| Corso completo di foto digitale - Prima parte |
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| Martedì 17 Marzo 2009 08:45 |
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. Sono solo pixel - Corso Fotografico digitale Tratto dal sito http://www.3megapixel.it Vantaggi del digitale - Sensore di immagine - L'esposizione - Come nasce il colore in fotografia - Dal bianco/nero al colore - L'interpolazione cromatica - Le fotocamere - Fotocamere compatte - Fotocamere prosumer - Fotocamere professionali - Videocamere digitali Le immagini digitali sono composte da centinaia di migliaia, spesso 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 immagini. 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 anche bit-map, o anche raster. Se si osserva lo schermo LCD del computer o del monitor della fotocamera con l'aiuto di una lente di ingrandimento, si possono distinguere i singoli pixel, tanti puntini colorati che osservati a distanza danno l'illusione di una immagine dalla superficie uniforme.
Se paragoniamo un pixel alla tessera di un mosaico, è facile comprendere come tanti punti colorati possono formare l'immagine. Più le tessere sono piccole, più diventa possibile la resa dei dettagli e delle sfumature dei colori. Analogamente, più numerosi sono i pixel più alta sarà la qualità dell'immagine digitale • Particolare di mosaico nella Basilica di S. Vitale a Ravenna.
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 degli elementi raffigurati.
Ingrandendo l'immagine oltre un certo valore si cominciano 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 ha una larghezza di 2000 pixel ed una altezza di 1500 pixel (originali). Si usa dire che è una immagine da 2000x1500 pixel, oppure da 3 Megapixel. In realtà l'immagine visualizzata è stata ridimensionata a 270x200 pixel per esigenze di spazio.
Corso base: Vantaggi del digitale 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. É 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 possibilità 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 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 foto-ritocco 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.
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.
Corso base: Un'occhiata all'interno 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.
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
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.
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.
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.
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. É 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 cromatica o interpolazione Bayer) 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.
Diverse famiglie Vediamo insieme quali categorie, o famiglie di fotocamere digitali sono attualmente disponibili sul mercato. Le tradizionali fotocamere da 35mm hanno preso la forma che ci è familiare per esigenze di spazio per l'alloggiamento del rullino, dell'obiettivo, dei prismi ecc. Le fotocamere digitali sono relativamente libere da questi limiti, e per questo motivo possono prendere nuove forme. Alcuni costruttori producono fotocamere che riprendono l'aspetto familiare delle 35mm, mentre altri cercano altre soluzioni. A parte l'aspetto esterno, possiamo approssimativamente suddividere il mercato in tre categorie, senza tracciare linee di separazione rigide tra una categoria e l'altra. Se usiamo i parametri di risoluzione, caratteristiche tecniche e prezzo, vedremo che in molti casi attribuire una fotocamera ad una specifica categoria risulta difficile e talvolta arbitrario. La categoria di base comprende le fotocamere "consumer" o compatte, completamente automatiche, con risoluzioni che vanno dai 5 megapixel fino a circa 8 milioni di pixel, e prezzi sotto i 300 Euro. A livello intermedio troviamo le camere compatte evolute o "prosumer" (professional/consumer), con risoluzione da 6 a 10 megapixel, con possibilità di escludere gli automatismi e di usare regolazioni manuali, e prezzi fino a circa 800 Euro. Al terzo livello le fotocamere reflex che possono costare da 800 Euro in su. Le reflex, o DSLR, a loro volta possono essere comprese in due sub-categorie: le entry-level che montano sensori di dimensioni intermedie e risoluzioni da 6 a 12 megapixel e che sono richieste sia da dilettanti esperti che da fotografi professionisti, e le full-frame che montano sensori con misure 24x36mm pari a quelle di un fotogramma di pellicola, ed una risoluzione da 14 a 24 megapixel, e spesso hanno un design che ricorda molto quello delle macchine fotografiche a film, oltre che utilizzare le stesse ottiche.
Rivediamo ora le tre categorie in dettaglio.
Fotocamere compatte automatiche In passato i fotografi hanno fatto uso principalmente delle reflex. Camere che danno ottimi risultati ma che sono anche grandi, pesanti e poco pratiche da usare e trasportare. Per questi motivi molti fotografi portavano con sé anche una piccola automatica. Le foto di queste piccole macchine hanno raggiunto livelli qualitativi di tutto rispetto, più che abbastanza per le esigenze di un utilizzo amatoriale. Le piccole automatiche si sono guadagnate la fiducia di molti fotografi e sono entrate di diritto nel loro parco macchine per la loro praticità e maneggevolezza. Nell'era della fotografia digitale le automatiche sono diventate molto popolari per la loro estrema praticità e per il costo relativamente basso. Sono completamente automatiche o consentono solo limitati interventi manuali, e con una risoluzione di 5 Megapixel si possono ottenere ottime stampe fino al formato A4.
La Olympus FE-350 con risoluzione di 8 megapixel, zoom 4x.
Famiglia di camere a metà strada tra le compatte e le professionali, con sensori da 5 a 10 milioni di pixel. Generalmente una risoluzione maggiore si combina con caratteristiche più avanzate come la tecnologia di focalizzazione ed i comandi manuali. Questo è il segmento più vivace e dinamico, con una clientela di fotografi amatoriali con esperienza, che desiderano avere pieno controllo dei comandi e produrre stampe di media grandezza o piccoli poster.
La Panasonic Lumix FZ50 con sensore CCD da 10 Megapixel, stabilizzatore di immagine e zoom ottico 12x. Una delle più apprezzate e complete fotocamere prosumer.
Se avete soldi da spendere potete rivolgere le vostre attenzioni alle fotocamere progettate per i professionisti o per gli amatori di alto livello. Con costi che vanno dai 1000 ai 6000 Euro, queste camere riprendono il design e la tecnologia reflex e vantano risoluzioni tra i 10 ed i 14 megapixel, e talvolta anche molto oltre. Uno dei grandi vantaggi di queste camere è che molte caratteristiche tecniche (come i comandi di esposizione) ed accessori (come le ottiche) progettati per le versioni a film, sono presenti anche nelle versioni digitali. Una recente novità, in origine introdotta congiuntamente da Olympus, Kodak, e Fuji alle quali si sono aggiunte in seguito Leica, Panasonic, Sanyo e Sigma, è il Sistema Quattro Terzi. L'elemento chiave di questo sistema è uno standard per le dimensioni dei sensori di immagine e per l'attacco degli obiettivi. Il sensore misura 18 x 13.5 mm, cioè un rapporto di 4 a 3. Poiché il sensore ha dimensioni e forma standard, le ottiche progettate per una camera possono essere usate per ognuna delle altre. Questo nuovo standard ha fatto ridurre notevolmente i costi perché permette ai costruttori di ottiche di ridurre il numero di modelli in catalogo. Ciò permette a molti costruttori di competere con case come Canon e Nikon che producono in proprio le loro ottiche di alta qualità, potendo contare su alti volumi di produzione necessari ad abbattere i costi. Ora i costruttori di camere reflex possono dedicare le loro risorse alla produzione di fotocamere e lasciare al cliente la scelta fra ottiche di molti produttori.
Fotocamera professionale Canon EOS-1Ds Mark III con sensore CMOS 24x36 da 21.1 Megapixel riesce a scattare 5 immagini al secondo alla massima risoluzione
Un vantaggio collaterale di un sistema in cui le ottiche sono progettate specificamente per le camere digitali è il loro peso e dimensioni. Poiché i sensori sono più piccoli di un fotogramma di una pellicola, le lenti possono essere proporzionalmente più piccole. Prima dell'introduzione del sistema 4:3 le fotocamere digitali erano progettate per accogliere le stesse ottiche delle macchine a film. Un vero spreco, considerando che il sensore ha una superficie 3,5 volte minore di un fotogramma e usa solo una piccola porzione centrale delle lenti.
Qui le cose tendono a confondersi. Molte fotocamere consentono di produrre brevi videoclip, mentre alcune videocamere digitali possono scattare anche singole fotografie. A 30 immagini al secondo, un video cattura 1800 immagini al minuto. É possibile estrarre un singolo fotogramma da un video, ma occorre tenere presente che la risoluzione è solitamente molto inferiore.
La videocamera Xacti CG9 di Sanyo, con zoom ottico 5x e monitor da 2,5". Cattura anche immagini singole da 9,1 megapixel.
Le fotocamere digitali sono così pratiche e utili che vengono inserite sempre di più in altri apparecchi come i palmari ed i telefoni cellulari. Questi apparecchi possono spesso spedire immagini ad altri cellulari o anche a siti internet. Vedi l'articolo di approfondimento.
Il cellulare triband Nokia 6170 cattura immagini digitali e videoclip con audio.
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