La risoluzione
degli
scanner per negativi
di Lorenzo Comolli
Scritto nel 1998,
ultimo aggiornamento nel 2006.
Con l'avanzare della tecnologia
è
diventato possibile elaborare le proprie immagini astronomiche con i
computer,
ma rimane il problema della digitalizzazione delle immagini stesse.
Partendo
dal presupposto di voler ottenere il massimo di informazioni dalle
immagini,
bisogna orientarsi verso scanner per negativi e non verso scanner piani
che digitalizzano una stampa dell'originale. Sono in commercio
scanner per negativi a 2700dpi (sui 1000€) e a 4000dpi (sui 2000€),
una risoluzione che, per negativi 24x36 a colori, crea immagini a 16
bit/canale
rispettivamente da 50 e 130 MB! Questa risoluzione è considerata
da alcuni uno sproposito, e a ragione per applicazioni standard. Ma
quando
si tratta di astrofotografia ad alta risoluzione, effettuata tramite pellicola
Technical Pan ipersensibilizzata (purtroppo fuori produzione dal
2005), allora ci si rende conto che
2700 dpi sono pochi! Ed è solo in questo caso che sorgono i
problemi
che qui di seguito saranno analizzati.
Analizzando le simulazioni di questo
articolo,
vedremo che anche 4000dpi non forniscono risultati pienamente
soddisfacenti.
La
pellicola
La Technical Pan è una
pellicola
ad altissima risoluzione, e le misure ufficiali riportano che la
dimensione
della grana è di 3 micrometri. Le stelle più piccole che
si possono
ottenere su tale pellicola si aggirano sui 9-10 micrometri. E la
risoluzione
di uno scanner per negativi a 2700dpi è proprio di 9-10
micrometri.
Ma questo non è sufficiente per risolvere adeguatamente le
stelle
più piccole, che in tal modo risulterebbero occupare un solo
pixel
sull'immagine, e risulterebbero quindi quadrate e antiestetiche. Si
assume
che per risolvere adeguatamente una stella ci vogliono almeno 2 o 3
pixel
di diametro, implicando una risoluzione doppia o tripla, quindi circa
5000
o 8500 dpi (questi valori non sono propio il doppio e il triplo di
2700,
ma ci servono per confrontare questi risultati teorici con la
simulazione
grafica qui sotto). In realtà l'ideale sarebbe poter risolvere
la
grana, ma servirebbe una risoluzione di ben 25.000 dpi, uno sproposito
anche per gli attuali computer! Infatti le immagini derivanti da un
tale
scanner occuperebbero 5 GB!
La
simulazione (1)
Ecco quindi l'esigenza di capire cosa
si
perde utilizzando gli scanner attuali: la simulazione qui sopra (se
vuoi un'immagine a maggiore risoluzione, cliccagli sopra) mostra in
alto a sinistra (1) una ricostruzione in scala di un negativo di Tecnical Pan;
nelle caselle 2, 3 e 4 si è simulato cosa "vede" uno scanner a
8500,
5000 e 2500 dpi. Le stelle in alto sono da 20 micrometri, quelle in
basso da
10 micrometri. Come si vede, lo scanner a 2500 dpi è
completamente indadeguato
a risolverle. 5000 dpi sono il miglior compromesso, mentre a 8500 dpi
si
comincia a distinguere la grana della pellicola. Certo, anche a 8500
dpi
l'immagine digitalizzata non può reggere il confronto con una
stampa
ottenuta con metodi tradizionali, ma il vantaggio della
digitalizzazione
sta nella elaborazione digitale tramite software come PhotoShop.
La
simulazione (2)
Clicca
sull'immagine
per vederla a piena risoluzione, questa riproduzione in piccolo non da
un'idea precisa.
|
Quest'altra simulazione è
sicuramente
più realistica della precedente e si basa su una stampa ad
ALTISSIMO
ingrandimento di un negativo di Tecnical Pan realizzato da uno dei
migliori astrofotografi
italiani, Aldo Radrizzani, purtroppo scomparso nel luglio 2005.
Lo strumento che utilizzava, una camera Schmidt da 30cm di apertura
libera
a f/2, gli ha permesso di ottenere stelle estremamente puntiformi, al
limite
di quanto possa registrare la pellicola.
La mia idea è stata di
eseguire
una stampa ad altissimo ingrandimento direttamente da un suo negativo e
quindi di digitalizzarla e degradarla alle risoluzioni disponibili
degli
attuali scanner (2700 e 4000dpi) e a una risoluzione ideale (8000dpi).
In questa maniera si vede chiaramente quello che uno scanner per
negativi
perde nella digitalizzazione. E' notevole notare come i risultati della
simulazione (1) siano pienamente confermati. Ovvero 2700dpi non sono
per
nulla sufficienti per la Tecnical Pan. Vanno leggermente meglio
4000dpi, ma 8000
sono molto meglio. |
Facciamo due conti: il negativo che ho
usato è un disco da 77 mm di diametro utilizzato. Quanto sarebbe
grande un'immagine
da 77x77mm alle varie risoluzioni?
| Pellicola
da 77x77mm |
Dimensione scansione [MB]
|
Risoluzione
|
B/W, 16bit/canale
|
RGB, 16bit/canale
|
2400
dpi
|
106
|
318
|
|
2700 dpi
|
134
|
402
|
|
4000 dpi
|
294
|
882
|
4800
dpi
|
423
|
1270
|
|
8000 dpi
|
1176
|
3529
|
9600
dpi
|
1694
|
5082
|
Con dimensioni del genere è chiaro
che risulta alquanto arduo elaborare le immagini. Con i PC attuali
(gennaio 2006) si riesce a lavorare su immagini di massimo 300-400 MB,
e già così si rischia di usare file di swap e ram
virtuale che rallentano moltissimo il processo. Dovranno passare ancora
un po' di anni, forse 5, perchè sistemi
in grado di elaborare immagini da 8000dpi o più diventino
disponibili a cifre
accessibili.
Le
scansioni
Con il passare del tempo sono diventati
disponibili scanner per negativi di buona risoluzione a prezzi sotto i
500€. Per fare le scansioni dei negativi di Aldo ho dovuto
scegliere uno scanner di grande formato (ossia che acquisisca il
formato 100x120mm). Attualmente non esistono in commercio scanner
esclusivamente per negativi di grande formato, a prezzi ragionevoli.
Pertanto mi sono orientato verso uno scanner piano con supporto per
negativi di grande formato, di buona risoluzione (4800dpi) ed elevata
qualità di scansione (16 bit/canale, rumore basso). La scelta
è caduta sul Canon CanoScan 9950F che può acquisire
negativi fino alla dimensione di 200x300mm.
Ho quindi iniziato a scansionare ed elaborare i negativi di Aldo, a
4800dpi quelli in BN (file da oltre 400MB) e a 2400dpi quelli a colori
(file da oltre 300MB). Le elaborazioni richiedono diverso tempo su un
PC con AMD Athlon64 3200+ con 1GB di RAM (che presto diventerà
3GB). Mediamente impiego 1 ora per scansionare ed elaborare al meglio
un negativo in BN. La fatica è molta ma i risultati sono
incredibili, esaminare e navigare in immagini da 15000x15000 pixel
è stupefacente.
Molto interessante è stato notare come le simulazioni sopra
riportate siano state pienamente confermate. Le scansioni a 4800 dpi
mostrano le stelle discretamente risolte e forniscono vagamente anche
l'idea della grana. Si tratta quindi del miglior compromesso per la
scansione dell'archivio di Aldo, che fornisce risultati di tutto
rispetto, tramandabili nel futuro su supporto digitale, preservando
quindi il lavoro dal deterioramento inevitabile dei negativi.
Scansioni con CanoScan 9950F:
confronto tra 2400dpi e 4800dpi. Visualizzazione al 400% e 200%
rispettivamente. Stelle a nord di M31. Si nota come la grana sia meglio
risolta con 4800dpi, anche se non del tutto. A mio avviso, il lieve
incremento qualitativo giustifica comunque la maggior quantità
di memoria richiesta.
Esempio di scansione di un negativo
rotondo di Aldo, la zona della nebulosa Nord America NGC7000 e della
Pellicano. Clicca sull'immagine per
vederla a piena risoluzione.
Conclusioni
Con i mezzi attuali, la scansione della
Tecnical Pan
inizia a diventare possibile, anche se per ottenere i risultati
migliori si deve ancora fare una
copia del negativo con uno slide duplicator, cercando di ingrandire 3 o
4 volte l'immagine. La scansione diretta porterebbe alla perdita delle
stelle più piccole e quindi più deboli, insomma alla
perdita
di circa una magnitudine. Questa perdita è causata dal
reticolato
dei pixel che vedono la pellicola: immaginiamo di avere una stella
(delle
stesse dimensioni di un pixel) con un S/N (rapporto segnale rumore) di
3 e di scansionarla come un quadrato esattamente centrato sulla stella,
avremo
un S/N digitale di 3; ma se la stella è centrata sugli angoli di
4 pixel, il S/N digitale diventa 1.75 (=1+(3/4)). Quindi c'è una
perdita di magnitudini.
Un errore frequente nel valutare
l'adeguatezza
di uno scanner è sottovalutare la grana: come mostra
l'esperienza,
la grana non risolta si traduce in un fondo cielo ovattato, irreale,
che
rende una eventuale stampa digitale (professionale) lontana anni luce
da
una stampa tradizionale.
Ringrazio Alfredo
Zanazzo con il quale ho discusso a lungo su questo problema e Aldo
Radrizzani per aver fornito il suo immenso archivio di negativi.
Per inviarmi commenti o critiche
sulle
idee qui esposte, mandami una e-mail: comolli@libero.it
