[Gfoss] non tutti i rasters sono immagini (WAS: Gis e Cad3D)

[a.furieri a lqt.it]

On Sat, 25 Jan 2014 10:46:44 +0100, aperi2007 wrote:
> Il raster è un oggetto (oppure struttura , oppure modello, chiamalo
> come vuoi) che ha una maglia.
> (regolare o irregolare poco importa), chiamiamola cella per 
> intenderci.
> La caratteristica della cella è che essa esprime delle proprieta' 
> costanti.
> Quando parlo di proprieta' parlo ad esempio di una quota (che è una
> quantita' fisica), oppure di una temperatura (fisica pure essa) etc..
> Il fatto che sia una quantita' fisica vuol dire solo che sta
> modellando una entita' fisica reale, "la quota".
>

direi che la definizione fornita da Andrea e' esemplare.

ma potremmo sbizzarrici a gogo con tantissimi altri esempi; il
valore-cella potrebbe indicare la quantita' di pioggia caduta
in un dato periodo, la concentrazione atmosferica di un inquinante
(p.es. N0x), il rumore acustico espresso in dB, la densita' media
di popolazione, il numero di casi di influenza per Kmq, il
livello di copertura dei segnali di telefonia mobile, il livello
stimato di rischio sismico o alluvionale o di incendio,
qualche indicatore econometrico basato sul reddito etc.

e' proprio questo che rende la mappe raster cosi' tanto utili;
in pratica non esiste nessun fenomeno geografico che non si
possa rappresentare adeguatamente tramite una mappa di tipo
raster.

possiamo naturalmente utilizzare svariati formati numerici per
rappresentare i valori-cella: a volte e' piu' pratico usare numeri
interi (sia con segno che senza segno, dipende dai casi), ma molto
piu' frequentemente e' preferibile usare valori a virgola mobile.
e naturalmente possiamo scegliere la precisione che meglio si
adatta alle misure fisiche che dobbiamo rappresentare (in genere:
8, 16, 32 oppure 64 bit).
come sovente accade, la vita e' una lunga serie di compromessi:
     precisione estesa = occorre tantissisimo spazio
      precisione media = basta uno spazio piu' ragionevole
    precisione ridotta = spazio minimo (ma presumibilmente fara' pena)

naturalmente un RASTER dotato di tutte queste caratteristiche col
cavolo che puo' essere considerato un'IMMAGINE, perche' non lo
possiamo certo visualizzare direttamente tal quale.

occorrono dei passaggi intermedi e di norma occorrono una o piu'
assunzioni arbitrarie/convenzionali:
a) possiamo trasformare il range dei valori in un range di luminosita',
    e quindi possiamo ottenere delle immagini a scala di grigi
b) oppure possiamo rimappare i valori in un gradiente di colori
    del tutto arbitrari
c) infine potremmo rimappare i valori in base ad una qualsiasi
    scala arbitraria di "falsi colori": p.es. le classiche
    sfumature di celeste, verde, ocra e marrone che si usano
    tradizionalmente per le cartografie fisiche basate sul
    rilievo altimetrico.

non esistono "leggi fisiche" da rispettare: massimo spazio alla
fantasia ed alla creativita' (si tratta pur sempre di processi
di natura puramente convenzionale): basta solo che l'output
finale sia ben chiaro e gradevole da leggersi.

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e le diffusissime immagini a colori RGB ?
oppure quelle "bianco e nero" a scala di grigi ?
come si collocano rispetto ai rasters ?

sono semplicemente un caso molto particolare del modello RASTER piu'
generale che abbiamo visto fino ad ora.
in questo caso specifico la misura fisica per ciascuna cella (pixel)
altro non e' che il livello della luminosita': anzi, per la precisione,
il suo valore percentuale in relazione alla gamma dinamica di risposta
disponibile sui monitor video e/o sulle stampanti.

l'occhio umano e' uno strumento di misura molto sofisticato, ma
si lascia abbindolare molto facilmente da trucchetti grossolani.
basta semplicemente usare 256 livelli discreti di luminosita' (8 bit)
per ingannare completamente l'occhio, che ne ricavera' l'illusoria
sensazione di una gamma di luminosita' molto ricca e soprattutto
a tono continuo, con caratteristiche convincentemente "naturali".

non vi e' proprio nulla di "magico" nella scelta tecnologica
8 bit = 256 livelli
molte apparecchiature foto-digitali di tipo professionale
lavorano internamente a 10 o a 12 bit, e persino a 16 bit
in alcuni casi molto speciali (p.es. radiologia clinica).

ma per banali motivi di riduzione dei costi all'osso tutti i
monitor video e le stampanti "normali" hanno ormai deciso di
adottare gli 8 bit come standard universale: e dopo tutto
anche se non e' la perfezione assoluta e' pur sempre una
scelta tecnologica molto soddisfacente e piu' che adeguata
per la stragrande maggioranza dei casi d'uso.

ma e' sicuramente interessante sottolineare come tutta quanta
la tecnologia RGB nasca per motivi assolutamente contingenti
e specifici, che non hanno proprio nulla di universale.
vi siete mai chiesti perche' usiamo tre colori ?
e perche' mai proprio rosso, verde e blu ?

la risposta non la troverete certo studiando informatica:
serve piuttosto una certa conoscenza della biologia, della
fisiologia e dell'anatomia comparata.

si usano proprio il rosso, il verde ed il blu semplicemente
perche' il nostro occhio e' sensibile *solo* a queste tre
lunghezze d'onda, che corrispondono ai colori primari.
tutti gli altri colori secondari "ce li inventiamo"
artificialmente dentro al nostro cervello tramite processi
nervosi e mentali di sintesi addittiva e sottrattiva.

BTW molti testi di fisica per le superiori quando trattano
l'ottica aiutano non poco a seminare confusione.
perche' spesso trattano le sintesi addittive e sottrattive
dei colori assieme allo spettro come se fossero due facce
della stessa medaglia.
ma cosi' finiscono con lo spacciare per "fisica universale"
quel che in effetti e' semplicemente fisiologia dell'occhio
umano.
lo spettro elettromagnetico e' una verita' fisica neutra
ed oggettiva di ordine universale.
invece il fatto che sommando rosso e verde appaia il  giallo
e' vero solo se si una un sensore che funziona esattamente
come l'occhio umano: una foca o un cavallo (vedi sotto) non
percepirebbero affatto nessun fenomeno di questo tipo.

per inciso: Homo sapiens condivide con tutte le altre
scimmie questo tipo di visione in "tricromia", ma non
e' affatto il modello di visione piu' diffuso in natura;
anzi rappresenta un caso abbastanza anomalo e del tutto
particolare che troviamo solo tra i primati.

pesci, uccelli e rettili vedono in "quadricromia" e sono
direttamente sensibili ad una quarta banda ultravioletta
(qualcosa che a noi sfugge completamente, e che fatichiamo
anche solo ad immaginare).
viceversa la maggior parte dei mammiferi ha una visione
"bicroma", ed e' assolutamente incapace di distinguere il
verde dal rosso (un po' come capita ai daltonici).
presumibilmente foche e trichechi sono totalmente ciechi
al colore e vedono un mondo tutto in bianco e nero.

"occhi artificiali" come quelli di molti satelli (p.es.
Landsat) invece sono capaci di vedere in almeno sette/otto
bande distinte (R,G,B, piu' svariati tipi di UV ed IR).
ammesso che ET esista da qualche parte nella Galassia,
sarebbe altamente improbabile ipotizzare che possa essere
dotato di una visione RGB esattamente identica alla nostra;
e quindi presumibilmente ET non apprezzerebbe affatto le
nostre tecnologie terrestri di digital imaging :-D

paradossalmente, se l'occhio umano fosse stato piu' simile
a quello del cane o piuttosto a quello della gallina oggi
non avremmo affatto uno standard RGB ... semplicemente perche'
non risulterebbe adeguato per un occhio dalle diverse
caratteristiche fisiologiche e con una diversa calibrazione
spettrale.


CONCLUSIONE: un'immagine e' certamente un raster.
ma si tratta di raster di tipo molto particolare, fatti ad
uso e consumo delle specifiche capacita' visive dell'occhio
umano (e delle periferiche video / stampa costruite da
esseri umani per altri esseri umani).
insomma, sono il sotto-insieme del sotto-sotto-insieme ;-)

spero che ora sia definitivamente chiaro perche' confondere
indifferentemente immagini e raster e' un errore concettuale.
ma soprattutto spero che sia ancor piu' chiaro perche' pensare
che "qualsiasi formato di immagine e' un buon formato raster"
possa portare a prendere dei grossi granchi.

di fatto, l'unico formato largamente diffuso che si presta bene
sia per le immagini che per i raster in senso piu' ampio e' solo
il (geo)TIFF; e studiarne approfonditamente le molte opzioni
supportare [1] e' un'operazione altamente consigliata per
tutti coloro che pensano di interessarsi seriamente alle
tecnologie GeoSpatial ;-)

ciao sandro

[1] http://partners.adobe.com/public/developer/en/tiff/TIFF6.pdf