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Il Rumore Digitale

Gabriele Danesi Fine Art Studio
Pubblicato da in Fotografia Digitale ·
Tags: rumoredigitale

DIFFERENZA TRA GRANA ANALOGICA E RUMORE DIGITALE
Una fra le tante caratteristiche che contraddistingue le fotografia su pellicola da quella digitale è sicuramente l'effetto dovuto alla grana.

La grana in una pellicola dipende da: dimensione, forma, distribuzione degli alogenuri d'argento all'interno dell'emulsione. Spesso (soprattutto per le pellicole bianco-nero) l'effetto della grana era, ed è tuttora, molto ricercato dai fotografi, e di conseguenza dai costruttori di pellicole, tanto che esistono molte gamme di pellicole apposite, realizzate per offrire precise strutture di grana.

In digitale ci troviamo invece a dover combattere contro un effetto che per alcuni aspetti potrebbe apparire paragonabile alla grana analogica, anche se in realtà è prodotto da tutt'altri fenomeni e di certo non offre sensazioni visive gradevoli come faceva invece la grana. In altre parole quando parliamo di rumore lo possiamo considerare come un vero e proprio difetto da evitare o, al più, cercare di minimizzare.

TIPI DI RUMORE DIGITALE
- ReadOut Noise: Rumore dovuto alle piccole fluttuazioni che non rispettano l’ideale proporzionalità tra fotoni che incidono su ogni cella sensibile del sensore ed elettroni prodotti (ci si aspetterebbe infatti che l'assorbimento di un fotone generi di conseguenza un elettrone, ma ciò non accade a causa di fluttuazioni nei circuiti di lettura).

- Quantization Noise: Rumore dovuto ad errori introdotti durante la conversione analogico-digitale.

- Fixed Pattern Noise: Rumore dovuto alle diverse sensibilità delle celle del sensore, causate per esempio dal diverso spessore del filtro CFA, differenze di amplificazione, celle morte (non funzionanti). È sempre lo stesso, costante nel tempo per ogni scatto.

- Dark Current: Rumore dovuto al movimento caotico degli elettroni per causa dell’energia termica. L'agitazione termica è causa dell'emissione di un debole segnale (del tutto imprevedibile) anche quando le celle sensibili non assorbono alcun fotone. il Dark Current è un "rumore bianco" (non ha periodicità e ha ampiezza costante su tutte le frequenze spaziali). Può essere ridotto raffreddando il sensore (l'agitazione termica è maggiore se il sensore si scalda) ed anche grazie a miglioramenti tecnologico-costruttivi che riescono a fornire dei riferimenti di misura media di questo rumore così da ridurlo dai dati RAW.

- Photon Shot Noise (o Poisson Noise): Rumore dovuto al fatto che su ogni cella del sensore arriva una quantità indefinita di fotoni al secondo (fisicamente è infatti possibile stabilirne una quantità media, una probabilità, ma saranno inevitabilmente presenti delle fluttuazioni imprevedibili). La legge statistica che governa queste fluttuazioni è la Distribuzione di Poisson. Questo rumore è un "rumore bianco". Il photon shot noise appare maggiormente quando i fotoni catturati da una cella sono pochi; si può ridurre con una sovra-esposizione.

CONSIDERAZIONI SUI TIPI DI RUMORE
- ReadOut Noise: Viene amplificato in base al guadagno ISO. Il Firmware della fotocamera è in grado di eliminarlo prima della conversione del segnale analogico in digitale.

- Quantization Noise: E' un errore dovuto al passaggio analogico-digitale, quindi non è evitabile. E' tuttavia decisamente ininfluente da un "punto di vista visivo" dell'immagine.

- Fixed Pattern: Essendo sempre lo stesso per ogni scatto, può essere determinato e rimosso con un Reference Frame contenuto nel firmware della fotocamera.

- Dark Current e Shot Noise: Vengono amplificati dal guadagno ISO. Non sono prevedibili, quindi (a parte eventuali riduzioni possibili con tecniche costruttive) rimangono per lo più inalterati nei numeri RAW salvati su scheda.

IL RUMORE NELLE IMMAGINI DIGITALI
Le componenti di rumore che non possono essere eliminate, perchè imprevedibili, vengono memorizzate nei dati RAW assieme alle componenti luminose della scena catturata. Generalmente il rumore sarà molto poco visibile, o quasi del tutto assente, in immagini scattate a basse amplificazioni ISO e dove la luce dell'ambiente esterno è molto intensa. Sarà invece più visibile in fotografie scattate ad alto guadagno ISO e soprattutto nelle aree buie (dove i fotoni catturati dalle celle sono pochi e quindi risentono molto delle fluttuazioni di rumore).

Essendo un "rumore bianco" le fluttuazioni (dove ben visibili) andranno a modificare sia la luminosità che le componenti cromatiche dell'immagine. In generale (ai fini di un'eventuale post-produzione) il rumore può essere considerato come somma di queste due componenti:



La componente cromatica è molto semplice da eliminare. La componente acromatica non può essere eliminata a meno che non si voglia inevitabilmente perdere gran parte dei dettagli nell'immagine.





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