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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.
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) (anche detta
desktop publishing), la progettazione grafica (CAD) nelle industrie
metalmeccanica, elettronica, impiantistica ed edile, visualizzazione
di dati tecnico/scientifici (CAE), sistemi informativi territoriali
(SIT o GIS).
La computer graphics costituisce uno dei campi dell'informatica
moderna più ricchi di applicazioni. La maggior parte del software
che oggi gira su personal computer e workstation utilizza interfacce
grafiche basate su sistemi desktop-window, che consentono di gestire
simultaneamente diverse attività, di selezionare articoli di un
menu, icone, e oggetti sullo schermo. Altre applicazioni molto
comuni riguardano la creazione di schemi e diagrammi a due e tre
dimensioni per la visualizzazione e la descrizione di funzioni e
modelli matematici, fisici ed economici; la produzione di mappe per
qualsiasi tipo di informazione geografica; la visualizzazione e
l'analisi dei dati generati negli esami di medicina diagnostica
(quali ad esempio le tomografie assiali computerizzate, TAC); i
sistemi di progettazione assistita dal calcolatore (CAD,
dall'inglese Computer Aided Design), per disegnare parti meccaniche,
planimetrie di edifici, circuiti stampati.
La computer graphics gioca un ruolo sempre più importante anche nei
settori, in rapida espansione, dei sistemi multimediali e dei
dispositivi di simulazione e animazione di visualizzazioni
scientifiche e ingegneristiche (ad esempio le visualizzazioni di
reazioni chimiche e nucleari, di deformazioni di strutture
meccaniche sottoposte a diverse sollecitazioni, di sistemi
fisiologici), ed è diventata persino uno strumento essenziale in
alcune forme di intrattenimento (videogiochi, effetti speciali nei
film, etc.).
DA GRAFICA VETTORIALE
A GRAFICA RASTER
I primi dispositivi di output grafico entrati in commercio negli
anni sessanta, e rimasti in uso fino alla metà degli anni ottanta,
erano basati sul concetto di grafica vettoriale (dove il termine
vettoriale è da intendersi come sinonimo di lineare). La
caratteristica principale di questi dispositivi è che il fascio di
elettroni, che va a colpire il rivestimento fosforescente del CRT,
può muoversi direttamente da una posizione all'altra, secondo
l'ordine arbitrario dei comandi di display. Chiaramente, annullando
l'intensità del fascio, questo può essere spostato in una nuova
posizione, senza modificare l'immagine visibile. Questa tecnica,
chiamata random scan (scansione casuale), è rimasta in uso fino agli
anni settanta, quando hanno cominciato a diffondersi i sistemi di
grafica raster, basati sulla tecnologia televisiva.
Nella grafica raster, ogni immagine è rappresentata tramite una
matrice, chiamata appunto raster, di elementi, o pixel, ciascuno dei
quali corrisponde ad una piccola area dell'immagine. Anziché
trattare con linee e punti, posizionati casualmente sulla superficie
di visualizzazione del CRT, l'elaborazione delle immagini è dunque
basata su matrici di pixel che rappresentano l'intera area dello
schermo. Un CRT a scansione raster percorre, con il suo fascio di
elettroni, la matrice di pixel; la scansione dell'immagine viene
fatta sequenzialmente, e l'intensità del fascio di elettroni viene
regolata in modo da riflettere l'intensità di ciascun pixel.
La tecnologia raster ha consentito l'introduzione del colore,
realizzato controllando tre fasci di elettroni, relativi ai tre
colori primari rosso, verde e blu, così come specificato in
corrispondenza di ciascun pixel.
E' evidente che la tecnologia raster richiede la disponibilità di
memorie di capacità elevata: intere griglie, diciamo di 1024 linee
di 1024 pixel ciascuna, devono infatti essere memorizzate
esplicitamente. Nella grafica vettoriale vi è invece una minore
necessità di memoria: per visualizzare una linea è sufficiente
memorizzarne gli estremi.
Negli anni ottanta lo spettacolare progresso della tecnologia a
semiconduttori, che ha reso disponibili multiprocessori e memorie a
basso costo, ha consentito la creazione e la diffusione di
interfacce grafiche per personal computer basate sulla tecnologia
raster. La progressiva diminuzione dei costi, ha dunque contribuito
fortemente alla diffusione dei sistemi raster, al punto che oggi
essi rappresentano la tecnologia hardware dominante. Più in
generale, il progresso tecnologico degli ultimi vent'anni, ha
contribuito moltissimo anche alla crescita e allo sviluppo della
computer graphics, che da disciplina altamente specializzata e
costosa, è diventata un mezzo standard di interazione con il
calcolatore, accessibile a milioni di utenti. Oggi sono in
circolazione sottosistemi di pochi chip in grado di visualizzare in
tempo reale animazioni tridimensionali, con immagini a colori di
oggetti complessi, tipicamente descritti da migliaia di poligoni.
Questi sottosistemi possono essere aggiunti non solo alle
workstation, ma anche ai personal computer. Inoltre, anche
applicazioni quali il photorealistic rendering di oggetti su display
raster, considerate fino a poco tempo fa irrealizzabili, fanno oggi
parte dello stato dell'arte di questa disciplina.
I SISTEMI GRAFICI
INTERATTIVI
Il settore della computer graphics che riguarda in modo diretto la
progettazione di sistemi grafici che consentono all'utente di
interagire con il computer, è chiamato computer graphics
interattiva. Con il termine interattiva si vuole distinguere questo
settore da altri rami della computer graphics in cui le immagini
sono invece generate tramite plotter digitali, film recorder,
stampanti, o comunque dispositivi che generano immagini permanenti.
Certamente anche questi dispositivi risultano estremamente utili;
tuttavia essi non possono essere realmente utilizzati per comunicare
con un computer. Al contrario, un computer provvisto di un display è
in grado di modificare velocemente le immagini generate, e dunque
può rispondere in modo tempestivo alle sollecitazioni dell'utente;
in questo modo utente e computer possono effettivamente comunicare
tra loro. Le immagini non sono statiche, bensì dinamiche: gli
oggetti possono essere mossi, ruotati, ingranditi, possono cambiare
forma e colore. Il display di un computer presenta inoltre il
vantaggio di permettere di elaborare e costruire immagini di oggetti
non solo del mondo reale, ma anche di oggetti astratti, sintetici e
di dati che non presentano un'inerente geometria.
Vediamo allora come descrivere, ad alto livello, un sistema grafico
interattivo. A livello hardware, un computer riceve dati da un
dispositivo di input, e invia delle immagini ad un display. Il
software ha tre componenti. La prima, il programma applicativo, è
responsabile della creazione e dell'aggiornamento, sulla base delle
interazioni con l'utente, dei dati o degli oggetti da raffigurare
sullo schermo, che sono memorizzati nella seconda componente, il
modello applicativo. Il programma applicativo produce le immagini
inviando alla terza componente, il sistema grafico, una serie di
comandi grafici di output che contengono sia una descrizione
geometrica dettagliata di cosa deve essere visualizzato, che gli
attributi che specificano come gli oggetti dovranno apparire.
Infine, il sistema grafico produce le immagini, e trasferisce
l'input dell'utente al programma applicativo. Il sistema grafico
agisce dunque da intermediario tra il programma applicativo ed il
display hardware. Esso non solo trasforma gli oggetti descritti nel
modello in immagini, ma anche le azioni dell'utente in input per il
programma che, di conseguenza, modificherà il modello.
IL RITOCCO FOTOGRAFICO
Il ritocco fotografico è l'insieme dei procedimenti che portano alla
modifica di una fotografia, a scopo di migliorarne l'estetica,
modificare il soggetto, eliminare o aggiungere particolari. I
procedimenti, le metodologie, i risultati e le abilità in gioco
variano molto se si ha a che fare con un supporto digitale o con un
supporto analogico.
Ritocco fotografico digitale
Si intende il processo digitale per cui vengono sistemate,
modificate, montate, le immagini tramite programmi di fotoritocco.
Ormai sono moltissimi i fotografi professionisti che utilizzano il
digitale per migliorare le proprie immagini. Se un tempo, infatti si
faceva largo uso di filtri meccanici applicati agli obiettivi delle
macchine fotografiche, o si ricorreva a particolari tipi di sviluppo
delle immagini per raggiungere risultati particolari, adesso capita
sempre più spesso che si utilizzino software di post produzione
digitale per creare effetti che un tempo erano costosissimi e molto
complicati da realizzare.
Uno dei programmi di fotoritocco più conosciuti sul mercato è Adobe
Photoshop, ormai divenuto uno standard nell'ambiente. La figura
professionale del grafico digitale in grado di operare minuziosi
ritocchi fotografici digitali è sempre più indispensabile nei campi
della fotografia, della pubblicità, dell'editoria.
Ritocco fotografico analogico
Si intende l'insieme di tecniche utilizzate per migliorare le
fotografie partendo sia dai negativi sia dalle stampe. Le tecniche
implicano notevoli doti artistiche e possono prevedere il
rimodellamento delle forme e dei colori. Il fotoritocco analogico
utilizza procedimenti chimici sia per esaltare e rendere più
brillanti i colori sia per bilanciare il contrasto e la brillantezza
della fotografia. |
