Fotografando

Archivi per la categoria ‘Fotografia Digitale’

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).
Leggi il resto di questo articolo »

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.

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.

La flessibilità  del digitale La misura del sensore è di gran peso per la qualità  dell’ immagine. Si passa dai pochissimi millimetri del sensore di un telefono cellulare e delle fotocamere compatte più economiche sino alle dimensioni del diffusissimo formato Aps, e poi a quelle del sensore Full Frame. Le apparecchiature professionali usano sensori anche più grossi. Nella valutazione del sensore, oltre alla sua risoluzione è necessario prendere in considerazione la densità  dei fotodiodi sulla superficie. Le dimensioni del singolo punto sono intorno al millesimo di millimetro, o micrometro (micron). La misura del pixel influenza il rumore elettronico registrato insieme alle fotografie, particolarmente per amplificazioni Iso elevate e sulle ombre. Se il pixel è¨ piccolo, il segnale è¨ basso e l’amplificazione del segnale accresce pure il rumore. Il rumore ha effetti importanti sulla gamma dinamica della ripresa.

Ottiche decentrabili o programmi Le riprese di architettura necessitano spesso di scongiurare la fuga prospettica e perciò si utilizzano speciali ottiche decentrabili che permettono di inquadrare gli edifici in asse. La correzione prospettica può essere operata anche attraverso programmi, ma è¨ un intervento altamente distruttivo Lavorare in Raw sulle correzioni geometriche permette di circoscrivere la perdita di informazioni. La correzione della prospettiva porta a ricampionare un lato dell’immagine come per un ridimensionamento, con notevole perdita di qualità.

I parametri di scatto non variano Tempo di scatto, diaframma e sensibilià  rimangono fondamentali anche nella fotografia digitale. Con qualche differenza. La sensibilià  Iso, in quanto ampliamento del segnale, può cambiare da scatto a scatto, ma è necessario prendere in considerazione l’incremento del rumore e la riduzione della gamma dinamica. E’ l’equivalente dello sviluppo forzato della pellicola.

Apertura di diaframma e tempo di scatto rimangono i medesimi della fotografia analogica, ma cambia la percezione del fuori fuoco e del mosso, perché l’elevata risoluzione dei sensori e la verifica a video degli scatti incrementano l’ intuizione dello sfocato e del mosso. La possibilità  di cambiare la sensibilià  Iso ha fatto comparire nuove modalità di scatto (priorità  di Sensibilità  o di Tempo + Diaframma). Il minor controllo offerto dai mirini ottici, generalmente non all’altezza di quelli analogici, può essere colmato dalla revisione a video a forti fattori di ingrandimento, con riscontro attraverso istogramma.

Somiglianze e diversità I componenti che formano una fotocamera digitale sono molto di meno in confronto ad una macchina fotografica a pellicola, ciononostante esprimono una moltitudine di funzionalità . Iniziando dall’ obiettivo (fissa sulle fotocamere compatte, sostituibile sulle reflex), troviamo la camera dello specchio ed il mirino (reflex), il sensore protetto da diversi filtri (anti-aliasing, anti-infrarosso, microlenti, filtro di Bayer), la scheda madre su cui alloggiano i componenti elettronici, il processore di calcolo e la memoria buffer, il monitor, l’alloggiamento della scheda di memoria e la batteria, oltre all’ eventuale flash interno. Ci sono poi i connessioni verso dispositivi esterni e l’interfaccia di controllo a pulsanti, talora assieme a un pannello monocromatico riportante le informazioni di scatto. In certi modelli può essere presente il congegno di stabilizzazione del sensore, nel caso che non sia¨ inserito sulle ottiche. Fra gli accessori ci sono le impugnature supplementari per lo scatto verticale ed i trasmettitori wireless delle informazioni. Tutto quanto è¨ contenuto in un involucro costruito in materiali plastici (abs) o metallici (alluminio, acciaio, o magnesio). I costruttori sono fantasiosi e le parti che costituiscono la macchina fotografica possono essere tante di più, come meno. L’importante è¨ capire in che modo la differenza tra una professionale e una amatoriale sia determinata il più delle volte dal software interno e dal processore, che condizionano le prestazioni della fotocamera sia in termini di qualità  che di rapidità .

Risoluzione, gamma dinamica e gamma tonale Per valutare un’ immagine digitale è necessario considerare sia la quantità  che la qualità  delle informazioni prodotte dallo strumento di ripresa. Analizziamo in questo momento la risoluzione, la gamma dinamica e la gamma tonale, espressi rispettivamente dal numero dei pixel, dalla latitudine di posa e dalla profondità  colore. I costruttori suddividono le loro macchine fotografiche in fasce di prezzo sulla base di aspetti in prevalenza quantitativi (numero di pixel). Nulla di più sbagliato. E’ perciò che sottolineiamo l’importanza del articolo sulla qualità  delle informazioni.

Rotazioni e orientamento Una sbagliata inclinazione del fotogramma può essere risolta tramite software. Le trasformazioni di rotazione riposizionano i pixel in maniera tale da procurare la stessa percezione di dettaglio e morbidezza dell’ immagine prima della loro applicazione. Fare di nuovo queste operazioni porta al ricalcolo di dati che già  hanno dovuto subire precedenti elaborazioni. Il risultato è¨ un calo di definizione. Molto meglio valutare ed operare un unica conversione. Generalmente necessitano di una rotazione le riprese verticali o capovolte, i paesaggi dall’orizzonte inclinato e le immagini architettoniche con fuga prospettica. L’orizzonte inclinato si risolve attraverso una rotazione di qualche decimo di grado. In architettura si presenta frequentemente la necessità  di recuperi prospettici; eventualità differente è¨ la rotazione di 90 gradi dell’immagine. Le moderne macchine fotografiche salvano con il file l’orientamento, rilevato dalla macchina, metodo questo che consente di mostrare (senza perdita) il file ruotato nel giusto verso di osservazione.

I 16 bit colore evitano il pericolo di posterizzazione Il numero di bit in uscita dal convertitore A/D ha un riscontro immediato nella profondità  colore dell’immagine. Un numero di bit superiore dei classici 8 bit per canale è¨ di rilevante sostegno nelle elaborazioni più complesse e non serve, come si potrebbe credere, per ampliare l’ ampiezza di luminosità  catturabili dalla macchina fotografica. Una profondità  colore di 16 bit per canale (o più) assicura che successive regolazioni di luminosità  e contrasto non provochino posterizzazione. O almeno la tamponino energicamente. I 24 bit complessivi dei tre colori RGB, di solito a disposizione, permettono di avere più o meno 16 milioni di tonalità . Andando a 48 bit (16 bit per canale) le tonalità  diventano una cosa come 282000 miliardi, non gestibili nemmeno per gli schermi più moderni.

Aspetti collaterali Attenzione al peso del file ed alla compatibilità  dei programmi L’impiego di profondità  colore più elevate dei classici 24 bit RGB implica aspetti da conoscere. Prima di tutto incrementeranno decisamente la dimensione dei file e la quantità di lavoro a cui il computer sarà  assoggettato, senza considerare che non tutti quanti i programmi supportano appieno più di 24 bit. Anche il formato di salvataggio dovrà  permettere un numero di bit superiore. Infine una precauzione: i 16 bit per canale sono di grande aiuto per evitare la posterizzazione delle immagini, ma in scene monocromatiche, non per forza bianconero, anche le 65000 tonalità  disponibili potrebbero non essere sufficienti per modifiche di una certa importanza. Il file Raw di una fotocamera che lavora a 12 o 14 bit per canale è di solito trasformato a 16 bit per canale aggiungendo degli zeri al termine delle sequenze binarie che ne descrivono il contenuto, pixel per pixel. Questo perché© i 16 bit per canale sono a questo punto considerati uno standard, così come gli 8 bit per canale.

Per non sperperare spazio Una iniziale differenza fra file può essere fatta fra i formati compressi e quelli che non lo sono. A loro volta i file compressi si contraddistingono tra quelli a perdita di informazioni (lossy) e quelli che mantengono il contenuto informativo (lossless). Comprimere un file vuole dire fargli occupare meno spazio, mantenendo la totalità , o buona parte del suo contenuto informativo. Per comprimere in assenza di perdita di informazioni si sostituiscono quelli che si ripetono con dei segnaposto di lunghezza inferiore. Scrivere solo i segnaposto necessita di minore spazio che non elencarli tutti quanti. E’ il caso della compressione Lzw (Zip o Tiff). Una compressione a perdita di informazioni (Jpeg) descrive in modo approssimato l’immagine originale con funzioni matematiche caratterizzate da coefficienti di scarso peso. Scrivere un milione di cifre, quasi tutte a zero necessita di meno spazio che elencarle tutte, seppur in maniera non rigorosa. La decisione di comprimere o no il file, con o senza diminuzione di informazioni, dipende dall’impiego che ne vogliamo fare. Nella stessa maniera si può scegliere il formato più appropriato. Questo è¨ la ragione per cui le fotocamere digitali permettono più di un formato di salvataggio: Jpeg, Png, Raw, Tiff.

Una nuova coalizione tra analogico e il digitale La trasformazione in bianconero rientra tra le tecniche di correzione colore. Trasformare in bianconero non è unicamente sottrarre saturazione ad uno scatto, tanto meno convertirlo in scala di grigi. Convertire in bianconero significa innanzitutto, avendo a disposizione il file Raw, introdurre la filtratura cromatica della ripresa classica. La tecnica digitale è¨ di immenso aiuto, consentendo di controllare la luminosità  ed il contrasto complessivi attraverso l’istogramma. La possibilità  di fotografare in Raw ha reso molto flessibile una metodologia che sembrava lontana dal digitale ma che, viceversa, si è¨ dimostrato un alleato di insospettate possibilità  espressive.

In natura non esiste il colore ma unicamente la luce, una radiazione elettromagnetica di ben definite frequenze e lunghezze d’onda (quella visibile va da più o meno 400 a circa 700 nanometri) che può essere emessa, trasmessa, riflessa o assorbita dagli oggetti colpiti. II miscuglio di diverse lunghezze d’onda corrispondenti ai colori produce le infinite tonalità  cromatiche che costituiscono lo spettro luminoso che corrisponde alla luce visibile. Al di là della luce visibile ci sono ulteriori lunghezze d’onda della radiazione elettromagnetica non riconducibili al colore. Per citare quelle più conosciute, citiamo la radiazione infrarossa e quella ultravioletta: la loro frequenza è¨ rispettivamente al di sotto e al di sopra di quelle del rosso e del violetto, che sono gli estremi dello spettro visibile.

Il nostro sistema visivo L’ essere umano vede in RGB Il nostro sistema visivo percepisce il colore riconducendolo a tre componenti principali: il rosso, il verde ed il blu (sintesi cromatica additiva). Non per caso monitor e schermi televisivi si rifanno alle medesime componenti primarie: il metodo è agevole ma innanzitutto efficace, perché l’ uomo vede nella stessa maniera. Anche i sensori digitali lavorano in RGB, rappresentando i colori con una rappresentazione numerica. La sintesi cromatica consente di riprodurre i colori disponibili in natura, non indicando le onde elettromagnetiche che li creano fisicamente (è complicato ragionare in nanometri!) bensì i colori primari. Questi, fusi insieme, creano tutte le sfumature di colore.

Il rumore e la macchina fotografica Il rumore digitale proviene da diversi fattori. Una prima causa è la presenza di corrente e di attività  elettriche all’interno del sensore, che creano interferenze le quali sono salvate assieme ai dati relativi all’immagine. Anche i processi di elaborazione del segnale luminoso producono una specie di turbolenza che si appalesa come rumore. I fattori coinvolti nella produzione del rumore sono essenzialmente le misure dei pixel, la qualità  dei circuiti, gli algoritmi di contenimento del rumore e l’amplificazione del segnale (sensibilità  Iso). E’ pure influente la temperatura di lavoro del sensore: più caldo è¨, più rumore genererà .

Blooming e aberrazioni II motivo è nel sensore e nell’ ottica Si ha un effetto di Blooming nel momento in cui un pixel raccoglie un esagerato numero di fotoni che intaccano i pixel adiacenti, bruciandoli. Aberrazione cromatica e Purple Fringing (le frange viola) sono invece da imputarsi alle aberrazioni dell’ottica e delle microlenti presenti sul sensore.

Scalettature delle curve Linee curve a gradini La scalettatura delle linee curve del soggetto dipende dalla natura geometrica dei pixel. Dal filtro di Bayer dipende invece la presenza di artefatti colore di demosaicizzazione. Spesso troviamo anche artefatti causati da un elevato grado di compressione Jpeg.

Moirè È necessario scegliere tra dettaglio fine e arte L’insorgere di moirè, così come di artefatti labirinto, è causato dalla conformazione a griglia del sensore, che si incrocia con quella di soggetti a trama fitta e regolare. Il filtro anti-aliasing può rimediare, ma diminuisce il dettaglio fine.

Sporco, pixel morti ed aloni Probabili motivi di deterioramento dell’immagine In termini di qualità  dell’immagine è necessario valutare ulteriori elementi di disturbo come lo sporco sul sensore (eliminato da sistemi a vibrazione), i pixel ‘morti’ sul sensore e gli aloni dovuti all’ eccessiva maschera di contrasto adottata per marcare la nitidezza.

La messa a punto dei parametri di ripresa Volendo disegnare una mappa delle specifiche più importanti delle reflex bisogna senz’altro iniziare dalla risoluzione. I sensori vanno oggi da 10 fino ad oltre 20 milioni di pixel, con profondità  colore di 12 o 14 bit per canale RGB. La sensibilità  Iso oscilla dai classici 100 Iso (con punte a 50 o 80 Iso) sino ad oltre 100.000 Iso. La media è¨ intorno ai 6400 Iso. Tutte le macchine fotografiche consentono il bilanciamento del bianco, dal tungsteno (2500 gradi Kelvin) al cielo nuvoloso (circa 7500 gradi Kelvin). I parametri estetici con cui si ha a che fare riguardano il Contrasto, la Nitidezza e la Saturazione. Qualche produttore include Tinta / Tonalità  (ben poco gestibile) e Luminosità  (non molto sensata avendo a disposizione tempi, diaframmi, sensibilità  e contrasto). La scala di registrazione va da tre ad una decina di step.

Dimensione e compressione Jpeg dei file possono essere regolati da menu, così come il salvataggio in Raw. Numerose sono le funzionalità  presenti per il perfezionamento degli scatti. La gamma dinamica oscilla da 8 a 12 stop, mentre la sequenza di scatto non scende in nessun caso al di sotto dei 3 fotogrammi al secondo, giungendo ai dieci/dodici delle fotocamera reflex sportive. Ci sono fotocamere compatte che scattano a cadenze superiori, ma a risoluzioni ridicole, utili solamente in ambiti specialistici. Numerose reflex utilizzano un dispositivo a vibrazione per rimuovere la polvere dal sensore, che si deposita durante la sostituzione degli obiettivi, ma pure per i movimenti interni dell apparecchio. Solitamente a vibrare non è¨ il sensore (eccetto laddove funge anche da stabilizzatore), bensì il filtro anteposto ad esso, che racchiude il filtro anti-aliasing e quello anti-infrarosso.

E’ plausibile suddividere i metadati in categorie sulla base delle loro proprietà. Troviamo i metadati Iptc, relativi alle note di copyright ed ai dati utili in settore editoriale. Ci sono a seguire informazioni relativi al Raw, per attuare modifiche indipendentemente dal contenuto di base del file, ed anche metadati introdotti da programmi specifici per associare al file dati a proposito della valutazione delle immagini e la loro archiviazione. Non tutti i metadati associati alle fotografie possono essere modificati con facilità . I dati Iptc sono agevolmente modificabili, mentre gli Exif possono essere editati esclusivamente con software adeguati, un intervento malvisto dalla collettività  fotografica.

Pure in digitale si sviluppa il negativo Lo sviluppo del Raw consente al fotografo di utilizzare al massimo la nitidezza data dal sensore, evitando le elaborazioni degli algoritmi interni alla apparecchio e la compressione Jpeg. Questa superiore abbondanza di informazioni è una delle cause che fanno prediligere il formato Raw quando è necessario valutare le prestazioni delle macchine.

Profondo non significa ampio La profondità  colore fornita dal numero di bit della trasformazione A/D non c’entra niente con la gamma dinamica in ripresa. Questa cresce in base alle prerogative del sensore, non al numero di bit del convertitore A/D. Una superiore profondità  colore implica sfumature più fluide, ma anche un file di dimensioni maggiori. Per utilizzare il maggior numero di informazioni in uscita dal convertitore A/D è¨ basilare utilizzare formati di file adatti a gestire più di 24 bit, cioè il Tiff o il Raw.

Dotazioni fondamentali ai fini dello scatto Una caratteristica saliente di una macchina fotografica digitale è l’ampiezza del buffer di memoria. Esso contiene le fotografie riprese, elaborate, prima che siano trasferite sulla scheda di memoria. Un buffer ampio e rapido permette di attuare sequenze più lunghe ed evitare rallentamenti del ritmo. Le fotocamere compatte hanno un buffer modesto rispetto alle reflex. Differenze fra le fotocamere si incontrano anche nel mirino ottico e sullo schermo Lcd. L’ ampiezza del mirino reflex è¨ legata a quella di specchio e sensore. Le reflex Aps possiedono difatti mirini meno leggibili e brillanti delle Full-Frame. Questo complica lo scatto al buio e la focheggiatura manuale, oltre a stancare l’occhio del fotografo. Gli attuali monitor Lcd, utili pure per il LiveView, si orientano tutti verso i 3 pollici di diagonale, una misura già  grande; è semmai la loro risoluzione a causare la differenza e quelli da oltre 900000 punti danno un’eccellente visuale . Su certe reflex e compatte gli schermi sono orientabili, utili non solamente nella ripresa video.