Qualità in ripresa Nikon gestita nella risoluzione di stampa inkjet con Epson SureColor P600

A cura di: Guido Bartoli

Risoluzione e qualità delle reflex Nikon permettono elevati rapporti di ingrandimento utilizzando le moderne stampanti a getto di inchiostro come la Epson SureColor P600. L'accresciuta tecnologia permette anche di variare la densità di pixel in rapporto all'ingrandimento e conseguentemente alla distanza di visione della stampa. Impariamo a calcolare i valori ottimali…

 

Tecnologia Epson SureColor P600 Differenza fra stampa tipografica e stampa inkjet
Occhio umano, risoluzione e distanza di visione Limiti di risoluzione in rapporto all'ingrandimento
Il valore ottimale in rapporto ai dpi della stampante La matrice di pixel e la dimensione massima di stampa
Qualità di immagine e ricampionamento Link Correlati

Occhio umano, risoluzione e distanza di visione

Come tutti i sistemi ottici, anche l'occhio ha un angolo di risoluzione minimo, sotto il quale non è in grado di percepire i dettagli. Su questo si basa il calcolo della risoluzione da dare all'immagine per ottenere una visione ottimale della fotografia in rapporto alla distanza a cui si guarda l'ingrandimento.
Solitamente si calcola che la distanza di accomodamento (alla quale si legge un testo senza affaticarsi) sia di 25cm. A questa distanza i calcoli teorici che limitano il potere risolvente dell'occhio umano, basati fra l'altro sul limite dato dalla diffrazione, portano ai seguenti valori, peraltro in accordo con la pratica:

• potere risolvente = 1/10 mm
• angolo fra due punti risolti a fuoco = 1' 22”

Questi sono i valori medi a cui la media delle persone distinguono due punti distinti. Prendendo il valore angolare di 1', come molti autori di testi relativi alla materia fanno, ne consegue che il diametro minimo di un cerchio, per essere visto come tale, debba essere di 0,15 mm a una distanza di 25 cm.

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Secondo il criterio di Rayleigh due sorgenti puntiformi, come le stelle, possono dirsi risolte (cioè viste come distinte) quando i due centri dei dischi di Airy (centro delle figure di diffrazione) sono fra loro alla distanza pari al raggio. Nell'esempio di sinistra i due punti luminosi sono risolti in ambedue i casi. I calcoli dell'angolo sotteso dall'occhio fra due punti al limite della risoluzione varia con la lunghezza d'onda della luce, e si può approssimare a 1'. Nell'immagine a destra vediamo l'esempio di due cerchietti neri su fondo bianco, posti a distanze diverse. Perché si abbia la stessa percezione i cerchi più lontani devono essere di diametro maggiore. Questo si può applicare ai pixel di un'immagine, che devono essere stampati più piccoli per immagini guardate da vicino.

Poiché la risoluzione dell'occhio è determinata da un angolo, ne consegue che, allontanandosi dall'immagine, il diametro minimo del cerchio riconoscibile aumenta. Di conseguenza la densità di punti che disegnano l'immagine può diminuire, senza che diminuisca la qualità estetica della visione. Questa caratteristica della nostra visione è molto importante, poiché permette di ottenere maggiori ingrandimenti dalla stessa matrice di pixel.

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Più piccoli sono gli elementi che compongono l'immagine e più appare definito un disegno: è il principio del mosaico, che è tanto più ricco di particolari quanto più piccole sono le tesserine che lo compongono. Allontanandosi progressivamente da questa figura si percepirà prima come una X il quadrato di destra, poi quello al centro. Il quadrato a sinistra è troppo povero di informazione per dare una sensazione di riprodurre la X anche a grande distanza. Questo è il motivo per cui non è bene scendere sotto un certo valore di pixel per pollice, anche se la distanza e i valori teorici lo permetterebbero. Epson, ad esempio, consiglia di non scendere sotto a 180pixel per pollice per una stampa di qualità. L'esperienza insegna che si possono scegliere anche risoluzioni inferiori su immagini a dettaglio definito o su foto macro operate con ottimi ingrandimenti ottici, a patto di non diminuire la distanza di visione ottimale per quel valore di risoluzione.

Risoluzione minima teorica e valori normalmente accettati per ingrandimenti a getto di inchiostro

RISOLUZIONE MINIMA TEORICA
Questa tabella riassume il valore minimo del pixel visibile e i valori di risoluzione convenzionalmente scelti per le stampe. Si basa sulla capacità dell'occhio di separare un punto dallo sfondo e renderlo visibile come una figura geometrica definita, cerchio o rettangolo. I valori prudenziali, espressi in pixel per pollice nella tabella, dimezzano in realtà il valore. Si calcola quindi di stampare due pixel di dimensione dimezzata rispetto al limite di risoluzione minima. Si usano i valori prudenziali di risoluzione in quanto alcune persone mostrano una maggiore acuità visiva rispetto alla media. Inoltre esiste sempre una tolleranza alla distanza di visione, in quanto nessuno si pone a una distanza fissa da una fotografia, ma vi si pone più vicino o lontano a seconda dell'interesse e delle condizioni dell'ambiente.

Distanza di visione ottimale

Esiste in fotografia una regola empirica che consiglia di osservare una stampa a un angolo pari alla diagonale del formato. Ha una sua validità teorica, data dall'angolo di visione dell'uomo. La nostra visione si basa su due occhi posti a una distanza media interpupillare di 65mm, che sono in grado di garantire la visione tridimensionale, fornendo contemporaneamente al cervello due immagini provenienti da due posizioni distinte. Tuttavia questa visione stereo non è distribuita su tutto il campo visivo, che ha un'estensione massima di circa 240°, ma in una zona centrale di forma oblunga, con una estensione massima di circa 60° e minima attorno ai 45°.

CAMPO VISIVO OCCHIO DESTRO
CAMPO VISIVO STEREO
ANGOLO DI VISIONE
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La forma del campo visivo di ogni singolo occhio è determinata da una serie di fattori fisici.
Si estende maggiormente dalla parte dove si trova l'occhio, caratterizzando una zona centrale di visione sovrapposta, detta binoculare, e due zone laterali di visione monoculare.
Come si vede da questo diagramma la zona di visione centrale binoculare, che permette l'effetto stereo, ha forma irregolare.
Il massimo angolo di visione stereo, con valore di 60°, si trova in alto; mentre in basso questo si riduce a circa 50°.
Poiché la zona di migliore visione è entro l'angolo solido del campo visivo binoculare, si tende ad allontanare (o allontanarsi da) immagini grandi e viceversa ad avvicinare (o avvicinarsi a) quelle piccole. Il tutto cercando di mantenere le proporzioni.
La conseguenza del potere risolvente dell'occhio umano porta a non percepire i dettagli di immagini lontane, quindi gli ingrandimenti spinti possono essere anche ottenuti da immagini con una minore quantità di informazione per unità di spazio.

La priorità data alla visione stereo porta l'uomo a posizionare un soggetto, anche un foglio di carta, all'interno di questa zona, in cui la visione è più agevole. Sperimentiamo praticamente tutto ciò quando al cinema cerchiamo di occupare i posti centrali della sala, a una distanza ottimale dallo schermo, non troppo vicino e non troppo lontano. Allo stesso modo quando si osservano le fotografie appese in una mostra: si tende ad avvicinarsi a quelle piccole e allontanarsi da quelle grandi. Assieme all'angolo di risoluzione, questo è il secondo fattore che determina la possibilità di ingrandimento delle stampa fotografiche in relazione alla matrice di pixel del sensore. Si può considerare ottimale un angolo di 50° entro il quale inscrivere il rettangolo o il quadrato del formato della stampa fotografica. Per apprezzare al meglio una stampa fotografica, è ideale riportare a questi parametri le condizioni di visione, per i quali il sistema percettivo umano da' il meglio di sé. Questo ci porta a stilare una successiva tabella, che descrive la distanza ottimale di visione in rapporto al formato della stampa. Si trovano qui riassunti i formati europei e statunitensi, con il calcolo della diagonale, da cui viene ricavata la distanza ottimale di visione in metri. Dalla trigonometria si ricava che un segmento sottende un angolo di 45° quando è posto a una distanza dal vertice pari alla sua lunghezza. Quindi: osservare una stampa alla distanza pari alla diagonale equivale a inscriverla in un angolo solido di 45°, ben dentro alla zona di visione binoculare stereo.

AF-S NIKKOR 50mm f/1.8G
AF-S NIKKOR 50mm f/1.4G
AF-S DX NIKKOR 35mm f/1.8G
Le tre ottiche fisse classificate come “normali” nel catalogo Nikon:
- AF-S Nikkor 50 mm f/1.8G, classico 50mm f/1,8.
- AF-S Nikkor 50mm f/1.4G, un 50mm luminoso dall'eccellente resa ottica anche a tutta apertura (vedere l'eXperience dedicato)
- AF-S DX Nikkor 35mm f/1.8G, considerato il “normale” per il formato DX (vedere l'eXperience dedicato).
DISTANZA OTTIMALE DI VISIONE IN RAPPORTO
AL FORMATO DELLA STAMPA
 
TABELLA FOCALI OBIETTIVI NORMALI
 
Questa tabella mette in relazione il formato della stampa, la sua diagonale e la distanza di visione ottimale in metri perché essa si venga a trovare entro la zona di visione binoculare stereoscopica. Come si vede una variazione della dimensione della stampa da A6 ad A3 implica più di un raddoppio della distanza di visione ottimale. La variazione è di fatto contenuta in poche decine di centimetri, sufficienti tuttavia perché l'occhio umano riduca drasticamente la sua capacità di percezione dei dettagli fini, permettendo di ridurre di conseguenza la quantità di informazione per unità di spazio, come indicato dalla prima tabella di questa pagina.
 
Come si vede da questa tabella le ottiche convenzionalmente definite come “normali” per i vari formati fotografici, sensori e pellicole, sottendono un angolo compreso fra i 40° e 50°; con una grande maggioranza di valori attorno a 45°.
Le reflex a pellicola formato 135 (24x36mm), l'attuale FX nei sensori, hanno sempre adottato convenzionalmente un “normale” dalla focale più lunga rispetto alle fotocamere di medio e grande formato: il classico 50mm, il cui angolo è di 40° anziché 45°.
Con l'avvento del formato DX si è mantenuta questa usanza, con il risultato che per questo formato il “normale” sarebbe il 28mm, invece del 35mm convenzionalmente utilizzato.

Sempre facendo riferimento alle caratteristiche della visione binoculare, si considera “normale” un obiettivo la cui lunghezza focale sia prossima alla diagonale del formato del fotogramma. La seguente tabella riporta i valori degli obiettivi convenzionalmente considerati “normali” per i formati dei sensori, di compatte e reflex, e delle pellicole fotografiche. Come si vede dalla tabella il rapporto fra la diagonale del formato e la focale dell'obiettivo “normale” sottende sempre un angolo inscritto nella zona di visione binoculare stereoscopica. Per questo motivo si dice che l'obiettivo “normale” fornisce la stessa prospettiva della visione umana.

Limiti di risoluzione in rapporto all'ingrandimento

Poiché la stampa a getto di inchiostro usa gocce di inchiostro molto piccole e permette la sovrapposizione delle stesse, dettagli elevati si raggiungono con risoluzioni inferiori a quelle usate per la stampa tipografica. A seguito di quanto esposto prima, si possono dedurre i limiti pratici a cui sottoporre l'immagine al momento di ingrandirla stampando a getto di inchiostro. Per ingrandimenti contenuti si utilizzano valori fra 240-400 pixel/pollice, mentre per forti ingrandimenti, da guardare da lontano, si può scendere a 70-150 pixel/pollice Questi valori sono indicativi e possono essere variati, tuttavia non e bene scendere molto con il valore di densità di pixel, in quanto basta che l'osservatore si avvicini per rendere subito visibile la mancanza di dettaglio. Ovviamente un aumento di pixel porta a una maggiore definizione dei dettagli fini, che tuttavia sono apprezzabili solo avvicinandosi alla stampa in modo che l'occhio possa apprezzare la maggiore quantità di informazione. Per un ingrandimento limitato, che l'osservatore guarderà da vicino, e obbligatorio mantenere un valore simile a quello tipografico, cioè 300 pixel per pollice. Poiché il valore della densità di pixel per pollice può scendere per una visione a distanza maggiore, è possibile aumentare le dimensioni della stampa, senza dover aumentare la quantità di pixel. La stessa matrice di pixel del sensore permette, quindi, ingrandimenti maggiori quando la fotografia sia destinata ad essere esposta in una sala e pertanto vista da lontano. Un sensore da 9 megapixel renderebbe teoricamente possibile continuare a ingrandire l'immagine, senza dover aumentare la matrice. Tuttavia esiste un limite minimo sotto il quale comunque si percepisce un calo di qualità, dovuto alla scarsa capacità di disegno delle sfumature. Inoltre con limitati valori di pixel per pollice, la distanza di visione non deve essere diminuita, come pure non si possono applicare tagli all'inquadratura.

RISOLUZIONI NECESSARIE PER UNA DETERMINATA
DISTANZA DI VISIONE
 
FORMATI ISO E MATRICI DI PIXEL IN
RAPPORTO ALLA RISOLUZIONE DI STAMPA
 
Questa tabella mette in relazione: la distanza di visione, la risoluzione minima di stampa in pixel/pollice convenzionalmente accettata stampando a getto di inchiostro, il numero di megapixel del sensore. È riferita a un formato in proporzione 4/3.
Con un sensore da 9 megapixel si possono coprire distanze di visione notevoli, che portano a ingrandimenti cospicui, come si deduce dalla tabella del paragrafo precedente.
I formati più comuni sono tutti ottenibili da un sensore di questo tipo, mantenendo comunque un valore di informazione sufficiente a non far vedere i singoli pixel. Ovviamente avvicinandosi alla stampa diventa rilevabile la mancanza di risoluzione dell'immagine; come pure non è possibile alcun taglio all'inquadratura, che ridurrebbe la quantità di informazione disponibile nell'immagine.
 
Questa tabella illustra la matrice di pixel necessaria per coprire un determinato formato in rapporto alla densità in pixel per pollice scelta. Come si vede aumentando il formato è possibile ridurre tale densità, contando sulla limitazione della risoluzione dell'occhio umano, che a distanza maggiori non richiede un dettaglio elevato. Ciò però presuppone che l'osservatore non modifichi la distanza ottimale di visione. Tuttavia non è bene scendere sotto un certo limite. Una buona pratica è quella di utilizzare un valore sottomultiplo della matrice di punti (dot) utilizzata dalla stampante inkjet. Ad esempio per una Epson SureColor SC-P600, la cui matrice standard è 1440 x 720 dpi, si può utilizzare un valore di 360 pixel/pollice per formati piccoli, mentre si può scendere a 180 o 90 pixel/pollice per ingrandimenti medi o elevati.

Di fatto esiste un limite inferiore di risoluzione in pixel per pollice sotto in quale non e possibile scendere, pena la degradazione della resa del colore e dei dettagli dell'immagine.
I valori che vengono quindi presi a riferimento sono compresi fra 70 pixel per pollice e i 400 pixel per pollice. Unica eccezione e data dalla stampa fine art per cui alcuni consigliano, a prescindere dall'ingrandimento, il valore di 600 pixel per pollice determinato dal software che gestisce la stampante.
Esiste infatti un limite superiore al valore di densità di pixel gestito dal driver di stampa, in genere pari a 600 pixel per pollice. Oltre a questo valore il software deve eseguire un operazione preliminare di downsampling (ricampionamento per togliere pixel) che sarebbe per quanto possibile da evitare.

La scelta del valore ottimale in rapporto ai dpi della stampante

La testina di stampa è costituita da serie di ugelli posti a distanza ravvicinata, che sono in grado di disegnare un immagine con una precisa densità di punti per pollice. Questi sono propriamente detti dpi, da “dot per inch” che in Inglese significa punti "fisici" stampati.
A prescindere dal fatto che il disegno del reticolo della stampante preveda o meno una sovrapposizione delle gocce di inchiostro, il valore in dpi della stampante è un fattore da considerare per la scelta della risoluzione in pixel per pollice a cui preparare il file.
Solitamente le stampanti permettono di scegliere fra tre valori di densità di dpi, che possono essere uguali in orizzontale e verticale, oppure diversi.

DRIVER DI STAMPA
 
VALORI DI DENSITÀ DPI
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I tipici valori per le stampanti Epson della serie professionale sono:

• 720x360- valore minimo da usare per immagini in cui non si richiede qualità
1440x720- valore di default, già ottimo per la stampa fotografica di qualità
• 2880x1440- valore per la massima inchiostratura, usabile per stampe fine art

Le scelte permesse dal driver Epson per la stampa fotografica in questo caso mostrate con una Epson Stylus Pro 4880. Il valore di default è 1440 dpi, che garantisce una ottima inchiostratura e qualità fotografica. Aumentare questo valore ha senso solo per immagini di estrema qualità, come le stampe fine art con dettagli molto importanti nei colori tenui o nelle ombre. Va sempre tenuto presente che aumenta molto il tempo di stampa, come pure il consumo di inchiostro. Per la stampa dei provini sarà invece utile abbassare il valore a 720 dpi, consumando meno inchiostro.

Il numero di “dot per inch” della stampa non va assolutamente riportato pari pari nel valore in pixel per pollice, ma dovrebbe essere tenuto presente nella scelta. Gli algoritmi di calcolo del reticolo di stesa delle gocce di inchiostro portano a ottenere un risultato migliore quando il file viene preparato a un valore di pixel per pollice che è un sottomultiplo di tale valore.

Quindi per una stampa a 1.440 dpi sarà ottimale un valore di 360 pixel per pollice. Per realizzare ingrandimenti superiori sarà opportuno ridurre la densità di pixel in proporzione, scegliendo quindi i valori di 180 e 90 pixel per pollice. Questa regola non e ovviamente tassativa ma si basa sulla matematica usata dall'algoritmo di generazione della matrice di punti da imprimere sulla carta. Il rispetto di questo parametro non crea invece problemi quando si aumenta la risoluzione dei dot per inch della stampa, ad esempio per produrre immagini fine art sfruttando la piena inchiostratura permessa dalla stampante. Sempre prendendo ad esempio la Epson i valori diventano 2880x1440. Questo schema di lavoro è applicabile solo conoscendo il modello di stampante utilizzata da chi stampa, qualora questi non sia il fotografo stesso.

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I pixel e gocce di inchiostro non coincidono ne come forma, quadrati i primi e rotonde le gocce; ne come disposizione, affiancati i primi e sovrapposte le altre. Questo disegno non riproduce la realtà dello schema di inchiostratura, ma vuole essere uno spunto per visualizzare l'importanza della costruzione del reticolo di gocce di inchiostro, costruito dal driver di stampa. Essendo il valore dpi molto superiore a quello dei pixel, più gocce di inchiostro partecipano al disegno di ogni singolo pixel, creando di fatto un nuovo reticolo che ha il compito di disegnare l'immagine. Prendiamo ad esempio un pixel di un file preparato a 360 pixel per pollice che venga stampato a 1440 x 720 dpi. La sua superficie misura 1/360 di pollice quadrato, cioè 1/360 di pollice sia in orizzontale che in verticale. La matrice di punti considerata stende 8 gocce di inchiostro per ogni pixel, valore ottenuto dal calcolo 1440:360=4 e 720:360=2.