{"id":7414,"date":"2011-01-24T00:44:02","date_gmt":"2011-01-23T23:44:02","guid":{"rendered":"http:\/\/francescophoto.wordpress.com\/?p=7414"},"modified":"2011-01-24T00:44:02","modified_gmt":"2011-01-23T23:44:02","slug":"fotografia-e-rumore","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/francescophoto.it\/blog\/2011\/01\/24\/fotografia-e-rumore\/","title":{"rendered":"Fotografia e rumore"},"content":{"rendered":"<p>Il rumore nella foto digitale \u00e8 una delle caratteristiche pi\u00f9 importanti per determinare la qualit\u00e0 di un&#8217;immagine. I fattori che lo determinano sono vari, ma essenzialmente dipendono dalle caratteristiche tecnologiche del sensore e dalle sue dimensioni, dalla luminosit\u00e0 dell&#8217;obiettivo e dalla conversione o traduzione dell&#8217;immagine da raw in jpeg o tiff. Nell&#8217;articolo l&#8217;autore, <strong>schinellato<\/strong>,\u00a0 esamina in dettaglio questi fattori e come influenzano la qualit\u00e0 delle foto.<!--more--><\/p>\n<p><span style=\"text-decoration:underline;\">Introduzione<\/span><\/p>\n<p>\u00a0Il rumore nella fotografia determina la qualit\u00e0 del dettaglio di un\u2019immagine (a differenza della composizione, che determina la qualit\u00e0 dell\u2019insieme) ed \u00e8 influenzato da diversi fattori:<\/p>\n<ul>\n<li>caratteristiche del sensore (dimensioni, tecnologia, range dinamico, profondit\u00e0 di colore)<\/li>\n<li>luminosit\u00e0 dell\u2019ottica<\/li>\n<li>traduzione dell\u2019immagine per renderla pi\u00f9 simile alla percezione dell\u2019occhio umano (bilanciamento del bianco, correzione dell\u2019esposizione, curve di esposizione, saturazione dei colori)<\/li>\n<\/ul>\n<p>E\u2019 esperienza comune che, aumentando l\u2019ISO (la sensibilit\u00e0 del sensore alla luce) aumenta il rumore. Tuttavia questo non \u00e8 l\u2019unico fattore in gioco, e il rumore generato da una macchina reflex \u00e8 inferiore a quello generato da una compatta. Per la spiegazione utilizzer\u00f2 molto frequentemente il concetto di \u201cstop\u201d come misura della luce, quindi \u00e8 opportuno averne ben chiaro il significato: +1 stop equivale ad un raddoppio della quantit\u00e0 di luce, -1 stop equivale ad un dimezzamento della quantit\u00e0 di luce. Una scena caratterizzata da una luce tenue pu\u00f2 misurare, dalla zona pi\u00f9 buia a quella pi\u00f9 luminosa, un intervallo di 7 o 8 stop, cio\u00e8 considerando 1 (1=2^0) la quantit\u00e0 di luce minima, quella massima sar\u00e0 circa 128 volte pi\u00f9 forte (128=2^7) o 256 volte pi\u00f9 forte (256=2^8). Una scena caratterizzata da forti contrasti tra luce ed ombra, come accade a mezzogiorno d\u2019estate, pu\u00f2 misurare un intervallo di 20 stop e oltre con la luce massima oltre un milione di volte pi\u00f9 potente di quella minima (1048576=2^20). Il limite principale del sensore \u00e8 quello di poter catturare soltanto una differenza limitata tra la luce massima e minima (generalmente da 8 a 12 stop), cosicch\u00e9 oltre questa \u201cfinestra\u201d occorre impostare i tempi di esposizione, l\u2019apertura del diaframma, la sensibilit\u00e0 del sensore per cercare di catturare la maggior parte della scena visibile all\u2019occhio umano:\u00a0<\/p>\n<ul>\n<li>ad un raddoppio della sensibilit\u00e0 ISO corrisponde un aumento di +1 stop di sensibilit\u00e0 e di presenza di rumore, cosicch\u00e8 da ISO 100 a ISO 400, per esempio, c\u2019\u00e8 una differenza di 2 stop (4=2^2)<\/li>\n<li>ad una moltiplicazione di apertura del diaframma di 1,4142 corrisponde un dimezzamento della luce in ingresso e quindi una diminuzione di -1 stop, cosicch\u00e8 da f1.8 a f7.2, per esempio, c\u2019\u00e8 una differenza di 4 stop<\/li>\n<li>ad un raddoppio del tempo di esposizione corrisponde un raddoppio della luce in ingresso e quindi un aumento di +1 stop, cosicch\u00e8 passando da un\u2019esposizione di 1\/128\u201d a 1\/16\u201d c\u2019\u00e8 una differenza di 3 stop<\/li>\n<\/ul>\n<p>\u00a0Ma questo lavoro \u00e8 svolto egregiamente dagli automatismi della macchina, con rare esigenze di intervento manuale: \u00e8 importante comprenderne grossomodo il funzionamento per comprendere la spiegazione seguente. Tralascer\u00f2 alcuni concetti importanti per la fotografia, come l\u2019uso dei flash e i problemi della fotografia sportiva, perch\u00e9 vorrei affrontare il tema in modo generico mentre questi argomenti richiederebbero una spiegazione molto pi\u00f9 approfondita e specialistica. Tralascer\u00f2 anche alcune differenze tra macchine fotografiche legate alla profondit\u00e0 di campo e ad applicazioni specialistiche, come le ottiche basculanti e decentrabili, o le tecniche di post-produzione pi\u00f9 avanzate. Talascer\u00f2 infine la demosaicizzazione, che produce effetti limitati sul rumore, e che riguarda quasi tutti i sensori per macchine fotografiche (esclusi i Foveon, che tuttavia presentano al momento altre limitazioni).<\/p>\n<p><strong><span style=\"text-decoration:underline;\">Le caratteristiche del sensore<\/span><\/strong><\/p>\n<p>Le caratteristiche del sensore sono forse il fattore pi\u00f9 importante per determinare il rumore. Le <strong>dimensioni<\/strong>, soprattutto, giocano un ruolo fondamentale perch\u00e9 il rapporto segnale\/rumore \u00e8 strettamente legato alla quantit\u00e0 di luce raccolta dal sensore, quindi alla sua superficie: si pu\u00f2 affermare con una certa approssimazione che un sensore di superficie doppia, raccogliendo nello stesso tempo una quantit\u00e0 di luce doppia, genera la met\u00e0 del rumore rispetto al sensore di superficie inferiore. Il sensore di una reflex APSC di dimensioni 23x16mm e superficie di 370mm raccoglie 15 volte la luce del sensore di una compata in formato 1\/2.5\u201d che ha una superficie di 25mm, e genera un rumore pari a circa -4 stop a pari sensibilit\u00e0: grossomodo il rumore generato da una compatta a iso 100 corrisponde a quello generato da una reflex a iso 1600, quello a iso 400 corrisponde a iso 6400 della reflex, e cos\u00ec via.<\/p>\n<p>\u00a0La <strong>tecnologia<\/strong> dei sensori si \u00e8 evoluta con il tempo in modo da sfruttare la maggior quantit\u00e0 di superficie come superficie sensibile, ma la regola \u00e8 sufficientemente valida per sensori di pari tecnologia, o della stessa generazione. Inoltre la tecnologia influisce sulla capacit\u00e0 del sensore di catturare un <strong>intervallo di luce<\/strong> pi\u00f9 ampio: per esempio la Fujifilm ha prodotto in passato dei sensori per reflex \u201cSuperCCD\u201d dotati di pixel pi\u00f9 piccoli capaci di catturare le luci pi\u00f9 alte alternati a pixel pi\u00f9 grandi capaci di catturare le ombre, estendendo il range dinamico. Le dimensioni del sensore hanno un\u2019influenza limitata sul \u201crange dinamico\u201d, tanto che il modello di punta Canon, la EOS 1D Mark IV, presenta un range dinamico di \u201csoli\u201d 2 stop superiore a quello di una compatta come la Panasonic FZ28, e inferiore a macchine con sensore pi\u00f9 piccolo. Esiste comunque un trucco chiamato HDR (High Dynamic Range) che consiste nel prendere diverse foto della stessa scena con esposizioni differenti e combinarle insieme successivamente. E\u2019 bene notare anche che, all\u2019aumentare della sensibilit\u00e0 ISO, solitamente diminuisce il range dinamico che il sensore riesce a catturare.<\/p>\n<p>\u00a0Un parametro che invece \u00e8 molto sensibile alla variazione di dimensione del sensore \u00e8 la <strong>profondit\u00e0 del colore<\/strong>: sembra andare di pari passo con la superficie, cosicch\u00e9 un raddoppio di superficie corrisponde ad un raddoppio della profondit\u00e0 del colore, e il legame con la tecnologia \u00e8 molto meno evidente.<\/p>\n<p>E\u2019 molto chiaro come le dimensioni del sensore influiscono sul rumore, ma nell\u2019ultima sezione mostrer\u00f2 come anche il range dinamico e la profondit\u00e0 del colore giocano un ruolo importante.<\/p>\n<p><strong><span style=\"text-decoration:underline;\">La luminosit\u00e0 dell\u2019ottica<\/span><\/strong><\/p>\n<p>Un\u2019ottica molto luminosa permette, a parit\u00e0 di tempi di esposizione, di mantenere una sensibilit\u00e0 ISO inferiore per ritrarre la stessa scena: per esempio ci sono compatte \u201cevolute\u201d la cui ottica ha un\u2019apertura massima di F2.0 o addirittura F1.8. Paragonata all\u2019ottica venduta normalmente con una reflex base, che ha un\u2019apertura massima di F3.6, c\u2019\u00e8 un guadagno di quasi 2 stop nella luce catturata che permetter\u00e0, per esempio, di utilizzare con le prime macchine un iso 100 quando con le ultime occorrer\u00e0 impostare un iso 400 per ottenere gli stessi tempi di esposizione. Questa considerazione ha senso se occorre mantenere un budget limitato: diversamente, le reflex possono montare ottiche con aperture maggiori ma dai costi molto superiori (\u00e8 molto costoso realizzare un\u2019ottica luminosa, magari zoom e con dimensioni abbastanza contenute per un sensore grande). Una buona alternativa per le reflex sono le ottiche a focale fissa, per esempio 50mm f2.0 o f1.4 che mantengono prezzi accessibili e dimensioni contenute. Le ottiche zoom e tele con aperture ampie raggiungono costi proibitivi (oltre i 1000 euro). La scelta sar\u00e0 quindi determinata il pi\u00f9 delle volte da un compromesso economico.<\/p>\n<p><strong>\u00a0<span style=\"text-decoration:underline;\">Traduzione dell\u2019immagine o post-produzione<\/span><\/strong><\/p>\n<p>\u00a0Ho preferito utilizzare il termine \u201ctraduzione\u201d dell\u2019immagine perch\u00e9 i processi di post-produzione che descriver\u00f2 di seguito sono utilizzati allo stesso modo all\u2019interno della macchina per generare l\u2019immagine Jpeg, e influenzano il rumore allo stesso modo.<\/p>\n<p>\u00a0L\u2019occhio umano, diversamente dal sensore, opera delle elaborazioni sulle immagini: bilancia il bianco, cosicch\u00e9 la luce dominante di una scena tende ad apparire bianca; riduce o amplifica il contrasto di una scena; satura o desatura i colori a seconda del contesto. Senza scendere in dettagli che interessano la psicologia evoluzionistica e riguardano la sopravvivenza dell\u2019individuo e della specie, in questo contesto ci interessa sapere che anche la macchina fotografica applica simili correzioni per rendere l\u2019immagine simile a quella percepita dall\u2019occhio umano: questo avviene anche nella traduzione in formato Jpeg, oppure nella post-produzione delle immagini in formato Raw sul computer.<\/p>\n<p>\u00a0Devo tornare brevemente a descrivere il modo in cui il sensore cattura la luce per chiarire i concetti successivi: ho gi\u00e0 menzionato come la diversa dimensione e la diversa tecnologia dei sensori determinano il range dinamico e la gamma tonale che il sensore riesce a catturare. Esiste un altro fattore che \u00e8 invece comune a tutti i sensori delle macchine fotografiche digitali: il grafico che rappresenta il modo in cui il sensore mappa i toni di luce in valori numerici non \u00e8 una retta, ma una curva molto simile ad una retta per i toni di luce medi e alti, che si appiattisce verso le ombre. Ne risulta che il sensore tende a \u201csfondare\u201d le luci (cio\u00e8 non riesce a rappresentare le zone pi\u00f9 luminose) mentre \u201ccomprime\u201d le zone d\u2019ombra, cio\u00e8 le rappresenta con un livello di dettaglio inferiore.<\/p>\n<p>\u00a0Nella \u201ctraduzione\u201d dell\u2019immagine viene corretto il <strong>bilanciamento del bianco<\/strong> agendo direttamente o indirettamente sulle curve che rappresentano i toni rossi, verdi o blu della scena: per esempio, se la luce dominante tende al rosso, si bilancer\u00e0 aumentando i toni verdi e blu. Se la luce dominante tende al blu, occorrer\u00e0 aumentare i toni verdi e rossi. Per rendere l\u2019immagine pi\u00f9 accattivante, si potr\u00e0 aumentare il <strong>contrasto<\/strong>, cio\u00e8 si espanderanno i toni, o diminuirlo comprimendo i toni. Se l\u2019immagine \u00e8 troppo buia si potr\u00e0 <strong>correggere l\u2019esposizione<\/strong> spostando i toni verso l\u2019alto. Se \u00e8 troppo luminosa, ciccia\u2026 Come ho detto: il sensore tende a \u201csfondare\u201d le luci, cio\u00e8 a perdere completamente le informazioni sulle luci troppo alte. A parte gli scherzi, ammesso di non avere sfondato le luci, sar\u00e0 possibile ridurre l\u2019esposizione spostando i toni verso il basso. In alcuni casi viene anche modificata selettivamente l\u2019esposizione, per esempio alzando i toni delle zone d\u2019ombra senza modificare le zone di luce. Si possono <strong>saturare i colori<\/strong>, oppure desaturarli, oppure \u00e8 possibile applicare un filtro del colore per ottenere un effetto simile a quello di una determinata pellicola. Tutte queste operazioni di traduzione vengono applicate dalla macchina fotografica durante la generazione dei files Jpeg.<\/p>\n<p>\u00a0Tutto questo lavoro di traduzione o post-produzione implica che vengono accentuate delle limitazioni del sensore come la compressione delle ombre, il range dinamico e la gamma tonale, per ottenere un\u2019immagine pi\u00f9 vicina a quella percepita dall\u2019occhio umano. Viene amplificata una parte di informazioni caratterizzate da un dettaglio limitato, evidenziandolo.<\/p>\n<p><strong>\u00a0<span style=\"text-decoration:underline;\">Conclusione<\/span><\/strong><\/p>\n<p>\u00a0Le tecnologie evolvono e la qualit\u00e0 della fotografia digitale ha superato in molti casi quella della fotografia analogica, con costi sensibilmente inferiori. I processi di creazione e di distribuzione del prodotto fotografico sono fortemente cambiati nell\u2019ultimo decennio con l\u2019avvento del digitale e di internet. La grande variet\u00e0 di formati di sensori (rapportata alla standardizzazione caratteristica della pellicola), la rapida evoluzione tecnologica dei circuiti elettronici (rapportata alla relativamente lenta evoluzione dei materiali chimici delle pellicole) e la vasta segmentazione del mercato della fotografia digitale creano una grande confusione e impongono forti compromessi.<\/p>\n<p>\u00a0Come ho detto nell\u2019introduzione, il problema del rumore influisce su uno solo degli aspetti della fotografia, cio\u00e8 la qualit\u00e0 dei dettagli dell\u2019immagine e la possibilit\u00e0 di stamparla in gradi dimensioni: invece, entro certi limiti, non influisce sulla qualit\u00e0 dell\u2019immagine nel suo complesso. Per esempio, la possibilit\u00e0 di evidenziare un dettaglio e di sfuocare lo sfondo \u00e8 strettamente legata alle dimensioni del sensore ed ai rapporti delle distanze tra l\u2019osservatore, il soggetto e lo sfondo: le macchine compatte con sensori di piccole dimensioni sono limitate in questo, e possono produrre un buono sfuocato soltanto in modo macro o sfruttando le focali pi\u00f9 lunghe. Inoltre esistono altri fattori come l\u2019ergonomia e l\u2019abitudine: la fotografia \u00e8 un\u2019arte complessa che si realizza nel rapporto tra il fotografo, l\u2019attrezzatura, e la scena o il soggetto. Infine esistono strumenti come l\u2019illuminazione stroboscopica, i cavalletti, i filtri, gli specchi, gli ombrelli che possono completare l\u2019attrezzatura del fotografo e in alcuni casi assumere un ruolo pi\u00f9 importante della stessa macchina fotografica.<\/p>\n<p>\u00a0Se il rumore generato dal sensore \u00e8 un fattore fondamentale per la vostra scelta della macchina fotografica, raccomando la consultazione del sito <a href=\"http:\/\/www.dxomark.com\/\">http:\/\/www.dxomark.com<\/a> , che confronta accuratamente le caratteristiche di diversi sensori e ottiche.<\/p>\n<p>\u00a0Spero che questo articolo abbia aggiunto un piccolo tassello di conoscenza per utilizzare al meglio la macchina fotografica e per interpretare con maggiore consapevolezza le valutazioni delle riviste di fotografia.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Il rumore nella foto digitale \u00e8 una delle caratteristiche pi\u00f9 importanti per determinare la qualit\u00e0 di un&#8217;immagine. 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