colore digitale blog

Il blog di Mauro Boscarol sulla gestione digitale del colore dal 1997

Nella serie Periferiche digitali: monitor e stampa

Caratteristiche di un display monitor a colori

Come tutte le periferiche per la computer grafica, anche il monitor è una periferica raster: lo schermo è composta da una matrice rettangolare di punti, i pixel, i quali assumono un determinato colore e complessivamente formano l’immagine che viene visualizzata. Esistono anche monitor non raster (vettoriali), ma non vengono usati in computer grafica e comunque non possono visualizzare colori.


Caratteristiche del raster

L’immagine visualizzata sullo schermo del monitor è formata da un mosaico di numerosi pixel (picture element). Il pixel occupa (o dovrebbe occupare) una zona quadrata il cui lato (la dimensione del pixel) dipende dal tipo e modello di monitor, e può andare da circa un terzo di millimetro a un millimetro.
Aggiornamento: nei display Retina usati su dispositivi mobili il pixel ha dimensione 0.08 mm.

In un monitor a colori, ogni pixel è a sua volta formato da tre subpixel, invisibili ad occhio nudo, ognuno dei quali può emettere luce rispettivamente rossa (red, R), verde (green, G) e azzurra (blue, B) a vari livelli di luminanza (da un minimo a un massimo).

L’insieme di tutti i subpixel rossi costituisce il canale del rosso, e analogamente sono definiti i canali del verde e del blu.

Ogni subpixel è comunemente rappresentato in memoria con un byte, cioè 8 bit, cioè con un valore intero compreso tra 0 e 255. Questo valore rappresenta il livello di luminanza del subpixel. Per esempio se il valore di un subpixel rosso è 0 la sua luminanza è minima e il suo colore è nero; se il valore è 255 la sua luminanza è massima e il suo colore è un rosso luminoso; se il valore è intermedio la sua luminanza è intermedia e il suo colore è un rosso mediamente luminoso. Maggiori informazioni sulla relazione tra valore del pixel e luminanza nel post sulla TRC (tone response curve, curva di risposta tonale).

Il pixel è composto da tre subpixel, ed è dunque rappresentato in memoria da tre byte (24 bit) e cioè da tre numeri interi tra 0 e 255 corrispondenti ai livelli di luminanza dei tre canali rosso, verde e blu. Il colore del pixel si forma dalla mescolanza additiva dei colori dei tre subpixel.


Dimensione in pixel del monitor

Il numero di pixel in larghezza e il numero di pixel in altezza è la dimensione in pixel del monitor che spesso viene impropriamente chiamata la “risoluzione” del monitor (in realtà il concetto di risoluzione è diverso). Ecco alcune dimensioni standard con la relativa sigla:

sigla dimensione in pixel note
VGA 640 x 480
SVGA 800 x 600 monitor 15˝
XGA 1024 x 768 monitor  15”-17˝
WXGA 1280 x 720 dimensioni non standard derivate da XGA per monitor LCD con diagonale da 15 a 19 pollici
1280 x 768
1280 x 800
1360 x 768
1366 x 768
WXGA+ 1440 x 900 monitor 19”
SXGA 1280 x 1024 monitor 19”
WSXGA 1600 x 900
UXGA 1600 x 1200
WSXGA+ 1680 x 1050 monitor 20”-22″
HDTV 1920 x 1080
WUXGA 1920 x 1200 monitor 23”-27″
QXGA 2048 x 1536
QSXGA 2560 x 2048
WQUXGA 3840 x 2400

 

Alcuni monitor hanno dimensioni in pixel fisse e non modificabili, per esempio 640 x 480 pixel. Atri monitor sono multiscannig supportano cioè diverse dimensioni e possono essere regolati indifferentemente su una qualunque tra quelle supportate (ammesso che anche la scheda grafica supporti quella dimensione).


Risoluzione del monitor

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

  • pixel per pollice (ppi, pixel per inch)
  • pixel per centimetro (ppc, pixel per cm).

La risoluzione di un monitor dipende dalla dimensione in pixel (che in alcuni monitor è fissa, in altri è modificabile) e dalle dimensioni fisiche dell’area di visualizzazione. Per esempio in un monitor che ha 800 pixel in larghezza e che misura, sempre in larghezza 400 mm, la risoluzione orizzontale è 2 pixel per millimetro, cioè 20 pixel per centimetro (ppc) e 51 pixel per pollice (ppi). Analogamente per la risoluzione verticale che, se il pixel è quadrato, sarà uguale a quella orizzontale.

La dimensione del pixel, cioè la misura del suo lato, è detta dot pitch e dipende dal numero di pixel e dalla lunghezza fisica dello schermo del monitor. Per esempio se un monitor ha 800 pixel in larghezza e misura 400 mm, il lato del pixel è 400/800 = 0.5 mm.

Risoluzione del monitor e dimensione del pixel sono l’inverso uno dell’altro. Se la risoluzione è 2 pixel per mm il lato del pixel è 1/2 = 0.5 mm.

Poiché le dimensioni fisiche del monitor (larghezza e altezza dell’area di visualizzazione) sono fisse, modificare le dimensioni in pixel di un monitor multiscanning significa in realtà modificarne la risoluzione (e dunque il lato del pixel); per esempio passando da 800 x 600 pixel a 640 x 480 pixel, il lato del pixel aumenta (perché nella stesso spazio in cui prima c’erano 800 pixel, ora ce ne sono 640) e la risoluzione diminuisce.

I primi monitor a colori della Apple avevano risoluzione fissa a 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 perché i monitor erano ormai 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). Tuttavia la leggenda metropolitana che la risoluzione sia sempre a 72 pixel per pollice continua ad essere tramandata.


Rapporto di forma del monitor

Il rapporto di forma di un monitor è il rapporto tra base ed altezza in pixel, e viene presentato ridotto ai minimi termini (cioè diviso per il loro massimo comun divisore).

Tradizionalmente monitor e televisori hanno rapporto di forma 4:3, cioè posta uguale a 4 la base l’altezza è 3. Molti dei rapporti di forma dei monitor indicati nella tabella precedente sono 4:3 (quali?) ma esistono anche monitor con rapporti di forma diversi, per esempio 5:4, e lo standard della televisione ad alta definizione (HDTV, High Definition TV) ha un rapporto di forma di 16:9.


Profondità di colore

Ogni pixel di un monitor a colori è rappresentato tipicamente con 24 bit (8 bit per ogni canale R, G e B). In tal caso il numero 24 è la profondità di colore del pixel e il numero 8 è la profondità di colore per canale.

La profondità di colore si misura in bit e determina il numero colori che ogni canale (e quindi ogni pixel) può creare.

Con 8 bit per canale si possono avere 28 = 256 livelli di luminanza per canale e dunque 28 28 28 = 224 = 16.777.216 colori in totale. In tabella sono riportate le più comuni profondità di colore e la terminologia (ormai un po’ in disuso) usata rispettivamente da Mac e Win.

profondità di colore in bit numero di colori byte per pixel Mac Win
24 16777216 3 Milioni TrueColor
15 65536 2 Migliaia HighColor
8 256 1 256 colori 256 colori


Quanti colori può distinguere l’occhio umano?

Secondo le stime che si trovano in letteratura noi esseri umani possiamo distinguere circa 10 milioni di differenti colori (Judd & Wyszecki Color in Business Science and Industry Wiley 1975). Più o meno circa 200 livelli di tinta, altrettanti di chiarezza e altrettanti di croma, e dunque 256 livelli per ogni canale sono generalmente sufficienti. Con un monitor di buona qualità è difficile distinguere tra i valori RGB (90, 200, 90) e (90, 201, 90), che differiscono su G del 0,5%, mentre si può distinguere tra (90, 200, 90) e (90, 202, 90) la cui differenza su G è dell’1%.


Tecnologie di monitor

Attualmente le principali tecnologie di costruzione dei monitor a colori sono:

  • cristalli liquidi (LCD, liquid crystal display);
  • tubo a raggi catodici (CRT, cathode ray tube);
  • plasma (PDP, plasma display panel).

La tecnologia CRT, inventata più di cento anni fa da Karl Ferdinand Braun, premio Nobel per la fisica nel 1909, ha avuto un grande sviluppo negli anni 1950-1970 ed è rimasta l’unica disponibile per quasi tutto il XX secolo. Recentemente è stata raggiunta e superata, in termini di qualità, prestazioni, economicità, dalla tecnologia LCD, oggi predominante per i lavori di computer grafica. Il 2004 è stato l’anno del sorpasso per quanto riguarda le unità vendute. La produzione di monitor CRT a colori per la computer grafica è in forte diminuzione e molti produttori non li hanno più in listino.

Rispetto ad un CRT, un monitor LCD a colori pesa meno, consuma meno, ingombra meno, è più luminoso, è più resistente alle interferenze magnetiche, ha minori (o nulle) emissioni elettromagnetiche, è esente da sfarfallio (flicker), non ha distorsioni alla risoluzione nativa ed ha un gamut di colore uguale o superiore.

La tecnologia al plasma (PDP) è nata nel 1960 ma è impiegata industrialmente solo dal 1990 circa. È utilizzata soprattutto per i televisori, mentre nel campo grafico non è alternativa alle tecnologie CRT e LCD, in quanto può essere utilizzata solo per monitor abbastanza grandi, oltre 37”, e non è particolarmente adatta per i lavori di computer grafica, stampa e prestampa.

 

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Mauro Boscarol

13/10/2008 alle 13:29

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2 commenti

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  1. ho lacie 324 di 3.5 anni. si è rotto. hanno aggiustato (non lacie figurati!!!!). non sono sicura, guardando la schermata grigia che la luce e il colore nello schermo siano omogenei. te che faresti?

    letizia

    1/12/12 alle 13:50

  2. Misurerei la luminanza dello schermo su tre punti in alto, tre punti in mezzo e tre punti in basso. Se la differenza non è tollerabile cambierei monitor.

    Mauro Boscarol

    1/12/12 alle 14:36

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