Biblioteca Aldo Luppi
Immagini in sistema binario
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Cosa è un'immagine? Un insieme di colori, forme, sfumature. Dobbiamo quindi trasformare l'immagine in una sequenza di simboli da codificare come sequenza di 1 e 0.
Questo processo è detto Digitalizzazione.
Per digitalizzare un'immagine abbiamo due strategie: la grafica bitmap o raster e la grafica vettoriale.
In questa scheda paleremo di Grafica bitmap o raster.
Questa strategia consiste nel suddividere l'immagine sovrapponendo una griglia in tante celle. Quante celle? Non esiste un valore fisso però più sarà alto il numero di queste celle più l'immagine digitale sarà fedele all'immagine iniziale.
Le celle si chiamano pixel (PiCture Element) che sono quindi il più piccolo elemento dell'immagine digitale.
Vediamo una figura a 256 pixel, 64 pixel e 25 pixel. A parità di dimensioni abbiamo un'immagine migliore aumentando i pixel.
La quantità di pixel per area è la misura della risoluzione, quella più frequentemente usata è il dpi (dot per inches) numero di pixel per pollice (1 pollice=2,54 cm).
L'altro parametro che caratterizza un'immagine è la profondità del colore: maggiore è il numero di bit utilizzati per descrivere il colore in quel pixel più fedele sarà l'immagine.
Partiamo però da un'immagine in bianco e nero e più precisamente da una lettera, perché nella precedente scheda, vi avevo promesso che avrei spiegato come fa un computer a mostrare a video una lettera.
Essendo in bianco e nero bastera un solo bit per pixel per rappresentare il colore: per esempio 1 per nero e 0 per bianco.
Sappiamo già che maggiori saranno le celle migliore sarà l'immagine:
ecco la C in una griglia di 8X6 pixel e 12X16 pixel.
Nell'esempio a minore risoluzione la C è la semplice sequenza di bit 00110001111011001010000010000011001001110001100
Aumentando il numero di pixel migliora l'immagine che però una volta digitalizzata è sempre una sequenza di 1 e 0, solo più lunga.
Quindi come fa un computer a far visualizzare una lettera?
Quando si preme un tasto sulla tastiera, per esempio la lettera B la tastiera invia al computer un codice associato al tasto. Tutti i tasti sono in pratica dei pulsanti normalmente aperti cioè che se non premuti non lasciano passare corrente, nel momento in cui premiamo un tasto chiudiamo un circuito che la tastiera riconosce come una particolare lettera e invia un codice al computer.
Sappiamo (dalla scheda precedente) che alla lettera B è associato il numero decimale 66 che corrisponde al numero binario 01000010.
Alla ricezione di questo codice da parte dell'unità di elaborazione centrale (CPU) succedono, in sequenza, una serie di cose:
- la CPU chiede alla memoria come è fatta una lettera che corrisponde al codice ASCII 01000010;
- la memoria trova i dati che descrivono la lettera B;
- il programma in esecuzione nella CPU ricava la sequenza di pixel che devono essere colorati (o nel caso del nero semplicemente spenti) sullo schermo;
- la CPU invia allo schermo la sequenza di pixel da colorare;
- lo schermo riceve la sequenza di segnali elettrici che corrispondono agli uno e gli zeri che indicano quali colori assegnare ad ogni pixel.
255 sfumature di grigio
Una fotografia in bianco e nero non è però composta solo da pixel bianchi e neri ma anche da diverse tonalità di grigio.
Se con un unico bit possiamo definire solo bianco o nero con 2 bit possiamo definire 4 diverse tonalità di grigio:
00 nero
01 grigio scuro
10 grigio chiaro
11 bianco
A questo punto dovrebbe esserti chiaro che aumentando il numero di bit impiegati per la codifica del colore, aumenta la quantità di toni di grigio che possono essere rappresentati:
infatti con 8 bit è possibile rappresentare 255 toni di grigio.
Un mondo binario a colori.
Come possiamo far memorizzare un'immagine digitale a colori e fare in modo che il computer possa mostrarcela a schermo o inviarla alla stampante?La rappresentazione RGB del colore
Una parte piuttosto ampia dei colori percepiti dai nostri occhi può essere immaginata come sovrapposizione di TRE componenti monocromatiche dette PRIMARIE: ROSSO, BLU e GIALLO. Il BIANCO viene usato come una sorta di diluitore cioè di dispersore del pigmento colorato con l'obiettivo di ottenere tonalità più chiare, mentre il NERO è utilizzato per scurire i toni.
Quando guardiamo lo schermo del computer oppure un televisore: a differenza di quadri e stampe lo schermo EMETTE la luce. Si parla allora di riproduzione del colore per SINTESI ADDITIVA in quanto ciò che vediamo in effetti è la sovrapposizione di tre sorgenti luminose primarie che in questo caso sono state individuate nella luce ROSSA, nella luce VERDE e nella luce BLU unite nella famosa sigla RGB (“Red”, “Green”, “Blue”).
Ecco uno schermo visto da molto vicino.
Nella codifica RGB per ogni pixel andremo a comunicare quanta luce rossa, quanta verde e quanta blu inviare a quel preciso pixel.
Per ognuna di queste componenti cromatica primarie utilizziamo un byte (ti ricordi? un byte corrisponde a 8 bite e può creare 255 combinazioni diverse) possiamo qundi codificare per ognuna 255 diverse intensità di colore.
- Da dove viene il 255? rimetti seduti i tuoi compagni a costruire un'informazione da un byte, quindi otto compagni puoi accenderli e spegnerli in vari modi fino a creare 255 combinazioni possibili (è una bella ginnastica!). 11111111 rappresenta infatti il numero decimale 128+64+32+16+8+4+2+1 = 255.
Quindi per esempio per il rosso andremo da assenza di ROSSO (00000000) a rosso pieno (11111111) e lo stesso per VERDE e BLU.
E il giallo? Si ottiene miscelando rosso e verde.
Il primo giallo è bello luminoso e ha il massimo di componente rossa e il massimo di verde.
Il secondo ha le componenti rosse e verdi meno luminose e appare più scuro.
Nel terzo al massimo di componenti rosse e verdi abbiamo aggiunto la componente blu che lo rende più chiaro (guarda di nuovo l'immagine della sintesi additiva e ricorda che le componenti rosse, verdi e blu insieme danno la luce bianca).
Non te l'aspettavi?
Ricorda che a differenza di quando stai colorando con le tempere, in questo caso quello che vedi è la sovrapposizione di sorgenti luminose e si chiama sintesi additiva del colore.
Quando stendi un colore su una tela, o metti un filtro colorato davanti alla luce il colore che vedi è la luce che non viene assorbita da quel pigmento.
Aggiungendo altri colori, sottrai ancora una parte di luce riflessa se stai guardando un quadro o trasmessa se metti dei filtri colorati davanti a una fonte luminosa,
hai una sintesi Sottrattiva del colore perchè vedrai solo la parte non assorbita dai pigmenti che hai usato.
Come sai a luce bianca in realtà è composta da tutto lo spettro di colori.
Un colore o un filtro giallo sottrae la parte (banda) di luce blu dallo spettro lasciando passare il rosso, il verde e il giallo.
Un colore o un filtro blu blocca la luce rossa, lasciando passare il blu il verde e il giallo.
Sovrapponendoli lascerai passare solo il verde e il giallo.
In tipografia si usano tre colori: ciano (un colore tra il verde e l'azzurro) magenta (un colore tra il rosso e il viola) e giallo. Sovrapponendo questi colori puoi ottenere tutti gli altri.
Nella prossima scheda proveremo a programmare un nostro compagno di banco per fargli disegnare un'immagine.