rivoluzione informatica grafica I due tipi di immagini digitali immagini vettoriali immagini bitmap (o raster) funzioni matematiche mappe di bit

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1 PREMESSA Uno dei settori maggiormente beneficiati dalla rivoluzione informatica è indubbiamente quello della grafica, comprendendo in questa definizione tanto il disegno strettamente tecnico quanto, più genericamente, il trattamento delle immagini. La disponibilità di macchine sempre più potenti in termini di velocità di calcolo e di spazio di memoria, unita alla creazione di programmi relativamente semplici da utilizzare, permette ormai a chiunque si trovi in condizioni economiche non ristrette, di spaziare entro ambiti fino a qualche anno fa riservati agli studi di architettura o di graphic design. BITMAP O VETTORIALE? I due tipi di immagini digitali Le immagini che vengono elaborate dal computer si dividono fondamentalmente in due grandi categorie: immagini vettoriali e immagini bitmap (o raster). La differenza tra i due tipi non è necessariamente visibile, piuttosto risiede nel modo in cui sono "descritte", cioè nel linguaggio che viene usato per codificarle. Le immagini vettoriali vengono descritte in termini di funzioni matematiche, quelle bitmap - come suggerisce la stessa denominazione - sono invece "semplici" mappe di bit. Semplificando, possiamo dire che una linea retta nera in formato vettoriale verrà descritta da una formula che, volgarizzando, suonerà più o meno così: dal punto (x,y) parte una linea di colore nero che termina al punto (x,z). La stessa linea retta in formato bitmap avrà una descrizione che suonerà invece così: il punto (x,y) è nero, il punto (x,a) è nero, il punto (x,b) è nero... e così via, fino al raggiungimento del termine della linea: viene cioè descritta la dislocazione di tutti i singoli punti che costituiscono l'immagine, con il loro relativo valore di colore. Questa differenza nel linguaggio di codifica si ripercuote sulle caratteristiche e sulle potenzialità delle immagini. Il formato vettoriale, ad esempio, si presta ad essere utilizzato soprattutto nel disegno tecnico e nella grafica editoriale, nei settori, cioè, in cui le immagini non devono necessariamente avere caratteristiche fotografiche, quali ricchezza di sfumature e generali proprietà di realismo: la descrizione matematica di sfumature fotorealistiche, infatti, può richiedere elaborazioni particolarmente complesse, annullando così uno dei principali vantaggi delle immagini vettoriali, vale a dire la loro "leggerezza" in termini di byte. L'effetto di fotorealismo è invece facilmente ottenuto dalle immagini bitmap: qualsiasi sfumatura di colore può ormai essere pienamente risolta da un'immagine di questo tipo e i continui progressi nel settore permettono di raggiungere risultati sempre più indistinguibili da quelli ottenuti con i tradizionali mezzi fotografici. Naturalmente, le immagini bitmap sono più "pesanti" in termini di byte, nonostante siano stati elaborati diversi algoritmi di compressione che permettono "snellimenti" anche molto cospicui. Un'altra differenza essenziale tra i due tipi di immagine riguarda il loro comportamento nel caso di operazioni ridimensionamento. Le immagini vettoriali possono essere ingrandite a piacimento senza che questo influisca sulla loro qualità; le immagini bitmap, per contro, se ingrandite, perdono inevitabilmente in qualità, mostrando, in modo più o meno evidente, una tipica "quadrettatura". Ciò è dovuto al fatto che mentre le funzioni matematiche che 1

2 descrivono un'immagine vettoriale possono essere semplicemente ricalcolate per adeguarsi alle nuove dimensioni dell'immagine, soltanto un'operazione di interpolazione - che per quanto accurata non può che essere approssimativa - permette di creare nuove informazioni relative a punti della mappa di bit prima inesistenti. Un modo più "tecnico" di illustrare questa situazione consiste nell'affermare che mentre la risoluzione (la "quantità di dettaglio") di un'immagine bitmap è dipendente dalle sue dimensioni, quella di un'immagine vettoriale non ne è influenzata. CMYK O RGB? I modelli di colore COLORE RGB I colori formati col metodo RGB nascono dalla miscelazione dei tre colori base di questo sistema: il rosso (R=red), il verde (G=green) e il blu (B=blue). Quando questi tre colori si sovrappongono, vengono creati il cyan, il magenta e il giallo. (vedi immagine sotto) Poiché i colori RGB si combinano per creare il bianco, vengono anche detti colori additivi. Portando tutti e tre i colori al valore massimo (255) si crea il bianco puro, mentre settando tutti e tre i colori a 0, si otterrà il nero puro... Con il modello RGB, quindi, viene assegnato un valore di intensità a ogni pixel compreso fra 0 (nero) e 255 (bianco). Ad esempio, un colore rosso luminoso può avere un valore R di 246, un valore G di 20 e un valore B di 50. Le immagini RGB usano tre colori per riprodurre fino a 16,7 milioni di colori sullo schermo; sono immagini a tre canali, per cui contengono 24 (8 x 3) bit per pixel. I monitor dei computer visualizzano sempre i colori usando il modello RGB. COLORE CMYK Nel momento in cui sia necessario stampare un'immagine, è preferibile usare il modello di colore CMYK per ottenere a stampa esattamente gli stessi colori visualizzati su monitor. 2

3 l modello CMYK si basa sulla capacità di assorbimento della luce dell'inchiostro sulla carta. Quando la luce bianca colpisce gli inchiostri, una parte del colore viene assorbita e una parte viene riflessa all'occhio. In teoria, i pigmenti puri di cyan (C), magenta (M) e giallo (Y) si dovrebbero combinare per assorbire tutto il colore e produrre il nero (*); per tale motivo sono chiamati anche colori sottrattivi. C & M = B (blu) C & Y = G (verde) M & Y = R (rosso) (*) C & M & Y = K (nero) Poiché tutti gli inchiostri di stampa contengono impurità, la somma di questi tre inchiostri non produce un nero, bensì il bistro, colore simile a una tonalità di marrone molto scura, Perciò nei processi di stampa si è aggiunto l'inchiostro di un quarto colore per avere il nero pieno. (La scelta della lettera K per il nero, anziché la lettera B iniziale nella traduzione inglese, è stata fatta per evitare confusioni con l'iniziale del colore Blue ed è dovuta al fatto che, nella stampa, si usa un procedimento di separazione dei colori per produrre tante diverse immagini quanti sono gli inchiostri usati. Nella quadricromia CMYK l'immagine corrispondente al nero è quella che contiene più dettagli e la lastra di stampa corrispondente è quindi normalmente considerata la lastra chiave, in inglese key plate. Da qui l'uso di K, con riferimento a tale lastra, per indicare il nero. ). La combinazione di questi inchiostri per riprodurre il colore viene chiamata stampa in quadricromia. Con il metodo CMYK, a ogni pixel di un'immagine CMYK viene assegnato un valore percentuale di ciascun 3

4 inchiostro di quadricromia. I colori sottrattivi (CMY) e i colori additivi (RGB) sono complementari. Ogni coppia di colori sottrattivi crea un colore additivo e viceversa. SCALA DI COLORE La scala di colore funziona mettendo a disposizione una tavolozza di colori (palette) dalla quale si prendono le varie tonalità che vanno a formare l'immagine. Per esempio, con una profondità colore di 8 bit, è possibile usufruire di una palette di 256 colori, come quella qui sotto, oppure di una in scala di grigio. Un altro modello che vale la pena di ricordare è l'hsb, che definisce i colori in base a tre parametri: tonalità (Hue), saturazione (Saturation) e luminosità (Brightness). La tonalità rappresenta il colore, la saturazione definisce la maggiore o minore intensità del colore e la luminosità, appunto, la quantità di luce. La maggior parte dei software grafici permette la conversione dall'uno all'altro modello di colore, in funzione della destinazione dell'immagine: se si lavora alla costruzione di un sito internet, ad esempio, sarà bene lavorare con immagini in RGB, mentre nel caso ci si stia occupando di lavori destinati alla stampa, è buona norma lavorare in CMYK. RISOLUZIONE : SPAZIALE E CROMATICA Due sono le proprietà che concorrono a determinare come l'immagine bitmap deve essere visualizzata su un monitor: Risoluzione Spaziale e Risoluzione Cromatica (profondità di colore). Risoluzione Spaziale La risoluzione spaziale rappresenta la quantità di dettaglio presente in un'immagine e si misura generalemente in DPI ("dot per inch"), vale a dire in "punti per pollice": un'immagine con una risoluzione di 300 DPI, ad esempio, apparirà più dettagliata (più definita) di una a 150 DPI, in quanto ogni pollice quadrato della sua superficie è composto da un numero di punti molto più elevato (ognuno dotato di specifiche caratteristiche di colore e luminosità) rispetto alla seconda immagine. Naturalmente, però, un'immagine a 300 DPI, essendo composta di più punti rispetto ad una a 150 DPI, necessita per essere "descritta" di un maggior numero di informazioni, e questo si ripercuote direttamente sul suo "peso" in termini di byte (o di "occupazione di spazio di memoria"). È quindi importante regolare la risoluzione dell'immagine in funzione dell'utilizzo che se ne vuole fare: se ad esempio si vogliono archiviare delle fotografie per poterle visualizzare successivamente sul computer, o per integrarle in un sito internet, una risoluzione di 72 DPI è perfetta, in quanto coincide con la risoluzione alla quale lavorano generalemente i monitor, se invece si intende utilizzare l'immagine per una stampa tipografica, allora la risoluzione deve essere regolata ad almeno 300 DPI, in quanto una risoluzione di molto minore darebbe come risultato un'immagine "sgranata" e fastidiosamente poco definita. 4

5 La prima immagine in alto a destra ha una risoluzione minore, e quindi una qualità sicuramente peggiore rispetto all'immagine in alto a sinistra. Nell'immagine di destra è possibile notare i famosi "quadrettoni" (pixels) che caratterizzano le immagini a bassa risoluzione. Risoluzione Cromatica o Profondità di colore La profondità di colore rappresenta il numero di colori utilizzati nell'immagine. Un'immagine può infatti utilizzare da un minimo di due (bianco e nero, ad esempio) fino a miliardi di sfumature di colori. Correntemente la profondità di colore viene indicata con il numero dei "bit" (le unità di informazione) necessari per descrivere il corrispondente numero di colori. Ad esempio, una profondità di colore pari a 1 bit, determina un'immagine a 2 colori; una profondità pari a 2 bit genera un'immagine a 4 colori; 3 bit descrivono 8 colori e così via, raddoppiando sempre il numero di colori per ogni bit aggiunto: 8 bit rendono un'immagine a 256 colori (si tenga conto che per "colori" si intendono diversi "valore di colore": 256 colori ad esempio, sono quelli generalmente contenuti nelle immagini in scala di grigio: in questo caso i 256 "colori" sono in realtà 256 tonalità di grigio), mentre per un'immagine "true color" (a 16 milioni di colori - circa) sono necessari 24 bit (attualmente i software permettono di lavorare con immagini anche a 32 o addirittura 48 bit, ma per la maggior parte degli utilizzi, i 24 bit del "true color" sono più che sufficienti). Naturalmente, anche la profondità di colore influisce direttamente sulle dimensioni in byte dell'immagine, e va quindi attentamente valutata preventivamente in funzione del tipo di lavoro che si sta compiendo. Le immagini RGB (24 bit) riproducono fino a 16,7 milioni di colori disposti in tre canali a 8 bit (256 colori per canale). Le immagini CMYK (32 bit) sono memorizzate in modo tale da risultare divise in quattro colori e quindi i bit di profondità sono uguali a quelli dell'rgb (8 bit colori per canale), ma la dimensione del file è maggiore di 1/3 perché contengono in più il canale del nero. 1 bpp b/n tratto 1 bpp b/n (effetto dither) 8 bpp 256 grigio 8 bpp 256 colore 24 bpp 16 milioni 5

6 Dithering ll dithering viene usato per creare l'illusione della profondità di colore in immagini dotate di una tavolozza limitata (quantizzazione del colore). In un immagine sottoposta a dithering, i colori non disponibili vengono approssimati dalla distribuzione dei pixel colorati con le tinte disponibili. L'occhio umano percepisce la diffusione come un amalgama dei colori. Il dithering è simile alla tecnica chiamata halftone nella stampa. Le immagini trattate con il dithering, particolarmente quelle in cui vengono usati pochi colori, possono spesso apparire granulari, o composte da puntini. Applicazione del dithering. I soli colori usati sono il rosso ed il blu ma, al rimpicciolirsi dei pixel, il colore appare violetto. Figura 1. Fotografia originale; notare la sfumatura del colore nel dettaglio. Figura 2. Immagine originale a cui è stata applicata una tavolozza limitata (web-safe color palette) senza l'applicazione del dithering. Notare le ampie aree con colore uniforme e la perdita di dettagli. Figura 3. Immagine originale con web-safe color palette e l'applicazione dell'algoritmo di dithering. Anche se usiamo la stessa tavolozza, l'applicazione del dithering genera un'immagine più simile all'originale. Figura 4. In questo caso, l'originale è stato ridotto ad una tavolozza ottimizzata a 256 colori, ed è stato applicato l'algoritmo del dithering. L'uso di una tavolozza ottimizzata, piuttosto che di una preimpostata, permette di migliorare ulteriormente l'immagine. 6

7 Colori indicizzati Hicolor (15 o 16 bit) Un'immagine a 2 bit per pixel. Il colore di ciascun pixel è rappresentato da un numero; ogni numero corrisponde ad un colore nella tavolozza. È consuetudine indicare i diversi tipi di profondità con il nome dello standard video con il quale sono stati introdotti sul mercato dei personal computer. 1 bpp (2 1 =2 colori) grafica monocromatica, spesso in bianco e nero 2 bpp (2 2 =4 colori) grafica CGA 4 bpp (2 4 =16 colori) grafica EGA o VGA standard a bassa risoluzione 8 bpp (2 8 =256 colori) grafica VGA ad alta risoluzione, Super VGA Colori diretti Con l'aumentare del numero di bit per pixel aumenta anche la quantità di colori possibili, rendendo sempre più scomodo l'uso delle tavolozze. Per le profondità più alte si preferisce perciò codificare i colori direttamente nei valori corrispondenti alla luminosità relativa dei canali rosso, verde e blu secondo il modello RGB. Il modello di profondità hicolor o highcolor usa 15 o 16 bit per pixel ed è considerato accettabile per la rappresentazione di immagini realistiche. 15 bpp Con questa profondità si usano 5 bit per rappresentare il rosso, 5 bit per rappresentare il blu e 5 bit per rappresentare il verde. Per ciascuno di questi tre colori esistono dunque 2 5 =32 livelli di luminosità che si possono mescolare per generare un totale di colori possibili ( ). 16 bpp con questa profondità vengono usati 5 bit per rappresentare il rosso e 5 bit per rappresentare il blu, ma 6 bit per rappresentare il verde: ciò è dovuto al fatto che l'occhio umano è più sensibile al verde che al rosso e al blu. A questo modo è possibile rappresentare colori diversi ( ). Truecolor (24 bit) Il modello di profondità truecolor permette di riprodurre immagini in modo molto fedele alla realtà arrivando a rappresentare 16,7 milioni di colori distinti. Con questa profondità si usano 8 bit per rappresentare il rosso, 8 bit per rappresentare il blu ed 8 bit per rappresentare il verde. I 2 8 =256 livelli d'intensità per ciascun canale si combinano per produrre un totale di colori ( ). Per la maggior parte delle immagini fotografiche questa profondità consente sfumature ancora più fini di quelle che l'occhio umano riesce a distinguere. Colore a 32 bit La denominazione di colore a 32 bit può risultare fuorviante, perché non si tratta in questo caso di 2 32 colori distinti, bensì del truecolor con l'aggiunta di 8 bit che possono rimanere 7

8 inutilizzati o servire alla codifica del canale alpha. La ragione per cui si lascia spazio vuoto è che l'accesso a 32 bit consecutivi risulta su molti processori più efficiente dell'accesso a 24 bit, che può causare ritardi dovuti all'allineamento e al mascheramento dei byte. Canale Alpha Il canale alpha è un canale aggiuntivo (non obbligatorio e non sempre presente), che descrive il grado di trasparenza/opacità (con un valore numerico variabile a seconda dei file grafici utilizzati) di ogni determinato pixel. Oltre il truecolor Verso la fine degli anni '90 furono messi a punto sistemi di computer high-end come alcuni modella della SGI in grado di visualizzare più di 8 bit per canale (12 o 16). I sistemi di questo genere sono oggi diventati piuttosto rari, perché non sembrano offrire un miglioramento visibile nella visualizzazione dei colori come ci si aspettava all'inizio. I software di generazione ed elaborazione d'immagini in qualità professionale hanno iniziato negli ultimi anni ad impiegare internamente 16 bit per canale. Sebbene gli 8 bit aggiuntivi non siano visibili sullo schermo, essi servono a proteggere la qualità dell'immagine dagli errori di arrotondamento che si accumulano quando vengono effettuate diverse modifiche successive su di una grafica, come la regolazione di luminosità e contrasto. Anche molti scanner d'immagine di alta qualità ed alcune schede video di nuova concezione sono in grado di riconoscere o visualizzare più di 8 bit per canale. Sembra che 10 bit per canale siano sufficienti per raggiungere i limiti assoluti della vista umana in quasi tutte le circostanze. Per esigenze ancora più specifiche si adoperano numeri in virgola mobile per tener conto delle quantità in eccesso di bianco e di nero. In questo modo si possono rappresentare in maniera accurata anche le immagini dove la luce del sole si affianca a spazi in ombra. Per descrivere intervalli di luminosità così ampi sono stati sviluppati modelli di colore diversi, molti dei quali usano 32 bit per canale. La ILM ha messo a punto un nuovo formato che usa numeri in virgola mobile di 16 bit. Questo tecnica sembra più funzionale rispetto all'uso di numeri interi di 16 bit per canale, ma richiede uno specifico supporto hardware per un'implementazione efficiente. Giallo (255,255,0) Verde(0,255,0) Cyan(0,255,255) Blue Red (255,0,0) (0,0,255) Rappresentazione dei colori Truecolor Magenta(255,0,255) 8

9 ANTI-ALIAS Sono dette anti-alias le procedure che permettono di "ammorbidire" i contorni delle immagini digitali. Un contrasto troppo accentuato tra i bordi dell'immagine e lo sfondo sottostante può produrre uno sgradevole effetto di "seghettatura", sia a monitor che in fase di stampa; l'applicazione di specifici filtri in dotazione con i principali programmi di grafica, permette di ovviare a questo problema agendo sulle tonalità di colore dei pixel che costituiscono le aree di maggior contrasto, conferendo loro un aspetto più "sfumato". Formazione dell'effetto alias Le schede video lavorano con triangoli e linee che, per essere mostrati, devono essere campionati (sampling). Questa è la fase dove vengono stabiliti i colori dei singoli pixel e che purtroppo produce le scalinature tra gli oggetti finali. Durante la campionatura al pixel viene assegnato un solo colore prendendo come riferimento il suo centro; se un pixel appartiene ad una linea che delimita due campi, anche in questo caso prevale il colore del campo a cui appartiene il centro del pixel. Per questo motivo su linee oblique, zone con alta differenza di colore o sui bordi netti si forma l'effetto alias. Per questo nella maggior parte dei casi (generalmente a livello hardware), l'immagine viene campionata come se invece di un singolo pixel ce ne siano di più e al pixel finale viene assegnato il colore medio (supersampling). Alcuni esempi di antialiasing 9

10 Tipi di anti-aliasing Maschera di subpixel Prima Dopo Supersampling Il supersampling è forse il metodo più usato. Ogni pixel viene suddiviso in più pixel che hanno un colore indipendente. Per calcolare il colore finale dei pixel viene fatta una "media" di tutti i pixel, generalmente dando una maggiore importanza ai pixel centrali. La maschera dei subpixel è l'insieme dei "frammenti" di pixel. Un ottima maschera è di 4x4px (16 subpx) anche se paga in prestazioni rispetto alle più veloci 2x2 o 3x3px. Polygon filtering Il polygon filtering viene utilizzato nella grafica tridimensionale: vengono smussati i bordi dei poligoni lasciando però inalterata la parte interna. L'effetto alias viene eliminato tramite un filtro di bilanciamento dei colori: se due (o più) poligoni giacciono sullo stesso pixel, il colore del pixel viene determinato in base ai colori dei poligoni. Per esempio, se su un pixel ci sono due poligoni di colori diversi p1 che copre 2/3 e p2 che copre il restante terzo, il colore del pixel sarà uguale al bilanciamento dei due colori, tenendo conto che la "forza" del colore di p1 sarà doppia rispetto a quella di p2. FORMATI DEI FILE GRAFICI Le immagini digitali, a seconda della codifica, possono essere salvate in diversi formati di file grafici. I formati vettoriali derivano spesso dai software che li producono: CorelDraw, ad esempio produce file CDR, Adobe Illustrator file AI, Autocad file DWG o DXF, e così via; le loro caratteristiche sono abbastanza simili e possono essere convertiti l'uno nell'altro, sebbene questa operazione non sia sempre così lineare come avviene per le immagini bitmap: le differenze di progettazione dei vari software, infatti, possono causare problemi nella "traduzione" da un formato all'altro. Per quanto riguarda le immagini bitmap, invece, il discorso è diverso. Anche in questo caso esistono molti formati, ma alcuni hanno caratteristiche che li rendono insostituibili, come ad esempio il jpg, gif e tif. 10

11 Metodi di compressione I metodi di compressione sono dei metodi matematici di trattamento dei dati che permettono di manipolare le informazioni in modo tale da ridurre al massimo il numero di byte necessari per immagazzinarle. Il loro funzionamento dipende in maniera sostanziale dal particolare metodo matematico usato. Per dare un'idea prendo ad esempio l'algoritmo di compressione usato dal formato GIF, uno dei più famosi. GIF utilizza il metodo di compressione LZW (iniziali dei suoi inventori Lempel-Ziv e Welch). Questo metodo, tra le varie tecniche che utilizza, si preoccupa anche di memorizzare il colore di una sequenza, quando questa è monocromatica, invece che il colore di ogni singolo byte di cui è composta. Per esempio, invece di memorizzare la sequenza rosso-rosso-rosso-rosso-rosso-rosso-rossorosso-rosso-rosso-verde-verde-blu-blu-blu-rosso, il metodo LZW memorizza i dati riguardanti il colore in questo modo: 10 rossi -> 2 verdi -> 3 blu -> 1 rosso. È facile capire come immagini con vaste aree di colore uniforme possano venire quindi molto compresse dal formato GIF, mentre immagini con sfumature molto graduali vengano ben poco compresse. Il metodo LZW è molto vecchio: la sua prima versione risale al Più tardi però ci si è resi conto che alcune informazioni trasportate e riprodotte sono rindondanti o addirittura del tutto inutili.questo capita perchè alcuni nostri sensi, come la vista o l'udito, sono imperfetti, e spesso riescono a percepire assai meno informazioni di quelle che gli si possono mettere a disposizione. Da questa idea nel 1991 è nato il formato JPEG, che si basa sulla scoperta che l'occhio umano ha dei recettori di luminanza (bianco e nero) molto più precisi rispetto a quelli di crominanza (colore). Il metodo JPEG infatti separa i due canali dell'immagine (luminosità e colore) e applica algoritmi differenti, più precisi sulla luminosità e più drastici sul colore, ottenendo così compressioni molto buone. Vediamo ora le principali distinzioni fra i metodi di compressione, che possiamo dividere in due grandi gruppi: -Metodi con perdita (o Lossy) -Metodi senza perdita (o Lossless) Metodi Lossy I metodi Lossy sono quei metodi che, proprio per comprimere al massimo i dati, scartano alcune delle informazioni riguardanti l'immagine originale. Sono metodi molto vantaggiosi per aumentare al massimo la velocità di scaricamento, ma irreversibili: ogni qual volta una immagine viene salvata in un formato lossy, vengono perse alcune informazioni, che non sono più recuperabili, a meno naturalmente di non averne conservato un altro salvataggio in un formato lossless. Proprio a causa di questa loro caratteristica, è assai sconsigliabile fare progressive modifiche e salvataggi in questo tipo di formati, perchè ad ogni passaggio la qualità peggiorerà e sarà sempre meno fedele all'originale. Conviene invece salvare in un formato senza perdita fino a lavoro ultimato, e solo in ultima istanza salvare in un formato con perdita. L'esempio più classico di formato lossy per quanto riguarda le immagini è il JPEG. Metodi Lossless I metodi lossless sono invece i metodi che non hanno perdita di informazioni; ovviamente essi risultano sempre meno efficaci nell'ottimizzare lo scaricamento dei dati, ma hanno il grande pregio di mantenere costanti e stabili le informazioni contenute nell'originale. Formati lossless per le immagini sono il GIF e il PNG. 11

12 Alcuni formati di immagini: Gif (si pronuncia "gif" o "ghif") Il formato Gif consente di visualizzare un numero di colori pari a 256; a causa della sua ridotta tavolozza di colori, è usato per rappresentare disegni lineari in bianco e nero, immagini con pochi colori e senza eccessive sfumature (come le clipart).con una scelta accurata della palette di colori è però possibile riprodurre immagini con una buona qualità. Con l'avvento del formato "Gif 89A" è possibile definire un colore dell'immagine come "trasparente"; questo vuol dire che è possibile creare immagini senza quel fastidioso rettangolo bianco di sfondo. Le immagini GIF inoltre, sono dotate della funzione "Interlacciamento" che permette di visualizzare l'immagine gradualmente in un browser web fino al download completo. Inizialmente l'immagine avrà una scarsa qualità, che man mano verrà migliorata fino alla perfetta visualizzazione. Questa caratteristica consente di disporre di una veloce anteprima di quanto verrà visualizzato in seguito. Quando una serie di immagini viene salvata come singolo file con estensione.gif, le immagini vengono visualizzate in rapida sequenza in un browser web, fornendo l'aspetto di un'immagine in movimento. Un'immagine GIF animata cattura l'immediata attenzione nei confronti di un logo o di un oggetto selezionabile all'interno delle pagine Web. Per ridurre il tempo di download è necessario che la GIF animata contenga pochi frame. In questo modo è possibile creare semplici animazioni senza che l'utente debba scaricare particolari plug-in. Colori supportati: 256 (immagine a 8 Bit) Compressione: Si, compressione senza perdita di informazioni. Utilizza il metodo LZW Trasparenza: Si. Animazione: Si. Esempio di immagine gif con relativa palette dei colori Jpg (si pronuncia "gei-peg") Il formato jpg viene usato soprattutto per rappresentare fotografie o comunque immagini che hanno bisogno di una tavolozza di colore più ampia per essere rappresentate correttamente. A differenza del formato GIF, il formato JPG non è limitato a 256 colori e può quindi essere utilizzato per la visualizzazione di fotografie di qualità elevata, di scansioni di immagini, di fotografie effettuate tramite una macchina fotografica digitale contenenti un numero indefinito di colori. 12

13 Dato che il formato JPEG è stato progettato come formato di memorizzazione di immagini, è in grado di comprimere in modo efficace fotografie di qualità elevata e di grandi dimensioni. Tuttavia maggiore è la riduzione della dimensione del file grafico, maggiore è la perdita di informazioni relativa all'immagine (e, di conseguenza, si ridurrà la qualità). Se si effettuano modifiche ripetute e si salva di nuovo l'immagine in formato JPG, la qualità relativa può deteriorarsi in modo considerevole. È quindi consigliabile conservare copie di backup di tutte le immagini per poter essere in grado di utilizzare gli originali in caso di necessità. Il formato JPG non supporta le caratteristiche di trasparenza e animazione. Quando si effettua il salvataggio di un'immagine in un file con estensione.jpg, le aree trasparenti vengono convertite nel colore a tinta unita più simile. Colori supportati: (immagine a 24 bit) Compressione: Si, compressione con perdita di informazioni. (Lossy) Utilizza il metodo Jpeg.Quando si esporta in questo formato è possibile definire la quantità di informazioni che deve perdere l'immagine. Ovviamente più si comprime il file più l'immagine perderà nitidezza e qualità. Trasparenza: No Animazione: No. immagine jpg a milioni di colori Png (si pronuncia "ping") Il formato png è stato creato probabilmente per sostituire il formato gif; i suoi vantaggi sono svariati, primo tra tutti il fatto che il suo algoritmo di compressione non è brevettato, come lo è quello del gif, e quindi tutti gli sviluppatori possono divulgarlo liberamente. Supporta il metodo interlacciato, e l'anteprima di un file png è addirittura più veloce di quella di un file gif. Purtroppo non tutti i browser lo supportano correttamente, e questo (per adesso) è il principale limite alla diffusione di questo formato. Tranne Mozilla, Opera e IE per Mac, gli altri browser visualizzano le immagini png, ma non ne supportano il canale alfa, quello che gestisce la trasparenza (che nel gif è data da un solo colore, mentre nel png da ben 256 livelli). Colori supportati: (immagine a 24 bit) 13

14 Compressione: Si, compressione senza perdita di informazioni. Utilizza il metodo LZ77. Trasparenza: Si, per mezzo del canale alfa. Il formato png, come il formato Jpg supporta 24 bit, ma, a differenza di quest'ultimo, fa uso del canale alpha che specifica altri 256 colori (8 bit) destinati a gestire le trasparenze. Animazione: No. immagine png a milioni di colori TIF Il TIF è uno dei formati bitmap più "antichi" e classici: dotato di una grande versatilità, è generalmente utilizzato come formato di interscambio, data la sua compatibilità con le diverse piattaforme. Permette di salvare qualsiasi tipo di immagine anche in versione compressa senza perdita di informazioni. La trasformazione di un'immagine vettoriale in formato bitmap è detta rasterizzazione; si tratta di un'operazione informaticamente "semplice", che può essere effettuata dalla maggior parte dei programmi di grafica vettoriale e, una volta settati correttamente i parametri di esportazione, il risultato è qualitativamente ineccepibile. L'operazione inversa, invece, detta vettorializzazione, è più problematica: pur essendo possibile, la qualità del risultato risente molto della complessità dell'immagine di partenza: quasi mai riusciremo ad ottenere una buon grado di fedeltà, se non nel caso di figure semplici, a tinte piatte e il più possibile prive di sfumature. 14

15 HARDWARE PER LA GRAFICA SCHEDA VIDEO La scheda video è il componente che gestisce la visualizzazione sul monitor: prendendosi carico di questo compito, essa lascia libero il microprocessore del computer per altre operazioni, evitando un sovraccarico di lavoro che porterebbe ad un inevitabile rallentamento generale del sistema. Viste le sempre maggiori esigenze dei software odierni (e anche dei videogames), le schede grafiche attuali sono ormai quasi tutte dotate di un proprio processore integrato e di notevoli quantità di memoria (detta VRAM); si tenga comunque conto che schede grafiche molto potenti servono soprattutto a chi lavora con animazioni di grandi dimensioni (o a chi utilizza videogiochi dell'ultima generazione...). Molto spesso però ciò che viene ritenuto "obsoleto" dal mercato è in realtà ancora perfettamente adatto a lavorare più che dignitosamente. MONITOR Esistono due tipologie principali di monitor: i CRT e gli LCD. I CRT sono i monitor a tubo catodico ("Cathode Ray Tube"): da un punto di vista tecnico funzionano sullo stesso principio dei comuni televisori: un principio piuttosto intelligente, se si pensa che fu sviluppato addirittura agli inizi del '900. Senza perdersi in dettagli tecnici, basterà sapere che la superficie di un monitor CRT è costituita da un insieme di punti detti pixel, composti a loro volta ognuno di tre piccoli punti colorati (rosso, verde e blu - i tre colori addittivi fondamentali); il continuo bombardamento elettronico di questi punti (detti "fosfori") da parte degli appositi "cannoni", li porta ad illuminarsi, con un'intensità variabile a seconda della "potenza" ricevuta: essendo vicinissimi tra loro, i tre fosfori appariranno come un unico punto luminoso (il pixel, appunto), di un colore determinato dalla combinazione delle tre diverse intensità di rosso, verde e blu dei tre fosfori costituenti; le immagini che si formano sul monitor, sono quindi, in ultima analisi, insiemi di pixel colorati. Gli LCD sono i monitor a cristalli liquidi ("Liquid Crystal Display"); presentano numerosi vantaggi rispetto ai CTR, quali ad esempio un ingombro minore, un'assenza totale di emissione di radiazioni ed un minore assorbimento energetico - altresì, bisogna sottolineare che dal punto di vista della qualità d'immagine non possono competere con i migliori monitor CTR, ancora preferiti, dunque, nel settore della grafica: queste caratteristiche li rendono invece ideali nei computer portatili. SCANNER Lo scanner è il dispositivo preposto all'acquisizione informatica di immagini e testi; il suo utilizzo permette di tradurre in formato digitale foto o immagini di qualsiasi tipo o testi, rendendoli così disponibili a successivi eventuali interventi, quali fotoritocco, correzioni, archiviazioni, etc.. Dei diversi tipi di scanner, quelli al momento più diffusi sono gli scanner piani da tavolo: con un rapporto qualità/prezzo davvero interessante, permettono di acquisire fogli in formato A4 a colori con risultati buoni anche per i modelli meno costosi. Tra i parametri più importanti per la buona riuscita di una scansione vi sono la risoluzione e la profondità di colore. Nel caso delle immagini, una volta "scansionate" queste possono essere archiviate in un qualsiasi formato grafico (JPG, TIF, GIF...), a seconda delle necessità e delle caratteristiche del software che si sta utilizzando. Se invece si è acquisito un testo e si intende renderlo disponibile in un formato gestibile da un programma di videoscrittura, è allora necessario procedere ad un operazione di riconoscimento del testo (OCR: "Optical Character Recognition"): un apposito software "leggerà" l'immagine e cercherà di riconoscere i caratteri tipografici, per poi ricostruire il testo e permetterci di archiviarlo come semplice codice ASCII. Naturalmente, l'operazione di 15

16 riconoscimento sarà tanto più accurata quanto migliore sarà la qualità dell'originale scansionato e la potenza del software utilizzato; si tenga comunque presente che la perfezione del riconoscimento è difficilmente raggiungibile, e una correzione finale manuale è sempre consigliabile. STAMPANTE La stampante è una periferica di output preposta al trasferimento delle informazioni su supporto cartaceo. Anche in questo settore, la rapida evoluzione della tecnica informatica ha reso disponibili, a prezzi competitivi, macchine sempre più perfezionate. Se fino a pochi anni fa gli unici modelli disponibili erano le stampanti ad aghi monocromatiche, oggi chiunque, con una spesa di poche decine di euro, può permettersi di acquistare una stampante a getto d'inchiostro a colori ad alta risoluzione, con caratteristiche più che sufficienti a soddisfare le esigenze di qualsiasi utilizzo amatoriale. Vediamo brevemente le principali tipologie di stampante. - Stampanti ad aghi: in questi modelli, il trasferimento dell'inchiostro sulla carta avviene grazie all'impatto di un certo numero di "aghi" contro un nastro imbevuto, che a sua volta va ad impattare contro il foglio: la maggiore o minore quantità di aghi determina la precisione della stampa; questi modelli sono generalmente piuttosto rumorosi e sicuramente inadatti per un utilizzo nel settore della grafica, data la loro scarsa precisione di stampa; nondimeno vengono tuttora utilizzati in parecchi uffici, in quanto la loro tecnologia ad impatto permette la stampa di moduli continui autoricalcanti, tuttora piuttosto diffusi in diversi settori amministrativi. - Stampanti a getto d'inchiostro: sono attualmente le più diffuse, in quanto hanno un rapporto qualità/prezzo molto conveniente; il trasferimento dell'inchiostro alla carta avviene attraverso microscopici ugelli posti sulla testina di stampa, che lo spruzzano direttamente sul foglio; permettono di ottenere stampe a colori di buona qualità ad una velocità direttamente proporzionale alla risoluzione adottata. - Stampanti laser: sono le più veloci e le più precise, ma anche le più costose (anche se i loro prezzi stanno notevolmente calando...); sono indicate nei casi in cui risulta indispensabile un'alta qualità o una grande velocità di stampa; in questi modelli, un raggio laser genera un'immagine che viene poi "disegnata" attraverso il trasferimento elettrostatico del toner. - Plotter: sono periferiche che permettono la stampa di grandi formati, il che li rende particolarmente utilizzati negli studi tecnici e architettonici. 16

17 SOFTWARE PER LA GRAFICA I software per la grafica si dividono in due grandi famiglie, che rispecchiano le due tipologie fondamentali di immagini: abbiamo quindi software per la grafica vettoriale e software per il fotoritocco. Le diverse caratteristiche delle immagini comportano infatti notevoli differenze nelle possibilità di intervento e prevedono dunque l'utilizzo di strumenti diversi. Va comunque detto che le versioni più recenti dei software per la grafica tendono sempre più ad integrare entrambe le caratteristiche; così, è diventato piuttosto comune trovare software per il fotoritocco che consentono di trattare le immagini con strumenti tipici della grafica vettoriale e, viceversa, software per la grafica vettoriale che permettono, oltre che di importare immagini "bitmap", anche di intervenire su di esse con i filtri più tipicamente utilizzati nel fotoritocco. A titolo puramente informativo cito alcuni dei più comuni software per la grafica attualmente distribuiti: Adobe Illustrator, Photoshop, Autocad, CorelDraw, PaintShop. Schermata di Adobe Photoshop, uno dei software per grafica raster piu famosi 17