Appunti di Computer Grafica e Computer Art

Nel 1960 William Fetter introdusse il termine Computer Graphics per descrivere la ricerca che stava

conducendo alla Boeing. Egli pensò di sfruttare un modello 3D del corpo umano per progettare la

carlinga degli aerei.

Perhaps the best way to define computer graphics is to find out what it is not. It is not a machine. It is not a computer, nor

a group of computer programs. It is not the know-how of a graphic designer, a programmer, a writer, a motion picture

specialist, or a reproduction specialist. Computer graphics is all these – a consciously managed and documented technology

directed toward communicating information accurately and descriptively.

Computer Graphics, by William A. Fetter, 1966

Computer Graphics

Appunti di Computer Grafica e Computer Art

Storia della computer grafica

Con computer grafica (dall’inglese computer graphics) si intende comunemente l’insieme delle tecniche

per la generazione di immagini utilizzando un computer. Più formalmente

può essere descritta anche come «quella disciplina che studia le tecniche e gli

algoritmi per la visualizzazione di informazioni numeriche prodotte da un

elaboratore». Viene spesso indicata in gergo con gli acronimi CG o CGI,

quest’ultimo derivato da Computer Generated Imagery (traducibile in immagini

generate al computer). Lo sviluppo della Computer Graphics è parallelo a

quello della tecnologia hardware.

Le origini possono ricercarsi nei lontani anni ‘50, con l'utilizzo di tubi a raggi catodici (CRT) come

dispositivi di output grafico. La computer grafica prende corpo soprattutto per scopi industriali e

militari nella 2ª metà degli anni ‘60,

pertinenza esclusiva di computer dotati di

grande potenza di calcolo e di componenti

elettronici dedicati (detti schede video o

sottosistemi grafici). A partire dalla 2ª metà

degli anni ‘80, pur continuando ad esistere

sistemi professionali e dedicati, si sono

diffusi i personal computer, con una sempre

maggiore capacità tecnologica per

l’elaborazione e visualizzazione di immagini

(vedi per es. l’home computer Commodore

Amiga). Negli anni ‘90 la computer grafica è ormai dominio consolidato di tutti i computer con la

diffusione di schede video di grande versatilità e relativa potenza per i personal computer. Col passare

degli anni, grazie all’evoluzione dell’informatica e all'abbassamento dei prezzi, i PC hanno eroso a

tecnologie proprietarie ed esclusive delle fette di mercato consistenti, rendendo la computer grafica, agli

inizi del XXI secolo, una disciplina esplorabile da chiunque abbia un computer. Attualmente tutti i

sistemi operativi più diffusi nel settore dei Personal Computer sono dotati di una GUI (1) grazie alla

1 Graphic User Interface. Interfaccia utente che riceve comandi non tramite la digitazione sulla tastiera, ma utilizzando forme

grafiche come puntatori, icone, finestre, menu e pulsanti. Microsoft Windows e Apple Macintosh sono esempi di piattaforme GUI.

Appunti di Computer Grafica e Computer Art

quale è possibile compiere molti compiti comuni e complessi senza bisogno di un’approfondita

conoscenza del funzionamento del computer.

Negli ultimi anni stiamo assistendo ad un balzo in avanti per quanto riguarda la velocità dei processori, la

disponibilità di memoria e l’immissione sul mercato di schede grafiche accelerate a basso prezzo. Questi fattori

hanno determinato un vero e proprio boom della grafica al calcolatore ed in 10 anni si è passati da

risoluzioni dell’ordine dei 320x240 pixel con 16

colori a risoluzioni di più di 1024x1024 pixel a

32 milioni di colori. Mentre una volta le

applicazioni di grafica avanzata erano esclusivo

appannaggio di enti di ricerca (purtroppo

spesso per uso militare), oggi la grafica

computerizzata è presente in tutte le

applicazioni (o quasi) disponibili per computer

anche di bassa fascia. Al giorno d’oggi è infatti

parte integrante di una moltitudine di ambiti

professionali e di consumo come i videogiochi,

ritocco fotografico, il montaggio di filmati, l'industria cinematografica (film d'animazione digitale ed effetti

speciali dei film), la tipografia (impaginazione di giornali e riviste, DTP (2)), la progettazione grafica nelle

industrie metalmeccanica, elettronica, impiantistica ed edile (CAD/CAM/CAE), visualizzazione di dati

tecnico/scientifici, SIT o GIS (3).

2 Acronimo di Desk Top Publishing, sistema di progettazione e stampa introdotto dai PC che consente di disegnare e impaginare direttamente a video grazie all’interfaccia grafica wysiwyg (letteralmente What You See Is What You Get ovvero ciò che vedi è ciò che ottieni) 3 Un sistema informativo geografico (in lingua inglese Geographic (al) Information System, abbreviato in GIS) è un sistema informativo computerizzato che permette l’acquisizione, la registrazione, l’analisi, la visualizzazione e la restituzione di informazioni derivanti da dati geografici (geo-referenziati). SIT è invece acronimo di Sistema Informativo Territoriale.

Esempi di GUI (ambienti Apple Macintosh e Microsoft Windows)

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La rappresentazione digitale dell’informazione

L’aritmetica usata dai calcolatori è diversa da quella comunemente utilizzata dalle persone. La precisione

con cui i numeri possono essere espressi è finita e predeterminata poiché questi devono essere

memorizzati entro un limitato spazio di memoria.

Nella forma digitale una grandezza è rappresentata in modo discreto da una sequenza di campioni

(interpretabili come numeri interi). Un campione può rappresentare il livello di colore di un pixel

(punto colorato), l’ampiezza di un suono in un certo istante, un carattere, un numero.

La rappresentazione attraverso ‘0’ e ‘1’ (attraverso cioè un sistema di codifica binaria, che utilizzi due

sole cifre) ha un importante vantaggio: i dati binari sono facilmente rappresentabili (e manipolabili)

all’interno di un computer. Questa celletta corrisponde a un bit di informazione. Un bit, infatti, non è

altro che la quantità di informazione fornita dalla scelta fra due alternative diverse, considerate come

egualmente probabili. In effetti, l’uso in campo informatico del termine “digitale” non si riferisce di

norma solo al fatto che l’informazione è rappresentata in forma numerica, ma al fatto che è

rappresentata in forma numerica sulla base di una codifica binaria, e dunque attraverso bit (il termine bit

corrisponde alla contrazione dell’inglese binary digit, numero binario).

Rappresentare in forma binaria una qualsiasi informazione numerica è compito relativamente facile. Nel

caso dei numeri, infatti, non dobbiamo fare altro che passare da una notazione all’altra.

Codificare invece in formato binario una informazione di tipo testuale risulta più complesso. Tuttavia

un testo non è altro che una successione di caratteri, e i caratteri di base – quelli compresi nell’alfabeto della

lingua usata – sono in numero che varia col variare delle lingue, ma che è comunque – almeno per le

lingua basate sull’alfabeto latino – finito e piuttosto ristretto. E’ sufficiente allora stabilire una tabella di

corrispondenza fra caratteri da un lato e numeri binari dall’altro. Dovremo ricordarci di includere fra i

caratteri da codificare tutti quelli che vogliamo effettivamente differenziare in un testo scritto: se

vogliamo poter distinguere fra lettere maiuscole e minuscole dovremo dunque inserirvi l’intero alfabeto

sia maiuscolo che minuscolo, se vogliamo poter inserire nei nostri testi anche dei numeri decimali

dovremo inserire le dieci cifre (0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9), se vogliamo poter utilizzare segni di

interpunzione (punto, virgola, punto e virgola, ...) dovremo inserire i caratteri corrispondenti, e così via

... senza dimenticare naturalmente di includere lo spazio per separare una parola dall’altra!

Una tabella di questo tipo si chiama tabella di codifica dei caratteri. Per molto tempo, la codifica di

riferimento è stata la cosiddetta codifica ASCII (American Standard Code for Information Interchange).

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La codifica ASCII originaria (ASCII stretto) permetteva di distinguere 128 caratteri diversi; la tabella di

caratteri attualmente più usata, denominata ISO Latin 1, distingue 256 caratteri, i primi 128 dei quali

sono ereditati dall’ASCII stretto. L’indicazione ISO indica l’approvazione da parte dell’International

Standardization e Latin 1 indica che si tratta della tabella di riferimento per gli alfabeti di tipo latino. E’

questa la codifica di caratteri utilizzata dalla maggior parte dei sistemi operativi (Windows, Macintosh

...). Come ogni tabella di codifica dei caratteri, anche la tabella ISO Latin 1 codifica caratteri da essa

previsti (che come si è accennato sono 256) facendo corrispondere a ciascuno un numero binario. Il

primo di questi caratteri corrisponderà al numero binario 00000000, il secondo al numero binario

00000001, il terzo al numero binario 00000010, e così via, fino al 256°, che corrisponderà al numero

binario 11111111. Le otto cellette possono quindi essere usate come contenitore per rappresentare – in

formato binario – un qualunque carattere della tavola di codifica: ci si dovrà solo ricordare, se il numero

binario che codifica un determinato carattere è più corto di otto cifre, di farlo precedere da tanti 0 quante

sono le cellette rimaste vuote. Così, ad esempio, per rappresentare il carattere corrispondente al numero

binario 10 si riempiranno le cellette in questo modo: 00000010.

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Riassumendo: 8 bit differenziare fra 256 combinazioni diverse, e dunque una parola lunga 8 bit (otto

cellette) può rappresentare, attraverso la sua particolare combinazione di 0 e 1, uno qualunque dei 256

caratteri della nostra tavola di codifica. Per convenzione, una parola lunga 8 bit è chiamata byte.

Il byte è dunque una unità di misura dell’informazione, e indica la quantità di informazione

corrispondente alla scelta fra 256 alternative diverse. Se adottiamo come base la nostra codifica dei testi

una tavola comprendente 256 caratteri, ogni carattere del nostro testo richiederà un byte per essere

codificato: in altri termini, costerà un byte.

E’ interessante sottolineare che avendo a disposizione 256 caratteri, il codice ISO Latin 1 non può

tuttavia essere veramente universale; si pensi infatti all’immensa varietà di caratteri utilizzati dalle lingue

basate su alfabeti diversi da quello latino: dal greco al cirillico, dal giapponese al mandarino ... Proprio

per questo motivo, è stato avviato un progetto estremamente ambizioso: definire una tavola di codifica

basata non su 7 o su 8 bit, ma su ben 16 bit, che consentono di codificare oltre 65.000 caratteri. Questa

tavola si chiama Unicode, comprende finora (versione 2.0) 38.885 caratteri, e rappresenta uno sforzo

immenso di sistematizzazione non solo dal punto di vista informatico, ma anche da quello linguistico.

N.B. Molte applicazioni consentono di rappresentare i caratteri secondo diverse font.

Esempio: A: A A A A A A A A A A A A A A A A

Questo vuol dire che il carattere “A” è codificato diversamente da ciascuno? No! E’ solo l’aspetto che è

diverso, la codifica è sempre la stessa. Ovviamente la definizione di font deve essere conscia dello

standard di codifica usato; un font che mostrasse una “A” come se fosse un “G” non sarebbe molto

utile.

Immagini e pixel

Quando guardiamo la televisione, le immagini che vediamo ci appaiono di norma abbastanza facili da

interpretare: possiamo identificare forme e strutture, e ad esempio riconoscere il volto di un attore o di

un’attrice. Se ci avviciniamo molto allo schermo, tuttavia, noteremo che quella che a una certa distanza

ci era apparsa come un’immagine ben definita e continua si sgrana in piccoli puntini luminosi e colorati

(i cosiddetti pixel – termine inglese corrispondente alla contrazione di picture elements). L’immagine che

vediamo è in realtà il risultato dell’integrazione dei tanti singoli segnali luminosi emessi da ciascuno dei

singoli pixel. La griglia di pixel è talmente fitta da darci un’impressione di continuità.

Appunti di Computer Grafica e Computer Art

Per digitalizzare un’immagine, il primo passo è proprio quello di sovrapporre all’immagine analogica (ad

esempio una fotografia) una griglia fittissima di minuscole cellette. Ogni celletta sarà considerata come

un punto dell’immagine, come un pixel. Naturalmente, a parità di immagine, più fitta è la griglia, più

piccole saranno le cellette, e migliore sarà l’illusione di un’immagine continua.

In questo modo, abbiamo sostanzialmente scomposto l’immagine in tanti puntini. Ma non abbiamo

ancora risolto il problema della nostra codifica digitale. Per farlo, occorre un passo ulteriore:

rappresentare i puntini attraverso numeri. Come procedere? L’idea di base è semplice: utilizzare anche

qui una tavola di corrispondenza, che però questa volta, anziché far corrispondere numeri a caratteri,

faccia corrispondere numeri a colori diversi, o a sfumature diverse di colore.

I primi personal computer con capacità grafiche, all’inizio degli anni ‘80, utilizzavano griglie molto

larghe (i pixel sullo schermo del computer più che a minuscoli puntini corrispondevano a grossi

quadrati) e i colori codificati erano molto pochi (solo il bianco e nero, o al più 8 o 16 colori diversi).

Se abbiamo a disposizione un numero maggiore di bit, potremo rendere più fine la griglia, oppure

aumentare il numero dei colori, o magari (se possiamo permettercelo) fare tutte e due le cose insieme.

Così, se ad esempio per ogni celletta decidiamo di spendere 8 bit (e dunque 1 byte) anziché 1 bit soltanto,

anziché usare solo il bianco e nero potremo codificare 256 colori

diversi (giacché come abbiamo visto le possibili combinazioni di

0 e 1 nelle nostre 8 cellette sono proprio 256; quando si parla di

immagini a 256 colori o a 8 bit ci si riferisce proprio a

un’immagine la cui palette di colori – ovvero l’insieme dei colori

utilizzati – è codificata in questo modo); se di bit ne possiamo

spendere 16, avremo a disposizione 65.536 colori diversi, e così via. Certo, con l’aumento della

risoluzione e la crescita del numero dei colori codificati, il numero di bit necessario a rappresentare la

nostra immagine sale molto: supponiamo di voler utilizzare una griglia di 800 colonne per 600 righe (è

una risoluzione assai diffusa per i personal computer), e di destinare a ogni celletta, a ogni pixel, 24 bit

(il che ci consentirà di distinguere la bellezza di oltre 16 milioni di sfumature di colore). I bit necessari

per rappresentare una singola immagine diventano 800x600x24 = 11.520.000! Un’immagine digitale è

quindi composta da tanti pixel uno accanto all’altro, in orizzontale e in verticale.

1 bit = 2 colori 2 bit = 4 colori 3 bit = 8 colori 4 bit = 16 colori 6 bit = 64 colori 8 bit = 256 colori 16 bit = 65.536 colori

24 bit = 16 milioni di colori

Appunti di Computer Grafica e Computer Art

Dimensioni e risoluzione dell’immagine

Non è possibile migliorare un’immagine di bassa qualità aumentandone la risoluzione di stampa. La

modifica della risoluzione di stampa non fa altro che ingrandire ciascun pixel e creare un’immagine

sgranata, cioè con pixel grandi e vistosi. L’aumento della risoluzione di stampa di un’immagine non

aggiunge informazioni a livello dei pixel. Per ricavare il meglio da un’immagine a bassa risoluzione,

scegliete una dimensione di stampa che sfrutti al massimo i pixel disponibili.

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Risoluzione del monitor

I dati dell’immagine vengono convertiti direttamente in pixel del monitor. Questo significa che quando

la risoluzione dell’immagine è superiore alla risoluzione del monitor, l’immagine sullo schermo risulta

più grande dell’immagine stampata. La risoluzione del monitor dipende dalla grandezza del monitor e

dalle sue impostazioni in pixel. Ad esempio, un’immagine da 800 x 600 pixel visualizzata su un monitor

da 15 pollici riempie quasi lo schermo; su un monitor più grande occupa invece meno spazio e i pixel

appaiono ingranditi.

Monitor e profili

Tutte le periferiche del vostro pc come scanner, stampanti, macchine fotografiche digitali, monitors,

interpretano i colori numericamente ovvero associano ai vari colori un numero effettuando una specie

di codifica. Purtroppo come in tutte le cose non esiste uno standard di base ma ogni periferica a

seconda delle proprie caratteristiche costruttive e delle soluzioni tecnologiche che sono state apportate

per affrontare i problemi di costruzione, ha una propria tabella di associazione colore-numero.

Come potrete ben capire affinché quello che vedete sul monitor assomigli il più possibile a quello che

uscirà dalla vostra stampante, è necessario che il sistema operativo con cui state lavorando sappia come

le vostre periferiche vedono i colori e in base a ciò effettui degli adattamenti alle tabelle in modo da

sapere sempre come fare ad ottenere la riproduzione o la decodifica di un colore ben specifico da una

periferica. Ecco allora l’idea di profili ICC (4) ossia degli elenchi di caratteristiche di quella data

periferica, leggibili per il sistema operativo con i quali esso riesce a fare quegli adattamenti di cui

abbiamo parlato. Nel nostro caso le periferiche in gioco sono, il monitor, lo scanner o la macchina

fotografica digitale e la stampante. In genere questi profili ICC sono forniti dal costruttore insieme al

software di corredo, mentre per quanto riguarda il monitor, visto il largo impiego a cui normalmente è

soggetto, viene fornito un profilo generico e non specifico per la fotografia digitale. Considerando

questo fatto bisogna creare il profilo ICC o come si dice profilare il monitor.

4 L’International Color Consortium, abbreviato ICC, è un organismo fondato nel 1993 da Adobe, Agfa, Apple, Kodak, Microsoft, Silicon Graphics e Sun, alle quali nel frattempo si sono unite circa altre 60 società produttrici di software e di hardware. ICC ha lo scopo di sviluppare e mantenere uno standard aperto, a livello di sistema operativo e multipiattaforma per la gestione digitale del colore e a questo scopo pubblica proprie specifiche di modalità di costruzione e uso dei profili di colore. I profili di colore conformi a tali specifiche sono chiamati profili ICC.

Appunti di Computer Grafica e Computer Art

Perché a volte i colori non corrispondono

Nessuno dei dispositivi utilizzati nei sistemi di pubblicazione è in grado di riprodurre l’intera gamma di

colori percepibili dall’occhio umano. Ogni dispositivo opera all’interno di uno specifico spazio

cromatico che può produrre una determinata scala, o gamma, cromatica.

Il metodo colore determina la relazione tra i valori, mentre lo spazio cromatico definisce il significato

assoluto di tali valori come colori. Alcuni modelli di colore, ad esempio CIE L*a*b, presentano uno

spazio cromatico fisso poiché si relazionano direttamente al modo in cui gli esseri umani percepiscono i

colori. Per tale ragione, vengono definiti indipendenti dal dispositivo. Altri modelli di colore invece,

ad esempio RGB, HSL, HSB e CMYK, possono presentare diversi spazi cromatico. Poiché variano in

base al dispositivo o allo spazio cromatico ad essi associato, questi modelli sono definiti dipendenti

dal dispositivo.

A causa di tali variazioni degli spazi cromatico, l’aspetto dei colori in uno stesso documento può

cambiare quando si passa da un dispositivo all’altro. Le

variazioni di colore possono scaturire da differenze

nelle origini delle immagini, dalle modalità di

definizione dei colori usate dalle applicazioni software,

dai supporti di stampa (sulla carta da giornale ad

esempio viene riprodotta una gamma di colori inferiore

rispetto alla carta da rivista) e da altri fattori naturali,

quali differenze nella produzione dei monitor o età dei

monitor.

Gamme di colore per dispositivi e documenti diversi

A. Spazio cromatico Lab

B. Documenti (spazio di lavoro)

C. Dispositivi

Appunti di Computer Grafica e Computer Art

RGB = Red – Green – Blue

Sistema di gestione del colore

I problemi di corrispondenza colore sono causati dai diversi spazi cromatici usati da dispositivi e

software. Una soluzione consiste nell’usare un sistema che interpreti e converta i colori accuratamente

tra i diversi dispositivi. Un sistema di gestione del colore (CMS, Color Management System) confronta

lo spazio cromatico usato per creare il colore con lo spazio cromatico dell’output dello stesso colore;

quindi, effettua le regolazioni necessarie per rappresentarlo in modo coerente sui diversi dispositivi.

Un sistema di gestione del colore converte i colori mediante i profili colore. Un profilo è una

descrizione matematica dello spazio cromatico di un dispositivo. Ad esempio, un profilo di scanner

indica a un sistema di gestione del colore in che modo i colori vengono interpretati nello scanner. Nella

gestione del colore di Adobe vengono utilizzati i profili ICC, un formato standard definito dall’ICC

(International Color Consortium) e utilizzato su piattaforme diverse.

Dal momento che non esiste un unico metodo di conversione dei colori adatto a tutti i tipi di grafica,

un sistema di gestione del colore fornisce una serie di intenti di rendering, o metodi di conversione,

per poter applicare il metodo più indicato a un particolare elemento grafico. Ad esempio, un metodo di

conversione dei colori in grado di rispettare i rapporti cromatici di una fotografia naturalistica può

alterare invece i colori di un logo contenente tinte piatte.

Sintesi additiva e sottrattiva

I programmi di elaborazione delle immagini ricostruiscono il colore attraverso la sovrapposizione dei

colori primari. La sintesi del colore che si esprime attraverso il monitor del computer è la sintesi

additiva, dato che la percezione del colore in questo caso avviene per trasparenza. I colori primari sono

pertanto il rosso, il verde e il blu, che nel linguaggio informatico troviamo abbreviati sotto la sigla RGB

(si comportano come 3 fogli trasparenti sovrapposti, che nel linguaggio informatico prendono il nome

di canali). Ognuno livello ha la capacità di elaborare livelli di trasparenza del primario in base ai bit di cui

dispone.

Appunti di Computer Grafica e Computer Art

Quando ci riferiamo a pigmenti per la stampa si passa invece alla sintesi sottrattiva. Quando

stampiamo con una stampante a getto di inchiostro, la trasformazione dell’immagine da sintesi additiva

a sintesi sottrattiva viene fatta automaticamente dal sistema operativo del computer. Ma se invece si

deve stampare su una macchina per stampa tipografica, occorre che le immagini siano convertite prima

dell’inizio della stampa (il file diventa circa il 30% in più). Il metodo della sintesi sottrattiva è indicato

nei software, per convenzione, con la sigla CMYK (cyan, magenta, giallo e nero). Ai tre colori primari

della sintesi sottrattiva viene aggiunto il nero. Va comunque sottolineato che, se nella sintesi additiva

mescolando i tre primari si riesce ad ottenere il bianco, in quella sottrattiva mescolando i tre primari

non si ottiene il nero, ma un grigio scuro. Ecco perché, per ottenere il nero al 100%, è necessario

aggiungerlo come colore di stampa ai tre primari.

1. Metodo additivo (tipicamente monitor): i colori sono aggiunti al

nero per creare nuovi colori; più colori sono aggiunti, più colore

risultante tende al bianco.

RGB Red – Green – Blue (Rosso – Verde – Blu): è un metodo

additivo in cui i colori sono ottenuti componendo valori di

intensità del colore di Rosso, Verde e Blu in un intervallo. Il

valore (0,0,0) indica il nero mentre il valore (1,1,1) indica il

bianco.

2. Metodo sottrattivo (tipicamente stampanti): i colori sono sottratti dal bianco per creare nuovi colori;

più colori sono tolti, più risultante tende al nero.

CMY (Cyan – Magenta – Yellow): è uno spazio colorimetrico

sottrattivo che si basa sull’assorbimento della luce da parte

dell’inchiostro. Il valore (0,0,0) indica il bianco mentre il valore

(1,1,1) indica il nero. Il nero composto nella stampa ha una

cattiva resa, per cui a volte si utilizza una codifica CMYK con K

che indica il nero puro (ottenuto da inchiostro nero).

Appunti di Computer Grafica e Computer Art

MODELLO DI COLORE E SPAZI COLORIMETRICI

Un modello di colore è un modello matematico astratto che permette di rappresentare i colori in

forma numerica, tipicamente utilizzando tre o quattro valori o componenti cromatiche (per esempio

RGB e CMYK sono modelli di colore). Un modello di colore si serve cioè di un'applicazione che

associa ad un vettore numerico un elemento in uno spazio dei colori.

All'interno dello spazio dei colori di riferimento, il sottoinsieme dei colori rappresentabili con un certo

modello di colore costituisce a sua volta uno spazio di colori più limitato. Questo sottoinsieme è detto

gamma o gamut e dipende dalla funzione utilizzata per il modello di colore. Così, per esempio, gli

spazi di colori Adobe RGB e sRGB sono differenti, pur essendo entrambi basati sul modello RGB.

Uno spazio dei colori è la combinazione di un modello di colore e di una appropriata funzione di

mappatura di questo modello. Un modello di colore, infatti, è un modello matematico astratto che

descrive un modo per rappresentare i colori come combinazioni di numeri, tipicamente come tre o

quattro valori detti componenti colore. Tuttavia questo modello è una rappresentazione astratta, per questo

viene perfezionato da specifiche regole adatte all'utilizzo che se ne andrà a fare, creando uno spazio dei

colori.

Così, ad esempio, spazi di colore come Adobe RGB e sRGB sono diversi, pur basandosi entrambi sullo

stesso modello di colore RGB.

ESEMPI

RGB è il nome di un modello di colori le cui specifiche sono state descritte nel 1931 dalla CIE

(Commission internationale de l'éclairage). Tale modello di colori è di tipo additivo e si basa sui tre colori

rosso (Red), verde (Green) e blu (Blue), da cui appunto il nome RGB

CMYK è l'acronimo per Cyan, Magenta, Yellow, Key black; è un modello di colore detto anche di

quattricromia o quadricromia. I colori ottenibili con la quadricromia (sintesi sottrattiva) sono un

sottoinsieme della gamma visibile, quindi non tutti i colori che vediamo possono essere realizzati

con la quadricromia, così come non tutti i colori realizzati con l'insieme RGB (RED GREEN

BLUE) cioè quelli che vediamo sui nostri monitor (sintesi additiva) hanno un corrispondente

nell'insieme CMYK. Quando sono sovrapposti nelle diverse percentuali, i primi tre possono dare

origine quasi a qualunque altro colore. Il 100% di tutte e tre le componenti (CMYK 100,100,100,0)

non genera solitamente il nero, bensì il bistro, colore simile a una tonalità di marrone molto scura

Appunti di Computer Grafica e Computer Art

HSB, è l'acronimo di Hue Saturation Brightness (tonalità, saturazione e luminosità) e indica sia un

metodo additivo di composizione dei colori che un modo per rappresentarli in un sistema digitale.

Viene anche chiamato HSV, Hue Saturation Value (tonalità, saturazione e valore), o HSI, Hue

Saturation Intensity (tonalità, saturazione ed intesità).Per saturazione si intende l'intensità e la

purezza del colore, mentre la luminosità (valore) è un'indicazione della sua brillantezza. Ovviamente

la tonalità indica il colore stesso. Il modello HSB è particolarmente orientato alla prospettiva

umana, essendo basato sulla percezione che si ha di un colore in termini di tinta, sfumatura e tono.

Il sistema di coordinate è cilindrico e il modello HSB è definito come un cono distorto all'interno

del cilindro. La tonalità H viene misurata da un angolo intorno all'asse verticale, con il rosso a 0

gradi, il verde a 120 e il blu a 240. L'altezza del cono rappresenta la luminosità (B) con lo zero che

rappresenta il nero e l'uno il bianco. La saturazione (S) invece va da zero, sull'asse del cono, a uno

sulla superficie del cono.

GAMUT O SPAZIO COLORE

Tutti i colori che l'occhio umano può vedere si rappresentano con questo diagramma cromatico,

indicato con il nome di CIE 1931.

La gamma di un sistema di colori è la gamma dei colori che possono essere visualizzati o stampati. La

gamma più ampia di colori è rappresentata dallo spettro visibile in natura. Questo spettro contiene tutti

i colori che possono essere percepiti dall'occhio umano. Il metodo Lab contiene la gamma di colori più

ampia perché racchiude tutti i colori della gamma RGB e CMYK. L'insieme dei colori che l'occhio

umano (mediamente) può vedere viene chiamato spazio assoluto dei colori, ed è stato presentato con

diversi sistemi di coordinate assolute.

Le periferiche del computer non hanno, per quanto riguarda i colori, la capacità dell'occhio umano. Le

periferiche di input (scanner, macchina fotografica digitale) non riescono a leggere, e le periferiche di

output (monitor, stampante, video recorder) non riescono a riprodurre tutti i colori che l'occhio può

Appunti di Computer Grafica e Computer Art

vedere. Ogni periferica ne può leggere o riprodurre solo una parte, cioè un sottoinsieme, il cosiddetto

gamut (o conosciuto anche come spazio colore) di colori di quella periferica.

Un gamut o spazio colore, o modello colore, nasce dalla definizione di un sistema tridimensionale di

coordinate colore che possono assumere una rappresentazione spaziale. In questo senso, ogni singolo

colore assumerà nello spazio una diversa posizione, che lo distinguerà da tutti gli altri. Le coordinate

colore possono essere associate a varie componenti costitutive del colore in esame: per lo spazio RGB,

ad esempio, la tripletta di coordinate 1,0,1 rappresenterà un colore composto da una unità di R, zero di

G e ancora una di B. Essendo lo spazio RGB definito come la composizione dei tre colori

fondamentali nella sintesi additiva, cioè R=Red=rosso, G=Green=verde e B=Blue=blu, il colore

RGB=1 0 1 sarà un viola.

Ogni periferica ha il suo gamut e i vari gamut delle varie periferiche, riportati nel diagramma CIE, si

intersecano tra di loro. Ciò significa, per esempio, che esistono colori che si possono vedere su un

determinato monitor ma non si possono stampare, altri che si possono stampare ma non vedere su un

monitor, esistono colori che si possono vedere su un monitor ma non su un altro monitor, colori che

possono essere rilevati da un determinato scanner ma non possono essere stampati su una determinata

stampante e così via.

Ogni spazio colore ha il suo modo di descrivere la posizione di ciascun colore, ovvero ha un diverso

sistema di coordinate. Senza voler annoiare nessuno con concetti matematici troppo approfonditi si

sottolinea il fatto che quando si sente parlare di Spazio Colore (soprattutto in riferimento agli Spazi

Colore CIE) la parola "Spazio" non è usata nell'accezione generica che solitamente tutti danno a tale

termine, ma sottintende un concetto matematico ben preciso che è quello di Spazio Vettoriale. Uno

Spazio Vettoriale, è una struttura algebrica con proprietà matematiche precise che consente di

rappresentare uno spazio (ad esempio il mondo a tre dimensioni nel quale noi viviamo, oppure lo

spazio che contiene tutti i colori), tramite l'utilizzo di particolari oggetti matematici (i vettori) che

servono a costruire lo spazio e determinano quali proprietà esso possiede. Tutti gli Spazi Colore non

sono altro che particolari sottoinsiemi di spazi vettoriali aventi dimensione tre.

Uno stesso spazio vettoriale può essere costruito da un sistema di vettori diverso, ad esempio nel caso

degli spazi vettoriali che contengono spazi colore si possono usare vettori di tipo (x,y,z) o vettori di tipo

(L, a, b). In tal caso lo spazio vettoriale sarà sempre lo stesso però dal momento che è descritto da due

sistemi di vettori (e di coordinate) diversi avrà una forma differente anche se le sue proprietà

matematiche fondamentali rimangono immutate. Ad esempio la distanza tra due suoi punti (e quindi

anche tra due colori) si potrà calcolare con la stessa formula ma l'insieme dei colori visibili apparirà di

forma diversa, più uniforme in un sistema che nell'altro.

Appunti di Computer Grafica e Computer Art

Qualsiasi tipo di periferica di input o di output usa componenti uguali ma diversi tra loro. Nonostante il

gioco di parole quello che si vuole evidenziare è che anche scanner, monitor o stampanti dello stesso

modello costruiti in serie uno dopo l'altro, hanno gamut diversi. Addirittura la stessa periferica ha

gamut diverso man mano che invecchia.

Una conversione da uno spazio colore ad un altro, si rende necessaria quando si vuole portare un

insieme di dati colore da un sistema di visualizzazione ad un altro che utilizza una diversa sintesi

cromatica.

Il gamut di una stampante è diverso dal gamut di un monitor, pur essendo entrambi sottoinsiemi

dell'insieme dei colori visibili dall'occhio umano. Normalmente, il gamut di una stampante è più

ristretto del gamut di un monitor: in altre parole la stampante può produrre solo una parte dei colori

che produce il monitor. Per certe combinazioni monitor/stampante, esistono anche colori che possono

essere stampati ma non prodotti dal monitor. Alcuni colori, quali il cyan puro e il giallo puro, non

possono essere visualizzati con precisione su un monitor. La gamma più piccola è quella del metodo

CMYK, composta dai colori che possono essere stampati con gli inchiostri della stampa in

quadricromia.

I colori RGB del monitor vengono espressi mediante tre numeri, ognuno dei quali va da 0 a 255. Per

quanto si è detto questi stessi numeri producono colori (leggermente) diversi su monitor diversi.

Non c'è un singolo spazio RGB di monitor, ma una famiglia di spazi RGB di monitor, ognuno un po'

diverso dall'altro. Si può dire, con altre parole, che lo spazio RGB dipende dal monitor (più in generale,

dalla periferica, device-dependent) a cui ci si riferisce (e quindi non è uno spazio: ma uno per ogni

periferica, cioè una famiglia di spazi).

Quindi ogni singolo monitor ha un suo specifico gamut di colori, un proprio insieme di colori

producibili, oppure come si dice, un proprio spazio di colori che, per quanto abbiamo visto è di tipo

RGB (cioè prodotto in sintesi additiva a partire da fosfori rosso, verde e blu).

Diversi tipi di stampanti usano diversi inchiostri (e diversa carta, e diversi modi di aggiungere il nero, e

diverse lineature di retino) e hanno quindi gamut diversi. Una particolare stampante modifica il suo

gamut se si cambiano gli inchiostri, la carta o altre caratteristiche.

I colori di una stampante vengono espressi con quattro numeri ognuno da 0 a 100, che indicano le

percentuali di inchiostro CMYK di quel pixel. Per quanto si è visto una fissata percentuale CMYK dà

colori diversi su stampanti diverse. Ogni stampante ha il proprio gamut, cioè il proprio spazio di colori

che in questo caso è uno spazio CMYK (cioè prodotto in sintesi sottrattiva a partire da inchiostri ciano,

magenta, giallo e nero).Non esiste quindi un singolo spazio CMYK di stampante, ne esistono numerosi,

uno per ogni combinazione di stampa (stampante, inchiostri, carta).

Appunti di Computer Grafica e Computer Art

LO SPAZIO DEI COLORI DELL'OSSERVATORE STANDARD

Nel 1931 la Commission Internationale de l'Eclairage (Commissione Internazionale per l'Illuminazione)

definì uno spazio di colore che comprendeva tutte le tinte visibili dall'occhio umano, a prescindere dalla

luminanza. Infatti qualunque colore all'interno di questo spazio bidimensionale può avere una

luminanza che varia dal bianco al nero e se si tiene conto anche di questo fattore (la luminanza) lo

spazio così definito diviene tridimensionale e rappresentato mediante coordinate XYZ. Il modello CIE

1931 si basa, come altre codifiche note, sull'utilizzo di tre colori primari che, opportunamente miscelati

tra loro in sintesi additiva, permettevano di ottenere tutti i colori che l'occhio umano può percepire. La

commissione CIE ha comunque definito diversi modelli matematici di percezione del colore indicati

come spazi di colore e rappresentati da sigle come XYZ (è il modello CIE 1931), xyY, Lab, Luv.

A differenza, però, dei metodi RGB o CMYK (usati rispettivamente in sintesi additiva e in sottrattiva),

il diagramma di cromaticità proposto dalla CIE non dipendeva dal comportamento di questo o quel

dispositivo di visualizzazione o stampa in quanto basato sul concetto di Osservatore Standard.

Quest'ultimo è definito a partire dalle proprietà del sistema visivo dell'uomo e si basa su analisi

sistematiche effettuate su un vasto campione di osservatori umani. E in base a numerosi studi effettuati

nel primo dopoguerra fu notata l'impossibilità di riuscire a riprodurre per sintesi additiva tutti i colori

comunque si scegliesse la terna di primari reali da miscelare.

Poiché può rappresentare tutte le tinte percepibili, lo spazio di colore del CIE è preso come riferimento

per tutti gli altri, tuttavia nella pratica non viene molto usato a causa della sua complessità.

Appunti di Computer Grafica e Computer Art

Formati di compressione delle immagini

In genere la compressione è una particolare operazione di codifica, nella quale l’obiettivo è quello di

generare un messaggio codificato che abbia una dimensione minore del messaggio sorgente. Gli

algoritmi di compressione, che introduciamo trattando le immagini, possono essere classificati come:

1. Lossless (senza perdita): la compressione è reversibile, ovvero dall’informazione compressa è

possibile ricostruire esattamente l’informazione originale.

2. Lossy (con perdita): la compressione è irreversibile poiché non è possibile ricostruire esattamente

l’informazione originale. In questo caso viene codificata una quantità minore di informazioni e

questo permette di ottenere rapporti di compressione nettamente maggiori rispetto a quelli che si

hanno con la compressione lossless. D’altra parte, la perdita di dettagli che si ha con la compressione

lossy può non essere percettibile.

Le tecniche di compressione più comuni sono le seguenti:

RLE (Run Length Encoding) è una tecnica di compressione senza perdite supportata dai formati di

file Photoshop e TIFF, nonché da alcuni comuni formati di file Windows.

LZW (Lemple-Zif-Welch) è una tecnica di compressione senza perdite supportata dai formati di

file TIFF, PDF, GIF e in linguaggio PostScript. Questa tecnica è particolarmente utile per

comprimere immagini contenenti ampie aree di un unico colore, quali le immagini di cattura dello

schermo o semplici immagini di tipo paint.

JPEG (Joint Photographic Experts Group) è una tecnica di compressione con perdite supportata

dai formati di file JPEG, PDF e in linguaggio PostScript. La compressione JPEG garantisce i

risultati migliori con le immagini a tono continuo, come le fotografie.

ZIP è una tecnica di compressione senza perdite supportata dal formato di file PDF. Come per

LZW, anche la compressione ZIP è particolarmente efficace per immagini contenenti ampie aree di

un unico colore.

Appunti di Computer Grafica e Computer Art

Le immagini vettoriali

La grafica vettoriale è costituita da linee e curve matematicamente definite, dette vettori. Potete quindi

spostare, ridimensionare o modificare il colore di una linea senza compromettere la qualità della grafica.

La grafica vettoriale non è vincolata alla risoluzione; può essere ingrandita o rimpicciolita e stampata a

qualunque risoluzione, senza perdita di particolari né di nitidezza. Di conseguenza, la grafica vettoriale è

la soluzione ideale per elementi netti, come i logotipi, le cui linee devono restare nitide a qualunque

dimensione. Si parla quindi di immagini vettoriali, se create da

programmi di grafica quali Autocad, Illustrator, ArchiCad. Gli

elementi grafici in esse contenuti (linee, archi, retini, ...) sono

riconoscibili come tali, e pertanto selezionabili e modificabili

singolarmente; generano stampe nitide a qualsiasi fattore di scala.

Vengono rappresentate con equazioni matematiche. In modalità

vettoriale le figure sono rappresentate con formule, per esempio un

cerchio è identificato con le coordinate del centro e la lunghezza

del raggio. Gli oggetti grafici rappresentabili sono punti, linee, archi circolari e curve. Poiché esistono

moltissime curve diverse, e un programma non può gestirle tutte, viene normalmente utilizzato un tipo

di curva, studiato per la prima volta nel 1972 dal matematico Pierre Beziér.

Le immagini bitmap o raster

Le immagini bitmap, o immagini raster, sono costituite da una griglia

di punti detti pixel. Quando lavorate con le immagini bitmap,

modificate i pixel anziché gli oggetti o le forme. Le immagini bitmap

sono il mezzo elettronico più diffuso per riprodurre immagini a

tono continuo, come le fotografie o i disegni digitali, poiché sono in

grado di rappresentare anche le più lievi gradazioni di tonalità e

colori. Le immagini bitmap possono deteriorarsi se ridimensionate

sul monitor, perché dipendono dalla risoluzione, contengono un

numero fisso di pixel e a ciascun pixel è assegnata una posizione specifica e un colore. Le immagini

bitmap possono risultare scalettate se stampate a bassa risoluzione, poiché ciascun pixel viene

Appunti di Computer Grafica e Computer Art

ingrandito. Raster (o bitmap), se provenienti da strumenti di acquisizione quali scanner o fotocamere

digitali, o create da programmi di fotoritocco. Gli elementi grafici sono costituiti da punti allineati, e

non possono essere singolarmente modificati o selezionati; la stampa raramente è nitida e peggiora

all’aumentare del fattore di scala. Se è vero che la trasformazione di un’immagine da vettoriale in

bitmap è un processo semplice, è pur vero che il processo inverso, detto vettorizzazione, è molto

complesso.

Principali formati vettoriali

.cdr (il formato di CorelDraw)

.swf (ShockWave Flash, il formato di Macromedia Flash, utilizzato per la creazione di animazioni

destinate al web. Richiede il plug-in Flash Player)

.svg (Scalable Vector Graphics è visualizzabile dai browsers ma necessita del plug-in Adobe SVG

Viewer. Come il formato di Flash, permette di creare delle animazioni. Usa il linguaggio XML)

.ai (Adobe Illustrator)

.fh (Freehand)

.dfx (Drawing Exchange Format)

Appunti di Computer Grafica e Computer Art

Principali formati raster

.bmp Acronimo di bitmap. È il formato standard delle immagini bitmap (mappa di bit), di Windows.

.tiff Tagged Image File Format. Di tipo lossless, è il formato principe per la stampa di qualità.

.pcx Il PCX supporta la gestione di colore RGB, scala di colore, scala di grigio e bitmap. Non

supporta i canali alfa. Supporta una profondità di colore che arriva sino a 24 bit.

.pict È il formato nativo delle immagini per i sistemi Macintosh.

Principali formati raster per il web

.gif Graphical interchange format

.jpeg Joint Photographic Expert Group

.png Portable Network Graphics

Formati ibridi (possono essere usati sia per le immagini vettoriali che raster)

.eps (Encapsulated Postscript, utilizzato nel campo della stampa professionale)

.pdf (Portable Document Format, è il formato visualizzabile con Adobe Acrobat Reader)

.psd (È il formato nativo di Photoshop. Se l’immagine che state creando dovrà essere

successivamente modificata o aggiornata è opportuno salvare il documento in questo formato,

in quanto verranno mantenuti i livelli, i canali, le selezioni effettuate. Ovviamente,

memorizzando tutte queste informazioni, questi documenti possono raggiungere dimensioni

enormi)

Appunti di Computer Grafica e Computer Art

Distinzione fondamentale tra i due formati

Gli elementi grafici che si basano sui vettori sono descritti mediante

una formula matematica ed attributi supplementari. Per quanto

riguarda un cerchio, allo scopo serve – ad esempio – il centro

(sotto forma di coordinata) ed il diametro. Gli attributi possono

definire ulteriormente, ad esempio, il tratto, il colore, ecc. Gli

elementi grafici che si basano sui raster sono descritti tramite la

disposizione di singoli punti (chiamati anche pixel) in una matrice.

Anche in questo caso gli attributi dei singoli pixel descrivono le

diverse caratteristiche, come il colore o la trasparenza.

Perché vettori e raster?

Tutti e due i sistemi presentano vantaggi che si possono sfruttare in maniera mirata. I dati che si basano

sui pixel risultano particolarmente adatti per le illustrazioni in cui le informazioni sul colore variano da

punto a punto, come capita con le fotografie. I dati che si basano sui raster sono adatti per la creazione

di illustrazioni contenenti elementi come linee, rettangoli, testo, ecc. Questi vengono rappresentati

sempre lisci e si può, inoltre, modificare a piacere e senza alcuna perdita la grandezza dell’intera

grandezza.

Qualità della rappresentazione

I vettori ed i raster possono differenziarsi nella qualità di rappresentazione. I vettori vengono

rappresentati sempre con la qualità migliore, in quanto fino alle coordinate invisibili per la formula non

vengono raffigurati punti fissi. I raster sono rappresentati con un livello di qualità più o meno elevato a

seconda del grado di zoom. Questo ha a che fare con la struttura a pixel del sistema: i singoli pixel

diventano visibili a partire da un determinato ingrandimento e creano il cosiddetto effetto a scalini.

Appunti di Computer Grafica e Computer Art

Vantaggi particolari

I dati vettoriali si possono riutilizzare in maniera molto flessibile. E’ possibile allungare una linea,

variare un diametro o disporre rapidamente in modo diverso gli elementi. Specialmente per quanto

concerne l’Illustrazione Tecnica, questa significa che potete riutilizzare in un’altra illustrazione un

elemento già creato, senza alcuna perdita di tempo. Elaborare dei raster in un programma di grafica

raster è infatti alquanto facile: la funzione gomma consente di eliminare in fretta certe parti degli

elementi. Anche la gestione dei colori costituisce un particolare punto di forza di questi programmi.

Dimensione file

I dati raster, nella maggior parte dei casi, richiedono più spazio a livello di memoria che non un file

vettoriale. Il volume dei dati si rivela essere un fattore non certo trascurabile, al più tardi quando si

desidera rendere disponibile questi dati in internet.

Convertibilità

I dati vettoriali si possono convertire in un formato raster senza difficoltà alcuna. La procedura in senso

inverso, invece, non è così semplice. La qualità dei dati raster ne risente parzialmente, in caso di

numerose elaborazioni ed anche di conversione tra formati raster differenti.

Appunti di Computer Grafica e Computer Art

I Formati grafici

Quando l’immagine viene registrata su un supporto di massa (tipicamente su disco rigido) è necessario

scrivere, oltre ai dati dell’immagine, anche altri dati che consentono di ricostruirla. Il modo in cui una

immagine viene scritta su disco viene detto formato grafico. Naturalmente i formati grafici si

raggruppano in due categorie: per le immagini bitmap e per le immagini vettoriali.

Per memorizzare una immagine bitmap si scrivono due tipi di informazioni:

1. i valori dei pixel

grigio: un valore per ogni pixel

RGB: tre valori

CMYK: quattro valori

2. le metainformazioni

Per le immagini a 8 bit, i valori vanno da 0 a 255, per le immagini a 16 bit da 0 a 65535. Secondo il

modo in cui sono organizzate le metainformazioni si hanno diversi formati grafici bitmapped

BMP

E’ il formato standard di Microsoft Windows e consente di usare diverse risoluzioni cromatiche (RGB, scala

di colore e scala di grigio). Windows bitmap è un formato dati utilizzato per la rappresentazione di

immagini raster. Una delle caratteristiche essenziali del formato bitmap che ne hanno fatto per molto

tempo la fortuna è la velocità con cui le immagini vengono lette o scritte su disco, molto maggiore se

paragonata a quella di altri tipi di file, soprattutto sulle macchine più lente. Nelle bitmap non compresse

la rappresentazione dei dati nella memoria RAM è in gran parte simile, spesso identica, a quella dei dati

su disco: il processore non è costretto ad effettuare calcoli laboriosi durante le operazioni di codifica e

di decodifica e il tempo di accesso ai dati è spesso limitato solo dall'hardware del drive.

Veloci e ingombranti, le bitmap si rivelano adatte soprattutto alla memorizzazione temporanea delle

immagini che vengono modificate spesso.

Appunti di Computer Grafica e Computer Art

TIFF

Tag Image File Format è il più usato, più flessibile ed affidabile metodo per memorizzare immagini bitmap

in bianco e nero, a scala di grigio, a scala di colore, a colori RGB, CMYK, YCbCr, Lab. Un file TIFF

può essere di ogni dimensione (in pixel) e di ogni profondità di bit. Può essere salvato con o senza

compressione; Photoshop utilizza la compressione LZW, che è di tipo lossless. Oltre ai dati dei pixel

TIFF può contenere qualunque metainformazione in locazioni di memoria chiamate tag. Le più comuni

sono la risoluzione, la compressione, il tracciato di scontorno, il modello di colore, il profilo ICC.

Sebbene sia considerato un formato standard, alcune applicazioni inseriscono dei tag proprietari che

talvolta impediscono ai file di essere aperti da altre applicazioni. Esistono due versioni di TIFF, una per

macchine Windows e una per macchine Macintosh. L’unica differenza consiste nel fatto che i byte sono

ordinati in maniera diversa. I byte nei file per Windows iniziano con le cifre meno significative, nei file

per Macintosh con quelle più significative. Le specifiche ufficiali di TIFF, (versione 6 pubblicata nel

1992), sono state sviluppate da Microsoft e Aldus (che successivamente si è fusa con Adobe, la quale

attualmente detiene il copyright per questo formato). TIFF è un formato facilmente estensibile, ed

infatti sono state create diverse estensioni per specifiche applicazioni, registrando nuovi tag presso

Adobe. In particolare Adobe stessa ha scritto nel 1995 le cosiddette estensioni per PageMaker, che

consentono tra l’altro di inserire in un TIFF tracciati di scontorno.

PNG

In informatica, il Portable Network Graphics (PNG) è un formato di file per memorizzare immagini.

Il formato PNG è superficialmente simile al GIF, in quanto è capace di immagazzinare immagini in

modo lossless, ossia senza perdere alcuna informazione, ed è più efficiente con immagini non

fotorealistiche (che contengono troppi dettagli per essere compresse in poco spazio).

Essendo stato sviluppato molto tempo dopo, non ha molte delle limitazioni tecniche che potevano

limitare l'utilizzo del GIF: può memorizzare immagini in colori reali (mentre il GIF era limitato a 256

colori), ha un canale dedicato per la trasparenza (canale alpha). Esiste il formato derivato MNG, che è

simile al GIF animato.

Appunti di Computer Grafica e Computer Art

GIF

GIF è un formato standard di memorizzazione di file grafici bitmap a scala di colore (quindi RGB).

GIF è la sigla di Graphics Interchange Format ed è stato creato da CompuServe, uno dei primi servizi

online, per trasmettere in rete immagini grafiche in modo compresso, quindi rapido. GIF è

probabilmente il formato grafico più usato al mondo, in quanto è prevalente su Internet, nelle BBS e

nelle librerie shareware (5). GIF funziona bene sui grafici “al tratto”, sia in bianco e nero che a colori e

supporta al massimo 256 colori. Non funziona bene con le fotografie e le immagini sfumate, per le

quali è meglio usare JPEG. GIF è superiore a JPEG se si tratta di disegni al tratto, logo, fumetti. In

questi casi GIF non elimina pixel, come fa JPEG, ma anzi li riproduce esattamente. GIF funziona solo

con immagini a scala di colore, con un massimo di 256 colori (o grigi). Utilizza una compressione

lossless, il che significa che nessun pixel dell’immagine originale viene perduto (contrariamente ai

metodo di compressione lossy). Precisamente, l’algoritmo usato è quello di Lempel-Ziv-Welch (LZW).

Quando il World Wide Web si diffuse, il formato GIF divenne uno dei due formati immagine

comunemente usati nelle pagine Web, l’altro è il JPEG. La maggior parte degli Internet browser ancora

adesso non supportano altri formati immagine, per scoraggiare l’utilizzo di file più grandi del necessario.

La possibilità di memorizzare più immagini in un unico file di tipo GIF, accompagnate da dati di

controllo, è spesso utilizzata per creare semplici animazioni (GIF animate).

JPEG

JPEG è un formato standard di compressione dei file grafici bitmapped. JPEG è la sigla di Joint

Photographic Experts Group, il nome del comitato che ha scritto le specifiche. JPEG è stato progettato per

memorizzare immagini a colori o a grigi di scene fotografiche naturali in modo compresso. Funziona

bene sulle fotografie, sui quadri naturalistici e simili; non funziona bene sui fumetti, disegni al tratto,

logo, lettering. JPEG tratta solo immagini statiche, ma esiste un altro standard correlato, MPEG, per i

filmati (immagini in movimento). JPEG/JFIF (JPEG File Interchange Format) è il formato più utilizzato

per la memorizzazione di fotografie.

5 Lo Shareware è una tipologia di licenza software molto popolare sin dai primi anni ‘90. Vengono distribuiti sotto tale licenza in genere piccoli programmi facilmente scaricabili via Internet. Il software sotto tale licenza può essere liberamente ridistribuito e utilizzato per un periodo di tempo di prova variabile (generalmente 30 giorni), dopodiché è necessario registrare il software presso la casa produttrice pagandone l’importo.

Appunti di Computer Grafica e Computer Art

PICT

Pict (abbreviazione di Picture) è il più vecchio formato ad oggetti del Mac. La descrizione degli oggetti è

codificata in QuickDraw, il linguaggio grafico nativo del Mac. Pict supporta otto colori: bianco, nero,

ciano, magenta, giallo, rosso, verde e blu. Pict è adatto a disegni al tratto di media qualità e bitmap a

bassa risoluzione con pochi colori. L’archivio appunti del Mac per esempio lavora con Pict. Pict2 è una

estensione del formato Pict ed ha due sottotipi: 24-bit Pict2 (oltre 16 milioni di colori) e 8-bit Pict2 (256

colori).

PostScript (.ps)

PostScript è un linguaggio di programmazione specializzato per la computer grafica vettoriale (ma può

trattare anche grafica bitmap). Essendo PostScript un linguaggio, un file PostScript (suffisso .ps) è un

file di testo che contiene un programma (dati e istruzioni) che viene eseguito su un processore collegato

con (o incorporato in) una stampante. Questo processore è detto RIP (Raster Image Processor) ed è

composto di tre parti: un interprete, una parte che realizza la rasterizzazione e una terza parte che

realizza la retinatura. Il risultato dell’interpretazione del programma PostScript è un file (display list) che

contiene, pagina per pagina, l’elenco degli oggetti da stampare. Questo file non è un programma, ma

sono dei dati in attesa di essere sottoposti al rendering e alla retinatura e che verranno infine stampati

sulla stampante.

EPS

Encapsulated PostScript (EPS) è un programma PostScript formattato in modo particolare e soggetto ad

alcuni vincoli (deve rispettare la Adobe Document Structuring Convention, DSC, ossia un formato speciale

per i documenti PostScript. Se dovete scrivere un programma PostScript, il driver di una stampante,

qualche utility, dovete farlo seguendo questa convenzione, in modo che tutti lo possano leggere). EPS è

uno standard pensato per l’esportazione e l’importazione di file PostScript in qualunque ambiente. Può

contenere ogni combinazione di testo, grafica vettoriale e grafica bitmap, il tutto descritto in PostScript.

EPS può contenere anche una anteprima bitmap così che che i programmi che non possono

interpretare direttamente il PostScript possano comunque dare una rappresentazione approssimata del

contenuto del file su monitor e sulle stampanti non PostScript. Questa anteprima può essere in Pict

(Macintosh), TIFF (Windows) o JPEG. Normalmente un EPS viene incluso come illustrazione in

qualche altro lavoro (un’altra illustrazione, un libro, un depliant).

Appunti di Computer Grafica e Computer Art

PDF

PDF è un formato grafico derivato dal PostScript con il quale condivide il modo di descrivere gli

oggetti grafici: le pagine, i colori, le coordinate, il testo, i bitmap. Un file PDF è molto simile alla display

list di un rip. Non è un programma come un file PostScript, ma un elenco di oggetti grafici ottenuti

interpretando (eseguendo) un file PostScript (l’interprete può essere Acrobat Distiller). Un file PDF ha

il concetto della propria struttura e agisce come un database. Ogni documento PDF contiene una

completa descrizione del documento bidimensionale (e, con la comparsa di Acrobat 3D, documenti 3D

incorporati) composta da proprietà (Titolo, Autore, ...) testo, stili di carattere (font), immagini e oggetti

di grafica vettoriale 2D che compongono il documento. Il documento PDF non include informazioni

specifiche per software, hardware e sistema operativo usato. Ciò permette che il documento venga

visualizzato e renderizzato nella stessa esatta maniera indipendentemente dalla piattaforma e/o

dispositivo utilizzato per leggerlo

SVG

Scalable Vector Graphics abbreviato in SVG, indica una tecnologia in grado di visualizzare oggetti di

grafica vettoriale e, pertanto, di gestire immagini scalabili dimensionalmente.

La maggior parte dei prodotti software per disegnare come Adobe Illustrator e Corel Draw nelle

versioni più recenti sono in grado di esportare immagini descritte in SVG. Anche il pacchetto Draw

della OpenOffice.org dalla versione 1.1 può esportare file SVG. Due strumenti grafici open source e

multipiattaforma che usano il formato SVG sono Sodipodi e Inkscape. Le potenzialità di una grafica

vettoriale scalabile sono notevoli (la geometria di ciascun elemento grafico è definita matematicamente,

anziché essere trattata mediante rigidi quadri di pixel ; è possibile ridimensionare a piacere qualsiasi

elemento grafico, mantenendone la qualità. Più in particolare, nel visualizzare un dato oggetto grafico

su supporti di differente natura (stampa, video, plotter, schermo di cellulare, ...), si è certi di ottenere

sempre la massima qualità che quei supporti possono fornire).Tali potenzialità interessano praticamente

tutte le applicazioni grafiche che non siano puramente raster, cioè basate su mappe di pixel (nella

pratica immagini provenienti da fotocamere o da scansioni). Il vantaggio dell'SVG rispetto ad altri

formati di grafica vettoriale consiste nella sua natura di standard aperto: in questo modo in linea di

principio chiunque lo conosca è in grado di realizzare pagine SVG senza avere la necessità di un

ambiente di sviluppo commerciale dedicato

Appunti di Computer Grafica e Computer Art

SHP

Lo Shapefile ESRI è un popolare formato vettoriale per sistemi informativi geografici. Il formato è

stato sviluppato e regolato da ESRI ed emesso come (quasi) Open Source (6), allo scopo di accrescere

l’interoperabilità fra i sistemi ESRI e altri GIS. Di fatto è diventato uno standard per il dato vettoriale

spaziale, e viene usato da una grande varietà di sistemi GIS. Con shapefile si indica di norma un insieme

di file con estensione .shp, .dbf, .shx.

Bibliografia di riferimento

Alan Watt and Fabio Policarpo, The Computer Image, Addison-Wesley, 1998.

Bertoline G.R. , Wiebe E.N. , Fondamenti di comunicazione grafica, McGraw-Hill, Milano, 2004.

F. S. Hill. Computer Graphics Using Open GL , Prentice Hall, 2001.

Fara Giulietta, Romeo Andrea, Vita da Pixel. Effetti speciali e animazione digitale. Il Castoro, Milano,

2000.

Foley J.D., van Dam A., Computer Graphics (Principles and Practice), Addison-Wesley, 1997

John Miano, Compressed Image File Formats, Addison-Wesley, 1999.

M. Rossi A. Moretti, Sintesi delle immagini per il fotorealismo, Franco Angeli, 1998

Marini D., Bertolo M., Rizzi A., Comunicazione visiva digitale, Addison-Wesley, 2001

Martin Evening, Adobe photoshop CS2 Soluzioni professionali, Ed. McGraw Hill, 2005

Paoluzzi, Informatica grafica: metodi, algoritmi, programmi per il disegno automatico col calcolatore, La Nuova

Italia Scientifica, 1987.

Pietro Morasso, Vincenzo Tagliasco, Eidologia Informatica, Ed. NIS, 1984

S.Harrington, Computer graphics, Mc Graw H.B.C., 1985.

N.B.Immagini e testi tratti anche da Wikipedia

6 Termine inglese che significa sorgente aperto, indica un software rilasciato con un tipo di licenza per la quale il codice sorgente è lasciato alla disponibilità di eventuali sviluppatori, in modo che con la collaborazione (in genere libera e spontanea) il prodotto finale possa raggiungere una complessità maggiore di quanto potrebbe ottenere un singolo gruppo di programmazione.