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Le fotografie digitali non sono mai esenti da rumore che si evidenzia come puntini o macchioline colorate evidenti soprattutto nelle aree uniformi di media luminosità. Purtroppo è legato alla tecnologia adottata e, sebbene i sofisticati software delle case di produzione possono ridurre il problema, non è possibile eliminarlo completamente.
Il livello di rumore è influenzato da molti aspetti:
- Processi produttivi e materiali impiegati.
- Dimensioni del sensore: un sensore grande è generalmente meno rumoroso di uno piccolo ed ecco perché una pieno formato è sicuramente migliore di una macchina compatta!
- Temperatura del sensore.
- Dimensioni dei singoli pixel: a parità di dimensioni del sensore, più megapixel significa più dettaglio ma anche più rumore.
- Sensibilità ISO impiegata: una maggiore amplificazione del segnale significa più rumore.
Tante affermazioni, ma certezze poche! Oggi e nei prossimi appuntamenti cercheremo di capire come si può suddividere il rumore, come cambia con la sensibilità, con l’esposizionee con il tempo di esposizione e tra diverse macchine fotografiche Canon.
I TANTI RUMORI
Ecco in sintesi le fonti del rumore che affliggono le vostre immagini digitali.
Rumore granulare
La luce è fatta da un numero di elementi discreti chiamati fotoni. Maggiore è l’intensità di luce, maggiore il flusso di fotoni che colpiscono la scena. Le variazioni di questo flusso attorno al suo valore medio è costituisce il rumore granulare (photon shot noise) la cui distribuzione statistica è gaussiana.
Rumore di conversione
La parte sensibile alla luce del pixel (il sensel) durante l’esposizione cattura una certa quantità di fotoni che vengono convertiti, amplificati (è durante questa fase di amplificazione che si riesce a simulare la sensibilità ISO), digitalizzati e trasformati in un numero grezzo. L’insieme di tutti questi numeri grezzi, uno per ognuno dei milioni di pixel che costituiscono il vostro sensore sono la vostra immagine raw. In un mondo ideale, questa lunga trasformazione da fotoni catturati a numero grezzo, sarebbe esente da errori e perfettamente proporzionale. Purtroppo non è cosi: durante la trasformazione tutte le piccole diavolerie elettroniche introducono delle fluttuazioni, degli errori che costituiscono il rumore di conversione (sensor read noise).
Rumore spaziale
Il rumore di conversione non è costante in tutto il sensore e soprattutto per i modelli più vecchi poteva risultare molto visibile. Questo rumore spaziale (pattern noise) non è di tipo casuale e può cambiare da immagine a immagine, non facilmente quantificabile quando è evidente si vede e viene in genere imputato ad un difetto del sensore (o come nel caso della Canon 20D nella progettazione della famiglia del sensore) tout-court.
Rumore termico
Ogni elettrone di ogni atomo si agita e fisicamente questa agitazione si chiama agitazione termica proprio perché è proporzionale alla temperatura assoluta. Durante questa agitazione nella parte sensibile alla luce del pixel, il sensel, si liberano degli elettroni che andando a spasso, si confondono con quelli liberati dai fotoni, loro cugini: ecco il rumore termico. Un’altra fonte di rumore termico è legata alle radiazioni infrarosse (al calore) emesse da una parte dei circuiti elettroni (l’amplificatore di segnale). Il rumore termico (thermal noise) è relativamente costante per unità di tempo ed aumenta proporzionalmente con il tempo di esposizione.
Risposta non uniforme dei pixel (PRNU)
Non tutti i pixel e il suo sensel sono uguali ed hanno la stessa efficienza. Questa non uniformità sginifica introdurre altre fluttuazioni nella conta della luce, variazioni che significano altro rumore che incide meno dell’un per cento.
Rumore di quantizzazione
Ricordate che durante l’esposizone il sensel cattura i fotoni e che questa cattura viene trasformata in un numero grezzo? Durante questa trasformazione ad un certo punto il segnale analogico viene trasformato in un segnale digitale. Durante questa trasformazione il valore analogico viene arrotondato al valore intero più vicino e questa approssimazione introduce un errore o rumore di quantizzazione (quantization noise) che tuttavia è sempre il più piccolo dei contributi.
La maggior parte del rumore dipende dalla somma del rumore granulare e dal rumore di conversione (come vedremo lunedì prossimo) e per le lunghe esposizioni dal rumore termico mentre il PRNU incide al massimo dell’un per cento, il rumore di quantizzazione ancora meno e il rumore spaziale viene imputato ad un difetto del sensore.
Comments ( 2 )
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Ho cercato un po’ sul web, ma da nessuna parte mi sembra spiegato bene il perché il rumore dipende dalle dimensioni del sensore. Sapreste dirmi un po’ meglio come funziona?
Grazie! 🙂
Paola
Leonardo pero` al fenomeno diede una spigiazeone errata attribuendola in massima parte al riflesso degli oceani <>, mentre e` Galileo nel Nunzio Sidereo a dare quella piu` corretta, cioe` attribuendola alla riflessione delle terre emerse.Osservando poi la varia intensita` della luce cinerea secondo la posizione della Luna, si e` ipotizzata poi la presenza di un vasto continente meridionale che poi e` stato effettivamente scoperto (Oceania).Le voglio ancor io dire una certa fantasia che mi passf2 per la mente con occasione ch`io osservai la Luna vicina al primo quarto nel mese passato e viddi cosa che mai m`era riuscito poter vedere dico la luce secondaria che si bene VSE dice nel suo Nuncio Sidereo, in ogni modo non mi era mai riuscito vederla ed allora la viddi molto bene.Cit:E facendo riflessione a quanto ella pure ne dialoghi accenna della medesima luce secondaria assai pif9 cospicua e lucente la mattina che al tramonto e ne adduce per ragione l`essere in quel tempo illuminata la Luna dal riflesso di vastissimi continenti della Terra giudicai ancor io a giorni passati che trovandosi la Luna meridionale dovesse essere illustrata dalla Terra e perf2 mi venne in mente che le terre me ridionali a noi incognite debbono essere vastissime provincie e che perf2 riflettino gagliardo lume nella Luna.