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Pixel e Colori

24/10/2005
- A cura di
Tecnologia & Attualità - Come vengono visualizzate le immagini digitali? Presentiamo una interessante digressione sulle tecnologie dei colori virtuali.

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Il pezzo che stai leggendo è stato pubblicato oltre un anno fa. AvvisoLa trattazione seguente è piuttosto datata. Sebbene questo non implichi automaticamente che quanto descritto abbia perso di validità, non è da escludere che la situazione si sia evoluta nel frattempo. Raccomandiamo quantomeno di proseguire la lettura contestualizzando il tutto nel periodo in cui è stato proposto.

Dopo avervi presentato le Macchine Fotografiche Digitali, mi è sembrato doveroso un approfondimento di alcuni degli argomenti trattati, anche per rispondere alle numerose richieste di chiarimenti in merito che mi sono pervenute dai lettori. Pertanto, vi parlerò di "Pixel di una immagine digitale", di "Colori", "fondamentali" e "complementari", e di "Sintesi additiva" e "sottrattiva", cercando di essere chiaro e conciso, in modo tale che in numerosi mi possiate (e vogliate) seguire fino in fondo.

PIXEL

Acronimo di Picture Element, elemento di immagine. In questo caso, digitale. Le immagini digitali, infatti, sono formate da un numero variabile di pixel, che sono gli elementi costitutivi fondamentali dell'immagine (un po' come gli atomi sono gli elementi costitutivi e fondamentali di tutto ciò che esiste), e che sono tanto più numerosi, e tanto più piccoli, quanto più nitida è una immagine: in pratica, una immagine digitale da 1.000.000 di pixel, sarà sempre più nitida della stessa immagine a 500.000 pixel.

Pixel2.gif

Ma a differenza degli atomi, che sono difficili da vedere, se non con strumenti particolari, se proviamo, con l'effetto zoom di un qualunque programma di grafica o di fotoritocco, a "sgranare" cioè, ad ingrandire l'immagine, potremo arrivare a vedere i singoli pixel di forma di solito rettangolare o quadrata.

Come è noto il linguaggio digitale, cioè quello del PC, è un linguaggio binario nel senso che tutti i dati che il PC comprende ed elabora (siano essi suoni, immagini, o testi) sono formati da due sole cifre, 0 ed 1 dette bit, e disposte in sequenze variabili, e ben codificate.

Anche i colori non fanno eccezioni e, pertanto, sono rappresentati da bit. Utilizzando un bit per pixel, avremo una immagine in bianco e nero e, se si assegna il valore 0 al nero ed il valore 1 al bianco, ogni singolo pixel non potrà essere che bianco o nero, e quindi l'immagine sarà in bianco e nero.

Se invece usiamo due bit per pixel, le combinazioni possibili saranno 4: 00,01,10,11. In questo caso, oltre al nero (00: combinazione 0) ed al bianco (11: combinazione 3), verranno codificati anche due livelli di grigio (01 e 10: rispettivamente combinazione 1 e 2).

Per concludere, una varietà di grigi, come quella della fotografia tradizionale in bianco e nero, si ottiene usando 8 bit (e cioè 1 byte) per ogni pixel. In questo caso, infatti, avremo 256 possibili combinazioni (2 elevato ad 8), con lo 0 (combinazione 0) corrispondente al nero, 255 (combinazione 255) corrispondente al bianco, e ogni singola combinazione intermedia corrispondente ad un determinato livello di grigio.

Fino ad ora abbiamo parlato di bianco, di nero e di grigi, ma lo stesso discorso si può fare con i colori di una immagine digitale colorata, dove ogni singolo pixel è dato da una mescolanza di rosso verde e blu, in misura variabile da pixel a pixel.

Rosso, verde e blu sono, infatti, i tre colori fondamentali cioè, quelli che, opportunamente mescolati tra di loro, sono in grado di riprodurre tutti i colori e le sfumature della natura (questo, almeno, nella sintesi additiva). Se usiamo 8 bit (1 byte) per rappresentare ciascuno dei tre suddetti colori, ogni pixel della immagine colorata potrà assumere uno degli oltre 16 milioni di colori rappresentabili.

Infatti, con otto bit per colore, si hanno 256 combinazioni possibili, per cui essendo i colori tre, con 8 bit a colore avremo 256 x 256 x 256 colori per ogni pixel e cioè, calcolatrice alla mano, 16.777.216 diverse combinazioni. Una immagine di questo tipo è detta a 24 bit o a 16,7 milioni di colori, che sono sufficienti per raggiungere una qualità di immagine (per quanto riguarda i colori) simile a quella delle fotografie tradizionali.

Ma poiché in natura il numero di colori è praticamente infinito, per avere foto digitali che si avvicinino il più possibile alla realtà, almeno per quanto riguarda la resa cromatica, è preferibile usare un numero ancora più elevato di bit per colore. Ad esempio 12 bit, con il quale si ottengono oltre 68 miliardi di colori o addirittura 16 bit per colore, con cui si ottiene un numero di colori formato da 27 cifre!

COLORI PRIMARI

Sono così detti quei colori che, opportunamente mischiati, permettono di ottenere qualsiasi altro colore presente in natura. Forse è poco noto, ma i metodi per la riproduzione dei colori sono sostanzialmente due: la sintesi additiva, e la sintesi sottrattiva.

La sintesi additiva è quella usata nei televisori, nei monitor, negli scanner ed anche dall'occhio umano. I suoi colori primari sono il Rosso (red), il Verde (green) ed il Blu (blue). Si parla infatti, anche di modalità RGB di rappresentazione dei colori, e Rosso Verde e Blu sono anche detti colori fondamentali.

Colori.gif

La sintesi è detta additiva perché, dalla mescolanza in misura variabile di questi tre colori, è possibile ottenere qualsiasi altro colore. La sintesi sottrattiva, invece è quella usata in tipografia nelle pellicole fotografiche, ed anche nelle stampanti, ed i suoi colori primari sono il Ciano (Cyan), il Magenta (Magenta), ed il Giallo (Yellow).

Si parla infatti, anche di modalità CMY di rappresentazione dei colori e, Ciano Magenta e Giallo sono anche detti colori complementari. Questa sintesi è detta sottrattiva perché i suoi tre colori primari sottraggono, tolgono, dalla luce bianca i tre colori fondamentali. Più precisamente: il ciano assorbe il rosso, il magenta assorbe il verde, ed il giallo assorbe il blu.

Per esempio, una stampante riprodurrà un oggetto rosso mischiando il giallo (che toglie il blu dalla luce bianca), ed il magenta (che toglie il verde dalla luce bianca). In realtà, nella sintesi sottrattiva, si usa un quarto colore: il nero (Black), e si parla di modalità CMYK, o Quadricromia, ma il nero non sottrae alcun colore dalla luce bianca e serve solamente per aumentare la densità delle tonalità scure e dei neri della immagine.

Una conseguenza pratica, e poco piacevole, di questi due diversi modi di riprodurre i colori dei monitor e delle stampanti, e che tutti avremo certamente potuto verificare almeno una volta, è la scarsa corrispondenza dei colori della nostra fotografia stampata con quelli della fotografia vista sul monitor. E magari avremo attribuito la colpa alla nostra stampante, e magari avremo anche imprecato contro quel venditore che ci aveva consigliato quella data stampante! Bene, ora avete tutti i motivi per tranquillizzarvi: la vostra stampante è sicuramente la migliore, e con qualsiasi altra avreste avuto lo stesso riscontro.

È chiaro che questo è un problema che le case produttrici di stampanti ben conoscono, e che stanno cercando di risolvere con speciali software, detti di "calibrazione del colore" che si ritrovano nei modelli specializzati nella stampa fotografica. Per cui... andate tranquilli, ragazzi, prima o poi la questione sarà risolta. Per il momento... fotografate e stampate... stampate e fotografate!

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