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Risoluzione
La risoluzione d’immagine e la risoluzione percepita
La risoluzione di un’immagine è una caratteristica molto importante che ne determina la qualità. Prima di parlare di risoluzione dell’immagine, è necessario però parlare di risoluzione percepita dall’occhio umano. L’occhio umano è in grado di distinguere due punti come entità distinte solo quando tra i due esiste una certa distanza. Quando due punti si trovano troppo vicini, l’occhio non percepisce più due oggetti distinti ma uno solo.
Per poter ottenere un’immagine definita quindi, è necessario che la sua risoluzione sia maggiore di quella percepita dal nostro occhio.
L’occhio umano, ad una distanza di 20-30cm (a distanze maggiori la situazione peggiora), percepisce una risoluzione massima di 0,1mm. Significa che può vedere fino a 10 punti distinti dentro un solo mm. Se i punti aumentano, non è più in grado di vederli come separati.
Definizione di risoluzione di un’immagine: la quantità dei più piccoli punti fondamentali per unità di lunghezza.
Su uno schermo il punto fondamentale più piccolo è il pixel mentre sulla carta è il punto di inchiostro. Quindi, quando si ha a che fare con la risoluzione di uno schermo, con qualunque tecnologia sia esso costruito, si utilizza l’unità di misura dei pixel/cm o pixel/inch. Viene utilizzata però più di frequente la seconda unità di misura chiamata anche ppi (pixel per inch), che in italiano si traduce in pixel per pollice.
Quando invece si ha a che fare con la risoluzione di un’immagine stampata su carta, si utilizza l’unità di misura chiamata dpi (dot per inch), che in italiano si traduce in punti per pollice.
La risoluzione ottimale
Come si accennava poc’anzi, per avere una risoluzione tale da generare un’immagine nitida, definita e con contorni dolci alla nostra vista, è necessario superare la risoluzione massima percepita dall’occhio umano. L’occhio umano ha una risoluzione massima (con una vista ottima e senza difetti) di 0,1mm, e ci consente di distinguere 10 punti dentro un solo mm. Quindi in un cm, è possibile distinguere fino a 100 punti. Il pollice è un’unità di misura anglosassone non valida nel sistema metrico decimale ma comunemente accettata ed ha un valore di 2,54cm. Se in un cm l’occhio umano distingue fino a 100 punti, in un pollice ne distinguerà 254.
Quindi la risoluzione dell’occhio umano è pari a 254ppi. Per avere una risoluzione adeguata, l’immagine deve avere un valore in ppi superiore a 254. Lo standard, per comodità, è stato deciso a 300ppi.
Quindi, al valore di 300ppi, il nostro occhio non riesce a distinguere i singoli pixel ma vede un’immagine ben definita e con contorni dolci. Nella figura 01, si vedono tre rette inclinate. In quella più in alto la risoluzione è molto bassa e possiamo distinguere i singoli pixel che la compongono come quadrati
ben distinti. Assomiglia più ad una scala a gradini che ad una retta inclinata. La seconda retta ha ancora una risoluzione bassa ma comunque migliore. Riusciamo a distinguere comunque i pixel che la compongono.
Nella terza retta, la risoluzione è più alta di quella percepita dal nostro occhio e quindi non distinguiamo più i singoli pixel ma una retta continua. Ai fini di questo risultato contano due fattori: la grandezza dei pixel e la loro distanza che è solo un diverso modo di dare una definizione alla parola risoluzione.
Risoluzione di immagini su schermo e su carta
Che si parli di punti o pixel, il discorso è sempre lo stesso perché la risoluzione ottimale deve essere superiore a 254ppi o 254dpi. A volte, però, il punto di inchiostro non corrisponde ad un pixel. Succede infatti che alcune stampanti, utilizzino più punti per rappresentare un singolo pixel. Quando il punto di inchiostro corrisponde ad un pixel, la risoluzione ottimale è 300dpi. A volte nelle schede tecniche delle
01 Tre esempi di rette inclinate, con diverse risoluzioni.
stampanti, troviamo risoluzioni pari per esempio a 1200dpi per poi scoprire che ogni pixel viene da essa rappresentato sulla carta con 4 punti, uno per ogni cartuccia. In questo caso la risoluzione vera sarà 1200/4 e quindi ancora 300dpi perchè i 1200 punti rappresentano 300 pixel. La risoluzione di uno schermo, monitor, display o televisore (con tecnologia a raggi catodici, al plasma, LCD, LED che sia) è espressa in ppi e normalmente è 72ppi. Ci sono monitor, come quello utilizzato da me, mentre sto scrivendo, che hanno una risoluzione di 109ppi ma sempre inferiore a 300ppi. Nonostante questo, la risoluzione degli schermi è comunque buona perché spesso osserviamo gli schermi da una distanza maggiore dei 20cm, inoltre non tutti hanno la vista al massimo delle possibilità e comunque basterebbero anche 255ppi.
La risoluzione ed il numero dei pixel totali
Secondo la definizione di risoluzione data, a parità di superficie, un’immagine è più risoluta se è divisa in un numero maggiore di punti ed in effetti è così.
Spesso però, il termine “risoluzione”, viene comunemente utilizzato in maniera sbagliata per descrivere il “numero totale dei pixel” delle macchine fotografiche.
Nelle fotocamere, i pixel totali vengono misurati in Mp (mega pixel) ossia in milioni di pixel. Quindi un sensore rettangolare in formato 3/2, che abbia il lato lungo di 3000 pixel e quello corto di 2000 pixel avrà una superficie (N° totale di pixel) di 6000000 di pixel ovvero 6 Mp. Come dicevo, questa non è la risoluzione ma il numero totale dei pixel. Secondo la definizione di risoluzione infatti, si possono avere diverse risoluzioni di immagini con 6Mp: dipende solo in quanto spazio sono contenuti i 6Mp. E’ facile capire, a questo punto, come la risoluzione sia una caratteristica delle immagini stampate, e degli schermi. Non ha senso invece parlare di risoluzione di un file immagine o di una macchina fotografica che l’ha generato; per entrambi è più giusto parlare del N° di pixel totali perché l’immagine elettronica avrà una risoluzione diversa se visualizzata nelle sue dimensioni reali e senza ingrandimento, su uno schermo con risoluzione alta o bassa; dipende infatti dalla superficie su cui quei pixel verranno visualizzati. Al contrario, il N° di pixel totali di un file è una caratteristica che non cambia e che ne determina la grandezza. Se il file della foto digitale ha 6Mp, con formato 3/2, vuol dire che la foto ha un lato di 3000 pixel e l’altro di 2000. Se la superficie fosse doppia (12Mp, 4300x2800p), avremmo una foto più grande; ma se entrambe venissero visualizzate su un monitor con risoluzione di 72ppi, la loro risoluzione, se visualizzate a dimensioni reali (cioè senza ingrandire o rimpicciolire), sarà la stessa e quindi pari a quella dello schermo di 72ppi. La seconda immagine però occuperebbe sullo schermo una superficie doppia. Se invece le due foto venissero stampate, la loro risoluzione dipenderebbe dalla grandezza del formato di stampa scelto. Se il formato è minore o uguale a 30x20cm (vedi tabella 11), le foto avrebbero entrambe risoluzione sufficiente. Per un formato maggiore, la superficie della carta è troppa per distribuire i punti della foto di 6Mp con risoluzione di 300dpi e quindi risulterebbe “sgranata”.
Quindi, la risoluzione è una caratteristica propria degli schermi, dei monitor, dei display, dei televisori catodici, al plasma, LCD e LED e delle foto stampate mentre il N° dei pixel totali, è una caratteristica dei sensori delle macchine fotografiche, delle videocamere e dei file immagine: sono due cose da non confondere.
Quando l’uso che facciamo di una foto è la visualizzazione su un monitor, se il numero dei pixel totali dello schermo è pari a 1Mp, come molti schermi in commercio, che la foto visualizzata abbia 1Mp o 14Mp totali, non cambierà nulla per chi la osserva. Se lo schermo che si utilizza ha 4Mp totali come quello che sto utilizzando io al momento, la differenza si nota ma non si noterà più se la prima delle due foto avrà 4Mp totali e così via. Detto questo, è comunque buono avere più pixel totali nel file in quanto avremo la possibilità di ingrandire di più mantenendo una risoluzione in ppi pari a quella dello schermo utilizzato.
Una curiosità interessante è che nonostante l’aumento progressivo dei pixel nelle macchine fotografiche, siamo ancora ben lontani dall’eguagliare il meraviglioso occhio umano. Infatti nel 2013 siamo arrivati ad avere reflex con 36Mp totali mentre l’occhio umano possiede 125.000.000 di recettori bastoncelli e 6.500.000 di recettori coni. I primi servono a distinguere la luce debole, le forme ed il movimento mentre i secondi a distinguere la luce forte e i colori.
Introduzione
La macchina fotografica
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Tecnica panoramica e gigapixel
Guida all'acquisto
Fotocamere ad obiettivi intercamb.
Varie
B
A
B
A
B
A
B
A
02
Immagine in formato 3/2
A=1,8 inch
Pixel: 30x20
Superficie: 600 pixel totali
Risoluzione: 16,7 DPI
03
Immagine in formato 3/2
A=0,9 inch
Pixel: 30x20
Superficie: 600 pixel totali
Risoluzione: 33,3 DPI
04
Immagine in formato 3/2
A=1,8 inch
Pixel: 60x40
Superficie: 2400 pixel totali
Risoluzione: 33,3 DPI
05
Immagine in formato 3/2
A=1,8 inch
Pixel: 60x40
Superficie: 2400 pixel totali
Risoluzione: 66,7 DPI
Nelle figure 02, 03, 04, 05, possiamo vedere 4 immagini d’esempio a diverse risoluzioni e dimensioni. Gli esempi sono stati scelti ad hoc per poter comprendere i fattori che influenzano la risoluzione di un’immagine.
Nelle didascalie di ogni immagine, troviamo una scheda tecnica con le info della figura. I pixel sono rappresentati da piccoli quadratini rossi e neri; il fatto che siano di due colori diversi non è importante se non ai fini di non confonderli e quindi i neri ed i rossi sono assolutamente identici. Tutte le 4 immagini sono in formato 3/2 e quindi lo stesso delle attuali reflex. Nella figura 02, abbiamo un immagine di una certa grandezza con un numero di pixel pari a 600. Nella figura 03 invece, mantenendo lo stesso numero di pixel, si è ridotta della metà la grandezza della foto (metà del lato) e di conseguenza la risoluzione è doppia rispetto alla figura 02.
Nella figura 04, la grandezza della foto è la stessa della figura 02, ma i pixel totali sono 4 volte maggiori ottenendo una risoluzione doppia ma uguale a quella della figura 03. Quindi nella figura 04, abbiamo un numero di pixel totali 4 volte superiore a quelli della 03, eppure la risoluzione è la stessa.
Nella figura 05, le dimensioni dell’immagine sono state di nuovo ridotte alla metà (metà del lato) ed il numero di pixel portato a 4 volte il valore della prima immagine (02). In questo caso la risoluzione è 4 volte maggiore che in figura 02 e 2 volte maggiore che nelle figure 03 e 04.
Da notare che all’aumentare della risoluzione, il nostro occhio distingue sempre meno i singoli pixel come tali e tende a vedere piuttosto un tessuto più omogeneo al punto che l’insieme dei due colori, il rosso ed il nero, ad alta risoluzione, appare come un rosso bordeaux.
Nella figura 06, possiamo vedere come al raddoppiare del lato di un rettangolo la sua superficie aumenti di 4 volte.
Ma la risoluzione è definita come punti per unità di lunghezza e non di superficie e quindi varia in maniera lineare con il lato del rettangolo e non con la sua superficie in maniera esponenziale.
06 Lato x2 = area x4.
Formati d’immagine
Sotto, nelle figure 07, 08, 09, 10, possiamo vedere invece i più comuni formati immagine; che siano essi del sensore fotografico, del sensore di una videocamera, di un televisore, di una fotografia stampata o visualizzata o di qualunque monitor o schermo.
Il primo è il 4/3, utilizzato molto nei vecchi televisori a raggi catodici, nelle fotocamere compatte e nei vecchi monitor da computer. Il formato 3/2 è più panoramico e viene utilizzato sulle macchine fotografiche reflex. Il formato 16/9 è molto utilizzato sui nuovi televisori a LED, LCD o Plasma ed anche su molti monitor per computer. Per ultimo invece, il formato 21/9, molto estremo, è utilizzato negli schermi del cinema e di alcuni nuovi televisori.
07 Immagine in formato 4/3
08 Immagine in formato 3/2
09 Immagine in formato 16/9
10 Immagine in formato 21/9
Numero totale dei pixel e formati di stampa
La tabella in figura 11, fa capire in maniera molto rapida che se vogliamo stampare le nostre foto a dimensione 15x10cm, è sufficiente avere una macchina fotografica da 1,5 mega pixel. Se un giorno volessimo stampare a grandezza maggiore, per esempio 30x20cm, sarebbe sufficiente una fotocamera da 6Mp. Da questa tabella è facile capire come oltre un certo valore, il N° dei Mp per la stampa è ininfluente.
Se consideriamo l’utilizzo su un monitor, dobbiamo dividere i valori ottenuti per 4 (all’incirca) riducendo ancora di più il N° dei pixel necessari a visualizzare correttamente l’immagine. Però sul monitor è anche piacevole poter ingrandire un particolare e quindi avere un N° di Mp maggiore del minimo richiesto.
Per concludere devo aggiungere che sarebbe sufficiente superare anche di poco la soglia dei 254dpi per ottenere un’immagine perfetta i nostri occhi. La tabella prende in considerazione lo standard dei 300dpi. Questo significa che i Mp sufficienti sono ancora meno. Per una foto da 45x30cm possono bastare anche 12Mp. Se poi consideriamo che a tale grandezza la foto sarà probabilmente appesa e quindi osservata da una distanza maggiore che se fosse tenuta in mano, la risoluzione necessaria è ancora inferiore in quanto a distanze maggiori, la risoluzione percepita dall’occhio umano non è più di 100 punti per cm ma inferiore nel caso specifico.
A
11 Nella tabella ho elencato tutti i formati di stampa disponibili sul mercato per il formato 3/2 in cm.
Dal 50x33 a crescere si tratta di formati non facilmente reperibili e considerati non comuni. Alcuni laboratori non consentono nemmno formati 45x30.
Nella colonna dei pixel ho associato a ciascun formato il numero dei pixel (lato per lato del rettangolo) necessari per ottenere una stampa con risoluzione ottimale (300dpi). Nell'ultima colonna, quella dei megapixel (Mp), si legge il numero di megapixel necessari per avere una risoluzione di 300dpi nei vari formati.