La sola vera differenza fra una macchina fotografica digitale

e una a pellicola risiede nel fatto che la macchina digitale

non utilizza pellicola per registrare un’immagine.

Tuttavia, quest’unica fondamentale diversità influenza

tutti i dispositivi all’interno della macchina,

dall’obiettivo all’esposimetro. Di conseguenza è importante

apprendere esattamente che cosa accade

dentro la propria macchina digitale.

1.1 Qualcosa di vecchio, qualcosa

di nuovo

Proprio come farebbe una macchina fotografica tradizionale,

la vostra macchina digitale registra un’im2

Come funziona una macchina fotografica digitale

magine per mezzo di un obiettivo che focalizza la

luce su di un piano focale. In una macchina a pellicola,

la luce viene fatta convergere da una lente

(l’obiettivo) attraverso un’apertura e un otturatore,

fino a raggiungere una porzione di pellicola posizionata

sul piano focale. Chiudendo e aprendo l’apertura,

e variando il tempo di apertura dell’otturatore,

un fotografo può controllare come la pellicola viene

esposta. Come si vedrà più avanti, il controllo dell’esposizione

permette al fotografo di cambiare il livello

al quale la macchina congela l’azione, di controllare

quanto accuratamente la pellicola registra le informazioni

sul contrasto e sulla saturazione, e quali

parti dell’immagine risultano a fuoco.

La vostra macchina digitale funziona allo stesso

modo, ma invece di una porzione di pellicola sul

piano focale, si ha invece un particolare chip detto

CCD (Charge Coupled Device, dispositivo ad accoppiamento

di carica). Inoltre, come vedremo, la

maggior parte delle macchine digitali non hanno un

vero e proprio otturatore meccanico.

Quando si scatta una foto con una macchina digitale,

il CCD campiona la luce che passa attraverso

l’obiettivo e la converte in segnali elettrici. Si tratta

di segnali molto deboli che devono essere prima

amplificati e poi e inviati a un convertitore analogicodigitale

che trasforma i segnali in numeri. Questi

numeri vengono poi passati a un computer interno

per 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 sono

archiviati in una memory card (Figura 1.1).

Figura 1.1: La luce entra in una macchina digitale

esattamente come farebbe con una macchina tradizionale

a pellicola. Solo che, invece di impressionare

una porzione di pellicola, viene digitalizzata da un

microchip e passata a un computer interno che crea

l’immagine definitiva.

Per meglio comprendere come funziona una macchina

fotografica digitale, però cccorre conoscere qualcosa

in più per quanto riguarda il colore.

4 Come funziona una macchina fotografica digitale

1.2 Cenni di teoria sul colore

Nel 1869 James Clerk Maxwell chiese al fotografo

Thomas Sutton (l’inventore della macchina fotografica

SLR, reflex monobiettivo) di fare tre fotografie in

bianco e nero di un nastro di stoffa a motivi tartan.

Maxwell voleva verificare una sua teoria a riguardo

di un possibile metodo di creazione di fotografie a

colori. Chiese quindi a Sutton di disporre sulla macchina

un filtro differente a ogni scatto: prima un

filtro rosso, poi verde, poi blu. Dopo che la pellicola

fu sviluppata, Maxwell proiettò tutte e tre le fotografie

in bianco e nero su uno schermo, utilizzando tre

proiettori equipaggiati con gli stessi filtri usati per le

fotografie.

Quando le immagini vennero proiettate l’una sull’altra,

esse si completarono a vicenda e Maxwell

ottenne la prima fotografia a colori in assoluto.

Inutile aggiungere come questo fosse un procedimento

tutt’altro che pratico. Ci vollero purtroppo

altri trent’anni per trasformare la scoperta di Maxwell

in un prodotto commercializzabile. Ciò accadde

nel 1903, quando i fratelli Lumiere utilizzarono delle

tinte rosse, verdi e blu per colorare grani di amido

che potevano essere applicati a lastre di vetro per

creare immagini a colori. Essi chiamarono questo

processo Autochrome e si trattò del primo processo

riuscito 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 per

ottenerne altri. I pittori hanno utilizzato questa tecnica

per secoli, certo, ma quel che Maxwell ha dimostrato

è che, mentre si possono mescolare varie

tinte per ottenere colori più scuri, la luce si mescola

per ottenere colori più chiari. O, per dirla in termini

tecnici, il colore si fonde attraverso un processo

sottrattivo (si sottrae colore per creare il nero),

mentre la luce si fonde attraverso un processo additivo

(si aggiunge colore per creare il bianco). Si

noti che Maxwell non scoprìle proprietà additive della

luce (molto tempo prima Newton aveva fatto parecchi

esperimenti a riguardo) ma egli fu il primo ad

applicarle all’ambito della fotografia.

Si osservi l’immagine contenuta nella cartella Color

Plate 1 nel CD-ROM allegato per vedere un rapido

esempio di come i tre colori additivi fondamentali

possano essere combinati per creare altri colori.

La vostra macchina digitale crea un’immagine a

colori servendosi di un processo praticamente identico

a quello usato da Maxwell nel 1860: essa scatta

tre diverse fotografie in bianco e nero e le fonde in

un’unica immagine a colori.

Quella mostrata in Figura 1.2 viene chiamata immagine

RGB perchè utilizza i canali rosso (Red), verde

(Green) e blu (Blue) per creare un’immagine a

colori. Come vedremo più oltre, è possibile apportare

correzioni e modifiche molto sofisticate agendo

direttamente sui singoli canali rosso, verde e blu.

6 Come funziona una macchina fotografica digitale

Figura 1.2: In un’immagine digitale tre canali separati,

rosso, verde e blu, vengono combinati per

produrre un’immagine finale a colori.

1.2 Cenni di teoria sul colore 7

SUGGERIMENTO

Voi dite “bianco e nero”, io dico “scala

di grigi” Anche se chi fotografa con macchine

a pellicola utilizza il termine “bianco e nero”

per indicare un’immagine che manca del colore,

nell’universo digitale è preferibile usare il

termine “scala di grigi”. Come abbiamo visto in

Figura 1.1 un computer può creare un’immagine

composta solamente da pixel bianchi e neri.

Di conseguenza è spesso importante distinguere

tra un’immagine fatta solo di pixel bianchi e

neri e una costituita da pixel di varie sfumature

di grigio.

Nel secolo e mezzo che è passato dall’invenzione

di Maxwell sono state scoperte altre modalità per

rappresentare il colore. Per esempio, un altro modello

chiamato Colore L*A*B (conosciuto anche come

Colore Lab) fa uso di un canale per l’informazione

sulla luminosità, un altro per la quantità di verde o

di 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 in

stampa.

Questi sistemi vengono chiamati modelli cromatici

o intervalli di colore, e ogni modello possiede

una particolare gamma o scala cromatica che può

visualizzare. Alcune scale sono più appropriate per

determinati scopi rispetto ad altre, e tutte queste

8 Come funziona una macchina fotografica digitale

gamme cromatiche sono più ridotte rispetto a quella

percepibile dall’occhio umano.

Ci occuperemo più approfonditamente di gamme

e modelli cromatici nei prossimi capitoli.

Per ora è importante comprendere che le fotografie

digitali sono costituite da canali separati di colore

rosso, verde e blu che si fondono per ottenere

l’immagine a colori.

1.3 Come funziona un CCD

George Smith e William Boyle erano due ingegneri

della Bell Labs. La storia narra che un giorno di

fine ottobre costoro discussero per circa un’ora ipotizzando

la possibilità di fabbricare un microchip, un

semiconduttore, che potesse essere usato al posto

del tradizionale tubo come parte sensibile di una videocamera

a stato solido invece che per la memoria

di un computer. L’anno era il 1969, e in quell’ora i

due ingegneri avevano ideato il CCD.

Circa un anno dopo, la Bell Labs realizzò una videocamera

del genere, sfruttando il nuovo chip di

Smith e Boyle. Anche se le loro intenzioni di partenza

erano quelle di costruire una semplice macchina

di ripresa che potesse essere utilizzata in un’apparecchiatura

di videotelefono, erano presto riusciti a

costruire un dispositivo sufficientemente adatto per

le trasmissioni televisive.

Da quel momento in poi, i CCD sono stati impie1.3

Come funziona un CCD 9

gati in una vasta gamma di dispositivi, dalle macchine

fotografiche ai fax. Dato che le videocamere

hanno una risoluzione piuttosto bassa, il CCD ha

funzionato ottimamente per creare immagini di buona

qualità video. Per la stampa, però, serve una

risoluzione molto più elevata. Perciò sono dovuti

attendere tempi piu recenti per vedere CCD con

una risoluzione tale da competere con la pellicola

fotografica.

1.3.1 Contare gli elettroni

La pellicola fotografica è ricoperta da un’emulsione

fotosensibile di cristalli di argento. Quando la luce

colpisce la pellicola, gli atomi di argento si agglomerano.

Più luce è presente, maggiori saranno gli

agglomerati. In questo modo una porzione di pellicola

registra i diversi quantitativi di luce che incidono

sulle varie zone della superficie. La pellicola a colori

è composta da tre livelli distinti, uno sensibile al

rosso, 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 serie

di piccoli elettrodi chiamati photosite (fotoelementi).

Sistemati in una griglia, troviamo un photosite per

ogni pixel di un’immagine. Di conseguenza è il numero

di photosite che determina la risoluzione di un

CCD.

Prima di poter scattare una fotografia, la mac10

Come funziona una macchina fotografica digitale

Figura 1.3: Questo CCD della Kodak è tipico dei sensori

d’immagine che si trovano in molte macchine

digitali.

china digitale deve poter caricare di elettroni la superficie

del CCD. Quando la luce colpisce il CCD, gli

elettroni si agglomerano sopra la griglia di photosite.

Maggiore è la luce che coinvolge un photosite, maggiore

sarà il numero di elettroni agglomerati. Dopo

aver esposto il CCD alla luce, la macchina deve semplicemente

misurare la quantità di carica a ogni photosite

per determinare quanti elettroni sono coinvol1.3

Come funziona un CCD 11

ti, e cosìstabilire quanta luce ha inciso su quel determinato

punto. Questa misurazione viene poi mutata

in un numero da un convertitore analogico-digitale.

La maggior parte delle macchine digitali consumer

si serve di un convertitore analogico-digitale a

8 bit, ovvero la carica elettrica di ogni photosite viene

convertita in un numero a 8 bit, cioè un numero

fra 0 e 255. Alcune macchine più costose hanno

convertitori analogico-digitali a 10 o 12 bit, il che significa

che possono fare uso di valori fino a 1024 e

4096 rispettivamente.

In ogni caso, un convertitore da analogico a digitale

con una maggiore profondità di bit non offre al

vostro CCD una gamma dinamica maggiore. I colori

più luminosi e più scuri che può vedere rimangono

gli stessi: l’aumentata profondità di bit sta a significare

che la macchina produrrà delle gradazioni più

precise e sottili all’interno della gamma dinamica.

Il termine dispositivo ad accoppiamento di carica

(Charge Coupled Device, CCD) deriva dal modo in

cui la macchina digitale interpreta le cariche dei singoli

photosite. Dopo aver esposto il CCD, le cariche

sulla prima fila di photosite vengono trasferiti a un

dispositivo di uscita (read out register) dove vengono

amplificati e poi inviati al convertitore analogicodigitale.

Ogni fila di cariche viene elettricamente accoppiata

alla fila successiva in modo che, dopo che

una fila è stata letta e cancellata, le file successive

si spostano verso il basso per occupare lo spazio

12 Come funziona una macchina fotografica digitale

lasciato libero (Figura 1.4)

Figura 1.4: Le file di photosite sulla superficie del

CCD sono fra loro accoppiate. Non appena la fila più

bassa viene letta nella parte inferiore del CCD, tutte

le file soprastanti si spostano verso il basso. Questo

significa “accoppiamento” nella dicitura “dispositivo

ad accoppiamento di carica”.

Dopo che tutte le file di photosite sono state lette,

il CCD viene ricaricato di elettroni ed è pronto a

scattare una nuova immagine.

I photosite sono sensibili soltanto alla quantità di

luce che ricevono. Non si occupano del colore. Come

avrete già immaginato, per percepire il colore la

macchina digitale deve poter operare una sorta di

filtraggio RGB del tutto simile al metodo di Maxwell.

Per farlo vi sono molte strade, ma la più comune

è quella che sfrutta un sistema di batterie ad alli1.3

Come funziona un CCD 13

neamento singolo (single array), chiamato a volte

allineamento a righe (striped array).

1.3.2 Allineamenti

Figura 1.5: Pur non avendo la minima idea di quali

pixel appartengano alla prima figura, è però possibile

provare a indovinare quali possano essere i pixel

mancanti nella seconda.

Consideriamo le immagini in Figura 1.5. Se vi si

chiedesse di aggiungere i pixel mancanti nella Figura

1.5a, probabilmente la vostra reazione sarebbe:

Di cosa sta parlando?. Se però si ponesse la stessa

domanda nel caso della Figura 1.5b, con tutta probabilità

non avreste problemi a riprodurre l’immagine

riportata in Figura 1.6.

Sapreste quali pixel aggiungere basandovi sugli

14 Come funziona una macchina fotografica digitale

Figura 1.6: Se vi si chiedesse di aggiungere

i pixel mancanti alla Figura 1.5b, probabilmente

realizzereste un’immagine simile a questa.

altri pixel già esistenti nell’immagine. In altre parole

avreste finito con l’interpolare i nuovi pixel basandovi

sulle informazioni preesistenti. È probabile che

abbiate incontrato il fenomeno dell’interpolazione nel

1.3 Come funziona un CCD 15

caso del ridimensionamento di un’immagine con un

programma di editing quale Photoshop. Per ridimensionare

un’immagine da 4 x 6 a 8 x 10 l’editor di

immagini deve fare parecchi calcoli per determinare

di quali colori dovranno essere quei nuovi pixel.

Il sistema ad allineamento singolo impiegato in

una normale macchina digitale sfrutta una forma di

interpolazione per creare un’immagine a colori. Come

abbiamo visto nel paragrafo precedente, il CCD

all’interno della macchina è in grado di creare un’immagine

a scala di grigi del soggetto da fotografare

misurando la quantità di luce che va a colpire ogni

parte del sensore del CCD.

Per fotografare a colori, la vostra macchina effettua

un tipo di filtraggio RGB molto simile a quello

usato da Maxwell nel 1869. Ogni photosite sul CCD

viene colorato da un filtro, rosso verde o blu. Questa

combinazione di filtri viene chiamata allineamento

(array) di filtri a colori (color filter array) e la maggior

parte dei CCD usano uno schema di filtri come

quello in Figura 1.7.

Grazie a questi filtri, il CCD può produrre immagini

distinte, e incomplete, di colore rosso, verde e blu.

Le immagini sono incomplete perché se prendiamo

ad esempio quella rossa, ad essa mancano tutti quei

pixel coperti da un filtro blu, e viceversa l’immagine

blu manca dei pixel coperti da un filtro rosso. E

ad entrambe mancano tutti quei pixel coperti da un

filtro verde.

16 Come funziona una macchina fotografica digitale

Figura 1.7: Per vedere il colore, i pixel alternati su

un CCD vengono coperti da filtri di colore diverso. Il

sistema di allineamento dei filtri a colori mostrato in

figura viene chiamato schema Bayer.

Per realizzare un’immagine a colori completa, viene

utilizzato un metodo di interpolazione incredibilmente

sofisticato. Esattamente come voi avete

sfruttato le informazioni incomplete della Figura

3.5b per calcolare i pixel mancanti, la vostra macchina

digitale può calcolare il colore di ogni pixel analizzando

tutti i pixel adiacenti. Per esempio, se si

osserva un pixel in particolare e si nota che quello

immediatamente a sinistra è di color rosso brillante,

quello a destra è invece blu brillante e i pixel im1.3

Come funziona un CCD 17

mediatamente soprastanti e sottostanti sono verdi,

allora il pixel in questione sarà probabilmente bianco.

Perché? Come ha dimostrato Maxwell, se si mescola

un gruppo di luci rosse, verdi e blu, si ottiene

una luce bianca. Tra l’altro, se vi state chiedendo il

perché ci siano cosìtanti pixel verdi rispetto a quelli

rossi o blu, la risposta è che l’occhio è più sensibile

al verde; perciò è sempre bene avere più risoluzione

verde possibile.

Inutile aggiungere come questo tipo di interpolazione

sia incredibilmente complesso. Un conto è

dedurre un singolo pixel bianco, ma calcolare tutte

quelle sottili ombreggiature che servono a costituire

una fotografia coinvolge una serie di algoritmi davvero

arzigogolati. Le differenze fra questi algoritmi

sono solo una delle caratteristiche che distingue la

qualità delle varie macchine digitali.

Questo processo di interpolazione viene chiamato

demosaicizzazione e a seconda della marca della

macchina vi sono procedure differenti. Per esempio,

mentre molte macchine digitali controllano soltanto

i pixel immediatamente adiacenti, le macchine della

Hewlett-Packard arrivano ad analizzare una regione

di 9 x 9 pixel. Il SuperCCD della Fuji, d’altro canto,

evita la classica griglia di photosite quadrati in favore

di photosite ottagonali sistemati in una struttura a

nido d’ape. Un tale schema necessita ancora più demosaicizzazione

per produrre pixel d’immagine rettangolari,

ma Fuji dichiara che con questo sistema si

18 Come funziona una macchina fotografica digitale

ottiene una maggiore risoluzione.

Altre marche utilizzano lo schema tradizionale rettangolare,

ma usano un diverso allineamento dei filtri

a colori. Canon per esempio usa filtri color ciano,

giallo, verde e magenta sui photosite dei propri

CCD. Siccome ci vogliono meno strati di colore per

creare filtri color ciano, giallo, magenta e verde rispetto

a quanti ne occorrano per creare filtri rossi,

verdi e blu, in un filtro CYGM passa più luce diretta al

CCD. Più luce significa un miglior rapporto segnaledisturbo,

il che produce immagini con una maggiore

luminanza e minor disturbo. Infatti le macchine digitali

Canon realizzano immagini con livelli di disturbo

davvero bassi.

I CCD stessi sono di solito molto piccoli, dell’ordine

di un quarto o di mezzo pollice (rispettivamente

6 e 12 mm). Per fare un paragone, lo spazio occupato

da una singola fotografia sulla pellicola da 35

mm è 36 x 23,3 mm (Figura 3.8). Il fatto che si

possano costruire CCD cosìpiccoli è la ragione principale

per cui le macchine digitali sono cosìridotte in

dimensioni.

L’unico inconveniente del CCD è che non funziona

sempre tutto correttamente. Per esempio, se un

photosite viene colpito da troppa luce, questo può

influenzare i photosite adiacenti. Se il software della

macchina digitale non è sufficientemente capace di

gestire questo fenomeno, si vedrà un effetto blooming,

cioè macchie di colore e chiazze luminose,

1.3 Come funziona un CCD 19

Figura 1.8: I CCD sono generalmente molto piccoli,

specie se paragonati alle dimensioni della pellicola

da 35 mm.

nell’immagine finale. L’effetto blooming capita più

spesso con quei CCD più piccoli e con quelli ad alta

risoluzione, perché i photosite sono in posizione più

ravvicinata fra loro.

20 Come funziona una macchina fotografica digitale

NOTA

Quei pixel in più Non tutti i photosite del CCD

vengono usati per registrare un’immagine. Alcuni

di essi, per esempio, si utilizzano per valutare

i livelli di nero dell’immagine. Altri per

determinare il bilanciamento del bianco. Infine

alcuni pixel vengono nascosti. Poniamo che il

CCD abbia uno schema quadrato di allineamento

dei pixel, ma la casa costruttrice vuole una

macchina digitale che scatti foto rettangolari,

allora alcuni pixel ai bordi del CCD verranno

nascosti, mascherati.

Come ci si può immaginare, interpolare il colore

in una macchina digitale che ha milioni di pixel sul

suo CCD richiede parecchia potenza di calcolo. Tale

potenza, e la memoria necessaria a supportarla,

è un altro motivo per cui queste macchine sono rimaste

costose cosìa lungo: una macchina digitale è

costituita dai chip più svariati.

1.3.3 CCD: mantieni l’interpolazione

La tecnologia vista prima, che viene utilizzata nella

maggior parte delle macchine fotografiche costruite

oggi, viene chiamata sistema ad allineamento singolo

perché si serve di un solo CCD per processare

tutti e tre i canali colore. Anche se questo è il sistema

più usato, vi sono altri modi per far vedere il

1.3 Come funziona un CCD 21

colore al CCD. Molte macchine di fascia alta e di medie

dimensioni hanno un sistema di allineamento a

tre scatti, che acquisisce tre esposizioni distinte, una

per colore. Questi tre scatti vengono poi combinati

in un’immagine a colori RGB.

Siccome non utilizzano la demosaicizzazione, gli

allineamenti a tre scatti non presentano gli artefatti

visti per il sistema ad allineamento singolo. Sfortunatamente,

scattare tre fotografie in successione

può richiedere qualche secondo in più perciò il soggetto

deve essere fermo e la luce costante; di conseguenza

queste macchine risultano utili per ritrarre

oggetti inanimati in uno studio.

Un sistema ad allineamento lineare consiste di

un’unica fila di sensori che effettuano tre distinti passaggi

filtrati sull’area dell’immagine. Essendoci soltanto

una fila di sensori, le case costruttrici possono

inserirvi molta risoluzione senza aumentare di molto

il prezzo. Naturalmente, come l’allineamento a tre

scatti, quello lineare va bene solamente per lavori

realizzati in studio. E, sempre come con l’allineamento

a tre scatti, non viene usata l’interpolazione.

Gli allineamenti trilineari sono una semplice variante

di quello lineare e consistono di tre allineamenti

l’uno sull’altro. Con ogni allineamento filtrato

separatamente, la macchina deve fare soltanto un

passaggio sull’area dell’immagine. Però, grazie all’unico

passaggio, alcune case costruttrici sono riuscite

a creare sistemi trilineari sufficientemente veloci per

22 Come funziona una macchina fotografica digitale

fotografare anche soggetti in movimento.

Figura 1.9: In un sistema ad allineamento multiplo,

diversi CCD sono usati per registrare le informazioni

dei canali rosso, verde e blu separatamente. Questo

sistema elimina l’interpolazione necessaria dei

sistemi ad allineamento singolo.

Infine, alcune macchine digitali utilizzano allineamenti

multipli, una serie di CCD distinti (Figura 1.9).

Quando la luce penetra all’interno della macchina

viene passata attraverso un prisma che la divide in

tre copie. Ogni copia viene indirizzata a uno specifico

CCD che è filtrato per uno specifico colore.

Le macchine ad allineamenti multipli possiedono la

1.3 Come funziona un CCD 23

flessibilità di un sistema ad allineamento singolo,

ma senza alcun problema legato all’interpolazione.

Sfortunatamente, avendo esse il triplo di CCD rispetto

a una macchina ad allineamento singolo, spesso

costano anche il triplo.

A meno che non stiate mettendo in conto di spendere

parecchio denaro, vi orienterete certamente sulle

macchine ad allineamento singolo.

1.3.4 Ora serve una vista d’insieme

Le parti prima descritte potrebbero esservi sembrate

complicate. In realtà il processo impiegato da un

CCD per catturare un’immagine è ancora più complesso.

Anzitutto la luce che attraversa l’obiettivo viene

passata da un filtro a infrarossi, alcune macchine

si servono di un filtro a infrarossi molto sottile rendendole

ideali per la fotografia a infrarossi, come

vedremo nel Capitolo 7. Dopo essere stati processati

e interpolati dal CCD, i dati dell’immagine (che

ora è a colori) vengono passati a un piccolo computer

dentro la macchina che svolge tutta una serie

di aggiustamenti. Per esempio l’immagine verrà aggiustata

secondo le regolazioni del bilanciamento del

bianco e di correzione dell’esposizione che vedremo

in dettaglio più avanti.

Poi la macchina potrebbe applicare degli aggiustamenti

al colore per sistemare il contrasto e la

24 Come funziona una macchina fotografica digitale

luminosità dell’immagine. Queste regolazioni spesso

riflettono delle tendenze estetiche di chi ha progettato

la macchina. Per esempio Olympus tende a

fabbricare macchine digitali che producono immagini

molto saturate e contrastate, mentre le macchine

Nikon spesso producono immagini che appaiono

un po’ piatte, ma hanno maggior accuratezza nel

colore.

Infine, molte macchine digitali attuano un certo

algoritmo di riduzione del disturbo per attenuare

qualche interferenza indesiderata nell’immagine, e

quasi tutte le macchine realizzano una certa accentuazione

dei contorni. Tutto questo processo avviene

all’interno della macchina, ed è uno dei motivi

per cui essa può impiegare del tempo per registrare

un’immagine.

1.4 Compressione e archiviazione

Dopo che l’immagine è stata processata, essa è pronta

per essere registrata su un qualsiasi dispositivo di

archiviazione fornito dalla macchina. Vi sono diverse

opzioni di archiviazione in competizione fra loro,

e le vedremo in dettaglio nel Capitolo 5. Una cosa

hanno in comune tutte queste opzioni, però: che

hanno una capacità limitata. Di conseguenza si cercherà

di fare un buon uso della memoria di massa

1.4 Compressione e archiviazione 25

NOTA

Immagini nude e crude Alcune macchine digitali,

dalla semiprofessionale Canon G1, alla

Nikon D1 di fascia alta, permettono di scaricare

dati non processati dalla camera stessa:

si tratta delle informazioni appena uscite

dal CCD. Grazie a software specifico è possibile

specificare come questi dati “nudi e crudi”

debbano essere processati, con pieno controllo

del bilanciamento del bianco, dell’accentuazione

dei contorni e del contrasto. Per l’utente

che richiede un elevato grado di controllo

del procedimento, questa è una funzionalità assai

utile. Inoltre le immagini “crude” non sono

compresse.

della macchina digitale, e il modo migliore è quello

di ottenere una certa compressione per ridurre le

dimensioni delle immagini.

Per fare questo, la maggior parte delle macchine

digitali utilizzano un tipo di compressione chiamato

JPEG. Creato dal Joint Photographic Experts Group, il

JPEG è un potente algoritmo che può ridurre grandemente

le dimensioni di una fotografia, a scapito però

della qualità dell’immagine. Perciò si dice che il JPEG

è un formato di compressione lossy, con perdita di

qualità, appunto.

Quasi tutte le macchine digitali offrono due tipi

di compressione JPEG, un’opzione a bassa qualità

26 Come funziona una macchina fotografica digitale

che degrada l’immagine visibilmente ma che però

offre scale di compressione dell’ordine di 10 o 20:1,

e un’opzione ad alta qualità che permette un grado

di compressione discreto (intorno a 4:1, di solito)

ma senza degradare molto la qualità dell’immagine.

Molto spesso vedrete come qualsiasi artefatto

aggiunto dal tipo di compressione JPEG a qualità

maggiore venga nascosto in fase di stampa. Per

chi invece fosse pignolo, comunque, molte macchine

offrono una modalità totalmente non compressa

che registra le immagini in formato TIFF, occupando

molto spazio.

La compressione JPEG sfrutta la particolarità della

visione umana di essere più sensibile ai cambiamenti

di luminosità rispetto a quelli di colore. Per

comprimere un’immagine in formato JPEG, prima la

macchina converte l’immagine in un’area di colore

dove ogni pixel viene espresso utilizzando un valore

di crominanza e un valore di luminanza.

Poi i valori di crominanza vengono analizzati in

blocchi di 8 x 8 pixel. Il colore di ogni area di 64 pixel

viene livellato in modo che ogni piccola (e si spera

impercettibile) variazione di colore viene rimossa.

Questo processo viene chiamato quantizzazione. Si

noti che, dal momento che il livellamento viene effettuato

solo sul canale della crominanza, tutte le

informazioni riguardanti la luminanza (quelle a cui

l’occhio umano è più sensibile) rimangono inalterate

e conservate.

1.5 Intanto, nel mondo reale… 27

Dopo la quantizzazione, all’intera immagine è applicato

un algoritmo di compressione non-lossy (cioè

senza perdita di qualità. In termini estremamente

semplici, un algoritmo di compressione non-lossy

funziona più o meno in questo modo: piuttosto che

codificare AAAAAABBBBBCCC, si codifica semplicemente

6A5B3C. Dopo la quantizzazione, le informazioni

sulla crominanza dell’immagine saranno più

uniformi, cosìci saranno porzioni più grandi di dati

simili, cosa che faciliterà il passo successivo del

processo di compressione.

Ma tutto questo che cosa significa per l’immagine?

La Figura 1.10 mostra un’immagine che è stata

eccessivamente compressa. Come si può vedere,

aree di tinta piatta o di sfumature graduali diventano

porzioni rettangolari dove il contrasto, in punti

di grande dettaglio, risulta un po’ troppo accentuato.

Fortunatamente la maggior parte delle macchine

digitali offrono una migliore qualità di compressione

rispetto a questo esempio.

1.5 Intanto, nel mondo reale…

Se tutte le informazioni incontrate in questo capitolo

suonano come un’inutile accozzaglia di parole senza

senso, è dovuto probabilmente al fatto che quando

si compra una macchina fotografica a pellicola non si

è abituati a far caso alla tecnologia legata all’immagine.

Tuttavia, se si coltiva seriamente la fotografia,

28 Come funziona una macchina fotografica digitale

Figura 1.10: Questa immagine è stata eccessivamente

compressa, come si può vedere dalla traccia

di artefatti lasciata dal formato JPEG.

con ogni probabilità si dedica del tempo a valutare

pregi e difetti di varie pellicole. Così, se da un lato

serve una certa conoscenza di chimica delle pellicole

per stimare la qualità di una particolare serie

di pellicole, gli argomenti trattati in questo capitolo

vi saranno d’aiuto nel valutare una determinata

macchina digitale.

La vostra macchina è più di un CCD, naturalmente,

perciò nel Capitolo 5 si vedranno le altre componenti

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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