L'ambiguità della risoluzione

Molti hanno difficoltà a trattare col concetto di risoluzione perché esso è usato in modo ambiguo. Ecco due esempi.

• "la mia fotocamera ha una risoluzione di 3888 x 2592 pixel"
• "in Photoshop ho impostato una risoluzione di 300 punti per pollice"

In entrambe le frasi si parla di risoluzione. Sono la stessa cosa? No. Sono due grandezze uguali ma espresse in differenti unità di misura? No.

• Nel primo caso, stiamo parlando del numero di punti grafici (pixel) che compongono un'immagine digitale.
• Nel secondo, ci riferiamo alla densità di quei punti: quanti pixel vogliamo far stare in un pollice (2,54 cm). Per chiarezza, di seguito la chiameremo "densità" (di punti).

Purtroppo anche la densità è una grandezza che genera confusione, perché ne esiste più d'una a cui fare riferimento.

• Con dpi (dots per inch - punti per pollice) di stampa si intende solitamente il numero di punti colorati che una stampante produce per pollice di carta. Questo dato è perciò una specifica della stampante, che deriva dalla tecnologia che usa. Le stampanti a tono continuo, cioè che riescono ad assegnare a ogni singolo punto un colore diverso, funzionano attorno ai 300-400 dpi. Le stampanti ink-jet hanno invece valori di 600 o 720 dpi, perché, avendo a disposizione un insieme di colori fissato (appunto gli inchiostri) simulano gli altri colori stampando dei pattern di micro-punti con una tecnica chiamata dithering.
• Con ppi (pixel per inch - pixel per pollice) di stampa ci si riferisce, invece, alla densità di pixel con cui si vuole rappresentare un'immagine stampata. Nel seguito parleremo sempre di ppi, salvo dove specificato diversamente.
Questa distinzione mette implicitamente in luce un fatto importante: in generale, un pixel dell'immagine non corrisponde direttamente a un punto di stampa.

Risoluzione o densità?

Sullo schermo ciò che conta è solo la risoluzione - non la densità. Se un'immagine è impostata a 72 oppure 600ppi, sullo schermo il suo aspetto sarà identico. In stampa, invece, la densità ha un effetto preciso: aumentando la densità si diminuisce la dimensione di stampa; viceversa diminuendo la densità si aumenta la dimensione di stampa. Consideriamo, ad esempio,  un'immagine con una risoluzione di 3543 x 2362 pixel.  Fissandone la densità posso scegliere di stamparla
• 20x30cm @300ppi
• 40x60cm @150ppi
• 10x15cm @600ppi

o a qualsiasi altro valore. Ovviamente vale anche il ragionamento inverso: una volta fissata la dimensione di un'immagine da stampare, ho determinato univocamente la densità dei punti che la compongono.

Idealmente, stampando a una densità più alte si otterrà un'immagine più definita, cioè che, osservata da vicino, presenta più dettagli. Al contrario, stampando a densità più basse, si avrà un'immagine meno definita. Nella realtà, però, bisogna tenere conto di due limitazioni.

Né troppi...

La stampa e la visione umana pongono due limiti superiori alla densità utile di punti.

La stampa e la visione umana pongono due limiti superiori alla densità utile di punti.

• 1. La stampa ha una capacità risolutiva finita, che dipende  dalla tecnologia di stampa  e dalla carta usate. Perciò, oltre una certa soglia, l'aumento di densità (ppi) non migliora più l'immagine su carta, ma aumenta solo la quantità di dati inviati alla stampante.
• 2. La visione umana ha, anch'essa, capacità risolutiva finita. Pertanto, in una stampa a risoluzione elevatissima (ammesso che fosse possibile ottenerla) i dettagli più fini risulterebbero in ogni caso invisibili. Ad esempio osservando una diapositiva 35mm a occhi nudo é impossibile scorgere tutti i particolari che invece emergono quando la stessa diapositiva è proiettata, ingrandita, su uno schermo.

Quanto scritto finora evidenzia che non ha senso stampare con una densità troppo elevata. A questo punto resta da capire se c'è, viceversa, un minimo di densità di punti che permettano di "vedere bene" la foto stampata.

... né troppo pochi

Ovviamente, una densità troppo bassa di punti dà luogo a una stampa non bella. Bisogna però anche tenere conto  del fatto che più la stampa è grande e più essa sarà probabilmente osservata da una distanza maggiore. Poiché aumentando la distanza di osservazione  dalla stampa diminuisce la capacità della visione umana di distinguere i dettagli, anche una stampa con una densità di punti relativamente bassa potrà avere un aspetto eccellente, purché il ricampionamento sia fatto con cura.

Il ricampionamento

con il ricampionamento si cerca di "indovinare" quali sarebbero stati i punti che avremmo registrato se avessimo scattato la foto a una risoluzione diversa da quella che effettivamente abbiamo usato

Modificare la risoluzione di un'immagine digitale è detto, in un gergo derivante dalla teoria dei segnali, "ricampionare". Il ricampionamento è un'operazione che elabora i punti originali dell'immagine per ottenere dei nuovi punti, più densi (nel caso di ingrandimento) o meno densi (nel caso di riduzione). In altre parole, attraverso il ricampionamento si cerca di "indovinare" quali sarebbero stati i punti che avremmo registrato se avessimo scattato la foto a una risoluzione diversa da quella che effettivamente abbiamo usato. Per cercare di predire quali sono i punti mancanti si possono usare algoritmi che danno risultati di qualità molto diversa (soprattutto quando si cerca di ingrandire molto).  Ovviamente, il ricampionamento non può aumentare la quantità di informazione contenuta in un'immagine; può però diminuirla (introducendo punti "poco indovinati" al posto di quelli originali). Ogni volta che viene effettuato un ricampionamento si rischia di peggiorare l'immagine di partenza.

Nell'immagine che segue, la stessa fotografia è stata ingrandita di circa 4 volte usando 3 differenti algoritmi di interpolazione.

In questo secondo esempio, invece, la risoluzione della foto è stata ridotta di circa 10 volte: 

Il ricampionamento è un passaggio obbligato prima della stampa. Infatti ogni stampante, come abbiamo detto, può creare punti colorati solo a una sua densità di punti precisa (dpi) alla quale tutte le immagini vanno adattate. Quando un file è inviato alla stampante, se la densità in ppi non coincide con la densità in dpi, la stampante o il suo driver effettuano il ricampionamento, spesso non nel migliore dei modi.

Perciò chiedo ai miei clienti di mandarmi i file alla loro risoluzione originale (cioè eventualmente ritagliati, ma non ricampionati). L'operazione di ingrandimento/riduzione dell'immagine è molto delicata, e per avere il massimo della qualità e della nitidezza preferisco occuparmene io. Inoltre, solo prima di stampare un'immagine effettuo io stesso un ricampionamento alla risoluzione intrinseca della stampante. in questo modo l'immagine viene ricampionata una sola volta,.

In pratica

L'immagine che segue è un esempio di quanto scritto precedentemente. E' composta da tra strisce verticali affiancate. La striscia sinistra è alla massima definizione, e presenta il massimo dei dettagli anche se osservata da vicino. La parte centrale è meno definita, ma se osservata da 1 o 2 metri di distanza dal monitor appare nitida. Se si fa  ancora qualche passo indietro (3-4 metri di distanza dal monitor) anche la striscia destra è percepita come ben definita. 

Per rispondere alla domanda "Quale risoluzione è necessaria per avere una buona stampa di una tal dimensione?", consiglio di seguire queste linee guida (NB: valide solo per il mio servizio di stampa!!!). 

• Se alla dimensione scelta la densità risulta essere di almeno 250ppi, la stampa avrà una grande ricchezza di dettagli anche se osservata da molto vicino.
• Se alla dimensione scelta la densità risulta essere attorno ai 150ppi, la stampa presenterà meno dettagli, ma anche osservandola da vicino apparirà "bella" a un profano della fotografia. Osservata da lontano sembrerà perfetta.
• Se alla dimensione scelta la densità risulta essere inferiore ai 75 ppi, la stampa presenterà pochi dettagli se osservata da vicino, ma vista da sufficientemente lontano potrà essere giudicata buona o ottima.

Per una rapida verifica ho predisposto la seguente tabella in cui è riportato il livello di dettaglio osservabile da vicino al variare della risoluzione dell'immagine e delle dimensioni di stampa:

dove, ripeto, livello di dettaglio basso non significa che la stampa sarà "brutta", ma che da vicino non si potranno osservare dei dettagli molto fini (perché non sono stati registrati nello scatto).  Ad esempio, in una foto di un campo di fiori potrebbero non essere distinguibili i singoli petali,  o le api sui fiori, ma la stampa osservata da lontano può comunque apparire bellissima.

Voglio vedere i petali e le api

Per chi vuole il massimo dettaglio anche in formati di stampa molto grandi, l'opzione più naturale è il passaggio al medio formato, che purtroppo in digitale ha ancora dei costi proibitivi. Un'alternativa - non equivalente! - economica, flessibile e molto divertente è la fotografia panoramica. Con una testa panoramica montata su un treppiede adeguato è possibile ottenere immagini a 50 o 100 Megapixel a una piccola frazione del costo di un dorso digitale in medio formato.

E' tutto?

Purtroppo no: c'è un'ultima cosa da sapere. In questo articolo sembra scontato che tutti i pixel siano uguali;  non è così. I pixel di una reflex digitale hanno un maggior contenuto informativo (un miglior rapporto segnale/rumore, direbbe un ingegnere) dei pixel di una compatta. Ciò è principalmente dovuto alla minuscola dimensione dei sensori (e quindi dei fotoricettori) delle fotocamere digitali compatte. Inoltre, i pixel di un buono scanner per pellicola hanno un contenuto informativo superiore anche a quello di una reflex digitale di pari risoluzione. Mentre lo scanner registra un valore di rosso, verde e blu per ogni pixel, nella quasi totalità delle fotocamere digitali ciò non avviene: il numero di recettori sensibili al verde è infatti doppio rispetto a quelli sensibili al blu e al rosso. Una trattazione esauriente su questi problemi esula degli scopi di questo articolo. Per un approfondimento sul problema del rumore nelle fotocamere compatte si rimanda all'interessante articolo "Best picture quality with 6 megapixels".