatibile con più di 8 bit per canale (24 bit totale). Pure la gamma dinamica del sensore ottiene dei vantaggi dall’utilizzo del Raw, particolarmente in termini di leggibilità  delle alte luci, normalmente tagliate nel Jpeg.

La risoluzione non è sufficiente – L’importanza della qualità 

Cominciando a fotografare in digitale si ha la percezione che pixel e bit colore non siano mai sufficenti. In breve si capisce però che non ha senso prendere dettagli non visibili oppure che si perdono dopo la ripresa.

È necessario pertanto ragionare sul fatto che la qualità  delle informazioni è fondamentale al pari della loro quantità .
Da sempre si consiglia di investire sugli obiettivi più che nel corpo macchina.

Anche nella fotografia digitale il discorso è praticamente lo stesso, con la differenza che è la macchina digitale ad effettuare l’elaborazione dei dati dell’ immagine. In analogico lo sviluppo della pellicola era invece effettuato dal laboratorio. Fotografare (bene) in digitale permette perciò un superiore dominio, ma è addirittura più complicato.

256 colonne, ma esclusivamente per convenzione.

Sono i valori Rgb ad influenzare la luminosità  del pixel
L’istogramma raffigura in 256 barrette verticali le possibili luminosità  dei punti dell’immagine digitale, tuttavia non specifica dove siano questi pixel dentro l” immagine. Il numero di suddivisioni (le barrette verticali) consegue dal numero dei livelli di luminosità  che uno scatto ad 8 bit per canale (colore RGB) può assumere (8 x 8 x 8). L’ aspetto del grafico, il più delle volte mostrato in revisione assieme alla miniatura della scatto, mette i pixel relativi alle ombre nella porzione sinistra dell’istogramma, i mezzi toni nella parte centrale e le alte luci nella porzione destra.

Un istogramma pieno in Ogni sue zona, dall’ angolo di sinistra a quello di destra, evidenzia una’ fotografia ricca di sfumature. Il fotografo esperto imparerà  a riconoscere questo caso dagli istogrammi che corrispondono ad immagini caratterizzate da una’ più bassa varietà tonale.

La gamma dinamica del sensore – Dal bianco al nero

L’ ampiezza dinamica, o range dinamico, di macchina fotografica (o, meglio, di un sensore) corrisponde all’intervallo di luminosità dentro al quale è possibile leggere dei dettagli. Dal più chiaro al più scuro.

Corrisponde alla latitudine di posa della fotografia analogica. Una difficoltà può essere dovuta al fatto che la gamma dinamica è influenzata da contrasto, nitidezza, saturazione e sensibilità  Iso. Si parla pertanto di massimo range dinamico. L’istogramma offre ottimi dati riguardo alla capacità  del sensore di acquisire o no luci ed ombre. La gamma dinamica dipende da due fattori: quanto i pixel sono in grado di riempirsi di fotoni prima di arrivare alla saturazione (circostanza in cui compaiono bianchi senza presentare dettagli), e quanto sono reattivi ai pochissimi fotoni delle ombre (in assenza di fotoni la  fotografia è nera, senza dettagli).
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I Pixel

Unità  atomica – Come in un mosaico

La parola pixel è di frequente utilizzato quale unità di misura delle prestazioni di macchine fotografiche, televisori, schermo, videocamere e prodotti paragonabili.

Un pixel è l’elemento più piccolo che costituisce l’immagine digitale. Inscindibile come l’atomo, ma geometrico come iI tassello di un mosaico, viene comparato alla piccola celletta di un pezzo di carta a quadretti. E’ colorando tali quadretti, o lasciandoli vuoti, che formeremo l’immagine digitale: come in un mosaico sarà possibile usare tinte piene o sfumate. Il numero delle sfumature dipende dalla profondità  di colore.
Un pixel, o picture element, è in definitiva la tessera del mosaico, che permette di raffigurare le immagini. La misura del pixel di considerevole importanza in quanto influenza la qualità dell’immagine.

Oggi, con l’avvento delle fotocamere digitali, il mondo della stampa fotografica è decisamente molto cambiato.

Solamente pochissimo tempo fa stampare le proprie foto era un obbligo, l’unico modo per vedere come erano venite, l’unico modo per vederle. Il digitale ha permesso invece di scattare centinaia di foto e decidere se e quali stampare.

Da un lato questo è decisamente un bene, un risparmio notevole, dall’altro però ha portato le fotografie dal loro supporto primario (la carta) direttamente (quando va bene) all’interno dell’hard disk del nostro PC, dove spesso, troppo spesso, si perdono e restano per anni senza che nessuno le possa vedere.

I laboratori di stampa fotografica professionale hanno risentito tantissimo di questo mutamento, tanto che la maggiorparte di essi ha dovuto chiudere bottega e dedicarsi ad altro, i più lungimiranti però si sono evoluti ed hanno acquisito le giuste attrezzature per fornire un ottimo servizio a chi debba realizzare stampe professionali.

Non solo, oggi è possibile stampare fotolibri, gadget e tantissime altre cose che con la stampa analogica non era assolutamente possibile, non a questi prezzi almeno.

Quindi quel che poteva essere la morte dei fotolaboratori è stata una rinascita di quelli più avveduti che hanno trovato i giusti prodotti per un mercato in piena evoluzione, offrendo una qualità e dei prodotti decisamente in grado di soddisfare e esigenze di qualsiasi professionista.

Le regolazioni di luminosità e contrasto di cui abbiamo parlato a proposito di Curve e Livelli possono essere incluse pure in di questo articolo concernente le correzioni del colore.

Difatti i numerosi metodi di regolazione cromatica finiscono in definitiva per avere un impatto sui medesimi tre canali RGB, ossia le modifiche a luminosità e contrasto non costituiscono altro che interventi cromatici compiuti su tutti e tre i canali insieme. Ciò che cambia è la maniera di unire gli attributi cromatici da parte dei diversi strumenti, effettuando di fatto selezioni sulle tonalità dell’immagine.

Per molti scegliere un’area del fotogramma sta a significare isolarla dal resto per poi sottoporla a ritocco. Questo è¨ il caso di una selezione spaziale. Ci sono tuttavia selezioni più avanzate che lavorano sull’intervallo delle tonalità per attuare interventi mirati.

Più difficile in teoria che in pratica L’istogramma raffigura, per ogni livello di luminosità , tutti i pixel dell’immagine che possiedono esattamente quel grado di luminosità . La scala dei livelli di luminosità , dal bianco al nero, è¨ disposta in orizzontale da sinistra verso destra, invece l’ammontare dei pixel che hanno un certo grado di luminosità  viene letto in verticale. Più elevata è¨ la colonna di un livello e più grande è¨ il numero dei pixel con quella luminosità  (la frequenza di tali pixel). L’altezza totale dell’istogramma è scalata per rimanere dentro lo” spazio del diagramma; è pure essenziale, particolarmente per le alte luci, tenere traccia dei pixel bruciati, quantunque complessivamente abbiamo una incidenza scarsa. L’istogramma è¨ pertanto spesso ponderato (normalizzato) per riferire il massimo d’informazione.

Da fotoni a bit I pixel che prendiamo adesso in considerazione sono quelli del sensore della macchina fotografica. In realtà  il pixel non esiste fisicamente sul sensore, esiste il fotodiodo; è¨ questo che rileva la luce incidente che poi verrà  trasformata in numeri per rappresentare il colore del pixel corrispondente al fotodiodo. Per comodità  chiamiamo pixel anche Questi elementi. La mansione di questi pixel (immaginiamoli come delle scatolette) è¨ quella di prendere i fotoni (le particelle che compongono la luce) e di trattenerli per il periodo necessario a misurarne la quantità . In base alla quantità di fotoni il fotodiodo produce una carica elettrica che, amplificata e ripulita, è trasmessa al convertitore analogico / digitale (A/D). Questo traduce in valori numerici il voltaggio delle cariche elettriche.

Il potenziale  della ripresa video con la reflex Sia le fotocamere compatte, sia le reflex hanno la possibilità di riprendere video in Alta Definizione, ad un elevato numero di fotogrammi al secondo. L’aggiunta di prese microfono esterne migliora inoltre la qualità  del filmato. Il beneficio della ripresa video con una fotocamera reflex consiste nella possibilità  di impiegare un parco obiettivi ampio, oltre alla gestione manuale di diaframmi, tempi e sensibilià  Iso; è necessario anche prendere in considerazione che la dimensione del sensore delle reflex è¨ di solito superiore a quella delle videocamere.

La rilevanza dell’ ottica Come in analogico le proprietà dell’ottica condizionano la ripresa digitale, iniziando dalla focale. La suddivisione classica è tra focali grandangolari, normali e tele. Ci sono poi obiettivi specifici per ambiti di scatto particolari: zoom, macro, decentrabili, basculanti, con controllo della sfocatura. La profondità  di campo e l’angolo di campo sono condizionati dalla lunghezza focale: maggiore è la focale e minore è l’area a fuoco davanti e dietro al piano di fuoco. Più grande è¨ la focale e più piccolo è l’angolo di visione della scena. A ciò si somma l’ accrescimento apparente della lunghezza focale dell’ ottica nel momento in cui si utilizzano sensori di dimensione inferiore al formato 24 x 36mm. Il piano di messa a fuoco é uno, e uno solamente. Ciò che percepiamo come nitido davanti e dietro di esso è solo per il fatto che l’occhio non riesce a selezionare la sfocatura dei punti sui piani vicini a quello a fuoco. La distanza di osservazione è sostanziale, così come la dimensione dei pixel. Chiudendo il diaframma cresce la profondità  di campo, in quanto il cerchio di confusione dell’ottica è¨ talmente ridotto da non essere rilevato.

Aps, Full Frame, 3:2, 4:3 I sensori montati sulle macchine fotografiche hanno misure e proporzioni molto diverse. Nelle reflex si passa dal Full Frame (rapporto tra i lati 3:2) delle professionali al più diffuso Aps (3:2), al Quattro Terzi (proporzioni 4:3). Aumentando troviamo sensori destinati alle macchine fotografiche da studio. Gli obiettivi per il Full Frame sono compatibili con i formati inferiori. Viceversa le ottiche per Aps o Quattro Terzi si possono adoperare esclusivamente con i formati a cui sono destinati.