Articolo pubblicato sul n.     di Reflex (Editrice Reflex Srl - Roma) nel febbraio 1994

L'elaborazione digitale delle immagini

di Andrea de Prisco

Nell'articolo pubblicato su Reflex di gennaio riguardante l'Immagine Elettronica abbiamo mostrato alcuni metodi per trasferire su computer un'immagine tradizionale, partendo da un negativo, una diapositiva, una stampa a colori o bianco/nero. Visto che la fotografia elettronica, allo stato attuale, non e' una materia a se' stante ma esiste quale continuazione della fotografia tradizionale, le nostre riprese fotografiche continueranno ad essere eseguite nella maniera consueta. Questo fino a quando l'industria fotografica non sfornera' apparecchi completamente elettronici (di buona qualita' e dal costo accessibile anche al singolo utente) in grado di restituire immagini direttamente in formato digitale. Non e' escluso, come ribadito in quella sede, che passeranno molti anni ancora, durante i quali la fotografia elettronica, tutt'altro che fantascienza, si appoggera' alla fotografia tradizionale.
Elaborazioni prima possibili solo attraverso complicati procedimenti in camera oscura sono oggi eseguibili in pochi secondi in camera chiara. Abbiamo battezzato con questo nome quello che potremmo chiamare il moderno laboratorio di chi si occupa dell'elaborazione digitale delle immagini. Chiara, dal momento che ovviamente non e' necessario alcun oscuramento, usando per le nostre elaborazioni non piu' vaschette, chimici e materiali sensibili, ma un computer, un monitor a colori e un opportuno programma per il trattamento digitale.
I metodi per trasferire le nostre immagini all'interno di un computer, descritti nell'articolo di Gennaio, possono prevedere l'utilizzo di un apposito accessorio, lo scanner, o piu' semplicemente un lettore di CD-ROM col quale leggere i PhotoCD approntati dal nostro solito laboratorio. In questo caso e' il laboratorio ad eseguire la digitalizzazione delle immagini che noi utilizzeremo per elaborarle tramite computer. Questa soluzione ha il grande pregio di avere un costo pressoche' irrisorio (mille lire per immagine piu' poche centinaia di migliaia di lire per il lettore di CD-ROM), ma al contempo permette di disporre di digitalizzazioni di altissima qualita' ottenibili autonomamente solo con uno scanner professionale dal costo di svariati milioni.

Gli strumenti

Computer, monitor a colori, scanner o lettore di CD-ROM da soli non bastano. Anche la camera chiara, come qualsiasi sistema informatico non e' composto dal solo hardware (le apparecchiature elettroniche). L'elemento principale di una camera chiara e' il software, il programma o i programmi del computer coi quali eseguire le elaborazioni digitali sulle nostre immagini.
E' importante disporre delle opportune utility di conversione che ci permetteranno di leggere o salvare le nostre immagini in vari formati. Intendendo per formato non certo la dimensione della nostra immagine (purtroppo termini identici nel mondo della fotografia e dell'informatica possono assumere significati completamente diversi) ma il metodo di memorizzazione che ci permette di utilizzare la stessa immagine di partenza con programmi o su sistemi diversi. Non che si debba disporre di piu' computer, ci mancherebbe altro!, ma puo' succedere di dover scambiare immagini con altre persone o con lo stesso laboratorio per la successiva stampa su carta (o riproduzione su diapositiva, detta fotorestituzione) per cui e' necessario avere la possibilita' di passare da un formato all'altro secondo necessita'. A parte il metodo stesso di memorizzazione che puo' essere diverso fra i vari formati, cio' che sicuramente puo' cambiare e' il meccanismo di compressione dell'immagine. Gia', di questo forse non ne abbiamo mai parlato. Niente paura: la compressione digitale, molto semplicemente, consente di risparmiare spazio sull'hard disk utilizzando per le immagini un numero inferiore di byte di quanti le stesse immagini ne occupano nella memoria vera e propria del computer durante l'elaborazione (o la semplice visualizzazione). Questo e' effettivamente un aspetto che a chi si avvicina per la prima volta a questo mondo puo' sembrare assai strano. Ma soprattutto puo' indurre pericolosi sospetti: se un'immagine, per fare un esempio, quando e' visualizzata sullo schermo occupa centomila byte e memorizzata sull'hard disk ne occupa la meta' o un quarto, e' per caso il computer a "buttar via" parte dell'immagine per risparmiare spazio? O provoca una perdita di risoluzione, di nitidezza, di dettaglio?
Niente paura: per quanto possa sembrare strano la maggior parte dei metodi di compressione non provocano alcuna perdita di informazione. Comprimendo e decomprimendo un'immagine si torna esattamente al punto di partenza, senza perdere nemmeno un bit. Per chiarire meglio questi veri e propri trucchi da stregoneria, facciamo un semplice esempio. Pensiamo ad un'immagine composta per meta' da un limpido cielo, con ricchezza di particolari solo nella parte bassa, dove ad esempio e' presente un prato fiorito con bambini che giocano. Se durante la memorizzazione il sistema si accorge che stanno per finire sull'hard disk sequenze di byte identiche (la parte di cielo, supponendo che sia formato da ventimila pixel dello stesso azzurro) invece di scrivere per ventimila volte il byte 45 (ipotizzando che tale numero corrisponda al colore del cielo) memorizzera' un unico codice di controllo seguito da un solo "45" e dal numero di duplicazioni. Con quattro o cinque byte avremo scritto l'equivalente di ventimila byte, non male. Questo e' ovviamente un caso limite, ben difficilmente vi saranno aree tanto grandi formate da un unico colore, ma il procedimento si puo' applicare (leggi: si applica sempre) anche per porzioni di immagini molto ridotte. Anche tante piccole macchiette da una decina di pixel identici, compresse col meccanismo sopra mostrato, puo' far si' che l'immagine salvata occupi molto meno spazio dell'originale. E' da segnalare che il sistema, quando legge dall'hard disk l'immagine compressa, effettua il ragionamento (se cosi' si puo' chiamare) opposto per riottenere l'immagine originaria. Quando, durante la lettura, si incontra il fatidico codice di controllo, i byte successivi sono decodificati interpretando il valore ripetuto e il numero di ripetizioni. Cosi' all'interno del computer, grazie alla magia svelata, l'immagine torna ad essere quella originaria.
Per chiudere questa parentesi sulla compressione digitale, per completezza dobbiamo citare anche l'esistenza di procedimenti di compressione a perdita di informazione. Utilizzando questa volta veri e propri trucchi si riesce a comprimere l'immagine molto di piu' accettando una spesso impercettibile perdita di dettaglio. Se analizziamo al microscopio l'immagine prima compressa e poi decompressa con uno di questi sistemi noteremmo una seppur lieve perdita di definizione, ma giudicando ad occhio nudo, anche a forte ingrandimento non noteremmo alcun decadimento del risultato visivo. Anche messe a diretto confronto l'immagine originaria e quella ottenuta dopo la compressione e la decompressione a perdita di informazione difficilmente ci accorgeremmo, ad occhio nudo, della benche' minima differenza.

Il programma di elaborazione

L'elemento piu' importante di una camera chiara e' senz'altro il programma di elaborazione digitale delle immagini. E' questo lo strumento vero e proprio che ci permettera' di intervenire sull'immagine originaria per effettuare correzioni, modifiche, collage e tant'altro. E' importante capire che il software e' la vera anima di ogni sistema di elaborazione. Un computer, da solo, non serve praticamente a nulla: non e' che un contenitore vuoto pronto a trasformarsi in qualcosa di ben piu' produttivo non appena lanciamo il programma opportuno. A seconda del programma utilizzato lo stesso computer puo' trasformarsi in una cosa o in un'altra secondo le nostre necessita'. Un commercialista usera' il sistema per tenere la contabilita' dei suoi clienti, lo scrittore lo utilizzera' per i suoi libri, il medico per tenere traccia di ogni sua diagnosi, il musicista evoluto per comporre o modificare brani musicali. L'appassionato di fotografia... per elaborare, correggere, arricchire, le sue immagini fotografiche.
Abbiamo volutamente fatto esempi reali, tutti accomunati dal fatto di porre il computer come esecutore di procedure sempre esistite che grazie a questo nuovo mezzo possono essere eseguite in maniera piu' o meno automatica e/o molto piu' velocemente: un vero e proprio aiuto per l'utente tradizionale.
Lanciato il programma di elaborazione digitale, la prima operazione da compiere sara' l'acquisizione dell'immagine da trattare. Sia che utilizziamo uno scanner, sia un PhotoCD, in pochi istanti (al massimo qualche minuto) il computer visualizzera' l'immagine sullo schermo.
Generalmente sono tre le possibili azioni che possiamo compiere sulla nostra fotografia. Semplici correzioni cromatiche o di contrasto/luminosita', elaborazioni digitali utilizzando opportuni filtri previsti dal programma, vere e proprie modifiche all'immagine che possono comprendere perfino il mascheramento di particolari indesiderati, la correzione delle linee cadenti o addirittura pseudo-variazioni di inquadratura. Un esempio di questa tecnica sofisticata e' apparsa proprio su Reflex di Gennaio a pagina 44: il bravissimo Sergio Grandi (non finira' mai di stupirmi, ndr) ha spostato il bambino che guarda nella vallata posizionandolo, piu' grande, alla destra dell'immagine come se guardasse il paese visibile sullo sfondo.
Per effettuare questo tipo di elaborazione e' necessario dapprima ritagliare il bambino dall'immagine originaria, ingrandirlo, spostarlo a destra, incollarlo (vedi dopo) nella nuova posizione. Ma non basta, diciamo pure che questa e' la fase piu' semplice: maggiore bravura e' richiesta nella ricomposizione della zona di prato precedentemente occupata dal soggetto spostato. Non facciamoci illusioni: se spostiamo digitalmente il bambino dopo aver scattato la nostra immagine, sotto non troveremo certo il prato che avremmo trovato facendolo spostare prima dello scatto! Ovvio, vero?
Per ricostruire il pezzo di prato mancante bisogna in pratica effettuare lo stesso procedimento con altri pezzetti di immagine originaria. Individuiamo un po' di prato vicino al soggetto da mascherare, e lo ricopiamo su questo. Un po' alla volta, continuando a utilizzare porzioni di immagine originaria (la stessa operazione e' stata effettuata con gli alberi sullo sfondo per coprire la zona della testa) e' possibile ricostruire l'intero pezzo mancante.
Per fortuna ogni programma di elaborazione digitale di immagini consente di operare ingrandendo a dismisura la zona da trattare in modo da compiere tutte le fasi con la massima precisione. Eventuali imperfezioni della zona ricostruita possono facilmente essere mascherate con altri strumenti messi a disposizione dal programma che permettono, ad esempio, di impastare leggermente le linee di separazione, le giunture, in modo da ammorbidire gli stacchi.

Taglia e incolla

Chi gia' utilizza anche per scopi diversi un computer con interfaccia grafica e un mouse (Macintosh, Windows, Amiga, Atari, Archimedes, ecc.ecc.) conosce bene questa operazione che consente in generale di spostare o eliminare porzioni indesiderate... di qualsiasi cosa. E' un meccanismo valido anche per chi si occupa di scrivere libri (ma anche articoli o lettere), compone musica, disegna con il computer e tant'altro. In tutti questi casi l'operazione si compie utilizzando il gia' citato mouse (o dispositivo di puntamento) che permette di accedere in maniera rapida e intuitiva alle varie parti del lavoro che stiamo trattando. Il mouse e' un dispositivo che si utilizza muovendolo sul piano della nostra scrivania. Collegato via cavo al computer (esistono anche alcuni modelli funzionanti a raggi infrarossi) trasmette tutti i movimenti che eseguiamo: il programma, a sua volta, muove sullo schermo un apposito cursore a forma di freccia. A seconda della funzione impostata, i nostri movimenti potranno o meno provocare delle modifiche al nostro lavoro. Impostando, ad esempio, la funzione copia, con il mouse possiamo tracciare una zona di immagine da copiare in memoria. Posizionando successivamente il mouse in un altro punto, e attivando la funzione di incolla scaricheremo nella nuova posizione quanto precedentemente copiato in memoria. Tagliare, in questo contesto, e' sinonimo di eliminare: sempre utilizzando il mouse possiamo chiedere al computer di togliere una determinata porzione di immagine precedentemente indicata. Si tratta, in ogni caso, di un meccanismo piu' facile da mettere in pratica che da spiegare a parole. Credeteci!

I filtri digitali

Basta mettere solo un attimo il naso nel capitolo "filtri digitali" per rendersi conto di persona delle enormi potenzialita' della fotografia elettronica. Lo strumento principe nel campo dell'elaborazione digitale e' senza dubbio il programma Adobe PhotoShop (distribuito da Delta, Via Brodolini 30, Malnate - VA) nella sua piu' recente versione 2.5.1 disponibile sia per computer Macintosh che per sistemi Windows. Al suo interno troviamo alcune decine di filtri digitali per elaborare, secondo infinite possibilita', le nostre immagini fotografiche. Altri filtri sono poi acquistabili successivamente per espandere ulteriormente le gia' tanto ampie possibilita' di questo sistema. Solo per mostrarvi uno per uno tutti i filtri disponibili non basterebbe un intero numero di Reflex (anche perche' il bello comincia proprio quando si combinano tra loro gli effetti di piu' filtri), ma torneremo sull'argomento con successivi articoli dedicati a questo tema.
Detto in parole molto semplici, un filtro digitale e' una funzione del programma di elaborazione che permette di effettuare una ben precisa trasformazione dell'immagine di partenza. Per essere piu' precisi, i filtri possono anche essere applicati ad una sola parte dell'immagine, come potrebbe essere lo sfondo dietro al soggetto principale (da delimitare via mouse), per accentuare determinati effetti. Con il filtro "mosso", ad esempio, possiamo imprimere un effetto panning allo sfondo in modo da restituire un'immagine piu' dinamica. Allo stesso modo possiamo controllare la sfocatura o aggiungere un effetto "vento" ai nostri soggetti.
Veri e propri effetti speciali sono ottenibili col filtro digitale "estrusione" che trasforma l'immagine di partenza in un insieme di cubi o piramidi protratti verso l'esterno con un effetto altamente tridimensionale. Non mancano all'appello vai filtri tipici della fotografia tradizionale, come la solarizzazione (applicabile anche alle immagini a colori), il basso rilievo (del quale possiamo indicare angolazione e spessore), e il "traccia contorno" che mostra su fondo bianco una traccia delle varie separazioni cromatiche dell'immagine di partenza.
Un mondo bellissimo, tutto nuovo e da scoprire, nel quale non dobbiamo far altro che buttarci a capofitto. I tempi sono gia' abbastanza maturi!


(Riquadro)

Mini glossario di Computerese

Caricare: e' l'operazione che si compie per trasferire un'immagine (o piu' in generale un file) dall'hard disk alla memoria di un computer. L'operazione inversa e' salvare.

Compressione File: Con questo procedimento e' possibile risparmiare spazio sull'hard disk. Esistono metodi di compressione a perdita di informazione o senza perdita di informazione. I primi comprimono molto di piu' ma provocano un impercettibile decadimento qualitativo.

Digitalizzare: nel caso della fotografia elettronica e' la trasformazione da immagine tradizionale (positiva o negativa) all'immagine digitale utilizzabile dal computer. La digitalizzazione puo' anche riguardare, ad esempio, un segnale video o un segnale musicale come nel caso del Compact Disc.

File: sono i documenti che il computer salva su hard disk e che da questo e' in grado di caricare o leggere. Un file puo' contenere un'immagine, un testo, un brano musicale, qualsiasi cosa utilizzabile da computer depositata su un dispositivo di memorizzazione.

Hard Disk: dispositivo di memorizzazione file. Ogni computer ormai ne ha almeno uno e consente di memorizzare molte decine di milioni di byte (megabyte) di dati. Su un hard disk possono entrare da poche decine fino a molte centinaia di immagini digitali a seconda della risoluzione utilizzata e dal numero di colori.

Mouse: Dispositivo di puntamento rapido. Dotato di una pallina interna che rotola sul piano di lavoro, trasmette al computer i movimenti della nostra mano per muovere di conseguenza un apposito puntatore sullo schermo. Tramite mouse si comandano quasi tutte le elaborazioni digitali delle immagini.

Pixel: E' la contrazione di Picture Element, l'elemento base di un'immagine digitale. In un certo senso corrisponde al singolo granulo di un'immagine fotografica tradizionale. A differenza della grana, i pixel sono tutti rigorosamente della stessa dimensione e disposti ordinatamente come mattoncini.

Salvare: e' l'operazione che si compie per trasferire un'immagine (o piu' in generale un file) dalla memoria di un computer all'hard disk. L'operazione inversa e' caricare.

Scanner: Dispositivo in grado di trasformare un'immagine tradizionale in un'immagine digitale utilizzabile da computer. Esistono vari tipi di scanner che, a seconda del prezzo di vendita variabile dalle poche centinaia di migliaia di lire a svariati milioni, consentono di effettuare questa operazione partendo da una stampa o da una diapositiva.

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