Multimedia: grafica e formati grafici

Una immagine è visualizzata in un computer utilizzando gli elementi luminosi del video ma il problema principale riguarda come rappresentare, per mezzo di stringhe binarie, le proprietà dell'immagine in modo da consentire ad un software di illuminare in maniera opportuna gli elementi luminosi.

La rappresentazione di una immagine in un computer può avvenire in due modi, ovvero: ci sono due tipi di computer grafica.

• Grafica bitmap (grafica raster). Una immagine visualizzata sul video di un computer è formata da un rettangolo di pixel (le unità che formano l'immagine sul video), ognuno dei quali di un determinato colore. Per ogni pixel devono essere conservate informazioni, su colore e luminosità, di ognuno dei tre colori principali che compongono un video RGB; informazioni che occupano un byte ciascuno. In definitiva, per esempio, una immagine di 800 x 600 pixel, avrà bisogno di uno spazio di 800 x 600 x 3 = 1.440.000 byte, ovvero circa 1,37 Mb. Questa sarà l'occupazione di memoria richiesta per la visualizzazione dell'immagine. L'immagine ha la stessa struttura del video quindi la visualizzazione è diretta. Ingrandire l'immagine, in questo tipo di grafica, vuol dire aumentare la dimensione del singolo pixel quindi, per esempio, quello che prima era un pixel dello schermo diventa un quadratino di 2 x 2. Se l'ingrandimento è alto, l'effetto prodotto diventa poco piacevole.

• Grafica vettoriale (grafica ad oggetti). Il disegno non è memorizzato come insieme di punti ma con formule matematiche che descrivono l'oggetto. Gli oggetti grafici rappresentabili sono punti, linee, curve. Ogni oggetto del disegno viene memorizzato, dal programma che permette di generare il grafico o lo visualizza, assieme agli altri oggetti dell'immagine, descritto da opportune formule matematiche. Una immagine vettoriale si può ingrandire, ruotare, senza perdere in qualità e, in genere, richiede meno spazio in memoria rispetto all'equivalente bitmap.

Una immagine per la quantità di informazioni che deve conservare, occupa molto spazio e questo comporta problemi di occupazione nelle memorie di massa, ma anche, per esempio, ritardi nella trasmissione dell'immagine in rete. Per ottimizzare lo spazio occupato e la velocità di trasmissione sono stati studiati degli algoritmi di compressione che consentono di ridurre le dimensioni del file grafico.

In un grafico ci sono delle zone contigue dello stesso colore e, in questo caso, si può conservare l'informazione di un pixel e della quantità dei pixel con lo stesso colore. In questo modo lo spazio necessario per conservare le informazioni sull'immagine diminuisce; tanto più quanto nell'immagine sono presenti aree di colore uniforme. Ulteriore risparmio di spazio si può ottenere considerando le caratteristiche della visione: l'occhio umano non percepisce alcune differenze di colore e il cervello percepisce meglio i contorni di un oggetto che sono quelli occorrenti, più dell'interno della figura, per completarla. In questo modo un singolo pixel può rappresentare quelli che gli sono più vicini, anche se il colore è leggermente diverso: in riproduzione, l'occhio umano difficilmente percepirà differenze rispetto all'immagine originale. Utilizzando le caratteristiche della visione e del cervello umano, può quindi essere evitata la conservazione di alcuni dati sulla figura e se ne possono ridurre le dimensioni, quando si conservano i dati dell'immagine in un file.

Il modo con cui le informazioni delle immagini vengono scritte in un file, viene chiamato formato grafico.

Nella grafica bitmap i formati grafici si dividono in due categorie: formati lossy (con perdita di qualità) e lossless (senza perdita di qualità). Nei formati con perdita di qualità la compressione è ottenuta a scapito della non memorizzazione di alcune caratteristiche dell'immagine. I formati senza perdita di qualità a costo di maggiore occupazione di spazio conservano tutte le caratteristiche dell'immagine. Quando una immagine deve essere ancora modificata è conveniente scegliere, per conservarla, un formato non distruttivo. Se, invece, l'immagine deve essere visualizzata conviene adottare un formato distruttivo in modo da salvaguardare lo spazio occupato e caricarla in memoria più rapidamente.

• Formato GIF (Graphics Interchange Format): lossless. Nato per la trasmissione di immagini sulla rete Internet. Supporta immagini con al massimo 256 colori, uno dei colori può essere trasparente in modo da visualizzare cosa c'è sotto l'immagine, nella versione GIF89a può includere nello stesso file più immagini da mostrare in sequenza (GIF animate), supporta l'interlacciamento cioè la possibilità di visualizzare l'immagine sempre più dettagliata mano a mano che viene caricata.

• Formato PNG (Portable Network Graphics): lossless. Con le stesse caratteristiche del formato GIF, fu sviluppato quando l'algoritmo di compressione di quel formato fu brevettato e si richiedeva il pagamento di una royalty. Supporta più livelli di trasparenza.

• Formato JPEG (Joint Photographer's Experts Group): lossy. Utilizza degli algoritmi che forniscono ottimi risultati per immagini contenenti un numero elevato di colori. Si presta, quindi, per la memorizzazione di foto e disegni con sfumature. Per grafica con pochi colori fornisce prestazioni inferiori rispetto agli altri formati.

Per quanto riguarda la grafica vettoriale, si può fare cenno a due formati molto comuni:

• Formato PS (PostScript). È un file di testo che contiene un programma, che viene interpretato dal processore di una stampante, e che descrive il formato grafico della pagina da stampare. In questo modo, per esempio, anche un file che contiene solo testo, può essere visualizzato o stampato esattamente come generato, in maniera indipendente dalla presenza di caratteri particolari presenti nel computer in cui è stato generato il file, ma non presenti nel computer in cui viene effettuata la visualizzazione o la stampa.

• Formato PDF (Portable Document Format). Derivato dal PostScript, a differenza di quest'ultimo non è un programma, ma una sequenza di oggetti grafici ottenuti interpretando un file PostScript. È il risultato dell'interpretazione.