Manuale di fotografia naturalistica

Basi della fotografia

La risoluzione

Tecnicamente la risoluzione, in fisica, è meglio definita come potere risolvente lineare: cioè la minima distanza tra due oggetti affinché il sistema ottico li possa distinguere.

Per fare un esempio: un modo per poter misurare la il potere risolvente lineare dell'occhio umano è la distanza a cui si riesce a vedere nettamente separate due matite affiancate alla distanza di 1 mm una dall'altra. Gli esempi potrebbero essere infiniti, ne riportiamo qualcun'altro per farvi capire meglio il concetto: avete mai provato a guardare a occhio nudo oggetti molto piccoli? tanti particolari quasi microscopici non possono essere ovviamente colti dall'occhio nudo, se usate una semplice lente di ingrandimento invece già potrete apprezzare dettagli che a occhio nudo non vedevate.

In fotografia nella maggior parte dei casi si intende per risoluzione la qualità di una immagine cioè il numero di "Pixel" di un sensore (o anche di uno display, di uno schermo etc); quindi la risoluzione di un sensore o di un monitor è data dal numero totale di pixel (considerateli come dei "puntini") che lo compongono. Diverso concetto è invece la densità di questi Pixel, così come le loro dimensioni, ma questi aspetti verranno affrontati successivamente. Per ora vi basti sapere che un sensore da 10 megapixel ha una risoluzione minore di un sensore da 20 megapixel: quindi se fotografate alla stessa distanza le due matite affiancate di cui si parlava prima, in una foto da 10 megapixel non riuscirete a vederle distintamente separate mentre questo sarà possibile in una foto da 20 megapixel che appunto ha una risoluzione maggiore (cioè un maggior potere risolvente lineare).

I Pixel

Il termine "pixel" deriva dall'acronimo "Picture Element" cioè l'elemento base di una immagine. Un sensore fotografico è costituito da una griglia fittissima microsensori detti "fotodiodi" che catturano la luce proveniente dall'ottica registrandola su un supporto di memoria sottoforma di fotografia digitale: la fotografia così ottenuta sarà formata da un insieme di pixel cioè di punti ciascuno derivante da ogni singolo Fotodiodo presente nel sensore. Ogni pixel, che rappresenta il più piccolo elemento dell'immagine, è caratterizzato da alcune informazioni digitali: la propria posizione, i valori di colore e intensità della luce registrati dal fotodiodo che ha prodotto quel pixel.  

Nei display e nei monitor, quindi da un punto di vista hardware, il più piccolo elemento dell'immagine è il "dot" o punto, ogni dot corrisponde a un pixel anche se nel linguaggio corrente si usa il termine pixel anche per gli hardware (display, monitor etc) e non il termine dot o punto.

I sensori attuali sono arrivati a numeri molto elevati di fotodiodi e quindi di pixel, nell'ordine dei milioni dunque si usa il suffisso Mega (=milione) per indicare il numero di pixel dei sensori attuali: un sensore da 10 Megapixel (abbreviato Mpx) possiede dunque dieci milioni di fotodiodi che generano dunque delle foto da dieci milioni di pixel.

Non fatevi ingannare dai Megapixel

Non usate mai come parametro di scelta il numero di megapixel! questo, in poche parole è il concetto base di questo paragrafo

Un aspetto molto importante che spesso non viene tenuto in considerazione quando si cerca di quantificare la diversa qualità di immagine tra due fotocamere con numero di megapixel diversi è che la dimensione di una foto (e quindi la sua qualità teorica) non è lineare ma al quadrato: poichè la risoluzione calcolata in pixel è data da base per altezza e dunque parliamo di un'area, per avere il doppio di risoluzione bisogna moltiplicare per 4! in termini pratici: il doppio di  una risoluzione di 2 megapixel non è 4 ma è 8! e così il doppio di risoluzione di 10 megapixel non è 20 ma è 40 Mpx!

Dunque una differenza di pochi megapixel su sensori che hanno decine di megapixel è assolutamente irrisoria, la differenza tra una foto da 18 Mpx e una foto da 22 Mpx in termini di risoluzione è veramente minima, sono solo 6 megapixel in totale (come area) ma corrispondono a soli 576 pixel nel lato lungo e 384 pixel nel lato corto della foto

Inoltre la reale qualità di una immagine non dipende solo dal numero dei Megapixel ma da molti altri fattori che spesso il fotografo principiante non prende in considerazione per esempio:

Fotocamere che pochi megapixel hanno fotodiodi di dimensioni maggiori che producono meno rumore elettronico in condizioni di scarsa luce (iso alti), la qualità delle foto così ottenute è superiore a foto con molti più megapixel ma proveniente da fotodiodi più piccoli su sensori della stessa dimensione. Inoltre altre caratteristiche della fotocamera possono essere prioritarie rispetto ai megapixel come ad esempio l'autofocus, la stabilizzazione, gli fps e il drive in generale e così via.

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Pixel e Bit

Il Bit è un termine di tipo informatico ed è l'unità elementare di una informazione digitale. Un insieme di 8 bit costituisce un Byte. I Byte costituiscono la dimensione di una qualsiasi informazione digitale e dunque anche di una immagine. Anche per i byte esistono dei prefissi per facilitarne la quantificazione:

K sta per Kilobyte (Kb) cioè migliaia di byte

M sta per Mega (Mb) cioè milioni di byte

G sta per Giga (Gb) cioè miliardi di byte

Dunque, essendo multipli di 8 accade quanto segue:

1024 byte formano un Kilobyte (Kb)

1024 Kb formano un Megabyte (Mb)

1024 Mb formano un Gigabyte (Gb)

Il Bit (o il Byte) dunque costituisce l'informazione digitale portata da ogni pixel che come dicevamo prima riguarda la posizione del pixel nella foto, le informazioni su luce e colore registrate nel pixel dal fotodiodo.

La dimensione in termini informatici di una immagine digitale è data dal numero di pixel da cui è composta (base per altezza) il tutto moltiplicato per i byte della profondità colore (tipicamente 3 in quanto si usano di solito 24 bit per rappresentare 16,7 milioni di colori); dunque una immagine per esempio di 1600x1200 pixel (cioè una immagine da 1.920.000 pixel cioè quasi 2 Mpx) "peserà" in termini informatici 1600x1200x3= 5.760.000 byte cioè quasi 6 Mb in formato Raw, mentre in jpg, che è un formato che comprime di più, peserà molto di meno, tra 1 e 2 Mb.

Bit e profondità colore

Quando un sensore cattura la luce proveniente dall'ottica attraverso i suoi fotodiodi esso genera una corrente e elettrica che viene inviata ad un circuito apposito che la trasforma in dati binari cioè in bit; questa conversione può essere più o meno precisa in funzione della tipologia di campionamento adottata dal convertitore: per esempio 8 bit /colore o 12 bit/colore e così via. Quindi ogni singola informazione (pixel) può essere descritta da un valore scelto ad esempio tra

2 valori: immagine campionata a 1 bit (bianco e nero)

256 valori: immagine campionata a 8 bit

4096 valori: immagine campionata a 12 bit

Attualmente tutti i chip delle fotocamere digitali sono in grado di catturare immagini a 24 bit (8 bit per canale) e alcune macchine sono in grado di generare immagini a 36 bit (12 bit per canale) fino a 48 bit (16 bit per canale).

Il grande vantaggio di immagini digitali catturate con molti bit (per esempio 36 o 48) si ha nella fase di elaborazione delle foto con gli appositi programmi di editing e sviluppo di foto come Photoshop: quando si applicano correzioni alla luce e ai colori in immagini con molti bit si ha la possibilità di mantenere una elevata qualità del file nonostante interventi anche piuttosto pesanti.

Il concetto di profondità colore verrà ripreso a proposito della gamma dinamica in un successivo paragrafo di questo manuale.

Interpolazione (megapixel reali e interpolati)

Infine un altro aspetto da considerare a proposito dei megapixel è l'interpolazione. Agendo via software è infatti possibile trasformare una foto da 10 megapixel in un formato molto più grande, la si può anche portare anche a 100 megapixel, questa procedura di "ingrandimento" artificiale via software si chiama interpolazione. Il processo di interpolazione può essere ottenuto con diversi tipi di algoritmi alcuni anche molto avanzati che consentono di non far sgranare le foto, ma in ogni caso rimane un processo artificiale: nella foto interpolata anche a 100 megapixel il dettaglio rimane sempre quello originario della foto da 10 megapixel, gli algoritmi di interpolazione non possono fare miracoli creando altro dettaglio che non è presente su una foto originale.

Su alcune fotocamere ma soprattutto videocamere di fascia bassa l'interpolazione viene spesso utilizzata da un software interno della macchina creando un inganno: magari sulla scatola è scritto che quella fotocamera o videocamera scatta foto da 8Mpx mentre invece il sensore reale è da soli 2 Mpx. Controllate sempre nelle caratteristiche tecniche del modello la risoluzione reale del sensore e non fidatevi delle cifre usate dai produttori per il marketing del prodotto. In particolare questo avviene soprattutto nelle videocamere di fascia bassa (da meno di 100 euro a 200-300 euro circa) perché le videocamere hanno generalmente sensori da 2 Mpx (che corrispondono al Full-HD); questa risoluzione è buona per i video ma non per le foto che quindi vengono interpolate artificialmente dal software interno e sulle confezioni di questi prodotti potrete trovare scritto "Foto da 8 Megapixel" sebbene questi megapixel siano interpolati e non reali.  

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Pixel e dpi: la densità

Il Megapixel, come già detto, è una misura della risoluzione di un sensore ma rappresenta un'area e non una densità. La densità si misura come numero di punti per unità di spazio ed è un concetto differente che è bene conoscere. In genere per la densità si usano varie sigle, le più conosciute sono: DPI (Dots per inch, cioè numero di punti per pollice) o PPI (Punti o Pixel per pollice) (ricordiamo che un pollice corrisponde a 2,4 cm); in parole povere questo vuol dire che in una immagine a 300 dpi una riga da 1 pollice (cioè 2,54 cm) viene formata da 300 punti oppure un quadratino da un pollice quadrato (1x1 pollice) avrà 300x300 punti cioè 90.000 punti o pixel. La densità è quindi una misura relativa e non assoluta, sapere che una immagine è a 300 DPI non ci permette di sapere quanto è grande, sappiamo solo che questa immagine ha 300 punti o pixel per pollice; per conoscere la reale risoluzione dell'immagine dobbiamo conoscere anche la sua dimensione oltre alla densità, per esempio, una immagine 10x15 cm a 300 DPI corrisponde a circa 2 Mpx secondo questo calcolo:

10/2,54 x 300= 1181 pixel

15/2,54 x 300= 1772 pixel

Generalmente la misura della densità in DPI o PPI si usa in fase di stampa o relativamente a monitor e display, mentre quando si parla esclusivamente di foto digitali si userà sempre il concetto di megapixel.

Per una stampa di buona qualità a prescindere dalla dimensione (lato x lato in cm) si usano densità nell'ordine dei 300 dpi, si può arrivare anche a 150 DPI o meno ma tutto dipenderà dalla dimensione della stampa e di conseguenza anche dalla distanza da cui si osserva. Questo concetto verrà illustrato meglio successivamente.

Tabella delle dimensioni di stampa in funzione dei megapixel e della densità misurata in dpi

Ovviamente è inutile usare una stampante che stampi a 300 DPI se si stampa su una carta che non è in grado di reggere questo tipo di risoluzione.

In linea generale la qualità di stampa utilizzata è la seguente:

-Stampe in alta definizione su carte dedicate: 400 dpi

-Fotografie da album o per riviste patinate: 300 dpi

-Fotografie per pubblicazione su rotocalchi: 150-200 dpi

-Fotografie su quotidiani: 90 dpi

-Fotografie per visualizzazione su schermo: 72 dpi

Dunque una stessa foto per esempio da 2 megapixel può essere stampata in dimensioni diverse aumentando o riducendo la densità dei punti/pixel cioè i DPI: a 300 DPI può essere stampata in formato 10x15 oppure stampando a densità minori quindi riducendo i DPI può essere stampata a dimensioni 20x30 a 150 DPI. Allo stesso modo per stampare una foto in dimensione A4 (21 x 30 cm) a 300 DPI servirà una foto da 8,7 megapixel, ma con gli stessi megapixel è possibile stampare in un formato di dimensione doppia (40x60 cm) dimezzando la densità, quindi a 150 DPI.

La gamma dinamica o latitudine di posa

Nella fotografia digitale la gamma dinamica è il rapporto tra l'intensità luminosa massima e minima misurabile in una immagine; le applicazioni sono diverse e vanno dai dispositivi di acquisizione (come il sensore delle fotocamere) ai dispositivi di visualizzazione; in questo paragrafo ci soffermeremo sulla gamma dinamica delle fotocamere cioè dei dispositivi di acquisizione.

Guardando una foto appena realizzata difficilmente si può valutare la gamma dinamica; il momento in cui si può valutare questo parametro è durante lo sviluppo in post produzione: foto generate da sensori con gamma dinamica ampia consentono di modificare parametri di luce o colore in postproduzione (cioè dopo lo scatto) con un livello superiore rispetto a foto con minore gamma dinamica e senza perdita di qualità. La gamma dinamica delle fotocamere si misura in bit e in stop; i bit rappresentano il contenuto di informazione di un file, dunque sensori con ampia gamma dinamica producono file Raw con numero maggiore di bit (per esempio 14 bit); gli stop indicano di quanto è possibile, in postproduzione, variare un parametro (per esempio la luminosità) senza rovinare l'immagine; generalmente le reflex attuali arrivano a gamme dinamiche nell'ordine dei 14 stop (mentre l'occhio umano ha una gamma dinamica di quasi 24 stop). Una gamma dinamica ampia, ad esempio di 14 stop, consente in post produzione di correggere i parametri di luminosità in maniera molto più estesa senza rovinare la foto rispetto a foto con gamma dinamica inferiore.

La Gamma Dinamica dipende molto dagli ISO:  diminuisce infatti man mano che si alzano gli ISO; dunque sulla stessa fotocamera si avrà una maggiore Gamma Dinamica a ISO bassi.  Per dirla breve: in una foto scattata in Raw a iso bassi, per esempio 100, sarà possibile recuperare più facilmente le zone scure (ombre) o le zone troppo chiare (luci) senza rovinare eccessivamente il file, mentre questa operazione risulterà man mano meno efficiente in foto con ISO più alti, dove modificando gli stessi parametri si otterranno file molto rovinati rispetto agli ISO più bassi.  

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