manuale di fotografia digitale -

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Come funziona una macchina fotografica digi-tale

Autore:Ben Long

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Responsabile editoria digitale: Alberto MariCopertina: Enrico Marcandalli

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Indice

1 Come funziona una macchina fotograficadigitale 11.1 Qualcosa di vecchio, qualcosa di nuovo 11.2 Cenni di teoria sul colore . . . . . . . . 41.3 Come funziona un CCD . . . . . . . . . 8

1.3.1 Contare gli elettroni . . . . . . . 91.3.2 Allineamenti . . . . . . . . . . . . 131.3.3 CCD: mantieni l’interpolazione . 201.3.4 Ora serve una vista d’insieme . . 23

1.4 Compressione e archiviazione . . . . . 241.5 Intanto, nel mondo reale... . . . . . . . 27

Come funziona unamacchina fotograficadigitale

Come abbiamo visto nel Capitolo 1, la sola vera dif-ferenza fra una macchina fotografica digitale e unaa pellicola risiede nel fatto che la macchina digi-tale non utilizza pellicola per registrare un’immagi-ne. Tuttavia, quest’unica fondamentale diversità in-fluenza tutti i dispositivi all’interno della macchina,dall’obiettivo all’esposimetro. Di conseguenza è im-portante apprendere esattamente che cosa accadedentro la propria macchina digitale.

1.1 Qualcosa di vecchio, qual-cosa di nuovo

Proprio come farebbe una macchina fotografica tra-dizionale, la vostra macchina digitale registra un’im-

2 Come funziona una macchina fotografica digitale

magine per mezzo di un obiettivo che focalizza laluce su di un piano focale. In una macchina a pel-licola, la luce viene fatta convergere da una lente(l’obiettivo) attraverso un’apertura e un otturatore,fino a raggiungere una porzione di pellicola posizio-nata sul piano focale. Chiudendo e aprendo l’aper-tura, e variando il tempo di apertura dell’otturatore,un fotografo può controllare come la pellicola vieneesposta. Come si vedrà più avanti, il controllo dell’e-sposizione permette al fotografo di cambiare il livelloal quale la macchina congela l’azione, di controlla-re quanto accuratamente la pellicola registra le in-formazioni sul contrasto e sulla saturazione, e qualiparti dell’immagine risultano a fuoco.

La vostra macchina digitale funziona allo stessomodo, ma invece di una porzione di pellicola sulpiano focale, si ha invece un particolare chip det-to CCD (Charge Coupled Device, dispositivo ad ac-coppiamento di carica). Inoltre, come vedremo, lamaggior parte delle macchine digitali non hanno unvero e proprio otturatore meccanico.

Quando si scatta una foto con una macchina di-gitale, il CCD campiona la luce che passa attraversol’obiettivo e la converte in segnali elettrici. Si trat-ta di segnali molto deboli che devono essere primaamplificati e poi e inviati a un convertitore analogico-digitale che trasforma i segnali in numeri. Questinumeri vengono poi passati a un computer internoper l’elaborazione. Una volta che esso ha calcolato

1.1 Qualcosa di vecchio, qualcosa di nuovo 3

l’immagine finale, i dati della nuova immagine sonoarchiviati in una memory card (Figura 1.1).

Figura 1.1: La luce entra in una macchina digitaleesattamente come farebbe con una macchina tradi-zionale a pellicola. Solo che, invece di impressiona-re una porzione di pellicola, viene digitalizzata da unmicrochip e passata a un computer interno che creal’immagine definitiva.

Per meglio comprendere come funziona una mac-china fotografica digitale, però cccorre conoscere qual-cosa in più per quanto riguarda il colore.


1.2 Cenni di teoria sul colore

Nel 1869 James Clerk Maxwell chiese al fotografoThomas Sutton (l’inventore della macchina fotogra-fica SLR, reflex monobiettivo) di fare tre fotografie inbianco e nero di un nastro di stoffa a motivi tartan.Maxwell voleva verificare una sua teoria a riguardodi un possibile metodo di creazione di fotografie acolori. Chiese quindi a Sutton di disporre sulla mac-china un filtro differente a ogni scatto: prima unfiltro rosso, poi verde, poi blu. Dopo che la pellicolafu sviluppata, Maxwell proiettò tutte e tre le fotogra-fie in bianco e nero su uno schermo, utilizzando treproiettori equipaggiati con gli stessi filtri usati per lefotografie.Quando le immagini vennero proiettate l’una sul-

l’altra, esse si completarono a vicenda e Maxwellottenne la prima fotografia a colori in assoluto.Inutile aggiungere come questo fosse un proce-

dimento tutt’altro che pratico. Ci vollero purtroppoaltri trent’anni per trasformare la scoperta di Max-well in un prodotto commercializzabile. Ciò accaddenel 1903, quando i fratelli Lumiere utilizzarono delletinte rosse, verdi e blu per colorare grani di amidoche potevano essere applicati a lastre di vetro percreare immagini a colori. Essi chiamarono questoprocesso Autochrome e si trattò del primo processoriuscito di stampa a colori.A scuola avrete probabilmente imparato che è

1.2 Cenni di teoria sul colore 5

possibile mescolare insieme i colori fondamentali perottenerne altri. I pittori hanno utilizzato questa tec-nica per secoli, certo, ma quel che Maxwell ha di-mostrato è che, mentre si possono mescolare varietinte per ottenere colori più scuri, la luce si mescolaper ottenere colori più chiari. O, per dirla in ter-mini tecnici, il colore si fonde attraverso un proces-so sottrattivo (si sottrae colore per creare il nero),mentre la luce si fonde attraverso un processo ad-ditivo (si aggiunge colore per creare il bianco). Sinoti che Maxwell non scoprìle proprietà additive del-la luce (molto tempo prima Newton aveva fatto pa-recchi esperimenti a riguardo) ma egli fu il primo adapplicarle all’ambito della fotografia.Si osservi l’immagine contenuta nella cartella Co-

lor Plate 1 nel CD-ROM allegato per vedere un rapi-do esempio di come i tre colori additivi fondamentalipossano essere combinati per creare altri colori.La vostra macchina digitale crea un’immagine a

colori servendosi di un processo praticamente iden-tico a quello usato da Maxwell nel 1860: essa scattatre diverse fotografie in bianco e nero e le fonde inun’unica immagine a colori.Quella mostrata in Figura 1.2 viene chiamata im-

magine RGB perchè utilizza i canali rosso (Red), ver-de (Green) e blu (Blue) per creare un’immagine acolori. Come vedremo più oltre, è possibile appor-tare correzioni e modifiche molto sofisticate agendodirettamente sui singoli canali rosso, verde e blu.


Figura 1.2: In un’immagine digitale tre canali se-parati, rosso, verde e blu, vengono combinati perprodurre un’immagine finale a colori.

1.2 Cenni di teoria sul colore 7SUGGERIMENTO

Voi dite “bianco e nero”, io dico “scaladi grigi” Anche se chi fotografa con macchi-ne a pellicola utilizza il termine “bianco e nero”per indicare un’immagine che manca del colo-re, nell’universo digitale è preferibile usare iltermine “scala di grigi”. Come abbiamo visto inFigura 1.1 un computer può creare un’immagi-ne composta solamente da pixel bianchi e neri.Di conseguenza è spesso importante distingue-re tra un’immagine fatta solo di pixel bianchi eneri e una costituita da pixel di varie sfumaturedi grigio.

Nel secolo e mezzo che è passato dall’invenzio-ne di Maxwell sono state scoperte altre modalità perrappresentare il colore. Per esempio, un altro mo-dello chiamato Colore L*A*B (conosciuto anche co-me Colore Lab) fa uso di un canale per l’informazionesulla luminosità, un altro per la quantità di verde odi rosso, e un terzo per la quantità di blu o di giallo.Ed esiste anche il modello CMYK, ciano, magenta,giallo (Yellow) e nero (BlacK), che viene utilizzato instampa.Questi sistemi vengono chiamati modelli croma-

tici o intervalli di colore, e ogni modello possiedeuna particolare gamma o scala cromatica che puòvisualizzare. Alcune scale sono più appropriate perdeterminati scopi rispetto ad altre, e tutte queste


gamme cromatiche sono più ridotte rispetto a quellapercepibile dall’occhio umano.Ci occuperemo più approfonditamente di gamme

e modelli cromatici nei prossimi capitoli.Per ora è importante comprendere che le fotogra-

fie digitali sono costituite da canali separati di colo-re rosso, verde e blu che si fondono per ottenerel’immagine a colori.

1.3 Come funziona un CCDGeorge Smith e William Boyle erano due ingegne-ri della Bell Labs. La storia narra che un giorno difine ottobre costoro discussero per circa un’ora ipo-tizzando la possibilità di fabbricare un microchip, unsemiconduttore, che potesse essere usato al postodel tradizionale tubo come parte sensibile di una vi-deocamera a stato solido invece che per la memoriadi un computer. L’anno era il 1969, e in quell’ora idue ingegneri avevano ideato il CCD.Circa un anno dopo, la Bell Labs realizzò una vi-

deocamera del genere, sfruttando il nuovo chip diSmith e Boyle. Anche se le loro intenzioni di parten-za erano quelle di costruire una semplice macchinadi ripresa che potesse essere utilizzata in un’appa-recchiatura di videotelefono, erano presto riusciti acostruire un dispositivo sufficientemente adatto perle trasmissioni televisive.Da quel momento in poi, i CCD sono stati impie-

1.3 Come funziona un CCD 9

gati in una vasta gamma di dispositivi, dalle mac-chine fotografiche ai fax. Dato che le videocame-re hanno una risoluzione piuttosto bassa, il CCD hafunzionato ottimamente per creare immagini di buo-na qualità video. Per la stampa, però, serve unarisoluzione molto più elevata. Perciò sono dovu-ti attendere tempi piu recenti per vedere CCD conuna risoluzione tale da competere con la pellicolafotografica.

1.3.1 Contare gli elettroni

La pellicola fotografica è ricoperta da un’emulsionefotosensibile di cristalli di argento. Quando la lucecolpisce la pellicola, gli atomi di argento si agglo-merano. Più luce è presente, maggiori saranno gliagglomerati. In questo modo una porzione di pelli-cola registra i diversi quantitativi di luce che incidonosulle varie zone della superficie. La pellicola a colo-ri è composta da tre livelli distinti, uno sensibile alrosso, uno al verde e uno al blu.Il CCD contenuto nella vostra macchina digitale è

un chip di silicio (Figura 1.3) ricoperto da una seriedi piccoli elettrodi chiamati photosite (fotoelementi).Sistemati in una griglia, troviamo un photosite perogni pixel di un’immagine. Di conseguenza è il nu-mero di photosite che determina la risoluzione di unCCD.Prima di poter scattare una fotografia, la mac-


Figura 1.3: Questo CCD della Kodak è tipico dei sen-sori d’immagine che si trovano in molte macchinedigitali.

china digitale deve poter caricare di elettroni la su-perficie del CCD. Quando la luce colpisce il CCD, glielettroni si agglomerano sopra la griglia di photosite.Maggiore è la luce che coinvolge un photosite, mag-giore sarà il numero di elettroni agglomerati. Dopoaver esposto il CCD alla luce, la macchina deve sem-plicemente misurare la quantità di carica a ogni pho-tosite per determinare quanti elettroni sono coinvol-


ti, e cosìstabilire quanta luce ha inciso su quel deter-minato punto. Questa misurazione viene poi mutatain un numero da un convertitore analogico-digitale.La maggior parte delle macchine digitali consu-

mer si serve di un convertitore analogico-digitale a8 bit, ovvero la carica elettrica di ogni photosite vie-ne convertita in un numero a 8 bit, cioè un numerofra 0 e 255. Alcune macchine più costose hannoconvertitori analogico-digitali a 10 o 12 bit, il che si-gnifica che possono fare uso di valori fino a 1024 e4096 rispettivamente.In ogni caso, un convertitore da analogico a digi-

tale con una maggiore profondità di bit non offre alvostro CCD una gamma dinamica maggiore. I coloripiù luminosi e più scuri che può vedere rimangonogli stessi: l’aumentata profondità di bit sta a signi-ficare che la macchina produrrà delle gradazioni piùprecise e sottili all’interno della gamma dinamica.Il termine dispositivo ad accoppiamento di carica

(Charge Coupled Device, CCD) deriva dal modo incui la macchina digitale interpreta le cariche dei sin-goli photosite. Dopo aver esposto il CCD, le carichesulla prima fila di photosite vengono trasferiti a undispositivo di uscita (read out register) dove vengo-no amplificati e poi inviati al convertitore analogico-digitale. Ogni fila di cariche viene elettricamente ac-coppiata alla fila successiva in modo che, dopo cheuna fila è stata letta e cancellata, le file successi-ve si spostano verso il basso per occupare lo spazio


lasciato libero (Figura 1.4)

Figura 1.4: Le file di photosite sulla superficie delCCD sono fra loro accoppiate. Non appena la fila piùbassa viene letta nella parte inferiore del CCD, tuttele file soprastanti si spostano verso il basso. Questosignifica “accoppiamento” nella dicitura “dispositivoad accoppiamento di carica”.

Dopo che tutte le file di photosite sono state let-te, il CCD viene ricaricato di elettroni ed è pronto ascattare una nuova immagine.I photosite sono sensibili soltanto alla quantità di

luce che ricevono. Non si occupano del colore. Co-me avrete già immaginato, per percepire il colore lamacchina digitale deve poter operare una sorta difiltraggio RGB del tutto simile al metodo di Maxwell.Per farlo vi sono molte strade, ma la più comuneè quella che sfrutta un sistema di batterie ad alli-


neamento singolo (single array), chiamato a volteallineamento a righe (striped array).

1.3.2 Allineamenti

Figura 1.5: Pur non avendo la minima idea di qualipixel appartengano alla prima figura, è però possibi-le provare a indovinare quali possano essere i pixelmancanti nella seconda.

Consideriamo le immagini in Figura 1.5. Se vi sichiedesse di aggiungere i pixel mancanti nella Figu-ra 1.5a, probabilmente la vostra reazione sarebbe:Di cosa sta parlando?. Se però si ponesse la stessadomanda nel caso della Figura 1.5b, con tutta proba-bilità non avreste problemi a riprodurre l’immagineriportata in Figura 1.6.Sapreste quali pixel aggiungere basandovi sugli


Figura 1.6: Se vi si chiedesse di aggiungerei pixel mancanti alla Figura 1.5b, probabilmenterealizzereste un’immagine simile a questa.

altri pixel già esistenti nell’immagine. In altre paroleavreste finito con l’interpolare i nuovi pixel basan-dovi sulle informazioni preesistenti. È probabile cheabbiate incontrato il fenomeno dell’interpolazione nel


caso del ridimensionamento di un’immagine con unprogramma di editing quale Photoshop. Per ridimen-sionare un’immagine da 4 x 6 a 8 x 10 l’editor diimmagini deve fare parecchi calcoli per determinaredi quali colori dovranno essere quei nuovi pixel.Il sistema ad allineamento singolo impiegato in

una normale macchina digitale sfrutta una forma diinterpolazione per creare un’immagine a colori. Co-me abbiamo visto nel paragrafo precedente, il CCDall’interno della macchina è in grado di creare un’im-magine a scala di grigi del soggetto da fotografaremisurando la quantità di luce che va a colpire ogniparte del sensore del CCD.Per fotografare a colori, la vostra macchina effet-

tua un tipo di filtraggio RGB molto simile a quellousato da Maxwell nel 1869. Ogni photosite sul CCDviene colorato da un filtro, rosso verde o blu. Questacombinazione di filtri viene chiamata allineamento(array) di filtri a colori (color filter array) e la mag-gior parte dei CCD usano uno schema di filtri comequello in Figura 1.7.Grazie a questi filtri, il CCD può produrre immagi-

ni distinte, e incomplete, di colore rosso, verde e blu.Le immagini sono incomplete perché se prendiamoad esempio quella rossa, ad essa mancano tutti queipixel coperti da un filtro blu, e viceversa l’immagi-ne blu manca dei pixel coperti da un filtro rosso. Ead entrambe mancano tutti quei pixel coperti da unfiltro verde.


Figura 1.7: Per vedere il colore, i pixel alternati suun CCD vengono coperti da filtri di colore diverso. Ilsistema di allineamento dei filtri a colori mostrato infigura viene chiamato schema Bayer.

Per realizzare un’immagine a colori completa, vie-ne utilizzato un metodo di interpolazione incredi-bilmente sofisticato. Esattamente come voi ave-te sfruttato le informazioni incomplete della Figura3.5b per calcolare i pixel mancanti, la vostra macchi-na digitale può calcolare il colore di ogni pixel ana-lizzando tutti i pixel adiacenti. Per esempio, se siosserva un pixel in particolare e si nota che quelloimmediatamente a sinistra è di color rosso brillante,quello a destra è invece blu brillante e i pixel im-


mediatamente soprastanti e sottostanti sono verdi,allora il pixel in questione sarà probabilmente bian-co. Perché? Come ha dimostrato Maxwell, se si me-scola un gruppo di luci rosse, verdi e blu, si ottieneuna luce bianca. Tra l’altro, se vi state chiedendo ilperché ci siano cosìtanti pixel verdi rispetto a quellirossi o blu, la risposta è che l’occhio è più sensibileal verde; perciò è sempre bene avere più risoluzioneverde possibile.

Inutile aggiungere come questo tipo di interpo-lazione sia incredibilmente complesso. Un conto èdedurre un singolo pixel bianco, ma calcolare tuttequelle sottili ombreggiature che servono a costituireuna fotografia coinvolge una serie di algoritmi dav-vero arzigogolati. Le differenze fra questi algoritmisono solo una delle caratteristiche che distingue laqualità delle varie macchine digitali.

Questo processo di interpolazione viene chiama-to demosaicizzazione e a seconda della marca dellamacchina vi sono procedure differenti. Per esempio,mentre molte macchine digitali controllano soltantoi pixel immediatamente adiacenti, le macchine dellaHewlett-Packard arrivano ad analizzare una regionedi 9 x 9 pixel. Il SuperCCD della Fuji, d’altro canto,evita la classica griglia di photosite quadrati in favo-re di photosite ottagonali sistemati in una struttura anido d’ape. Un tale schema necessita ancora più de-mosaicizzazione per produrre pixel d’immagine ret-tangolari, ma Fuji dichiara che con questo sistema si


ottiene una maggiore risoluzione.Altre marche utilizzano lo schema tradizionale ret-

tangolare, ma usano un diverso allineamento dei fil-tri a colori. Canon per esempio usa filtri color cia-no, giallo, verde e magenta sui photosite dei propriCCD. Siccome ci vogliono meno strati di colore percreare filtri color ciano, giallo, magenta e verde ri-spetto a quanti ne occorrano per creare filtri rossi,verdi e blu, in un filtro CYGM passa più luce diretta alCCD. Più luce significa un miglior rapporto segnale-disturbo, il che produce immagini con una maggioreluminanza e minor disturbo. Infatti le macchine digi-tali Canon realizzano immagini con livelli di disturbodavvero bassi.I CCD stessi sono di solito molto piccoli, dell’ordi-

ne di un quarto o di mezzo pollice (rispettivamente6 e 12 mm). Per fare un paragone, lo spazio occu-pato da una singola fotografia sulla pellicola da 35mm è 36 x 23,3 mm (Figura 3.8). Il fatto che sipossano costruire CCD cosìpiccoli è la ragione prin-cipale per cui le macchine digitali sono cosìridotte indimensioni.L’unico inconveniente del CCD è che non funzio-

na sempre tutto correttamente. Per esempio, se unphotosite viene colpito da troppa luce, questo puòinfluenzare i photosite adiacenti. Se il software dellamacchina digitale non è sufficientemente capace digestire questo fenomeno, si vedrà un effetto bloo-ming, cioè macchie di colore e chiazze luminose,


Figura 1.8: I CCD sono generalmente molto piccoli,specie se paragonati alle dimensioni della pellicolada 35 mm.

nell’immagine finale. L’effetto blooming capita piùspesso con quei CCD più piccoli e con quelli ad altarisoluzione, perché i photosite sono in posizione piùravvicinata fra loro.

20 Come funziona una macchina fotografica digitaleNOTA

Quei pixel in più Non tutti i photosite del CCDvengono usati per registrare un’immagine. Al-cuni di essi, per esempio, si utilizzano per va-lutare i livelli di nero dell’immagine. Altri perdeterminare il bilanciamento del bianco. Infinealcuni pixel vengono nascosti. Poniamo che ilCCD abbia uno schema quadrato di allineamen-to dei pixel, ma la casa costruttrice vuole unamacchina digitale che scatti foto rettangolari,allora alcuni pixel ai bordi del CCD verrannonascosti, mascherati.

Come ci si può immaginare, interpolare il colorein una macchina digitale che ha milioni di pixel sulsuo CCD richiede parecchia potenza di calcolo. Ta-le potenza, e la memoria necessaria a supportarla,è un altro motivo per cui queste macchine sono ri-maste costose cosìa lungo: una macchina digitale ècostituita dai chip più svariati.

1.3.3 CCD: mantieni l’interpolazione

La tecnologia vista prima, che viene utilizzata nellamaggior parte delle macchine fotografiche costruiteoggi, viene chiamata sistema ad allineamento sin-golo perché si serve di un solo CCD per processaretutti e tre i canali colore. Anche se questo è il si-stema più usato, vi sono altri modi per far vedere il


colore al CCD. Molte macchine di fascia alta e di me-die dimensioni hanno un sistema di allineamento atre scatti, che acquisisce tre esposizioni distinte, unaper colore. Questi tre scatti vengono poi combinatiin un’immagine a colori RGB.Siccome non utilizzano la demosaicizzazione, gli

allineamenti a tre scatti non presentano gli artefattivisti per il sistema ad allineamento singolo. Sfor-tunatamente, scattare tre fotografie in successionepuò richiedere qualche secondo in più perciò il sog-getto deve essere fermo e la luce costante; di con-seguenza queste macchine risultano utili per ritrarreoggetti inanimati in uno studio.Un sistema ad allineamento lineare consiste di

un’unica fila di sensori che effettuano tre distinti pas-saggi filtrati sull’area dell’immagine. Essendoci sol-tanto una fila di sensori, le case costruttrici possonoinserirvi molta risoluzione senza aumentare di moltoil prezzo. Naturalmente, come l’allineamento a trescatti, quello lineare va bene solamente per lavorirealizzati in studio. E, sempre come con l’allinea-mento a tre scatti, non viene usata l’interpolazione.Gli allineamenti trilineari sono una semplice va-

riante di quello lineare e consistono di tre allinea-menti l’uno sull’altro. Con ogni allineamento filtratoseparatamente, la macchina deve fare soltanto unpassaggio sull’area dell’immagine. Però, grazie all’u-nico passaggio, alcune case costruttrici sono riuscitea creare sistemi trilineari sufficientemente veloci per


fotografare anche soggetti in movimento.

Figura 1.9: In un sistema ad allineamento multiplo,diversi CCD sono usati per registrare le informazionidei canali rosso, verde e blu separatamente. Que-sto sistema elimina l’interpolazione necessaria deisistemi ad allineamento singolo.

Infine, alcune macchine digitali utilizzano allinea-menti multipli, una serie di CCD distinti (Figura 1.9).Quando la luce penetra all’interno della macchinaviene passata attraverso un prisma che la divide intre copie. Ogni copia viene indirizzata a uno spe-cifico CCD che è filtrato per uno specifico colore.Le macchine ad allineamenti multipli possiedono la


flessibilità di un sistema ad allineamento singolo,ma senza alcun problema legato all’interpolazione.Sfortunatamente, avendo esse il triplo di CCD rispet-to a una macchina ad allineamento singolo, spessocostano anche il triplo.A meno che non stiate mettendo in conto di spen-

dere parecchio denaro, vi orienterete certamente sul-le macchine ad allineamento singolo.

1.3.4 Ora serve una vista d’insieme

Le parti prima descritte potrebbero esservi sembra-te complicate. In realtà il processo impiegato da unCCD per catturare un’immagine è ancora più com-plesso.Anzitutto la luce che attraversa l’obiettivo viene

passata da un filtro a infrarossi, alcune macchinesi servono di un filtro a infrarossi molto sottile ren-dendole ideali per la fotografia a infrarossi, comevedremo nel Capitolo 7. Dopo essere stati proces-sati e interpolati dal CCD, i dati dell’immagine (cheora è a colori) vengono passati a un piccolo com-puter dentro la macchina che svolge tutta una seriedi aggiustamenti. Per esempio l’immagine verrà ag-giustata secondo le regolazioni del bilanciamento delbianco e di correzione dell’esposizione che vedremoin dettaglio più avanti.Poi la macchina potrebbe applicare degli aggiu-

stamenti al colore per sistemare il contrasto e la


luminosità dell’immagine. Queste regolazioni spes-so riflettono delle tendenze estetiche di chi ha pro-gettato la macchina. Per esempio Olympus tende afabbricare macchine digitali che producono immagi-ni molto saturate e contrastate, mentre le macchi-ne Nikon spesso producono immagini che appaionoun po’ piatte, ma hanno maggior accuratezza nelcolore.Infine, molte macchine digitali attuano un cer-

to algoritmo di riduzione del disturbo per attenuarequalche interferenza indesiderata nell’immagine, equasi tutte le macchine realizzano una certa accen-tuazione dei contorni. Tutto questo processo avvie-ne all’interno della macchina, ed è uno dei motiviper cui essa può impiegare del tempo per registrareun’immagine.

1.4 Compressione e archiviazio-ne

Dopo che l’immagine è stata processata, essa è pron-ta per essere registrata su un qualsiasi dispositivo diarchiviazione fornito dalla macchina. Vi sono diver-se opzioni di archiviazione in competizione fra loro,e le vedremo in dettaglio nel Capitolo 5. Una co-sa hanno in comune tutte queste opzioni, però: chehanno una capacità limitata. Di conseguenza si cer-cherà di fare un buon uso della memoria di massa

1.4 Compressione e archiviazione 25NOTA

Immagini nude e crude Alcune macchine di-gitali, dalla semiprofessionale Canon G1, allaNikon D1 di fascia alta, permettono di sca-ricare dati non processati dalla camera stes-sa: si tratta delle informazioni appena uscitedal CCD. Grazie a software specifico è possi-bile specificare come questi dati “nudi e crudi”debbano essere processati, con pieno control-lo del bilanciamento del bianco, dell’accentua-zione dei contorni e del contrasto. Per l’uten-te che richiede un elevato grado di controllodel procedimento, questa è una funzionalità as-sai utile. Inoltre le immagini “crude” non sonocompresse.

della macchina digitale, e il modo migliore è quel-lo di ottenere una certa compressione per ridurre ledimensioni delle immagini.Per fare questo, la maggior parte delle macchine

digitali utilizzano un tipo di compressione chiamatoJPEG. Creato dal Joint Photographic Experts Group, ilJPEG è un potente algoritmo che può ridurre grande-mente le dimensioni di una fotografia, a scapito peròdella qualità dell’immagine. Perciò si dice che il JPEGè un formato di compressione lossy, con perdita diqualità, appunto.Quasi tutte le macchine digitali offrono due tipi

di compressione JPEG, un’opzione a bassa qualità


che degrada l’immagine visibilmente ma che peròoffre scale di compressione dell’ordine di 10 o 20:1,e un’opzione ad alta qualità che permette un gradodi compressione discreto (intorno a 4:1, di solito)ma senza degradare molto la qualità dell’immagi-ne. Molto spesso vedrete come qualsiasi artefat-to aggiunto dal tipo di compressione JPEG a quali-tà maggiore venga nascosto in fase di stampa. Perchi invece fosse pignolo, comunque, molte macchi-ne offrono una modalità totalmente non compressache registra le immagini in formato TIFF, occupandomolto spazio.

La compressione JPEG sfrutta la particolarità del-la visione umana di essere più sensibile ai cambia-menti di luminosità rispetto a quelli di colore. Percomprimere un’immagine in formato JPEG, prima lamacchina converte l’immagine in un’area di coloredove ogni pixel viene espresso utilizzando un valoredi crominanza e un valore di luminanza.

Poi i valori di crominanza vengono analizzati inblocchi di 8 x 8 pixel. Il colore di ogni area di 64 pi-xel viene livellato in modo che ogni piccola (e si spe-ra impercettibile) variazione di colore viene rimossa.Questo processo viene chiamato quantizzazione. Sinoti che, dal momento che il livellamento viene ef-fettuato solo sul canale della crominanza, tutte leinformazioni riguardanti la luminanza (quelle a cuil’occhio umano è più sensibile) rimangono inalteratee conservate.

1.5 Intanto, nel mondo reale... 27

Dopo la quantizzazione, all’intera immagine è ap-plicato un algoritmo di compressione non-lossy (cioèsenza perdita di qualità. In termini estremamen-te semplici, un algoritmo di compressione non-lossyfunziona più o meno in questo modo: piuttosto checodificare AAAAAABBBBBCCC, si codifica semplice-mente 6A5B3C. Dopo la quantizzazione, le infor-mazioni sulla crominanza dell’immagine saranno piùuniformi, cosìci saranno porzioni più grandi di da-ti simili, cosa che faciliterà il passo successivo delprocesso di compressione.Ma tutto questo che cosa significa per l’immagi-

ne? La Figura 1.10 mostra un’immagine che è stataeccessivamente compressa. Come si può vedere,aree di tinta piatta o di sfumature graduali diven-tano porzioni rettangolari dove il contrasto, in puntidi grande dettaglio, risulta un po’ troppo accentua-to. Fortunatamente la maggior parte delle macchinedigitali offrono una migliore qualità di compressionerispetto a questo esempio.

1.5 Intanto, nel mondo reale...

Se tutte le informazioni incontrate in questo capitolosuonano come un’inutile accozzaglia di parole senzasenso, è dovuto probabilmente al fatto che quandosi compra una macchina fotografica a pellicola non siè abituati a far caso alla tecnologia legata all’imma-gine. Tuttavia, se si coltiva seriamente la fotografia,


Figura 1.10: Questa immagine è stata eccessiva-mente compressa, come si può vedere dalla tracciadi artefatti lasciata dal formato JPEG.

con ogni probabilità si dedica del tempo a valutarepregi e difetti di varie pellicole. Così, se da un latoserve una certa conoscenza di chimica delle pelli-cole per stimare la qualità di una particolare seriedi pellicole, gli argomenti trattati in questo capito-lo vi saranno d’aiuto nel valutare una determinatamacchina digitale.La vostra macchina è più di un CCD, naturalmen-

te, perciò nel Capitolo 5 si vedranno le altre compo-nenti e le altre problematiche di cui si dovrà tener

1.5 Intanto, nel mondo reale... 29

conto nella scelta di una macchina digitale.

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