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Parlando di grafica, è opportuno definire alcuni concetti di base.
La luce visibile dall’occhio umano è un’onda elettromagnetica con una frequenza che va da circa 400 THz a 750 THz, ovvero una lunghezza d’onda che va da 750 nm a 400 nm.
I vari tipi di materiale possono essere trasparenti o opachi alla luce visibile, dipendentemente dal fatto se essi si lasciano attraversare da questa o meno. Alcuni materiali possono anche riflettere la luce, ovvero possono riflettere tutte le onde elettromagnetiche nell’intervallo visibile o rifletterne soltanto alcune, assorbendo le altre. La percezione del colore di un oggetto dipende sia dalla luce che investe l’oggetto che dalla caratteristica di riflessione della stessa da parte dell’oggetto (a meno che l’oggetto stesso non sia una sorgente luminosa). Si supponga di avere un oggetto investito da una luce bianca, ovvero composta da tutte le frequenze visibili. L’oggetto apparirà di un certo colore se questo riflette le onde elettromagnetiche che compongono tale colore ed assorbe tutte le altre. Ad esempio, un oggetto che appare essere verde è un effetto del fatto che l’oggetto stesso riflette soltanto le frequenze delle onde elettromagnetiche visibili relative a quella gradazione di colore, mentre assorbe tutte le altre. Tale oggetto potrebbe risultare di un altro colore se investito da luce non bianca: ad esempio, risulterà nero se è investito soltanto da radiazioni di luce rossa, poiché questa non viene riflessa dall’oggetto. Un oggetto che assorbe tutte le radiazioni elettromagnetiche visibili apparirà nero qualunque sia il colore della luce che lo investe, mentre un oggetto che le riflette tutte apparirà del colore della luce che lo investe.
C’è anche da tenere conto del fatto che l’occhio umano non è ugualmente sensibile a tutte le onde elettromagnetiche che cadono nella banda visibile, ma la sensibilità ha un andamento gaussiano con il picco di massima sensibilità nelle frequenze relative alla luce verde, come riportato in fig. 11.2.
Un monitor di un computer ha la capacità di visualizzare sullo schermo un determinato numero di punti, come se fosse una griglia: un certo numero di punti orizzontali ed un certo numero di punti verticali, il cui prodotto dà il numero di punti totali visualizzabili sull’intera superficie del monitor. Tali punti (dot) sono indicati dalla caratteristica dpi (dot per inch) del monitor stesso: più elevato è tale valore, più denso di punti sarà lo schermo del monitor, ovvero più punti saranno contenuti in un pollice. Molto spesso questa caratteristica è espressa tramite il suo reciproco, ovvero quello che viene chiamato dot pitch che è la dimensione in mm dei punti dello schermo. Tipicamente il valore va da 0,28 a 0,21, corrispondenti rispettivamente a 3,57 punti per mm (85 dpi) ed a 4,76 punti per mm (115 dpi). C’è un’ulteriore considerazione da fare: il dot pitch è generalmente riferito alla diagonale dello schermo e può essere riportato sull’orizzontale dello schermo tenendo conto del fatto che il rapporto d’aspetto dello schermo è 4/3 (rapporto tra la larghezza e l’altezza dello schermo). Quindi, ad esempio ad un dot pitch di 0,28 corrisponde un horizontal dot pitch di circa 0,22, mentre ad un dot pitch di 0,21 corrisponde ad un horizontal dot pitch di circa 0,17.
Ogni punto è formato fisicamente da tre sorgenti luminose di colore diverso: una rossa, una verde ed una blu (RGB - Red Green Blue). Ognuno di tali sorgenti luminose si illumina con una determinata intensità quando viene opportunamente stimolato. La realizzazione di tali sorgenti luminose viene effettuata per mezzo di fosfori, nei monitor a tubo catodico (CRT - Cathode Ray Tube) o di opportuni cristalli nei monitor a LCD (Liquid Crystal Display). Il tempo di decadenza dell’intensità luminosa emessa delle sorgenti è legato in maniera inversamente proporzionale a quella che viene definita peristenza dello schermo: più le sorgenti luminose hanno un’elevata persistenza più lentamente l’intensità luminosa emessa si attenuerà nel tempo se la sorgente non viene più stimolata. Quindi, uno schermo ad elevanta persistenza può essere utile per immagini fisse, in quanto rende più stabile l’immagine, ma per le immagini in movimento è un disastro: le sorgenti luminose più intensamente stimolate dall’immagine precedentemente visualizzata continueranno ad emettere una forte intensità luminosa per un breve periodo di tempo ancora, quando l’immagine da visualizzare è quella successiva. Si ha quello che viene definito effetto trailing. Generalemente gli schermi dei comuni monitor hanno una bassissima persistenza, in maniera tale da essere adatti anche a visualizzare immagini in movimento.
Un’altra caratteristica importante dei monitor è la banda passante. Essa specifica la frequenza massima visualizzata sulle righe dello schermo. Infatti, per come sono realizzati i monitor, l’immagine rappresentata sullo schermo viene disegnata per righe successive, a partire dalla prima riga in alto (le righe sono disegnate da sinistra verso destra). Durante il disegno di una singola riga, la variazione luminosa massima consentita dal monitor è indicata appunto dalla banda passante. Ad esempio, un’immagine a strisce verticali bianco-nere può non essere correttamente visualizzata da un monitor, specialmente sui bordi, cioè nel passaggio tra le strisce bianche e quelle nere. Più la banda passante è elevata, più fedele sarà la rappresentazione di questo tipo di immagine sullo schermo del monitor. La banda passante di un monitor si aggira intorno ai 70 MHz (un televisore ha una banda passante generalmente inferiore a 10 MHz e per questo i contorni delle immagini visualizzate risultano meno netti rispetto a quelle visualizzate da un monitor).
L’immagine sullo schermo, almeno nei monitor CRT, necessita di essere rinfrescata, in quanto i fosfori devono essere periodicamente stimolati, altrimenti la luminosità emessa diminuisce nel tempo, molto rapidamente. Quindi, per ottenere un’immagine stabile sullo schermo, il disegno di tutte le righe deve essere effettuato abbastanza rapidamente per poter ricominciare a ridisegnare l’immagine completamente da capo prima che i fosfori abbiano diminuito visibilmente la loro intensità luminosa. Questo si traduce in una frequenza di refresh verticale (o frequenza di quadro) dell’ordine di 70-100 Hz. Indicativamente, più tale valore è elevato, più stabile apparirà l’immagine visualizzata sullo schermo e meno affaticante risulterà per la vista. Nei monitor LCD la cosa è un po’ diversa, poiché l’emissione luminosa è legata all’orientazione dei cristalli liquidi, in modo da polarizzare opportunamente la luce visibile. L’orientazione dei cristalli liquidi è dovuta alla tensione applicata agli stessi, che è mantenuta costante (non si ha un refresh periodico).
