Immagine digitale

Il processo di digitalizzazione di un’immagine consiste nella trasformazione in sequenze numeriche di bit che possono essere salvate in un file digitale, allo stesso modo di un file di testo o di musica. Ciò ha reso possibile elaborare in modo simile e con le stesse apparecchiature cose che finora appartenevano a mondi diversi, come la pittura, la musica, la letteratura, le scienze. E al tempo stesso ha reso il computer e i suoi derivati strumenti veramente multimediali.
Ne consegue una maggiore abitudine e disinvoltura nel passare da un linguaggio all’altro e nel combinare fra loro i diversi linguaggi delle parole, dei suoni e delle immagini.

Le immagini possono essere acquisite da dispositivi come fotocamere o scanner, create o modificate con programmi grafici, combinate con testi, musica e video con programmi di presentazione, di video editing e di produzione editoriale, generate da formule e algoritmi come i frattali e le immagini prodotte da programmi di intelligenza artificiale.

Le immagini sono acquisite quando viene digitalizzata una situazione reale come un paesaggio, una foto analogica o un quadro dipinto a mano, come è il caso della foto digitale del fiume ripresa con la fotocamera di un tablet.

Sono generate quando provengono da formule o algoritmi in modo automatico, come il classico frattale generato dalla formula ricorsiva di Mandelbrot.

Le immagini digitali sono come mosaici fatti di puntini tanto piccoli da non essere percepibili a occhio nudo, detti pixel. Attraverso la diversa colorazione dei puntini noi percepiamo sul monitor del computer immagini che per noi hanno senso. l’immagine sul monitor si presenta quindi come una mappa di unità informative, o come si dice nel gergo informatico, una bitmap. Ogni bit è disposto sul quadratino di una griglia in cui è concettualmente diviso lo spazio del monitor, chiamata raster, e il processo di assegnazione ai bit dei valori numerici desiderati viene chiamato rasterizzazione.
Le immagini bitmap quindi assegnano ad ogni pixel tre valori numerici corrispondenti alla quantità di verde, rosso e blu, o di altri valori di luminosità, tono e saturazione, la cui combinazione visualizza uno dei 16 milioni di colori che un monitor è in grado di visualizzare. La colorazione dei pixel si ottiene con programmi grafici bitmap o pittorici, in cui il mouse o la penna di una tavoletta grafica si comportano come pennelli.

Eva e il serpente è un mio quadro digitale del 2012, dipinto a mano con tavoletta grafica e Adobe Photoshop per grafica bitmap. La penna della tavoletta simula il pennello, e si dipinge come se si lavorasse su carta o su tela, aggiungendo o mescolando i colori con le pennellate. Le figure possono essere dipinte ognuna su un suo livello trasparente che rende possibile spostarla, modificarne le dimensioni, mascherarne alcune parti, applicare effetti di sfocatura e di colore lasciando intatte tutte le altre figure disposte sui relativi livelli. Il lavoro finito viene esportato in una immagine con un livello unico per poterla stampare o inserire in altri contesti.
I programmi bitmap si usano per fotoritocco e ormai sono diventati parte integrante del processo fotografico che parte dalla digitalizzazione effettuata con la ripresa, e si compie con le correzioni, i montaggi e le modifiche della postproduzione.

Un altro modo per programmare immagini digitali è descriverne le primitive come curve, linee, rettangoli, ellissi, poligoni, e indicarne colori e livelli di trasparenza. Queste sono le immagini vettoriali, in quanto ogni forma è descritta da vettori (traccia una linea che va dal punto A al punto B, ecc.). Ogni forma è un oggetto a se stante, che con un programma di grafica vettoriale può essere ingrandito, distorto, modificato, messo sopra o sotto altri oggetti, duplicato, spostato in un’altra immagine.
I programmi di grafica pittorica si usano per ritocco fotografico, dalla semplice spuntinatura a veri e propri effetti speciali e fotomontaggi, e per pittura artistica o illustrativa. I programmi di grafica vettoriale si usano per disegnare grafici, tabelle, disegni geometrici, marchi e loghi, illustrazioni stilizzate. Tuttavia oggi disponiamo di famiglie di programmi grafici, come quelle di Adobe o di Affinity, che permettono di trattare con lo stesso software sia oggetti vettoriali che bitmap.

Lalanne alle Mura Rotte è un mio quadro digitale del 2022, creato a mano con tavoletta grafica e Affinity Design per grafica vettoriale. I contorni sono molto netti con qualsiasi ingrandimento, perché vengono ogni volta visualizzati in base alle descrizioni vettoriali che il computer riceve. Le sfumature di colore sono regolari perché non sono dipinte, ma calcolate. Le forme sono disegnate con punti e curve di Bezier, linee vettoriali gestite da particolari maniglie che si spostano con il mouse o con lo stilo della tavoletta grafica. La combinazione di poligoni e curve permette di creare qualsiasi tipo di forma, che può essere anche duplicata e clonata per creare motivi ripetuti come texture e cornici. La grafica vettoriale è molto usata per disegni tecnici, illustrazioni artistiche, design grafico. Il file vettoriale occupa poca memoria, ma per essere stampato e condiviso deve essere rasterizzato ed esportato in un file bitmap.

Una rapida sintesi storica ci fa rendere conto di quanto sia ancora breve, ma incredibilmente importante, la presenza fra noi delle immagini digitali.
1957 – Russel Kirsch costruisce uno scanner con cui digitalizza la foto del figlio.
1975 – Steven Sasson produce per la Kodak la prima fotocamera digitale sperimentale.
1981 – Esce sul mercato la prima fotocamera Sony Mavica.
1987 – Esce la prima versione di Display, genitore di Photoshop, solo in bianco e nero.
1990 – Adobe lancia Photoshop 1.0, programma di elaborazione di immagini con interfaccia alla portata di tutti.
1991 – Ancora la Kodak propone la prima reflex digitale, la DCS-100. Tim Berners Lee trasforma internet in un ipertesto globale, il World Wide Web.
1999 – Inizia la diffusione del wi-fi e dei sistemi di trasmissione a banda larga come ADSL, fibra ottica e satellite.
2003 La Canon 300D, al costo di meno di 1000 euro, mette la reflex digitale a disposizione del mercato consumer.
2007 Esce l’Iphone. Grazie a una nuova tecnologia la capacità di memoria dei dischi rigidi raggiunge l’ordine dei gigabyte al prezzo di poche decine di euro. La memoria RAM dei computer raggiunge gli 8 giga e velocizza enormemente pennelli e altri strumenti di elaborazione delle immagini, che diventano sempre più nitide.

La grande diffusione delle immagini digitali a cui assistiamo negli ultimi due decenni dipende da un insieme di fattori concomitanti: tecniche di digitalizzazione, capacità di memoria, velocità di trasmissione, facilità di navigazione web. Le tecniche di digitalizzazione ci mettono a disposizione apparecchi di acquisizione ad alta risoluzione come fotocamere reflex e smartphone di fascia alta, e programmi di elaborazione veloci, potenti e sofisticati. Le memorie di elaborazione RAM da 16 gigabyte e oltre e gli hard disk da un terabyte (1000 giga) e oltre costano meno di 100 euro e permettono sia l’elaborazione veloce sia l’archiviazione di immagini ad alta risoluzione e di grande formato. La velocità di trasmissione dei dati attraverso wi fi, banda larga e fibra ottica, rende rapidi e agevoli la condivisione di immagini e il lavoro a distanza. I browser web hanno reso facile la navigazione in rete, dal pc desktop ai dispositivi mobili.

I programmi di fotoritocco come lo standard professionale Photoshop, o il meno costoso Affinity, o il gratuito Gimp, permettono di elaborare le immagini digitali come si vuole. Il processo di elaborazione parte da un problema, nel nostro caso trasformare l’atmosfera grigia e autunnale della foto di partenza in un’atmosfera estiva e assolata. Si procede con gli input, i file digitali da elaborare, che sono la foto di partenza della chiesa e la foto di un cielo azzurro con grandi nuvole, che vengono importati nel programma come livelli separati. Si procede con l’elaborazione. Con una maschera si elimina il cielo grigio, si sceglie e si ingrandisce la porzione di cielo da sostituire, si aumentano luminosità, saturazione e contrasto dei colori per ottenere l’immagine di output che volevamo. Input ed elaborazione possono essere complicati quanto si vuole in funzione dell’output, che sarà sempre un file bitmap.

Oltre ai programmi pittorici e vettoriali per creare ed elaborare immagini bidimensionali, che nelle versioni più semplici sono ormai alla portata di tutti, il digital imaging usa programmi tridimensionali e CAD (computer aided design) per progettazioni tecniche che richiedono alti livelli di specializzazione. Con questi programmi, che interagiscono fra di loro, si può fare qualsiasi cosa, dalla creazione di modelli e prototipi alla simulazione di ambienti e persone, fino alle più complesse animazioni e alle scenografie virtuali usare nella produzione dei film e delle serie tv.

Sul web sono disponibili modelli 3d che si possono scaricare, modificare, inserire in progetti più complessi. I programmi 3d possono visualizzare i modelli in wire frame o a poligoni per poterli gestire con maggiore rapidità, oppure a tinte piatte per comprenderne piani e volumi, o con effetti di chiaroscuro per vederne la tridimensionalità, fino al rendering fotorealistico delle immagini definitive. I modelli presentati in questa immagine sono visualizzati con volumi semplificati e poligoni per l’uomo e la donna, con volumi dettagliati e texture mapping realistica per le superfici del cuore.

Dispositivi di acquisizione

L’acquisizione di immagini digitali si fa con dispositivi diversi, dal tuttofare smartphone fino alle apparecchiature specializzate per l’imaging biomedico, la termografia, l’astronomia.
Gli smartphone di ultima generazione sono dotati di camera per riprese foto e video ad alta risoluzione, con tre obiettivi di focale diversa, con accessori di supporto dal semplice treppiede allo stabilizzatore di immagini nelle riprese in movimento, e con app che permettono vari effetti di regolazione delle immagini o che trasformano il telefonino in uno scanner virtuale a due e tre dimensioni, o in un apparecchio per termografia.
Le fotocamere compatte sono state praticamente soppiantate dallo smartphone, a cui fanno da alternativa professionale le reflex con ricche gamme di obiettivi intercambiabili, tutti gli accessori della fotografia professionale, programmi di postproduzione, montaggio video ed effetti speciali che le rendono adatte anche a riprese video di qualità broadcast. Le riprese fatte con i droni hanno aggiunto nuovi sorprendenti punti di vista nelle riprese di paesaggi e monumenti.
Gli scanner sono periferiche per acquisire immagini piane e vanno da apparecchietti da tenere in mano e da passare sull’originale da acquisire, fino a costosi ascanner professionali che offrono riprese di originali di grande formato, velocità e accuratezza di scansione, dispositivi per riprese di originali opachi o trasparenti come diapositive e lucidi,
riprese speciali (raggi x, risonanze magnetiche, TAC, PET, scintigrafie, ecografie, ecc.)

In alto a sinistra una webcam a clip da attaccare sul monitor di un pc, è uno degli strumenti di ripresa più piccoli e meno costosi, ed è addirittura incorporata nei dispositivi mobili come notebook e tablet. In basso a sinistra uno smartphone di ultima generazione con fotocamera anteriore e posteriore di alta qualità e cinque obiettivi. A destra una macchina professionale a banco ottico per riprese architettoniche, industriali e pubblicitarie, con dorso digitale in sostituzione del dorso portapellicola dei modelli tradizionali. Questa è la gamma di possibilità di acquisizione di foto e video digitali, dall’uso comune all’uso professionale.

Al centro un piccolo e leggero scanner manuale per acquisire documenti cartacei. Anche con lo smartphone ci sono app con cui fare buone scansioni di documenti da salvare in pdf e condividere direttamente in email o sui social. A sinistra uno scanner professionale per acquisire documenti piani di grande formato come poster, quadri, stampe. A destra uno scanner medicale per TAC che può riprendere un intero corpo umano.

Immagini scientifiche

In ambito scientifico si fa largo uso delle immagini digitali, che sono di grande aiuto per visualizzare e comprendere fenomeni che sono al di là della percezione umana, come i microorganismi subcellulari o le macrogalassie astronomiche, i fenomeni sotterranei di natura geologica, sismica, vulcanologica, i comportamenti dei materiali, e così via.
L’imaging biomedico, o diagnostica per immagini, si usa per osservare aree di organismi non visibili dall’esterno e si fa con apparecchiature e tecnologie particolari. Ne fanno parte:

ecografia
radiologia
tomografia TAC
emissione di positroni PET
risonanza magnetica RMN
scintigrafia

La radiografia 3D o TAC dentale viene eseguita nello stesso modo di una radiografia panoramica e presenta un tubo a raggi X che ruota intorno alla testa del paziente protetto dalle radiazioni da un giubbotto di piombo. Ne risulta un’immagine a visione tridimensionale, usata per progettare con precisione trattamenti di implantologia, endodonzia, ortodonzia, chirurgia estrattiva.

La scansione tomografica della pupilla di un occhio umano fatta a distanza di tempo mostra con falsi colori, ossia con una colorazione convenzionale non realistica, il progredire di una patologia di prospetto nelle due file superiori, e di profilo nella fila inferiore.

La termografia a raggi infrarossi acquisisce immagini non in base alle radiazioni luminose, ma alle radiazioni di calore, che restituisce con immagini a falsi colori e si usa per riprendere soggetti in assenza di luce o per visualizzare le dispersioni di calore dell’edificio, come nella foto, o altri fenomeni come alberi freschi e secchi nella ripresa dall’alto di una foresta.

Immagini artistiche

Naturalmente le immagini digitali sono molto usate in ambito artistico per illustrazioni, pitture, ricerche visive, graphic design, con tutte le combinazioni possibili fra grafica vettoriale e bitmap, immagini acquisite e generate, astrazione e fotorealismo. Per combinare elaborazioni bidimensionali con effetti tridimensionali occorre progettare con cura processi e percorsi che spesso richiedono notevoli quantità di oggetti grafici e di livelli virtuali. Spesso le opere sono realizzate con la collaborazione di persone diverse, specialmente per quanto riguarda le complesse animazioni cinematografiche in cui uno specialista si occupa solo dei fiori, un altro solo del texture mapping delle foglie, e così via.

Complesse e sofisticate animazioni tridimensionali sono usate per ambientare film di fantascienza come Avatar, un film del 2009 di James Cameron, dove gli attori sono immersi nel mondo irreale di Pandora, un pianeta remoto abitato da umanoidi, con strani animali e vegetazione aliena, realizzati in digitale da schiere di artisti, informatici, consulenti di geologia, geografia, astronomia, paleontologia, botanica.

Scenari virtuali realizzati con programmi di grafica 3d e postproduzione video sono sempre più usati anche per ambientare film realistici, quando le scene reali sarebbero più costose di quelle digitali, come le ambientazioni paleoindustriali di Peaky Blinders, la serie tv prodotta in sei stagioni dal 2013 al 2022 e ambientata nella Birmingham dei primi del ‘900. Gli attori sono ripresi su un fondale verde che, in fase di postproduzione, viene sostituito dalle scene digitali.

I programmi di intelligenza artificiale text to image sono sempre più usati per realizzare immagini fantasy, dalle gesta dei supereroi ad ambienti fantascientifici come questa stazione spaziale che sorvola un mondo extraterrestre, generata dal programma con la combinazine di immagini realistiche e fantastiche che va a pescare nella sua memoria o nel web. Gli artisti digitali tendono a richiedere all’AI operazioni di routine come fotomontaggi, scontornature, mix di immagini e di atmosfere visive, poi aggiungono il loro tocco personale con i programmi di grafica vettoriale e bitmap. Alcuni artisti forniscono le loro immagini precedenti al programma image to text per ottenere descrizioni che poi rivedono e forniscono al programma text to image per fargli generare immagini coerenti col loro stile.

Alcuni artisti fanno ricerche personali per capire come si possa integrare la velocità e potenza di produzione di un programma di AI con il proprio modo di lavorare, ma si divertono anche a sperimentare combinazioni strane e bizzarre, come questo Uomo capra che il fotografo Alessandro Ghezzer ha fatto realizzare a Midjourney, il software di AI che sta usando nella sua ricerca.

L’intelligenza artificiale sta entrando imperiosamente nel mondo dei videogiochi, integrandosi con l’inventiva e l’arte dei creativi umani, contribuendo a produrre scenari di impressionante realismo come questo momento di un war game ambientato nel Medio Evo, in cui uno squadrone di cavalieri manovrato dal giocatore umano si appresta ad entrare nella città assediata dopo che una grossa macchina bellica ne ha sfondato la porta.

Periferiche di input e output

I monitor con touch screen, dai telefoni ai notebook, permettono di disegnare con un dito. Naturalmente per essere più precisi è meglio usare una tavoletta grafica, che va dalle piccole tavolette a buon mercato fino alle costose tavolette con schermo incorporato per disegnarvi sopra.

Le periferiche di output sono i monitor per visualizzare le immagini, e le stampanti per averne copie su carta o su altri supporti. Chi lavora con le immagini preferirà monitor di grande formato e di alta qualità, da collegare a stazioni grafiche di lavoro, a personal computer da tavolo o portatili, a tavolette e telefoni. Per proiettare immagini di grande formato in ambienti espositivi, eventi o spettacoli si usano schermi a cristalli liquidi o a led, o proiettori di grande potenza. Le stazioni grafiche professionali di illustratori, fotografi e montatori video usano più monitor con cui possono visualizzare contemporaneamente particolari diversi dell’immagine, menu e finestre di comando, file e programmi di altro genere.

Le stampanti vanno dalle inkjet e laser di uso comune fino alle stampanti professionali per produzione editoriale, gigantografie scenografiche e pubblicitarie, stampe d’arte con materiali di alto pregio, garanzia di lunga durata e tiratura limitata a scopo collezionistico.

In alto a sinistra una piccola stampante portatile, a destra una multifunzione laser da ufficio, in basso una stampante da laboratorio per grandi formati e stampe fine art. La prima stampante costa meno di 100 €, la seconda sta sui 400 €, la terza richiede un investimento di oltre 10.000 €.

Uffici e privati posseggono stampanti di costo medio-basso per stampare da soli le proprie copie cartacee, anche se si tende a ridurre il consumo di carta e il conseguente inquinamento. Per lavori particolari come album fotografici, poster, libri a tiratura limitata o alta, ci si rivolge a servizi on line a cui si invia il file da stampare per riceverne le copie desiderate.

La digitalizzazione delle immagini ha profondamente mutato il mondo della comunicazione visiva, dell’arte e della gestione a vista. Produrre, modificare e condividere immagini è diventato talmente facile da arrivare a diventare pratica quotidiana e universale. Oggi chiunque con il suo smartphone ha in tasca una telecamera e fotocamera, un registratore di suoni, programmi di elaborazione grafica, collegamenti con social e siti web. L’immagine foto o video appena fatta può essere condivisa con amici o pubblicata. Ciò porta ad una immediatezza di documentazione che prima era difficilissima o conseguenza di circostanze fortunate – essere lì proprio mentre sta succedendo qualcosa – ma anche ad una banalizzazione dell’immagine, Poiché non c’è più il costo della pellicola e della stampa, oggi fotografiamo le cose più usuali, come il posto macchina al parcheggio per ritrovare l’auto, l’etichetta di un prodotto per leggerla meglio, la confezione di un prodotto per farcene comprare uno uguale, il piatto che stiamo mangiando al ristorante.
Sorgono nuovi problemi di diritto d’autore, perché le immagini digitali sono riproducibili senza perdere di qualità, possono essere modificate come si vuole, possono addirittura essere prodotte con semplici richieste o formule.
Ma proprio perché oggi le immagini sono così facili, copiose e pervasive, è importante saperle usare, sia come produttori che come utilizzatori, per rendere più limpida la comunicazione, e più efficiente la gestione a vista.