Cos'è la Risoluzione Video ?

Tempo fa ho effettuato una ricerca per avere delucidazioni sul concetto di Risoluzione grafica

Leggendo diversi articoli ho potuto osservare che esiste un po’ di confusione circa diversi concetti  quali:

Dimensione in Pixel, Risoluzione Nativa dei monitor LCD, Risoluzione dei Monitor CRT (cioè con tubo a raggi catodici) e Dot Pitch. Ho deciso di estrarre il contenuto di questi diversi articoli al fine di far luce sull’argomento.

Lo schermo del PC è formato da una griglia rettangolare di punti detti Pixel (Picture Element). Ciascun pixel può essere singolarmente impostato su un determinato colore scelto tra quelli disponibili. In un monitor, l’insieme di questi punti  compone un’immagine allo stesso modo in cui le tessere di un mosaico compongono un disegno.

Dimensioni comuni di questa griglia rettangolare di pixel sono le seguenti:

· 640 pixel di base per 480 di altezza (standard VGA);

· 800 pixel di base per 600 di altezza;

· 1024 pixel di base per 768 di altezza (standard XGA);

· 1280 pixel di base per 1024 di altezza (standard 

    SuperVGA);

La dimensione minima di un pixel che il dispositivo video può supportare è il dot pitch. La maggior parte dei dispositivi video misura il dot pitch in millimetri. Generalmente, i dispositivi video di un PC supportano dot pitch compresi tra 0,39 e 0,22 millimetri.

Al diminuire della dimensione dei pixel aumenta la definizione dell’immagine, così come in un mosaico alla diminuzione della dimensione delle tessere corrisponde un aumento della qualità di dettaglio del disegno.

In un dispositivo video CRT (ossia a raggi catodici), il pixel più piccolo possibile è in realtà composto da tre punti luminosi (uno rosso, uno verde e uno blu). A seconda dell’intensità con cui il fascio di elettroni accende i fosfori, i tre punti generano una serie di colori creati miscelando i tre colori principali sopra citati.

Per un dispositivo LCD (ossia a cristalli liquidi) il discorso è analogo. I tre colori, in questo caso, non vengono generati da un fascio di elettroni ma polarizzando elettricamente ed in modo opportuno dei particolari materiali detti appunto cristalli liquidi.

Il numero di pixel di base e il numero di pixel in altezza della griglia rettangolare sopra citata sono le dimensioni in pixel del monitor (per esempio 1024 x 768 pixel).

I monitor meno recenti hanno dimensioni fisse e non modificabili, per esempio 640 x 480 pixel. Un monitor Multiscan può invece essere regolato indifferentemente su una qualunque delle dimensioni in pixel che supporta (e che sono supportate anche dalla scheda grafica).

Poichè le dimensioni fisiche del monitor naturalmente non variano, modificare le dimensioni in pixel del monitor significa in realtà cambiare la dimensione del pixel; per esempio passando da 640 x 480 pixel a 800 x 600 pixel, il lato del pixel diminuisce (perché nella stesso spazio in cui prima c'erano 640 pixel, ora ce ne sono 800).

La risoluzione (resolution) del monitor è il numero di pixel per unità di misura (pollice o centimetro). Si possono avere:

·       pixel per pollice (PPI, pixel per inch);

·       pixel per centimetro (PPC).

Chiaramente in uno stesso monitor cambiare le dimensioni in pixel significa cambiare la densità di punti e quindi la risoluzione. Quando in un monitor si effettua il cambiamento delle dimensioni in pixel si dice che è stata variata la modalità grafica.

Chiariamo il tutto con un esempio pratico. Prendiamo un monitor Multiscan regolato a 1280 pixel in orizzontale e 1024 pixel in verticale (per un totale di 1.310.720 pixel).

Misuriamo la larghezza in pollici (1pollice =2,54 cm) dell'area di visualizzazione (cioè dell'area in cui ci sono i pixel). Supponiamo questi siano 13,3 pollici. La risoluzione attuale del monitor è 1280 pixel / 13,3 pollici = 96,2 pixel per pollice.

Dividendo la lunghezza di un pollice in millimetri per il numero di pixel in esso contenuto è possibile trovare la dimensione del pixel

27,4 mm / 92,6= 0,28 mm 

Attenzione : questo non è il dot Pitch. Come detto sopra il Dot Pitch è la dimensione minima del pixel che il dispositivo video supporta!

Se cambiamo modalità grafica passando a 1024 x 768 la risoluzione diventa 1024 pixel / 13,3 pollici = 77 pixel per pollice. Non occorre fare lo stesso calcolo in verticale perché il pixel è quadrato. In questo caso la dimenzione del pixel vale 27,4mm / 77 = 0,35 mm.

La risoluzione di un monitor quindi, dipende dalle dimensioni in pixel (che nei monitor multiscanning è regolabile) e dalle dimensioni fisiche dell'area di visualizzazione.

Spesso sul web si usa impropriamente il termine risoluzione. Capita infatti di sentire frasi come:

"Ho un monitor con risoluzione 800 x 600".

In realtà, come spiegato, quella a cui si fa riferimento non è realmente la risoluzione ma piuttosto il numero di pixel che il monitor visualizza.

Se si conosce il dot pitch e le dimensioni fisiche (larghezza ed altezza) del video, si possono calcolare il numero massimo di  pixel orizzontali e verticali che il monitor può visualizzare. In linea di principio l’operazione semplice. Si divide 1 pollice (27,4 mmm) per il Dot Pitch calcolando cosi la risoluzione massima. Si moltiplica poi tale risoluzione per il numero di pollici verticali ed orizzontali del monitor in esame calcolando così le rispettive dimensioni in pixel.

In genere nei monitor CRT a causa della geometria dello schermo, di quella dei pixel e della natura analogica del dispositivo, le dimensioni in pixel così calcolate non coincidono con quelle effettive. Il procedimento è invece da ritenersi valido con ragionevole approssimazione in  monitor LCD.

Le dimensioni fisiche dello schermo (larghezza ed altezza)  dello schermo vengono fornite a partire da due parametri. La diagonale dello schermo ed il rapporto di forma  (pari al rapporto tra i due lati). Tipici rapporti di forma sono 0,75 per i monitor dei computer e 0,8 per gli schermi delle televisioni.

Per visualizzare il testo su 80 colonne con caratteri larghi 8 pixel, è richiesta una risoluzione orizzontale di 640 pixel. La risoluzione minima supportata da Windows è di 640x480 pixel. Quindi, la capacità di utilizzare una risoluzione specifica su un determinato monitor dipende in primo luogo dal dot pitch e, in secondo luogo, dalla dimensione del testo desiderata dall’utente. Per esempio, un video con un piccolo dot pitch e una dimensione ridotta potrebbe visualizzare l’immagine correttamente, ma l’utente potrebbe incontrare delle difficoltà nel leggere il testo sullo schermo.

Perché in un monitor a 72 pixel per pollice il pixel ha la stessa dimensione del punto tipografico (entrambi 1/72 di pollice), e dunque le dimensioni di visualizzazione corrispondono esattamente alle dimensioni di stampa (per esempio un foglio A4 che è largo 21 cm, anche su monitor è largo 21 cm).

  I monitor a 72 pixel sono in un certo senso monitor "ideali" per quanto riguarda le dimensioni di visualizzazione.

  I primi monitor a colori della Apple erano fissi su 72 pixel per pollice, dunque visualizzavano le immagini esattamente al 100% dell'originale, e questa cosa era stata ampiamente pubblicizzata. Successivamente Apple non si è più curata di questo fatto, anche perchè i monitor erano ormai divenuti multiscanning e potevano essere regolati su diverse risoluzioni

Oggi un foglio A4 visualizzato su monitor non ha quasi mai le stesse dimensioni di un A4 originale, il che equivale a dire che la risoluzione del monitor non è quasi mai 72 pixel per pollice.

La fantasia popolare tuttavia, continua a credere che la risoluzione sia rimasta a 72 pixel per pollice.

A differenza dei monitor a tubo catodico, che mantengono la stessa qualità di visione a risoluzioni diverse, gli LCD danno il massimo soltanto alla risoluzione nativa. Tale risoluzione è quella che si ottiene con le dimensioni del pixel pari al Dot Pich del monitor. Tali monitor possono anche essere usati con risoluzioni diverse, ma la perdita di qualità è drammatica. Se non sì è grandi esperti di risoluzioni è bene valutare il comportamento del display a quella nativa, e vedere se può andare bene per l’uso di tutti i giorni. La si può poi  modificare per controllare che il risultato non sia del tutto pessimo. Diciamo che schermi con 1.024 x 768 pixel vanno bene per applicazioni d’ufficio, mentre per navigare bene e per muoversi a proprio agio sullo schermo è bene utilizzare quelli con 1.280 x 1.024.

Quando si parla di un’immagine digitalizzata (cioè proveniente da uno scanner o da una fotocamera) si fa, a mio avviso, un uso improprio del termine risoluzione.

Consideriamo una macchina fotografica digitale. L’immagine che deve essere acquisita viene focalizzata (tramite lenti) su una matrice elementi. Tali elementi svolgono una funzione complementare ai pixel di un monitor. Ognuno di questi infatti produce segnali elettrici dipendenti dalle 3 componenti cromatiche (RGB) principali della luce che colpisce l’elemento stesso. Senza addentrarci in dettagli tecnici diciamo che, di fatto, la qualità dell’immagine acquisita dipende dal numero di pixel di questa matrice.

Per un’immagine digitale però ha poco senso parlare di risoluzione in quanto questa non ha dimensioni fisiche. Le uniche dimensioni sono quelle in pixel che la compongono. Chiaramente maggiore è il numero di pixel della matrice di acquisizione e maggiore saranno i dettagli catturati e quindi la qualità dell’immagine stessa.

Prendiamo un’immagine digitalizzata a 1024X768 pixel. Se la visualizziamo su un monitor con lo stessa griglia (ossia con le stesse dimensioni in pixel) la visualizzeremo al 100% indipendentemente dal numero di pollici del monitor. Quel che cambia, al variare della numero di pollici dello schermo, è proprio la risoluzione e cioè il rapporto tra il numero di pollici ed il numero di pixel.

In pratica la risoluzione dipende o dal dispositivo di visualizzazione o da quello di stampa o da quello di digitalizzazione (scanner o fotocamera) ma, non dall’immagine digitale in se stessa.

  Vediamo ora cosa accade quando vogliamo visualizzare sullo schermo un’immagine di dimensioni in pixel diverse da quelle del monitor.

Supponiamo di avere un’immagine di 2048X768 pixel e disporre di un monitor settato a 1024X768 . Il monitor in questo caso non è sufficiente a visualizzare tutti i pixel. Infatti il numero dei pixel orizzontali disponibili è la metà di quelli necessari.

In questo caso il sistema operativo ricampiona l’immagine in rapporto 1:2 (cioè un pixel per ogni 2 lineari) perdendo dei dettagli. In tal modo l’immagine viene visualizzata per intero sullo schermo riducendone a meta le dimensioni in pixel orizzontali.

Allo scopo di mantenere inalterato il rapporto  tra lunghezza e larghezza (evitando cosi la distorsione grafica) il Sist. Operativo ricampiona con lo stesso rapporto 1:2 anche la dimensione verticale. Si dice che è stato effettuato uno “Zoom” al 50% perché le dimensioni dell’immagine sono state ridotte della metà. L’immagine risultante avrà una dimensione di 1024X384 pixel.

Con opportuni programmi grafici è possibile ridurre in scala un immagine al valore 1:n desiderato. E’ anche possibile aumentare questo rapporto in valore n:1.

In tal caso per ogni pixel in larghezza ed in altezza ne vengono visualizzati n dello stesso colore. L’effetto visivo che si ottiene chiaramente e quello di un ingrandimento dell’immagine che rende più evidenti i dettagli. In tal caso può accadere che l’immagine non sia interamente contenuta nello schermo. Ciò che fanno allora i tool grafici è visualizzarne una parte (o dettaglio) sull’intero schermo (o in una sua sottoparte).

L’utente all’occorrenza può spostare il resto dell’immagine nell’area di visualizzazione mediante le barre di scorrimento.

Vediamo ora, con un esempio, sotto quali ipotesi si può parlare di risoluzione di un immagine e cosa succede variandola.

Prendiamo un'immagine stampata su un foglio e misuriamone le dimensioni. Supponiamo l’immagine sia quella di Fig.1 ,  di dimensioni pari a 2 x 1.8 pollici.  Consideriamo il numero di pixel che la compongono. 200x180 pixel .

In queste condizioni  possiamo parlare di risoluzione. L’immagine in esame ha 200 pixel / 2pollici = 100 dpi (Doth per Inch). L’immagine di Fig.2 all’apparenza sembra essere uguale. In realtà ha una risoluzione pari alla mètà della prima; proviamo infatti ad ingrandire il dettaglio nei riquadri rossi delle due figure fino all’800%. Otteniamo le fig. 3 e 4  sottostanti. Osservando quest'ultime, è facile capire come a 100 dpi il numero di pixel sia decisamente superiore rispetto a quelli presenti nell'immagine a 50 dpi. Del resto i pixel della prima figura sono molto più piccoli di quelli della seconda fornendo come spiegato una qualità dell’immagine maggiore.

Passando da una risoluzione maggiore ad una risoluzione minore si perde definitivamente il maggior dettaglio presente alla risoluzione maggiore, ed è praticamente impossibile recuperarlo.

Alcuni programmi di fotoritocco usano funzioni matematiche come le interpolazioni bicubiche per 'aumentare la risoluzione'. In realtà ciò che fanno è 'ricreare' i pixel mancanti interpolando i colori dei pixel esistenti (vedi Fig.5).

Fig.5

Con l’interpolazione nel passaggio netto tra 2 pixel vengono aggiunti una serie di pixel intermedi con diverse gradazioni intermedie tra i 2 colori 

Il risultato spesso è un immagine ingrandita e

all'apparenza più dettagliata, ma in realtà sfocata.

Roma, 15/07/2007

By Fabio Pacioni