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Rumore nelle fotocamere.

Chi, come me, ha una certa età ha usato fotocamere analogiche. La caratteristica principale delle fotocamere analogiche è quella di utilizzare come elemento sensibile alla luce una pellicola. C’erano, e ci sono, anche se poco usate ai giorni nostri, diversi formati di pellicola. C’era il formato 35 mm ed il formato 6×6 o meglio il medio formato o 120. Il formato 35 mm era il più utilizzato, perché piccolo e maneggevole. Sul formato 35 mm e la sua storia ho scritto un post a cui vi rimando.

La pellicola analogica, indipendentemente dal suo formato, è ottenuta spalmando uno strato di emulsione sensibile alla luce su un supporto di cellulosa. Trovate qui un ottima descrizione sia della storia che della realizzazione attuale delle pellicole fotografiche.

L’emulsione, che è sensibile alla luce, viene impressionata dall’immagine e se posta in un bagno di acido fa “precipitare” microscopici cristalli di alogenuro di argento. Di conseguenza, dove la luce ha sensibilizzato la pellicola, li si formano dei depositi di granuli più fitti. Essi rendono un’immagine invertita (negativa) della scena che ha sensibilizzato l’emulsione. Tanto più rapida è stata l’esposizione alla luce tanto più grandi saranno i granuli di alogenuro d’argento. Mentre se la pellicola è molto lenta ed ha necessità di una lunga esposizione alla luce, i granuli sono molto più sottili. Si parla in questo caso di GRANA.

La Grana.

Abbiamo capito cosa è la grana. Abbiamo anche compreso che se le pellicole vengono esposte alla luce per un periodo di tempo eccessivamente basso, la grana sarà più evidente. Difatti i granuli di sale precipitato saranno molto grossi. Viceversa, se l’esposizione alla luce è durata parecchio, la grana (i granuli) sarà molto più piccola quasi impercettibile ad occhio nudo.

Dispositivi digitali.

Nelle macchine fotografiche moderne, la componente sensibile alla luce è il “sensore”. Questo è una piastra composta da un elevato numero di celle ciascuna sensibile alla luce. Sappiamo che vi sono celle sensibili alla luce rossa, altre celle sono sensibili alla luce verse ed altre alla componente blu della luce.

Ogni cella, o pixel, è in realtà composto da un piccolo amplificatore elettronico. Questo viene alimentato da una leggera tensione su due poli, la base e l’emettitore, e ne presenta un terzo che raccoglie da un cristallo sensibile alla luce una differenza di potenziale tanto più elevata quanto più alta è l’intensità della luce incidente. Questo valore viene elaborato da un piccolo “cervello elettronico” contenuto nel sensore e registrato in 16 celle.

Ciascuna cella si troverà in uno stato di “on” o “off” in modo da rappresentare un’intensità luminosa che può variare da un valore decimale di “zero” (buio assoluto – nessuna incidenza luminosa – nessun segnale) a 255 che rappresenta la massima risposta alla massima intensità luminosa della incidente sul pixel.

 

 

 

Tre immagini. La prima a sinistra senza il rumore, la seconda con evidente rumore, e la terza riprende ingrandita una parte dell’immagine  “rumorosa”. L’effetto dei pixel illuminati in modo stocastico è ben visibile.

Rumore.

Chiaramente, per poter avere una risposta all’esposizione alla luce del sensore, è necessario alimentarlo con una certa quantità di corrente. E’ anche intuibile che, a parità di luce incidente, se l’alimentazione della cella sensibile è molto elevata, altrettanto elevata sarà la sua risposta in termini di corrente e tensione, cioè l’immagine fotografata sarà molto più chiara. Viceversa, se l’alimentazione della cella sensibile è molto bassa, allora essa verrà attivata solo da una fonte di luce molto intensa e, comunque, risulterà molto più buia.

E qui entra in gioco il fattore legato al rumore. Per avere un’alta sensibilità, cioè per avere un buona risposta delle celle sensibili alla luce, dobbiamo sovra alimentarla.

Chiunque abbia qualche piccola infarinatura di fisica, saprà che all’aumentare del flusso di corrente in un conduttore aumenta il calore da esso dissipato ( insomma una stufa elettrica… ne è l’esempio). Il nostro lettore saprà anche che all’aumentare della temperatura aumenta il movimento disordinato delle particelle elettriche all’interno dei conduttori. Senza scomodare la teoria dei quanti, si evince facilmente che ad alta temperatura gli elettroni si muovono in modo sempre più disordinato.

Insomma, il risultato della sovra alimentazione del sensore è un aumento di calore. Il calore, se supera una certa soglia, può generare errori nel comportamento della cella, che “impazzisce”.

E’ così che un pixel fornisce un valore molto elevato alla luce verde ad esempio. Anche se è stato attivato da una luminosità verde molto ridotta.

L’immagine finale, nel caso di esposizione ad elevatissima sensibilità (ISO molto alti) sarà piena di pixel “scorretti” che deteriorano in modo evidente, l’immagine finale rappresentata.

Naturalmente strumenti software come Photoshop, Lightroom o Capture One, hanno funzioni che permettono di limitare l’effetto fastidioso del RUMORE. Ma voi certamente capite che non sarà mai possibile ricostruire completamente la parte di immagine perduta a causa degli errori introdotti dal rumore.

Nei prossimi post parleremo anche dei metodi di riduzione del rumore che i software citati prevedono.

 

 

 

 

 

© Roberto Salvatori tutti i diritti riservati.

E’ vietata la riproduzione anche parziale del presente documento senza l’autorizzazione dell’autore.

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