Le due caratteristiche fondamentali dell'immagine digitalizzata:
la scala dei grigi, la frequenza di campionamento.
La frequenza dell'immagine. la risoluzione orizzontale e verticale.
Introduzione alla legge di Shannon

 
 

RIASSUNTO DELLA PUNTATA PRECEDENTE: l'immagine analogica (formata da zone più chiare e scure) puo' essere trasformata in immagine digitale mediante la misurazione dei suoi vari punti.   Le due caratteristiche principali della digitalizzazione (=conversione analogico digitale) riguarda il numero di misurazioni e il numero di valori che può assumere ciascuna misurazione. Ad esempio, la figura 1A rappresenta una figura le cui misurazioni sono fatte usando due soli valori (bianco e nero) la fig.1B con 4 valori di grigio (il bianco, il nero e due valori di grigio intermedi tra il bianco e il nero). Immaginiamo cosa è successo quando si è "letto" con lo scanner il fotogramma. Zona dopo zona, si è "misurato" il valore di grigio delle sopracciglia, della fronte tra le sopracciglia, del bordo del casco, e così via per tutte le aree dello schermo. Si sono ottenuti dei numeri (la misura della distanza tra il nero e il bianco) e la si è "approssimata" al valore di grigio più vicino alla misurazione stessa. Quindi, ciascuna area dello schermo può essere ricostruita dandogli un valore tra quattro valori. Ciascuna area, può assumere quattro diversi livelli. Per conoscere il numero massimo delle informazioni che dobbiamo maneggiare (ad esempio, conservare su nastro) per avere questa immagine, dobbiamo contare il numero delle aree misurate per quattro, ovvero per i quattro possibili valori di ciascuna area.  Per una buona immagine quattro valori non bastano. Dopo alcune ricerche si è visto che per rendere bene l'immagine di fronte alle caratteristiche dell'occhio umano, serve una scala di grigi con 40-50 valori. Nel mondo dei computer si usa spesso una scala con 64 valori, ovvero un numero più che sufficiente per il corretto trasporto delle normali immagini. Ed ecco in figura 1C un'immagine ottenuta con tutti i passaggi di grigio che servono per un suo corretto trasporto.
		FIG.1a-2 toni  (1 bianco e   1 nero)
		FIG.1b  questa immagine è  fatta con soli  4 toni   (bianco, nero e   2 intermedi)
		FIG.1c Qui vi sono invece  i  classici 64 toni  di grigio

 
 

		Il numero di valori tra il bianco e il nero è chiamato "scala di grigi". Se vi è un numero di grigi adeguato, questo non significa che la situazione dei toni dell'immagine sia corretta. Vi sono 64 passaggi sia nella fig.2A che nella 2B. Solo, che in A i grigi sono ridotti in "dinamica", ovvero sono 64, ma tutti vicini al bianco e tutti piuttosto lontani dal nero. Aumentare o diminuire la distanza tra il tono più nero dal nero vero e proprio, significa aumentare o diminuire il contrasto. Ma questo può essere fatto agendo sulla manopola del TV, ai fini della digitalizzazione questo non conta molto. Spero sia chiara la differenza tra a-l'aggiustamento del contrasto (la "distanza" tra il nero e il bianco) b-il bilanciamento dei toni (la distribuzione dei gradi di grigio in modo corretto tra i gradini estremi costituiti dal bianco e dal nero) e c- il numero dei grigi, ovvero dei "gradini" della scala di grigi. Si potrebbe dire che il contrasto "stira", "deforma" la scala dei grigi allungandola o comprimendola, il secondo adegua la scala tra i due valori estremi, e il terzo rappresenta il numero di gradini che ha la scala, indipendentemente dalla differenza tra il bianco e il nero, nella fig. 1B ci sono quattro gradini, nella C ve ne sono 64.  Se il contrasto non è soddisfacente, si può intervenire e correggere le immagini. Se invece mancano le informazioni su quanto dista un'area dal nero, non si possono costruire informazioni che mancano. Quindi, un'immagine digitalizzata con 10 livelli di grigio, è e resta un'immagine povera. Un'immagine con 64 livelli di grigio è un'immagine ricca di sfumature, e si è sempre a tempo a semplificarla.
	Sopra, i 64 valori di grigio sono dei gradi equidistanti tra il bianco e il nero. Sotto, i 64 passaggi ci sono tutti, ma i valori assoluti (=la percentuale di bianco e di nero) è a favore del bianco. Si ha un'immagine senza un corretto bilanciamento tonale, che può essere corretto facilmente sul teleschermo ma non così facilmente sul nastro, salvo usare appositi ehnancer.

 

in breve...   Per digitalizzare l'immagine occorre misurare ciascun punto, e attribuirgli un numero corrispondente al valore di grigio (se in bianco e nero) o ad un colore (se a colori).     Questa operazione viene chiamata conversione analogico/digitale, e alla fine si ottengono dei numeri che rappresentano l'immagine.     Come principio generale, una misurazione più accurata (fatta con un grande numero di valori possibili) permette di ottenere un'immagine più accurata. Ad esempio, un'immagine codificata in un milione di numeri viene conservata in nodo più appropriato che non memorizzandola con solo cento numeri.     I due parametri essenziali sono: a-la quantità di valori che può assumere ciascun punto (corrisponde ad esempio al numero di grigi che gli possono essere attribuiti) b-al numero di punti che vengono misurati (corrisponde alla definizione, o risoluzione).     Viene considerato ottimale un numero di 64 grigi (8 bit) e 16 milioni di colori (32 bit).     La risoluzione nella immagini televisive è data da tre parametri: la risoluzione verticale (definita in modo preciso dallo standard televisivo) dalla risoluzione orizzontale (limitata spesso dallo standard di videoregistrazione utilizzato) e dalla risoluzione temporale (definita dallo standard televisivo).     La risoluzione del PAL è di 625 linee verticali (non tutte usate per l'immagine). La risoluzione del VHS è di circa 250 linee orizzontali, quella degli standard VHS e Hi-8 intorno alle 400 linee, gli standard professionali (es. Betacam, MII, ecc) si avvicinano e in alcuni casi superano le 700 linee. La risoluzione temporale del PAL è di 25 immagini complete al secondo.			Questa immagine è l'ingrandimento della figura 1B, e più precisamente di un punto del   casco.   Si vede il passaggio tra i vari livelli di grigio. In questa immagine si hanno solo 4 toni diversi.  Più sono questi passaggi, più il trapasso è dolce e naturale.  Un numero di  64 livelli di grigi si ritiene più che sufficiente anche per un'immagine molto contrastata, ovvero quando il nero è molto "distante" dal bianco, e -per questo- dove servono molti passaggi di grigio per  passare dal bianco al nero. Per un'immagine con scarso contrasto (dove il nero è in realtà un grigio molto scuro e il bianco è un grigio chiaro) servono evidentemente meno passaggi.    Ingrandendo ancor  più l'immagine 1C, (abbiamo preso il passaggio tra il nero e il bianco del casco) si  vedono delle  caselle, che chiamiamo pixel, parola che sta per "PI-cture EL-ement", ovvero "elemento dell' immagine".  I pixel trasportano ciascuno un valore di grigio compreso tra il bianco (in alto a destra, corrispondente al casco) e il nero. Acquisendo  la stessa area ma regolando lo scanner per una risoluzione maggiore, ecco che si ha l'immagine 4B. Qui i pixel sono più numerosi, trasportano più dettagli, e l'immagine  -vista nell'insieme- appare più definita. Ma si devono gestire più dati: qui, 24 anichè 6.
Perchè si è scelto di avere 64 gradazioni di grigio e non 60 o 67? Perchè i computer basano i loro calcoli sui bit, e otto bit formano un byte, vanno a otto ad otto. Con 8 bit si possono misurare appunto 64 valori (8 x 8=64, ovvero 8 bit con 8 possibilità di combinazione).  Se si passa a considerare il colore, il concetto non cambia: oltre misurare quanto è scura ogni area dell'immagine, si attribuisce ad essa anche una certo tonalità di colore. Uno standard ragionevole è quello che comprende 256 colori. Dove possibile, oggi si preferisce usare uno standard migliore, basato su un numero di colori uguale o superiore a quello che è in grado di cogliere l'occhio umano.  Si è visto che l'occhio è in grado di distinguere circa un milione di colori diversi. Ma per una resa di colore di qualità molto buona ne bastano molto meno, perché l'occhio è capace di discernerli solo davanti ad un confronto quando vengono accostati. Non "ricorda" insomma l'esatta sfumatura di un arancione o di un azzurro visto in precedenza, ma solo se sono confrontati "in diretta". Nel mondo delle immagini per computer lo standard basato sui 256 colori oggi viene considerato di bassa qualità, e ci si sta standardizzando sul livello "true color", a livello di 16.000.000 di colori, che sono oltre il necessario.  16 milioni di colori possono essere trasportati da 32 bit, e lo standard prevede quindi l'uso di quattro "ottetti" di bit. Nelle immagine televisive il colore è trattato in tutt'altro modo; ovvero, non si maneggiano 16 milioni di valori per ogni area, ci mancherebbe. Neanche nelle immagini digitalizzate per il computer si usano 16 milioni di colori. Si usano delle informazioni codificate, partendo dai colori primari (RGB). Ma vedremo questa manipolazioni più tardi, rimandiamo il discorso sul colore e ora concentriamo la nostra attenzione su un argomento che fino ad ora abbiamo lasciato molto nel vago, ovvero quello delle "aree" dello schermo.  LA RISOLUZIONE    Qualunque immagine trasporta un numero limitato di informazioni rispetto all'oggetto che l'ha originata.  Ingrandendo la fotografia di un albero, non si arriva a vedere la nervatura di ciascuna foglia, le cellule dentro la foglia, e (ingrandendo ancora) il DNA dentro le cellule. Ingrandendo la foto, ad un certo punto non si vede nulla di più di quello che si vedeva prima.Se si ingrandiscono le immagini come quella della figura 1, si arriva ad un certo punto a vedere dei quadrati, ciascuno dei quali ha un valore di grigio (o un certo colore) in modo uniforme. La figura 4 illustra questa particolarità, ed è precisamente un ingrandimento potentissimo effettuato in un punto tra le sopracciglia della figura 1B.  In quest'area sono state fatte sei misurazioni, e si è attribuito a ciascuna di esse un valore compreso tra 1 (nero) e 4 (bianco).  Nella figura 4b, si vede la stessa area, presa dalla stessa immagine, ma quando questa immagine è stata ripresa con una risoluzione maggiore; ovvero, nella stessa area sono state fatte più misurazioni. Il fatto che vi siano più misurazioni, significa che si "colgono" più particolari, più dettagli, più variazioni di grigio che corrispondono (ad esempio) al materiale con cui è fatta la cinghia o alle borchie. Con poche misurazioni, l'immagine è più "povera" di informazioni visive, e questo è intuitivo. Tuttavia, al giorno d'oggi da parte di molti esperti si dà spesso un'importanza eccessiva alla definizione, ovvero al numero massimo di dettagli che si possono vedere in una immagine. Vi sono persone che discutono ad esempio se è meglio acquisire un'immagine ad alcune centinaia di punti per pollice; e magari non ricordano che sullo schermo televisivo una videocassetta (anche incisa al meglio delle sue possibilità) magari è in grado di mostrarne meno di dieci. Per giunta, spesso la differenza qualitativa tra un nastro preregistrato buono e uno cattivo sta più nel contrasto, qualità del colore, bilanciamento dei toni e -non ultimo- nel livello di disturbo di fondo, prima ancora che nella sua risoluzione.    attenzione: questo articolo segue nella prossima pagina    (clicca qui)