Frequento da poco il forum Nital: quel tanto che basta per aver notato che uno degli argomenti principali è quello inerente al rumore. Mi occupo di digitale da 25 anni, prima con il video, poi con le still camera, scientifiche, astronomiche e tradizionali. Di queste ultime conservo nei miei cassetti ancora una Canon/Bauer (la primissima!). Di Nikon ho D1, D70, D50 ed è in arrivo una D200. Per motivi miei pratici e non certo per sfizio testo tutte le macchine e in nessuna ho notato livelli di “rumore” come quelli segnalati, spesso impropriamente. Di foto tradizionali ne faccio relativamente poche e, visto che mi reputo un buon giudice di me stesso, ritengo che non siano meritorie di rimando a questo forum.
Mi permetto, però, il tentativo di chiarire il concetto di rumore sperando di far cosa utile a qualcuno. Non userò alcuna formula né diagramma.

Ho notato che molti usano impropriamente il termine “rumore”, non ponendo distinzione tra segnale, rumore del segnale e rumore non dipendente da segnale.
Per capire bene cosa sia, immaginiamo di trovarci sotto una larga tettoia in una giornata di pioggia: se la pioggia è torrenziale, il suono delle gocce che colpiscono il nostro riparo ci sembra giungere uniforme da tutta la sua superficie. In caso di pioggerellina, invece, abbiamo ora l’impressione che piova più a destra, ora più a sinistra, ora più al centro… Questa variazione di direzione ed intensità del suono che colpisce le nostre orecchie è causata dalla non uniformità del numero di gocce piovane che la tettoia raccoglie per unità di superficie in ogni istante. La disuniformità è presente anche nella pioggia battente, solo che è una piccola percentuale della pioggia totale: così il nostro orecchio non riesce a percepirla. Questa disuniformità è ciò che nella fisica dei segnali viene chiamato “rumore” : se rappresentassimo un segnale uniforme ed omogeneo come una linea retta, il rumore insito nella sua raccolta trasformerebbe questa retta in una linea ondulata.
Possiamo asserire, quindi, che questo tipo di rumore è funzione del segnale, perché dipende totalmente da esso. Da notare il fatto che possiamo quantificarlo solo dopo aver raccolto il segnale, quindi non possiamo sapere a priori a quanto ammonterà numericamente. Ho promesso di non presentare formule: dovete quindi credere sulla parola a ciò che segue. Se nel sensore avessimo accumulato un segnale luminoso pari a 100 (pioggerellina), il suo rumore sarebbe pari a 10, cioè il 10%. Se raccogliessimo 1000 (pioggia battente), il rumore sarebbe pari a 31, cioè il 3%.

Qualcuno si chiederà: esiste un rumore elettronico fine a se stesso, cioè che non sia funzione di un segnale? Certamente. Per scoprirlo continuiamo l’esempio della tettoia ed immaginiamo che questa sia ondulata, in modo che la pioggia sia convogliata verso dei secchielli di raccolta. Complichiamoci un poco la vita e facciamo sì che questi secchielli possano essere ruotati ma non staccati dalla tettoia: ora ci poniamo il gramo compito di controllare quanta acqua sia presente in ogni secchiello al termine della pioggia. Siamo costretti ad usare un altro secchiello: lo poniamo sotto quello appeso e solidale alla tettoia, ruotiamo questo, travasiamo l’acqua e ci dirigiamo verso una bilancia o un qualunque misuratore. Questa manovra la eseguiamo per ogni secchiello appeso alla tettoia. Vi sembra intuitivamente possibile che qualche goccia d’acqua non resti nel suo secchiello d’origine? O che non vada persa nel travaso? O che non debordi durante il trasporto? E la bilancia di misura è assolutamente esatta? Impossibile, neanche a pensarci. La quantità d’acqua che misureremo non corrisponderà mai a quella effettivamente raccolta. La differenza tra queste due quantità è un rumore puro, cioè che non dipende da un segnale ma dalla modalità di trattarlo. E’ prevedibile progettualmente? No. E’ misurabile? Sì. Come? Per via sperimentale. Nel caso della tettoia, ad esempio, potremmo versare su di essa una quantità nota di acqua e controllarne, poi, quanta ci risulti alla misurazione finale. Nelle nostre macchine questo rumore si chiama rumore di lettura (readout noise) e, con semplicità, possiamo dire che comprende i processi di trasferimento della carica del pixel, il suo passaggio attraverso l’amplificatore e la sua trasformazione in entità numeriche intellegibili dal computer.
Le case costruttrici misurano in maniera molto sofisticata questo rumore di lettura e le sue possibili variazioni in relazione alle regolazioni dell’utente, regina tra tutte la scelta della sensibilità ISO. A questo proposito cerchiamo di capire bene un concetto: quando scegliamo una pellicola con diverso valore ISO, effettivamente scegliamo un prodotto con la sensibilità desiderata. Quando, invece, impostiamo sulle nostre macchine digitali un valore ISO, stiamo scegliendo solo il livello di amplificazione del segnale proveniente dalla lettura del pixel. Non agiamo sulla sensibilità. Questa dipende dalle scelte del costruttore del sensore ed è immutabile. E aumentando l’amplificazione, cioè il guadagno, aumentiamo esponenzialmente il rumore di lettura.

Per darvi qualche dato esemplificativo, il Read-out noise medio della D70 è di circa 7 elettroni/pixel. Il suo segnale termico è inferiore a 0,1 elettroni/ pixel/secondo! Sono quasi delle nullità se pensate che il pixel della D70 può arrivare a contenere più di 35000 elettroni liberati dal segnale luminoso. Solo 7-10 anni fa costosissimi ccd scientifici (che uso ancora) presentavano un segnale termico a 20° di 20-80 elettroni/pixel/secondo, con rumore di lettura superiore a 40-100 elettroni…

Spero di aver suscitato la curiosità necessaria per leggere il manuale di Maio, dove la trattazione è più completa. Se qualcuno, invece, volesse approfondire tecnicamente l’argomento sono disponibile anche privatamente (il mio riferimento è in chiaro).

Che la luce sia con noi.

Enzo Franchini

Messaggio modificato da maxiclimb il Sep 17 2010, 12:49 PM

Che la luce sia con noi.

Enzo Franchini

E con la tua D200

Molto illuminante.
Grazie

Grazie per la spiegaziome, si vede che sei esperto di camere CCD
infatti nei CCD astronomici e' molto importante il rapporto segnale/rumore


ciauz

Volevo chiederti una cosa:
Secondo te, quali i sensori migliori, riguardo a cio' che hai spiegato sul Rumore?
CCD - CMOS - LBLAST ce ne qualcun'altro? mi sembra di si ma non ricordo come si chiamino.
Ciao

Benvenuto Vincenzo e ti ringrazio per la bellissima e utilissima spiegazione
Hai espresso i concetti in maniera comprensibilissima a tutti
Buone foto a tutti andreotto

mi piacerebbe che il buon vincenzo proseguisse questa sua trattazione sul rumore, l'ho trovata molto interessante e realizzata x essere compresa agevolmente, senza fare tanto...rumore

Messaggio modificato da marcelusfire@tin.it il Feb 9 2006, 09:38 PM

Quoto in pieno quelo che è stato scritto e mi sento di aggiungere per concludere che tando è piu ampia la superfice del fotosito minore sarà l'incidenza percentuale del rumore....

ops mi è partito l'invio....
volevo aggiungere che quello è il ruore generato dal segnale, a questo deve essere aggiunto il rumore elettronico che nel caso nostro, cioè delle nostre macchine fotografice, è quello che maggiormante incide nella quialità finale del fotogramma.

Grazie per la spiegazione, chiara ed esauriente.

per finire dico che in generale il rumore generato da un segnale è la radice quadrata dei fotoni letti nell'unità di tempo.

Un grazie a Vincenzo per l'ottima trattazione dell'argomento.

Grazie a post come questo da quando sono iscritto al forum ho imparato moltissime cose che altrimenti avrei continuato ad ignorare, è bello far parte di una community così disponibile e preparata

Quoto in pieno quelo che è stato scritto e mi sento di aggiungere per concludere che tando è piu ampia la superfice del fotosito minore sarà l'incidenza percentuale del rumore....

Dove per superficie del fotosito NON si intende la superficie geometrica del singolo pixel nella matrice del sensore...vero?

Quoto in pieno quelo che è stato scritto e mi sento di aggiungere per concludere che tando è piu ampia la superfice del fotosito minore sarà l'incidenza percentuale del rumore....

Nella quantificazione del rumore relativo al segnale non compare mai la superficie di raccolta: è solo la quantità di segnale che conta. A parità di segnale il rumore riscontrato sarà identico, indipendentemente dalla estensione del pixel. La geometria del sensore conta solo nella capacità di raccolta del segnale (ciò che viene chiamato efficienza quantica) e non in maniera direttamente proporzionale.
La superficie del pixel non entra in gioco neanche nel rumore di lettura, perché l'unità di misura è l'elettrone/pixel. Notare che ho usato il termine geometria, di cui la superficie è solo una delle caratteristiche.

per finire dico che in generale il rumore generato da un segnale è la radice quadrata dei fotoni letti nell'unità di tempo

In relazione al segnale-luce l'unità di tempo non conta: il rumore è pura funzione del segnale totale. Che questo sia stato raccolto in 1/8000 di secondo o in 10 secondi non influisce sul calcolo. Forse stai facendo riferimento al segnale -termico indesiderato (corrente di buio), che vede come unità di misura l'elettrone/pixel/secondo. Anche qui, come vedi, il rumore è solo una funzione della quantità del segnale.
La formula di cui parli si riferisce all'analisi del 66,7 % del segnale. Se volessimo estenderci al 99% del segnale dovremmo moltiplicare x 3 il valore ottenuto dalla radice quadrata. Nei calcoli pratici, però, si tiene generalmente conto della sola radice quadrata, come dici tu , a meno che non si stia inseguendo il singolo elettrone.
Faccio notare agli altri che davanti alla radice quadrata va posto il segno +/-.
Mi spiego:
- se raccogliamo 1000 di segnale, la formula riportata da Cencio dice che il rumore è pari a 31. Ciò significa che nell'immagine finale, trascurando per semplicità altri segnali e rumore di lettura, sarà immagazzinato non 1000, ma un valore casuale compreso tra 969 (pari a 1000-31) e 1031 (pari a 1000+31).

Credo che cominci a venire alla luce l'importanza chiave di lavorare su file Raw piuttosto che su jpeg manipolati all'origine.

Grazie a tutti dell'accoglienza.

Enzo Franchini

Volevo chiederti una cosa:
Secondo te, quali i sensori migliori, riguardo a cio' che hai spiegato sul Rumore?
CCD - CMOS - LBLAST  ce ne qualcun'altro? mi sembra di si ma non ricordo come si chiamino.
Ciao

Ammetto la mia ignoranza: non conosco gli LBLAST. Hai qualche link? Google non mi ha restituito nulla.

CCD-CMOS
Annosa questione, con argomenti a favore e sfavore sia dell'uno che dell'altro, che, nell'insieme, si pareggiano. Almeno per quanto riguarda la fotografia tradizionale.

Ciò che conta a mio parere è il risultato finale: la stampa. Qualcuno è in grado, di fronte ad una stampa, dire se provenga da un CCD piuttosto che da un CMOS? Io no.

Qualche anno fa la differenza sarebbe stata plateale

Buona giornata

Enzo Franchini

Benvenuto Vincenzo e ti ringrazio per la bellissima e utilissima spiegazione
Hai espresso i concetti in maniera comprensibilissima a tutti
Buone foto a tutti andreotto

Detto da te è più che un complimento.

Grazie a te.

Enzo

Ammetto la mia ignoranza: non conosco gli LBLAST. Hai qualche link? Google non mi ha restituito nulla.

...

Voleva dire LBCAST, la tecnologia Nikon del sensore della D2h.

Nella quantificazione del rumore relativo al segnale non compare mai la superficie di raccolta: è solo la quantità di segnale che conta. A parità di segnale il rumore riscontrato sarà identico, indipendentemente dalla estensione del pixel. La geometria del sensore conta solo nella capacità di raccolta del segnale (ciò che viene chiamato efficienza quantica) e non in maniera direttamente proporzionale.
La superficie del pixel non entra in gioco neanche nel rumore di lettura, perché l'unità di misura è l'elettrone/pixel. Notare che ho usato il termine geometria, di cui la superficie è solo una delle caratteristiche.
...

Eh già, e mo' vallo a spiegare...

Ti preavviso che tra poco sarai tacciato di nikonismo becero ed oltranzista: benvenuto tra i "piccoli fans".

Io, a scanso di equivoci aggiungo che, per quanto mi è dato sapere, uno dei sensori con migliore "efficienza quantica" è quello della Canon 1Dsm2, ma i sensori Sony non sono molto lontani, anzi.

Spero di aver suscitato la curiosità necessaria per leggere il manuale di Maio, dove la trattazione è più completa. Se qualcuno, invece, volesse approfondire tecnicamente l’argomento sono disponibile anche privatamente (il mio riferimento è in chiaro).

Che la luce sia con noi.

Enzo Franchini

FINALMENTE il forum riprende la giusta piega e si ricomincia a parlare in maniera costruttiva.
Grazie per le spiegazioni, in merito alla curiosità che la trattazione mi ha scuscitato mi puoi consigliare fonti per attingere spiegazioni con le formule, con queste ultime ci sono abbituato a ragionare.
Intervento molto interessante saluti Gigi

Voleva dire LBCAST, la tecnologia Nikon del sensore della D2h.

Esatto mi e' scappata la L al posto della C LBCAST.

Piu' che sapere quale e' meglio, mi interessava sapere quali i pregi e i difetti piu' ecclatanti.

Messaggio modificato da libertifrancesco il Feb 10 2006, 11:25 AM

Ciò che conta a mio parere è il risultato finale: la stampa.

Un grazie a Vincenzo per la spiegazione e speriamo che la discussione continui su questi livelli, la fotografia e'anche tecnologia, molta tecnologia visto le mecchine che usiamo,quindi chi puo' spiegarci qualcosa in piu' per cortesia lo faccia!
Grazie Vincenzo e continua a parlarci del funzionamento dei sensori/rumore ecc..
Ciao Gianni MLJ

Nella quantificazione del rumore relativo al segnale non compare mai la superficie di raccolta: è solo la quantità di segnale che conta. A parità di segnale il rumore riscontrato sarà identico, indipendentemente dalla estensione del pixel. La geometria del sensore conta solo nella capacità di raccolta del segnale (ciò che viene chiamato efficienza quantica) e non in maniera direttamente proporzionale.
La superficie del pixel non entra in gioco neanche nel rumore di lettura, perché l'unità di misura è l'elettrone/pixel. Notare che ho usato il termine geometria, di cui la superficie è solo una delle caratteristiche.
In relazione al segnale-luce l'unità di tempo non conta: il rumore è pura funzione del segnale totale. Che questo sia stato raccolto in 1/8000 di secondo o in 10 secondi non influisce sul calcolo. Forse stai facendo riferimento al segnale -termico indesiderato (corrente di buio), che vede come unità di misura l'elettrone/pixel/secondo. Anche qui, come vedi, il rumore è solo una funzione della quantità del segnale.
La formula di cui parli si riferisce all'analisi del 66,7 % del segnale. Se volessimo estenderci al 99% del segnale dovremmo moltiplicare x 3 il valore ottenuto dalla radice quadrata. Nei calcoli pratici, però, si tiene generalmente conto della sola radice quadrata, come dici tu , a meno  che non si stia inseguendo il singolo elettrone.
Faccio notare agli altri che davanti alla radice quadrata va posto il segno +/-.
Mi spiego:
- se raccogliamo 1000 di segnale, la formula riportata da Cencio dice che il rumore è pari a 31. Ciò significa che nell'immagine finale, trascurando per semplicità altri segnali e rumore di lettura, sarà immagazzinato non 1000, ma un valore casuale compreso tra 969 (pari a 1000-31) e 1031 (pari a 1000+31).

Credo che cominci a venire alla luce l'importanza chiave di lavorare su file Raw piuttosto che su jpeg manipolati all'origine.

Grazie a tutti dell'accoglienza.

Enzo Franchini

Ti ringrazio per la tua precisazione, dopo diversi anni non solo i libri hanni preso la polvere ma anche un pochino la mia memoria.....
Ciao.

Mi permetto, però,  il tentativo di chiarire il concetto di rumore sperando di far cosa utile a qualcuno. Non userò alcuna formula né diagramma.

Il Prof. Zichichi non avrebbe saputo fare di meglio.
Grazie per l'ottima spiegazione.
Giuseppe

grazie vincenzo

una spiegazione dalla chiarezza esemplare

gennaro

Eh già, e mo' vallo a spiegare...  

Ti preavviso che tra poco sarai tacciato di nikonismo becero ed oltranzista: benvenuto tra i "piccoli fans".

Io, a scanso di equivoci aggiungo che, per quanto mi è dato sapere, uno dei sensori con migliore "efficienza quantica" è quello della Canon 1Dsm2, ma i sensori Sony non sono molto lontani, anzi.

Prego tutti di credere che quando parlo non sto pensando ai soli sensori Nikon: quanto scrivo è valido per ogni sensore. Sono principi e regole generali.
Sono nikonista, certo, ma senza fette di salame sugli occhi. Nel particolare, non ho avuto sottomano una Canon per la prova, ma ho provato a lungo i ccd ad interlinea della Sony, fin da quando avevano lo schema colore CMYG invece che quello Beyer delle macchine attuali. Ho provato ed uso i Kodak. Quando dico provare intendo sottoporre il sensore alla luce di led calibrati in lunghezza d'onda e in corrente (purtroppo non posso permettermi gli emittori al gas di trizio!). Nel verde i Sony hanno una efficienza quantica superiore a quella di molti ccd di altri produttori. Nel blu e nel rosso si equivale.
In ogni caso l'efficienza quantica degli attuali ccd (Sony, Kodak ecc ecc), che sono tutti front-illuminated non potrà mai superare il 55-65%, per limiti insiti nella loro struttura. E ciò nella banda del verde e del rosso. Per il blu tale efficienza scende di 10-20 punti percentuali.

Front-illuminated significa che tutta la circuiteria di pilotaggio del pixel è posta tra la luce e la superficie sensibile, quindi si oppone al passaggio dei fotoni. Può sembrare strano, ma anche la nostra retina ha la stessa struttura: tutte le fibre nervose "circuitali" passano al davanti delle cellule sensibili alla luce!

Esiste questa definizione, front-illuminated, per distinguere un'altro tipo di struttura: i ccd back-illuminated, cioè con circuiteria posta sul retro del sensore. La loro efficienza quantica supera il 90%, anche per la banda del blu! Io ne ho uno, per uso astronomico: quindi parlo per conoscenza diretta. Vi state chiedendo perché non ne vengano dotate le nostre macchine. Risposta: una D200 costerebbe non meno di 10000 euro....e guai ad appoggiarla rozzamente su un tavolo...addio al nostro bel sensore.

Ho provato il Foveon, che mi ha sempre affascinato per l'idea brillante, che sfrutta una caratteristica ben nota dei fotoni: quella della diversa penetrazione nel cristallo di silicio a secondo della loro lunghezza d'onda. Potrebbe essere materia di discussione se a qualcuno interessasse l'argomento. La mia opinione, personale ed opinabile naturalmente, è che per ora i foveon non riescono a coniugare la qualità con un prezzo di mercato abbordabile. Teniamoli d'occhio.

Non ho provato gli LBCAST, nati da un'idea circuitale innovativa. La mia opinione conterebbe come il due di picche.


Enzo

FINALMENTE il forum riprende la giusta piega e si ricomincia a parlare in maniera costruttiva.
Grazie per le spiegazioni, in merito alla curiosità che la trattazione mi ha scuscitato mi puoi consigliare fonti per attingere spiegazioni con le formule, con queste ultime ci sono abbituato a ragionare.
Intervento molto interessante saluti Gigi

Naturalmente ho le mie "Bibbie". Vorrei prima chiedere, però, ai moderatori del forum se è permesso citare libri e pubblicazioni.

Scusami, ma prendilo come un atto di rispetto e correttezza verso il forum, quindi anche verso di te.

Ciao

Enzo

Naturalmente ho le mie "Bibbie". Vorrei prima chiedere, però, ai moderatori del forum se è permesso citare libri e pubblicazioni.

Pubblicare nomi di libri e pubblicazioni varie è consentito se lo spirito è formativo. Ricordo di rispettare le rigide e corrette norme sul copyright. In pratica evitiamo di pubblicare pagine dei rispettivi libri senza l'autorizzazione dell'autore e/o dell'editore.

Nessun problema quindi,

Giuseppe Maio
www.nital.it

Prego tutti di credere che quando parlo non sto pensando ai soli sensori Nikon: quanto scrivo è valido per ogni sensore.

Io lo avevo capito, mi scuso se mi sono spiegato male, ma il "vissuto" del forum mi spinge spesso ad una eccessiva sintesi.

Sono principi e regole generali.

Certo anche questo avevo capito e sono perfettamente d'accordo, solo che a me è capitato spesso, dopo aver enunciato principi e regole generali o tesi suffragate da fatti, di essere accusato di nikonismo becero e quindi di avere appunto le

...fette di salame sugli occhi.

Ultimamente ci hanno dato anche dei "piccoli fans"

Ciao e ...in bocca al lupo

Vincenzo, chiara ed interessante spiegazione.

Mentre leggevo quanto da te scritto pensavo agli altri settori nei quali i medesimi concetti vengono utilizzati: il campo dei segnali sonori ma anche quello della finanza.

Avevo fatto tempo fa una simile discussione con un amico greco che faceva un Ph.D. in fisica. Io spegavo cosa intendevo per noise nella serie storica di un titolo azionario e dove vedevo segnale e dove rumore.
Lui con nozioni piu' ricche ed elaborate delle mie mi illustrava le sue impressioni sui sistemi di filtraggio del segnale che utilizzavo.

Complimenti per aver aperto questa discussione.
Ciao
Nino

Ciao Vincenzo mi ha incuriosito una cosa, come mai i CCD back-Illuminated sono cosi delicati??Questo c'entra qualcosa con le loro elevate prestazioni(c'e' forse una relazione tra le loro prestazioni e la loro struttura particolarmente delicata?) oppure invece sono cosi delicati perche' nn concepiti per essere "trasportati" dentro una macchina fotografica?
Ciao Gianni MLJ

Ciao a tutti,
vorrei esprimere un parere prima che questa interessantissima discussione parta per la tangente trasformandosi in una guerra di religione.

Il fatto è che a prima vista le affermazioni molto ben argomentate di Vincenzo parrebbero contraddire uno dei capisaldi popolari, ovvero che


- un sensore grande funziona meglio di uno piccolo (a parità di tecnologia e di costruzione)



scatenando le perplessità di molti. Quando si ragiona per formule, anche se tradotte in tettoie et similia, non sempre l' intuitività è salvaguardata.

In realtà secondo me le affermazioni di Vincenzo non vanno affatto contro questo principio; quando si afferma che il rumore del segnale "non dipende dalla superficie ma solo dalla quantità di segnale" ci si potrebbe chiedere: ma allora fra una superficie piccola o grande, che differenza c'è? C'è, in quanto, a parità di "densità" di segnale (ovvero di intensità della pioggia sulla tettoia, o di luce che entra nella fotocamera), in un dato intervallo di tempo una tettoia grande raccoglierà come quantità assoluta più segnale (più acqua) di una tettoia piccola. Quindi il segnale raccolto dalla tettoia grande sarà affetto da un rumore (di segnale) inferiore.

Anche nel caso della amplificazione, stessa storia: a parità di numero di pixel (numero di tegole della tettoia) una tettoia più grande avrà tegole più grandi che potranno raccogliere un quantitativo (assoluto) superiore di pioggia (che cada con una stessa intensità). Quindi potremo permetterci una "amplificazione" inferiore per poter misurare la quantità di acqua raccolta. Avremo quindi un minor disturbo nella lettura.

Anche per il tempo, credo che si possa fare una analoga considerazione; la quantità di pioggia raccolta da una tegola su cui piova con una data intensità è proporzionale alla durata della pioggia stessa. Quindi è vero che alcuni parametri non dipendono dal tempo ma solo dalla quantità di acqua raccolta, ma ricordiamoci che se fissiamo l' intensità della pioggia, la quantità d' acqua raccolta dipenderà a sua volta dalla durata della pioggia stessa.

Quindi, a mio avviso, possiamo comunque stare tranquilli che, a parità di tecnologia e di costruzione, un sensore di una compattina avrà degli svantaggi architetturali rispetto ad un sensore DX, e che quest' ultimo avrà degli svantaggi architetturali rispetto ad un sensore FF. Se poi questi svantaggi siano compensati o addirittura annullati (o tramutati in vantaggi) da una superiore tecnologia di implementazione, è tutta un' altra religione....... ehm, storia.

Se ho mal interpretato i concetti, prego Vincenzo di correggermi.

In ogni caso mi piacerebbe che, quando sorgano perplessità su alcune affermazioni, si pongano gli appropriati quesiti a chi tali affermazioni ha fatto, in modo da appurarne la consistenza, evitando però di limitarsi a contrapporre (spesso con dubbia cortesia) una negazione ad una affermazione.

Un saluto
Guido

Ho seguito con estremo interesse tutto il 3d, e ho avuto anche risposte ad alcune perplessità causate da una non completa comprensione delle teorie.
In particolare quest'ultimo intervento di guido mi ha confermato quanto, anche per logica, sia importante la dimensione del singolo sito di raccolta della luce, per la diminuizione del famigerato rumore.

A questo punto mi chiedo: quali possibilità future esistono affinchè a parità di dimensioni (DX) sia possibile produrre un CCD con il minor rumore possibile? ovvero quale è il limite oltre il quale non si può fisicamente arrivare?
Finora forse per motivi economici, si cerca di operare ad una riduzione software, con tute le conseguenze positive e negative che questa comporta. Si capisce che l'ideale sarebbe produrre un sensore ideale, e forse va cambiata la tecnologia.

PS anche a me interesserebbe conoscere le differenze costruttive riguardo alla delicatezza dei CCD back-illuminated, e le possibilità del Foveon, che da anni sembra abbandonato a se stesso.
Saluti
francesco

... Quando si ragiona per formule, anche se tradotte in tettoie et similia, non sempre l' intuitività è salvaguardata.

Dovendo salvaguardare l'intuito avrei serie difficoltà a non essere tolemaico...

In realtà secondo me le affermazioni di Vincenzo non vanno affatto contro questo principio; quando si afferma che il rumore del segnale "non dipende dalla superficie ma solo dalla quantità di segnale" ci si potrebbe chiedere: ma allora fra una superficie piccola o grande, che differenza c'è? C'è, in quanto, a parità di "densità" di segnale (ovvero di intensità della pioggia sulla tettoia, o di luce che entra nella fotocamera), in un dato intervallo di tempo una tettoia grande raccoglierà come quantità assoluta più segnale (più acqua) di una tettoia piccola. Quindi il segnale raccolto dalla tettoia grande sarà affetto da un rumore (di segnale) inferiore.

Raccoglie più acqua una grande tettoia con molti buchi o una piccola tettoia con pochi e piccoli buchi?

Il ragionamento analitico è di tipo integrale: dipende strettamente dalle condizioni al contorno.

Ciao Vincenzo mi ha incuriosito una cosa, come mai i CCD back-Illuminated sono cosi delicati??Questo c'entra qualcosa con le loro elevate prestazioni(c'e' forse una relazione tra le loro prestazioni e la loro struttura particolarmente delicata?) oppure invece sono cosi delicati perche' nn concepiti per essere "trasportati" dentro una macchina fotografica?
Ciao Gianni MLJ

Sono molto delicati perché molto più sottili dei CCD "normali" e facili a rompersi anche per microdeformazioni prodotte dagli urti. Per la loro fragilità hanno degli scarti molto alti in sede di produzione. Si adattano sì a macchine, generalmente di uso astronomico, dove di astronomico ci sono anche i prezzi: quel tanto che ci basta per trattarle molto religiosamente. E' proprio la loro sottigliezza a renderli molto sensibili anche nella banda del blu, perché i fotoni di quella banda non devono percorrere molta strada nel cristallo per colpire le zone sensibili.

Voglio precisare che, dati gli alti livelli di luce che interessano generalmente la fotografia tradizionale, non si sente la mancanza dei back-illuminated. La ridotta sensibilità nel blu dei ccd tradizionali, migliorata moltissimo negli anni, viene compensata dal firmware e dal software.

Ciao, Gianni

Enzo

Vincenzo, chiara ed interessante spiegazione.

Mentre leggevo quanto da te scritto pensavo agli altri settori nei quali i medesimi concetti vengono utilizzati: il campo dei segnali sonori ma anche quello della finanza.

Avevo fatto tempo fa una simile discussione con un amico greco che faceva un Ph.D. in fisica. Io spegavo cosa intendevo per noise nella serie storica di un titolo azionario e dove vedevo segnale e dove rumore.
Lui con nozioni piu' ricche ed elaborate delle mie mi illustrava le sue impressioni sui sistemi di filtraggio del segnale che utilizzavo.

Complimenti per aver aperto questa discussione.
Ciao
Nino

Grazie della della segnalazione: ammetto che mi era giunta un'eco dell'applicazione nel campo finanziario ma non ne so assolutamente nulla.
Mi hai veramente incuriosito: mi dai un link o qualche riferimento?
Magari anche privatamente visto che diventeremmo OT.

Ciao e grazie

Enzo

Ciao a tutti,
vorrei esprimere un parere prima che questa interessantissima discussione parta per la tangente trasformandosi in una guerra di religione.

Il fatto è che a prima vista le affermazioni molto ben argomentate di Vincenzo parrebbero contraddire uno dei capisaldi popolari, ovvero che
  - un sensore grande funziona meglio di uno piccolo (a parità di tecnologia e di costruzione)
scatenando le perplessità di molti. Quando si ragiona per formule, anche se tradotte in tettoie et similia, non sempre l' intuitività è salvaguardata.

...(cut)...

Ciao gu.ru.

ho letto e riletto quanto ho scritto nell'apertura del 3D e nella mia replica a Cencio: in nessuna parte affermo che la raccolta del segnale non dipende dalla superficie. Ho cercato di far capire bene la differenza tra segnale, rumore di un segnale e rumore "elettronico". E ribadisco quanto detto relativamente al rumore del segnale: è funzione del segnale e non della superficie del sensore. Tu stai facendo la seguente deduzione: se A dipende da B e B dipende da C, allora anche A dipende da C. Sacrosanto sillogismo. Però, ai fini di calcolare il rumore A abbiamo bisogno solo del dato B. Non andiamo a chiedere quanto vale C. Nel calcolare il rumore statistico del segnale, tutti i software esistenti non vanno a controllare la superficie di raccolta. Sono riuscito a spiegarmi? Ciò che entra in ballo nella raccolta del segnale è la dimensione del pixel, non del sensore. Con pixel identici, il sensore più piccolo avrà caratteristiche di rumore di segnale identiche ad uno più grande. A parità di sensore, quello più frammentato sarà più rumoroso di quello meno frammentato.

Visto che non solo tu hai avuto il dubbio della superficie, affrontiamo questo argomento e vediamo se riesco a sviscerarlo in maniera comprensibile e semplice. Torniamo all'esempio dell'acqua e diciamo che vogliamo calcolare quanta pioggia (immaginata uniforme per semplicità) cada in un metro quadrato in un secondo. Che differenza c'è se uso un secchio di raccolta di 1 m x 1 m o 100 secchi di 10cm x 10cm? Immaginiamo questi secchi ideali, cioè accostati in maniera perfetta in modo che acqua non vada persa negli spazi tra un secchio e l'altro. Per inciso, questa ipotesi di perfezione nei nostri ccd è svolta dalle microlenti, che fanno in modo che non vada persa la luce che altrimenti cadrebbe negli spazi tra un pixel e l'altro, oltre che contribuire a farla convergere verso il centro del pixel. Se la matematica non mi tradisce la quantità d'acqua raccolta sarà sempre uguale.
E allora dov'è la differenza?
Andiamo a calcolare il rumore: se la quantità d'acqua raccolta fosse pari a 10.000 otterremmo per il singolo secchio gigante un valore di rumore pari a 100, cioè l'1%. Per ogni singolo secchiello, invece, che conterrebbe solo 100 cc, il valore sarebbe pari a 10, cioè il 10%. La deduzione logica è che, allora, il rumore dipenda dalla superficie. Sì, ma non da quella del sensore, bensì da quella del pixel. Abbiate la pazienza di continuare a leggere.

Quando parliamo di geometria del sensore non ci riferiamo solo al numero dei pixel, alla loro dimensione e al rapporto tra i loro lati, ma anche allo spessore del cristallo, che, almeno finora, è abbastanza legato alla superficie del pixel: a pixel più esteso corrisponde uno spessore maggiore e viceversa. A questa differenza di volume corrisponde una differente capienza in termini di elettroni. E' ciò che nel linguaggio CCD viene chiamata Full Well Capacity (FWC), cioè la Piena Capacità del Pozzo (cioè del pixel). La sua unità di misura è l'elettrone, non il fotone. In pratica la FWC ci dice quanti elettroni possono essere liberati all'interno del pixel prima che raggiunga la saturazione. Un valore approssimato e grossolano, ma non lontano dalla realtà, della FWC si ottiene dividendo x 2 la superficie del pixel e moltiplicando il risultato per 1200. Così un pixel di 7 micrometri di lato avrebbe una FWC pari, a spanne, a 30000 elettroni, uno di 10 a circa 60000 elettroni e così via.
Ciò cosa comporta? Che a parità di contenuto assoluto, anche il contenuto relativo è pari. Se avessimo raccolto in un solo pixel di 10 micrometri di lato 10.000 elettroni avremmo questi dati:
- pixel di 10 micrometri, FWC= 60.000, percentuale di riempimento = 16%
Se il pixel fosse di 7 micrometri di lato, avremmo bisogno di 2 pixel per coprire la stessa superficie, quindi ogni pixel conterrebbe 5000 elettroni. Da ciò:
- pixel di 7 micrometri, FWC = 30.000, riempimento pari al 16%. Identico!
Cosa succede a livello di rumore?
Che il pixel di 10 micrometri presenterà un rumore di segnale pari 100, cioè l' 1%: quelo di 7 micrometri un rumore pari a 70, cioè 1,4%.

Conclusioni: il rumore del segnale, a parità di segnale totale sul sensore, è proporzionale alla frammentazione del sensore. A parità di superficie un sensore meno frammentato presenta meno rumore di un sensore più frammentato. A parità di dimensioni del pixel la dimensione del sensore non conta ai fini del rumore di segnale. Conta per alcuni parti del read-out noise: la precisione del trasferimento di carica e la velocità di lettura.

Qui, però, apriamo un altro discorso.
Prendiamoci tutti un po' di fiato.

Grazie del commento.

Enzo

...(cut)

PS anche a me interesserebbe conoscere le differenze costruttive riguardo alla delicatezza dei CCD back-illuminated, e le possibilità del Foveon, che da anni sembra abbandonato a se stesso.
Saluti
francesco

Ho letto proprio recentemente che la Foveon ha ceduto i diritti del sensore ad un colosso Giapponese. Costi di sviluppo troppo alti per una piccola società. Il che fa ben sperare sul futuro di questa geometria CCD.

Enzo

Ho letto proprio recentemente che la Foveon ha ceduto i diritti del sensore ad un colosso Giapponese. Costi di sviluppo troppo alti per una piccola società. Il che fa ben sperare sul futuro di questa geometria CCD.

Enzo

Quindi il Foveon fa parte della famiglia dei CCD???
Ciao Gianni MLJ

Ieri sera parlando di questa interessante discussione con Cristiano, non appena ne ho citato l'autore, ha avuto un sobbalzo sulla sedia, è sparito per due minuti poi è tornato da me brandendo un libro. Libro scritto dal nostro Vincenzo, in collaborazione con altri due autori, per una nota collana di una casa Editrice che si occupa proprio di Astronomia oltre che di (video)fotografia astronomica in particolare.
Non cito ovviamente per ragioni di opportunità nè il titolo, nè la casa editrice. Vi assicuro però che tra gli astrofotografi il libro in questione, che non è l'unico scritto da Vincenzo sull'argomento, è considerato quanto di più chiaro si possa trovare.

Quindi il Foveon fa parte della famiglia dei CCD???
Ciao Gianni MLJ

No, certo e chiedo scusa dell'imprecisione. La geometria base del Foveon è la sovrapposizione di 3 CMOS, uno per ogni banda di colore rgb.
Anche in altre parti di quanto scritto finora parlo solo di CCD. In realtà, dovrei dire sensore: fatto è che per molti anni il CCD è stato il sensore per antonomasia perché il CMOS non era ancora preso in considerazione. Quando penso ad un sensore, perciò, dalla penna salta fuori automaticamente il termine CCD.

Cercherò di correggermi.

Grazie della segnalazione

Enzo

...(cut)...

A questo punto mi chiedo: quali possibilità future esistono affinchè a parità di dimensioni (DX) sia possibile produrre un CCD con il minor rumore possibile? ovvero quale è il limite oltre il quale non si può fisicamente arrivare?
Finora forse per motivi economici, si cerca di operare ad una riduzione software, con tute le conseguenze positive e negative che questa comporta. Si capisce che l'ideale sarebbe produrre un sensore ideale, e forse va cambiata la tecnologia.

...(cut)...
Saluti
francesco

Nel campo delle reflex il pixel sembra assestatosi su una diagonale di circa 9 micrometri, con qualche eccezione. Probabilmente i progettisti hanno raggiunto il miglior compromesso, stante l'attuale tecnologia, tra rumore, sensibilità ISO equivalente e capacità di raffica.
Il rumore in genere non potrà mai ridursi a zero: il fotone non procede per linea retta, le molecole vibrano per moto browniano, gli elettroni spesso fanno gli affaracci loro e non i nostri...:-)
Io non uso valori ISO superiori a 400, esattamente come facevo con la pellicola e, sinceramente, non capisco le polemiche per il rumore che si evidenzia da 400 in su. Considero le pose eseguite a 800 1600 3200... quelle della disperazione e come tali vanno accettate. In più non molti utenti usano il raw e dedicano un poco del loro tempo ad imparare il trattamento post-produzione. Pretendere di usare il jpeg per pulire foto eseguite a 1600 ISO significa chiedere a mamma Nikon, Canon, Olympus ... di darci l'impossibile.

Ciao a tutti

Enzo

Purtroppo le polemiche in merito esistono, anche se se ne farebbe volentieri a meno.
La foto sportiva come quella di matrimonio prevedono l'uso di tempi rapidissimi in condizioni di luce non sempre ottimali. Quando la tecnologia è un limite per tutti, allora ci si accontenta anche dello scatto del "disperato", ma quando c'è chi può offrire di più, ecco che ci si getta a capofitto verso quella piccola migioria che potrebbe fare la differenza.

Concordo con te che comunque principalmemnte bisogna imparare ad usare il proprio mezzo, e sfruttarlo al massimo.

PS - OT quando studiavo astronomia leggevo nelle riviste che qualcuno sensibilizzava le pellicole con refrigeranti estremi fino a portarle ad una sensibilità di 20.000 asa e più. Immagino che adesso se ne possa fare a meno. Tu hai mai fatto qualcosa di simile?

Ciao Vincenzo, lieto di averti letto ma ancor più di averti conosciuto.
una sola domanda: ma da dove vieni? da Marte? il buon De Sica direbbe :"mortacci".
a presto, nic





nota: ho aggiunto un punto di domanda.

Messaggio modificato da nisex il Feb 13 2006, 12:22 AM

Purtroppo le polemiche in merito esistono, anche se se ne farebbe volentieri a meno.
La foto sportiva come quella di matrimonio prevedono l'uso di tempi rapidissimi in condizioni di luce non sempre ottimali. Quando la tecnologia è un limite per tutti, allora ci si accontenta anche dello scatto del "disperato", ma quando c'è chi può offrire di più, ecco che ci si getta a capofitto verso quella piccola migioria che potrebbe fare la differenza.

Concordo con te che comunque principalmemnte bisogna imparare ad usare il proprio mezzo, e sfruttarlo al massimo.

Quando partecipo a matrimoni provo una stretta al cuore vedendovi all'opera in chiese con luce catacombale. Qualcosa al Padreterno dovete aver pur fatto...

Parlando seriamente, non avete soluzioni software per migliorare il rapporto segnale/rumore perché il rumore che compare ad alti ISO è quasi esclusivamente di tipo readout ed è causato dalla amplificazione del segnale. Via software è possibile, invece, migliorare moltissimo il micromosso e il fuorifuoco: non è una tecnica facile ma si ottengono risultati spettacolari. Questo permette di ridurre l'ISO e utilizzare tempi più lunghi. C'è poco da fare: si deve ridurre l'amplificazione, cioè aumentare il rapporto segnale/rumore di amplificazione. Niente scatti a raffica, perché il rumore di readout aumenta con il numero di pose al secondo.
Pensa che in astrofotografia, in condizioni di luce tragiche, sono ben pochi i ccd che permettono di scegliere il livello di amplificazione, in ogni caso minimo: ammetto che abbiamo il non trascurabile vantaggio che i soggetti stannno fermi!

PS - OT quando studiavo astronomia leggevo nelle riviste che qualcuno sensibilizzava le pellicole con refrigeranti estremi fino a portarle ad una sensibilità di 20.000 asa e più. Immagino che adesso se ne possa fare a meno. Tu hai mai fatto qualcosa di simile?

Iniziai l'astrofotografia già con il ccd (matrici di 250x250 pixel...la cosa più difficile era inquadrare gli oggetti su un sensore di 3 mm x 3mm...impresa titanica)
Lo scopo principale del trattamento della pellicola è quello di ridurre l'effetto di reciprocità.
La via digitale ormai è dilagata anche in questo campo e note case produttrici di pellicole specificamente trattate per l'astrofotgrafia hanno tolto i loro prodotti dal catalogo. Non pochi appassionati, però, restano legati alla pellicola, soprattutto a colori. Se ti sei interessato all'argomento, saprai che i ccd per astronomia e molti di quelli per altre applicazioni scientifiche vengono raffreddati a temperature di 30-60° al di sotto della T° ambiente. Ciò, però, influenza principalmente la corrente di buio, di poco interesse nella fotografia tradizionale.

Enzo

Ciao Vincenzo, lieto di averti letto ma ancor più di averti conosciuto.
una sola domanda: ma da dove vieni? da Marte? il buon De Sica direbbe :"mortacci".
a presto, nic
nota: ho aggiunto un punto di domanda.

...spero che tu non dica a tutti che ci siamo trovati a parlare bene della concorrenza...

Buon inizio settimana

Enzo

Ciao Vincenzo,
grazie per la convincente spiegazione. Quindi la vera responsabile della quantità di rumore del segnale è la superficie del singolo pixel, non tanto perchè riceva - in percentuale alla sua capienza - meno segnale, quanto SOLTANTO per il fatto che la quantità assoluta di segnale ricevuto sarebbe minore.

Anche se il rumore raccolto dal pixel più piccolo è in quantità assoluta minore, la sua percentuale rispetto alla quantità di segnale totale ricevuto dal pixel stesso risulta comunque sfavorevole rispetto all' analoga percentuale calcolata sui parametri di un pixel più grande.

La responsabilità è quindi della dimensione della tegola, non della tettoia nel suo insieme, giusto?

Un saluto
Guido

Dimenticavo.......

rimane anche il secondo aspetto, ovvero che comunque la quantità di segnale raccolto da un pixel si superficie inferiore è in valore assoluto minore, e quindi necessita di una amplificazione maggiore per avere una lettura al livello voluto.

Quindi, a parità di megapixel (e di tecnologia), un sensore di dimensioni maggiori avrà:

- un rumore di segnale inferiore in quanto le dimensioni dei suoi frammenti sono di dimensioni maggiori - SOLO e SOLTANTO per quello.
- un rumore di lettura inferiore perchè alla lettura del singolo pixel si dovrà applicare una amplificazione minore.

Sempre se non mi sfugge ancora qualcosa.

Ciao a tutti
Guido

Quando partecipo a matrimoni provo una stretta al cuore vedendovi all'opera in chiese con luce catacombale. Qualcosa al Padreterno dovete aver pur fatto...

Parlando seriamente, non avete soluzioni software per migliorare il rapporto segnale/rumore perché il rumore che compare ad alti ISO è quasi esclusivamente  di tipo readout ed è causato dalla amplificazione del segnale. Via software è possibile, invece, migliorare moltissimo il micromosso e il fuorifuoco: non è una tecnica facile ma si ottengono risultati spettacolari. Questo permette di ridurre l'ISO e utilizzare tempi più lunghi. C'è poco da fare: si deve ridurre l'amplificazione, cioè aumentare il rapporto segnale/rumore di amplificazione. Niente scatti a raffica, perché  il rumore di readout aumenta con il numero di pose al secondo.

Immagino che il readout aumenti in quel caso perchè il sensore si riscalda e dotare le DSLR di cella di peltier e ventolina sarebbe proprio antieconomico. Immgino poi la durata delle batterie!

Scusami se ti tengo ancora impegnato, ma credo che sia nell'interesse generale conoscere quali programmi o artifici consigli per ridurre la percezione del micromosso e/o sfocato.

Grazie del tempo che ci stai dedicando.

...(cut)..

La responsabilità è quindi della dimensione della tegola, non della tettoia nel suo insieme, giusto?

Un saluto
Guido

Esatto. Mi fa piacere essere riuscito a spiegarmi, almeno con te. Parlare senza formule e diagrammi non è, francamente, molto facile.

Per tutti coloro che hanno avuto la pazienza di seguirmi: sto preparando un altro...come possiamo chiamarlo...articolo?...discussione?...quattro chiacchere?..., sul rapporto esistente tra la dimensione della tegola, la risoluzione, il campionamento e gli obiettivi.
Pensate vi possa interessare o vi complicherebbe solo la vita?
Poiché è un argomento un po' ostico sto ancora cercando la via per renderlo capibile senza conoscere radianti, seni e coseni.
Se pensate sia di poco interesse generale, mi evito la fatica.

Un saluto a tutti voi.

Enzo

.
Se pensate sia di poco interesse generale, mi evito la fatica.

Un saluto a tutti voi.

Enzo

A me interessa e la tua fatica è degna di encomio.
Sarei sempre interessato ai titoli delle tue "bibbie" l'ing. Maio ha gia risposto qualche post fà che non ci sono problemi.
Quindi se non hai problemi specifici a citare le fonti almeno puoi inviarmi un MP.
In attesa ti auguro buona giornata e buon lavoro

Gigi

Gentile Enzo, si potrebbe continuare in questa discussione che peraltro si sta svolgendo in maniera ordinata con tanti spunti interessanti ed è in evidenza in quest'area di discussione.
Ciao
Nino

...
Ciò che entra in ballo nella raccolta del segnale è la dimensione del pixel, non del sensore. Con pixel identici, il sensore più piccolo avrà caratteristiche di rumore di segnale identiche ad uno più grande. A parità di sensore, quello più frammentato sarà più rumoroso di quello meno frammentato.
...

Tutto OK però bisogna anche tener conto di quello che c'é "dentro" il pixel e quindi della tecnologia utilizzata per la costruzione del sensore.
Tu stesso parli di FWC, ma la FWC non dipende da come è "fatto" il pixel?
Se la parte che raccoglie i fotoni è un fotodiodo o un fotogate, se sulla stessa superficie del pixel ci devono anche essere 3, 4 o 5 transistor per l'amplificazione?
Cioè non ci possiamo limitare alle dimensioni geometriche del pixel quando parliamo di rumore:

(la superficie fotosensibile è quella celeste!)

Io questo volevo dire ma forse non mi sono spiegato bene.

Ciao,
una prosecuzione di questa discussione interesserebbe molto anche a me.

Grazie fin da ora per l' impegno.
Guido

Scusate l'OT...

COMPLIMENTI per la Signorilità e per la Preparazione Vincenzo!!!

Giuseppe

Esatto. Mi fa piacere essere riuscito a spiegarmi, almeno con te. Parlare senza formule e diagrammi non è, francamente, molto facile.

Per tutti coloro che hanno avuto la pazienza di seguirmi: sto preparando un altro...come possiamo chiamarlo...articolo?...discussione?...quattro chiacchere?..., sul rapporto esistente tra la dimensione della tegola, la risoluzione, il campionamento e gli obiettivi.
Pensate vi possa interessare o vi complicherebbe solo la vita?
Poiché è un argomento un po' ostico sto ancora cercando la via per renderlo capibile senza conoscere radianti, seni e coseni.
Se pensate sia di poco interesse generale, mi evito la fatica.

Un saluto a tutti voi.

Enzo

Credo che tu sia riuscito a spiegati con tutti, e se il tuo modo di tratare il prossimo argomento sarà simile al primo, sarai capito da chi ti vorrà capire.
E' vero, non mensionare formule o diagrammi rende i concetti meno... matematici, ma quello che conta per i comuni utilizzatori credo sia capire il concetto che sta alla base, in linee di principio.
Sicuramente sarà apprezzato da molti.

Tutto OK però bisogna anche tener conto di quello che c'é "dentro" il pixel e quindi della tecnologia utilizzata per la costruzione del sensore.
Tu stesso parli di FWC, ma la FWC non dipende da come è "fatto" il pixel?
Se la parte che raccoglie i fotoni è un fotodiodo o un fotogate, se sulla stessa superficie del pixel ci devono anche essere 3, 4 o 5 transistor per l'amplificazione?
Cioè non ci possiamo limitare alle dimensioni geometriche del pixel quando parliamo di rumore:

(la superficie fotosensibile è quella celeste!)

Io questo volevo dire ma forse non mi sono spiegato bene.

Credo di aver capito che questo era sottinteso quando si parlava di dimensioni del singolo "fotosito"
Che poi questo occupi tutta o parte della casella al lui dedicata, fa la differenza.
Quello che ancora mi lascia perplesso è come un Cmos che ha dimensioni attive più ridotte del CCD abbia meno rumore. E' solo una leggenda? è la post produzione on camera? il convertitore A/D?

Esatto. Mi fa piacere essere riuscito a spiegarmi, almeno con te. Parlare senza formule e diagrammi non è, francamente, molto facile.

Per tutti coloro che hanno avuto la pazienza di seguirmi: sto preparando un altro...come possiamo chiamarlo...articolo?...discussione?...quattro chiacchere?..., sul rapporto esistente tra la dimensione della tegola, la risoluzione, il campionamento e gli obiettivi.
Pensate vi possa interessare o vi complicherebbe solo la vita?
Poiché è un argomento un po' ostico sto ancora cercando la via per renderlo capibile senza conoscere radianti, seni e coseni.
Se pensate sia di poco interesse generale, mi evito la fatica.

Un saluto a tutti voi.

Enzo

Certo che ci interessa, e grazie per tutto quello fin ora spiegato.!Aspetto con impazienza ...
Ciao Gianni MLJ

Credo di aver capito che questo era sottinteso quando si parlava di dimensioni del singolo "fotosito"
Che poi questo occupi tutta o parte della casella al lui dedicata, fa la differenza.
Quello che ancora mi lascia perplesso è come un Cmos che ha dimensioni attive più ridotte del CCD abbia meno rumore. E' solo una leggenda? è la post produzione on camera? il convertitore A/D?

Boh? sicuramente che la FWC dei pixel della 1dm2 è 53000 (CMOS) e quella dei pixel della D70 è 49000 (CCD interline transfer) l'ho letto da qualche parte, ma una cosa emerge chiara, se si parla di rumore percepito sulla foto le variabili da considerare sono veramente molte.

Se pensate sia di poco interesse generale, mi evito la fatica.

Interessa eccome!! Faccio un pò fatica a seguire tutti sti ragionamenti ma qualcosa assorbo!
Se poi ogni tanto trai delle conclusioni molto riassuntive e schiette il concetto rimane più evidente
Grazie!

Pensate vi possa interessare o vi complicherebbe solo la vita?
Poiché è un argomento un po' ostico sto ancora cercando la via per renderlo capibile senza conoscere radianti, seni e coseni.
Se pensate sia di poco interesse generale, mi evito la fatica.

Appoggio con tutto quello che posso, non è molto se non la forza delle parole, il tuo sforzo e ti sarei grato per la prosecuzione degli argomenti...grazie per il tuo lavoro e lo sforzo di elaborazione...
Gianni

Messaggio modificato da gianni534 il Feb 13 2006, 07:12 PM

Dimenticavo.......

rimane anche il secondo aspetto, ovvero che comunque la quantità di segnale raccolto da un pixel si superficie inferiore è in valore assoluto minore

vero

, e quindi necessita di una amplificazione maggiore per avere una lettura al livello voluto.

Sì e No.
Qui entriamo nel campo della conversione analogico-digitale, cioè della trasformazione della tensione esistente nel pixel al termine dell'esposizione in un numero intellegibile dal calcolatore.
Entriamo anche nel campo della Efficienza di Trasferimento della Carica (CTE).
Seguimi (seguitemi) perché entriamo in un mondo almeno per me affascinante.

Cominciamo dalla CTE, perché più semplice da spiegare e far capire.
Nel sensore il segnale presente nel pixel alla fine dell'esposizione deve essere trasferito verso l'amplificatore e da qui al decodificatore.
I Pixel del CCD (nel CMOS è diverso, ma restiamo nel campo della nostra marca)sono organizzati per colonne: ciò significa che, dopo aver trasferito la carica del primo pixel in basso, tutte le cariche dei pixel dal secondo in su devono essere trasferite nel pixel immediatamente inferiore. 2000 pixel verticali, 2000 trasferimenti!
L'efficienza di questo trasferimento è altissima: siamo nell'ordine dello 0,999995 e più: vuol dire che se trasferiamo una carica di 20000 elettroni, circa 1 elettrone resta "indietro" ogni 2 trasferimenti. Questo per i primi 2 pixel trasferiti; per l'ultimo, la cui carica deve subire 2000 trasferimenti, gli elettroni lasciati indietro risulteranno circa 1000. Il 5% della carica! Per fortuna il firmware tiene conto di questa perdita.
In ogni caso è una fonte di rumore di lettura con la quale fare i conti. Infatti aumenta significativamente se la carica è inferiore a 1000 elettroni e in caso di alte velocità, come nelle pose multiple.

Ed ora andiamo ad incontrare il rumore della conversione analogico-digitale.
Continuiamo a parlare in termini di elettroni che si accumulano nel pixel, e non di voltaggio. Non è un modo improprio perché il voltaggio nel pixel è direttamente proporzionale al numero di elettroni: ritengo che sia più intuitiva la metafora delle gocce di pioggia piuttosto che della pressione che queste esercitano.

I C(onvertitori) A(nalogico)-D(igitali) si differenziano, oltre che per la velocità della conversione, per una caratteristica chiave: i passi. I convertitori più usati sono a 8, 12, 14, 15 e 16 bit. Che significa? Significa che quello ad 8 bit può suddividere il segnale in 256 passi (è il risultato di 2 moltiplicato per se stesso 8 volte), quello a 12 bit in 4096, quello a 14 bit in 16384, quello a 15 in 32768 e quello a 16 bit in 65536 passi.
Se un pixel avesse una FWC (la capacità di contenere elettroni di segnale) pari a 50000 e dipendesse da un ADC a 12 bit, questo suddividerebbe la sua carica in passi di 12 elettroni ciascuno (risulta da 50000:4096). Tralascio le virgole per spiegare il concetto: avviso però che sono importanti ai fini del computo.
Vi pare che possa essere tutto così semplice? Neanche per idea. Restiamo legati per ora al ADC a 12 bit.
Anche nella conversione esiste un errore ben quantificabile: l'errore di codifica numerica. Come si trova? Dividendo il passo per 3,464, che corrisponde alla radice quadrata di 12. Nel nostro caso, un passo pari a 12 elettroni vedrebbe un errore pari a poco più di 3 elettroni.

Facciamo un po' di conti della spesa e vediamo come sia realmente la situazione, analizzando tutti i rumori.
Il nostro pixel, con una FWC di 50000 elettroni ne ha accumulati 10000, in un tempo di esposizione breve.

Segnale: 10.000
Rumore di Segnale: 100
Currente di Buio: trascurabile
Rumore di reset = 0
Rumore di trasferimento: 31 elettroni
Rumore di codifica: 3 elettroni

Rumore complessivo : 104 elettroni (è la radice quadrata della somma dei quadrati dei singoli rumori)
Anch'esso entra nel ADC: se ogni suo passo contiene 12 elettroni, abbiamo come conseguenza che il rumore "si mangia" 104:12= 9 passi, cioè 4 bit dei 12 del ADC. La nostra gamma dinamica è scesa da 12 bit a 8 bit, da 4096 tonalità possibili a sole 256.
Se aumentiamo l'amplificazione è facile passare ad un rumore totale che impegna 5 o 6 dei 12 bit, con una gamma di tonalità che crolla a 128 se non 64! E, poiché se scende uno sale l'altro, il rumore, visto come valore quantificabile nella media del sensore ma imponderabile nel singolo pixel, diventa evidente visivamente.

Quindi, a parità di megapixel (e di tecnologia), un sensore di dimensioni maggiori avrà:

- un rumore di segnale inferiore in quanto le dimensioni dei suoi frammenti sono di dimensioni maggiori - SOLO e SOLTANTO per quello.
- un rumore di lettura inferiore perchè alla lettura del singolo pixel si dovrà applicare una amplificazione minore.

Sempre se non mi sfugge ancora qualcosa.

Ciao a tutti
Guido

Sì; per il punto due vale quanto ho scritto sopra.

Ciao a tutti e grazie a chi è riuscito a seguirmi. L'argomento non è semplicissimo.

Enzo

Interessa eccome!! Faccio un pò fatica a seguire tutti sti ragionamenti ma qualcosa assorbo!
Se poi ogni tanto trai delle conclusioni molto riassuntive e schiette il concetto rimane più evidente
Grazie!

Hai ragione, scusami, ogni tanto me ne scordo.

La conclusione è sempre una, per me: luce, luce, luce.

Che la luce sia con noi.

Enzo

Tutto OK però bisogna anche tener conto di quello che c'é "dentro" il pixel e quindi della tecnologia utilizzata per la costruzione del sensore.
Tu stesso parli di FWC, ma la FWC non dipende da come è "fatto" il pixel?

Certo, ma non dal fill factor, cui ti riferisci sotto.
La FWC possiamo considerarla un Volume massimo di possibile riempimento. Questo dipende dalla efficienza quantica, nella quale entra in gioco anche il fill factor.

Se la parte che raccoglie i fotoni è un fotodiodo o un fotogate, se sulla stessa superficie del pixel ci devono anche essere 3, 4 o 5 transistor per l'amplificazione?
Cioè non ci possiamo limitare alle dimensioni geometriche del pixel quando parliamo di rumore:(la superficie fotosensibile è quella celeste!)

Io questo volevo dire ma forse non mi sono spiegato bene.

Ti sei spiegato benissimo: probabilmente sono io che non sono riuscito a farmi capire a dovere. Stai parlando del fill factor, in soldoni la percentuale di superficie coperta del sensore. Il CMOS in questo è parecchio penalizzato rispetto al CCD. E' drasticamente migliorato, però, negli ultimi anni, tanto da poter essere proposto a livello professionale.

Riassumendo, la FWC non dipende dalla efficienza quantica, di cui il fill factor è uno dei fattori. E'vero, invece, che il poter raggiungere i valori della FWC dipende da essa.

Riguardo alla FWC sarebbe bene non raggiungerla mai e starne di un 10-15 % al di sotto. Ciò perché:
1- cominceremmo a perdere in linearità tra tempo di esposizione e quantità del segnale
2- perderemmo i dettagli nella gamma alta.

Per sapere se abbiamo troppi pixel in saturazione basta osservare l'istogramma dell'immagine: lo sbilanciamento all'estrema dx indica sovrassaturazione.

Ho chiarito i dubbi?

Ciao

Enzo

Credo di aver capito che questo era sottinteso quando si parlava di dimensioni del singolo "fotosito"
Che poi questo occupi tutta o parte della casella al lui dedicata, fa la differenza.
Quello che ancora mi lascia perplesso è come un Cmos che ha dimensioni attive più ridotte del CCD abbia meno rumore. E' solo una leggenda? è la post produzione on camera? il convertitore A/D?

Come ho già risposto a Led566 il fill factor penalizza ancora il Cmos.

Provengo da anni ed anni nei quali il Cmos era inguardabile: però bisogna anche ammettere che se lo propongono a livello professionale significa che la tecnologia deve aver fatto passi da gigante.
Io non sono in grado di dire, come ho già scritto, se una foto tradizionale provenga da un ccd o da un cmos.
Sono quasi certo che un giorno staremo a discutere se una camera a 3 sensori avrà più rumore di una a singolo sensore.

Mi spiace se non mi dilungo di più, ma, se non ho qualcosa di valido da dire, preferisco star zitto.

Ciao

Enzo

Ciao Vincenzo,
è tutto molto interessante e istruttivo.

Vorrei solo una conferma sul calcolo delle conseguenze dei bit "mangiati" dal rumore. Prendendo i valori dell' esempio, ovvero un rumore di 104 elettroni, con un convertitore a 12 bit (e conseguentemente responsabile di una discretizzazione in 4096 passi) che nel sensore dell' esempio "apprezza" 12 elettroni a passo. Va tutto bene finchè affermiamo che 104 elettroni ovviamente "occupano" 9 passi.

Cerchiamo di capire come solo 9 passi su 4096 possano far precipitare 4096 tonalità a sole 256 !!!

Sono riuscito a seguirti solo fino a un certo punto, ovvero: alla fine della fiera il numero di elettroni "contati" ha una incertezza di 104, ovvero potrà essere 10000 +/- 104, che in passi si traduce in 4096 +/- 9. Questo, tradotto in binario, farà "ballare" gli ultimi 4 bit dei 12 del convertitore, in quanto il +/-9 sulle unità decimali è espresso dagli ultimi 4 dei 12 bit.

Fin qui tutto bene.

Ma a questo punto tu, dicendo che allora i bit significativi da 12 diventavano 8, quegli ultimi 4 bit li hai disintegrati, "shiftando", come si dice in gergo, i rimanenti bit verso destra di quattro posizioni; hai di fatto diviso per 2 alla quarta (16) il numero iniziale (4096).

Perchè?

Perchè adesso io mi ritroverei con sole 256 tonalità sul pixel, piuttosto che con le mie 4096 iniziali, e semplicemente una lettura che mi lascerebbe una incertezza di 18 (+/-9) tonalità su 4096?

Un saluto
Guido

Ciao Vincenzo,
è tutto molto interessante e istruttivo.
...
Cerchiamo di capire come solo 9 passi su 4096 possano far precipitare 4096 tonalità a sole 256 !!!
...
Un saluto
Guido

Ci provo io: per contare da 0 a 9 hai bisogno di 4 bit...quindi tutto quello che per esempio sta in mezzo tra 10101010XXXX e 10101011XXXX non conta perché é rumore: i passi significativi non affetti da rumore restano 256 (8 bit).


P.S. battutaccia (non è rivolta a te gu.ru, mi raccomando ):

La gente si divide in 10 categorie: quelli che capiscono il sistema binario e quelli che non lo capiscono...

Sono quasi certo che un giorno staremo a discutere se una camera a 3 sensori avrà più rumore di una a singolo sensore.

quindi pensi che in futuro, come già successo per altre tecnologie (vedi stabilizzatore), seguiremo la strada delle videocamere di ultima generazione con 3 CCD, uno per ogni colore?
non sarebbe male come idea

La gente si divide in 10 categorie: quelli che capiscono il sistema binario e quelli che non lo capiscono...

io sono della... "01" categoria

"Ci provo io: per contare da 0 a 9 hai bisogno di 4 bit...quindi tutto quello che per esempio sta in mezzo tra 10101010XXXX e 10101011XXXX non conta perché é rumore: i passi significativi non affetti da rumore restano 256 (8 bit)."

Sicuro, non ci piove.

Cerco di spiegare meglio la mia perplessità: quello che voglio dire è che non solo conta il numero di bit, ma anche la loro posizione. Rendere non significativi i 4 bit di sinistra non significa toglierli e "spostare" verso destra i rimanenti. Fare questo significherebbe dividere il numero iniziale per 2 alla quarta.

I passi significativi sono senza dubbio 256 perchè i bit significativi sono 8, ma il numero esprimibile dal convertitore rimane sempre di 4096.

Il rumore non riduce l' output a 256 tonalità, ma le tonalità rimangono sempre 4096, suddivisibili però in 256 "gruppi". Secondo me ci sta una grande differenza.

Scusate, ma non riesco ad esprimermi meglio.

Un saluto
Guido

Un grazie all'autore di questa discussione, che mi ha molto interessato, e complimenti per il suo alto livello di preparazione e per le non comuni doti di capacità di divulgazione e semplificazione in una materia in realtà altamente tecnica e specialistica.

Fa certamente piacere leggere ogni tanto una discussione d'alto livello e per di più priva delle polemiche e delle liti che purtroppo sembrano essere diventate una consuetudine anche dove gli argomenti e la preparazione dei partecipanti potrebbero offrire ben di meglio.

Saluti.

Frequento da poco il forum Nital: quel tanto che basta per aver notato che uno degli argomenti principali è quello inerente al rumore. Mi occupo di digitale da 25 anni, prima con il video, poi con le still camera, scientifiche, astronomiche e tradizionali. Di queste ultime conservo nei miei cassetti ancora una Canon/Bauer (la primissima!). Di Nikon ho D1, D70, D50 ed è in arrivo una D200. Per motivi miei pratici e non certo  per sfizio testo tutte le macchine e in nessuna ho notato livelli di “rumore” come quelli segnalati, spesso impropriamente. Di foto tradizionali ne faccio relativamente poche e, visto che mi reputo un buon giudice di me stesso, ritengo che non siano meritorie di rimando a questo forum.
Mi permetto, però,  il tentativo di chiarire il concetto di rumore sperando di far cosa utile a qualcuno. Non userò alcuna formula né diagramma.

Ho notato che molti usano impropriamente il termine “rumore”, non ponendo distinzione tra segnale, rumore del segnale e rumore non dipendente da segnale.
Per capire bene cosa sia, immaginiamo di trovarci sotto una larga tettoia in una giornata di pioggia: se la pioggia è torrenziale, il suono delle gocce che colpiscono il nostro riparo ci sembra giungere uniforme da tutta la sua superficie. In caso di pioggerellina, invece, abbiamo ora l’impressione che piova più a destra, ora più a sinistra, ora più al centro… Questa variazione di direzione ed intensità del suono che colpisce le nostre orecchie è causata dalla non uniformità del numero di gocce piovane che la tettoia raccoglie per unità di superficie in ogni istante. La disuniformità è presente anche nella pioggia battente, solo che è una piccola percentuale della pioggia totale: così il nostro orecchio non riesce a percepirla. Questa disuniformità è ciò che nella fisica dei segnali viene chiamato “rumore” : se rappresentassimo un segnale uniforme ed omogeneo come una linea retta, il rumore insito nella sua raccolta trasformerebbe questa retta in una linea ondulata.
Possiamo asserire, quindi, che questo tipo di rumore è funzione del segnale, perché dipende totalmente da esso. Da notare il fatto che possiamo quantificarlo solo dopo aver raccolto il segnale, quindi non possiamo sapere a priori a quanto ammonterà numericamente. Ho promesso di non presentare formule: dovete quindi credere sulla parola a ciò che segue. Se nel sensore avessimo  accumulato un segnale luminoso pari a 100 (pioggerellina), il suo rumore sarebbe pari a 10, cioè il 10%. Se raccogliessimo 1000 (pioggia battente), il rumore sarebbe pari a 31, cioè il 3%.

Qualcuno si chiederà: esiste un rumore elettronico fine a se stesso, cioè che non sia funzione di un segnale? Certamente. Per scoprirlo continuiamo l’esempio della tettoia ed immaginiamo che questa sia ondulata, in modo che la pioggia sia convogliata verso dei secchielli di raccolta. Complichiamoci un poco la vita e facciamo sì che questi secchielli possano essere ruotati ma non staccati dalla tettoia: ora ci poniamo il gramo compito di controllare quanta acqua sia presente in ogni secchiello al termine della pioggia. Siamo costretti ad usare un altro secchiello: lo poniamo sotto quello appeso e solidale alla tettoia, ruotiamo questo, travasiamo l’acqua e ci dirigiamo verso una bilancia o un qualunque misuratore. Questa manovra la eseguiamo per ogni secchiello appeso alla tettoia. Vi sembra intuitivamente possibile che qualche goccia d’acqua non resti nel suo secchiello d’origine? O che non vada persa nel travaso? O che non debordi durante il trasporto? E la bilancia di misura è assolutamente esatta? Impossibile, neanche a pensarci. La quantità d’acqua che misureremo non corrisponderà mai a quella effettivamente raccolta. La differenza tra queste due quantità è un rumore puro, cioè che non dipende da un segnale ma dalla modalità di trattarlo. E’ prevedibile progettualmente? No. E’ misurabile? Sì. Come? Per via sperimentale. Nel caso della tettoia, ad esempio, potremmo versare su di essa una quantità nota di acqua e controllarne, poi, quanta ci risulti alla misurazione finale. Nelle nostre macchine questo rumore si chiama rumore di lettura (readout noise) e, con semplicità,  possiamo dire che comprende i processi di trasferimento della carica del pixel, il suo passaggio attraverso l’amplificatore e la sua trasformazione in entità numeriche intellegibili dal computer.
Le case costruttrici misurano in maniera molto sofisticata questo rumore di lettura e le sue possibili variazioni in relazione alle regolazioni dell’utente, regina tra tutte la scelta della sensibilità ISO. A questo proposito cerchiamo di capire bene un concetto: quando scegliamo una pellicola con diverso valore ISO, effettivamente scegliamo un prodotto con la sensibilità desiderata. Quando, invece, impostiamo sulle nostre macchine digitali un valore ISO, stiamo scegliendo solo il livello di amplificazione del segnale proveniente dalla lettura del pixel. Non agiamo sulla sensibilità. Questa dipende dalle scelte del costruttore del sensore ed è immutabile. E aumentando l’amplificazione, cioè il guadagno, aumentiamo esponenzialmente il rumore di lettura.

Per darvi qualche dato esemplificativo, il Read-out noise medio della D70 è di circa 7 elettroni/pixel. Il suo segnale termico è inferiore a 0,1 elettroni/ pixel/secondo! Sono quasi delle nullità se pensate che il pixel della D70 può arrivare a contenere più di 35000 elettroni liberati dal segnale luminoso. Solo 7-10 anni fa costosissimi ccd scientifici (che uso ancora) presentavano un segnale termico a 20° di 20-80 elettroni/pixel/secondo, con rumore di lettura superiore a 40-100 elettroni…

Spero di aver suscitato la curiosità necessaria per leggere il manuale di Maio, dove la trattazione è più completa. Se qualcuno, invece, volesse approfondire tecnicamente l’argomento sono disponibile anche privatamente (il mio riferimento è in chiaro).

Che la luce sia con noi.

Enzo Franchini

Grazie Enzo Sicuramente illuminante.

Ciao Vincenzo,
è tutto molto interessante e istruttivo.

Vorrei solo una conferma sul calcolo delle conseguenze dei bit "mangiati" dal rumore. Prendendo i valori dell' esempio, ovvero un rumore di 104 elettroni, con un convertitore a 12 bit (e conseguentemente responsabile di una discretizzazione in 4096 passi) che nel sensore dell' esempio "apprezza" 12 elettroni a passo. Va tutto bene finchè affermiamo che 104 elettroni ovviamente "occupano" 9 passi.

Cerchiamo di capire come solo 9 passi su 4096 possano far precipitare 4096 tonalità a sole 256 !!!

Sono riuscito a seguirti solo fino a un certo punto, ovvero: alla fine della fiera il numero di elettroni "contati" ha una incertezza di 104, ovvero potrà essere 10000 +/- 104, che in passi si traduce in 4096 +/- 9. Questo, tradotto in binario, farà "ballare" gli ultimi 4 bit dei 12 del convertitore, in quanto il +/-9 sulle unità decimali è espresso dagli ultimi 4 dei 12 bit.

Fin qui tutto bene.

Ma a questo punto tu, dicendo che allora i bit significativi da 12 diventavano 8, quegli ultimi 4 bit li hai disintegrati, "shiftando", come si dice in gergo, i rimanenti bit verso destra di quattro posizioni; hai di fatto diviso per 2 alla quarta (16) il numero iniziale (4096).

Perchè?

Perchè adesso io mi ritroverei con sole 256 tonalità sul pixel, piuttosto che con le mie 4096 iniziali, e semplicemente una lettura che mi lascerebbe una incertezza di 18 (+/-9) tonalità su 4096?

Un saluto
Guido

Ciao Guido,

vediamola da un'altro punto di vista, mantenendo l'esempio precedente.
Abbiamo ripreso un soggetto ricco di dettagli finissimi, che poco si discostano tra loro. Un esempio potrebbe essere la fine peluria di un tipico incarnato femminile: non complichiamoci la vita e riprendiamo in bianco e nero. I due particolari, il volto e la peluria, saranno rappresentati da toni di grigio ravvicinatissimi tra loro e assegniamo alla peluria una tonalità più chiara di grigio. Modifico appena i valori per avere cifre tonde. Diciamo che l'incarnato totalizza 9996 elettroni. Dal convertitore uscirà un valore di (9996:12)=833.Ti ricordo che 12 è il passo. Abbiamo calcolato un rumore di 108, significa che per distinguere la peluria questa deve avere un valore almeno di 108 elettroni superiore ai 9996 del volto, cioè 10104, pari ad un valore tradotto di (10104:12)= 842. Quindi, ogni particolare che dia un valore compreso tra 833 e 841 non si distinguerà dall'incarnato in stampa. Che differenza c'è tra 842 e 833? 9 valori. Se dividiamo 4096 per 9 (cioè per gli intervelli reali di risoluzione delle tonalità di grigio), otteniamo 455 intervalli reali all'interno dei 4096 teorici. Da 12 bit siamo scesi a 9! Se poi vogliamo calcolare le virgole e considerare l'imprecisione obbligata della conversione a colori, scompare un altro bit.

Sono riuscito a spiegarmi meglio?
Vedi che non c'è nessuno shift a dx, nè carry flags che si accendono?

Manca qualche passaggio peggiorativo, ma sto cercano di spiegare il principio.

Ed ecco un'altra grande differenza tra raw e jpeg: il jpeg codifica ad 8 bit. Nel NEF (raw) potremo invece analizzare anche il rumore, con tutta l'estensione dei 12 bit.

Ciao a tutti e scusate la mia breve assenza.

Enzo

Un grazie all'autore di questa discussione, che mi ha molto interessato, e complimenti per il suo alto livello di preparazione e per le non comuni doti di capacità di divulgazione e semplificazione in una materia in realtà altamente tecnica e specialistica.

Fa certamente piacere leggere ogni tanto una discussione d'alto livello e per di più priva delle polemiche e delle liti che purtroppo sembrano essere diventate una consuetudine anche dove gli argomenti e la preparazione dei partecipanti potrebbero offrire ben di meglio.

Saluti.

Grazie a tutti voi che replicate con spirito costruttivo.

Enzo

quindi pensi che in futuro, come già successo per altre tecnologie (vedi stabilizzatore), seguiremo la strada delle videocamere di ultima generazione con 3 CCD, uno per ogni colore?
non sarebbe male come idea

Ho solo tratto spunto dal mondo delle videocamere: tecnicamente, una volta risolto il problema della compatibilità del parco ottiche esistente, non dovrebbero esserci grandi problemi.
Sono solo mie illazioni non supportate da nulla di concreto.

Ciao

Enzo

Dear All..

Riapro questa discussione dopo il make-up resosi necessario.
Mi scuso con coloro che avevano postato utili argomentazioni tra i messaggi successivi consapevole che tutti gli interessati hanno compreso il fine.

Buona continuazione...

Giuseppe Maio
www.nital.it

Sono quasi certo che un giorno staremo a discutere se una camera a 3 sensori avrà più rumore di una a singolo sensore.

E questo che mi rammarica...
Al posto di pensare alla fotografia nel senso della parola, gli utilizzatori vanno sempre più sull'aspetto che nulla può influire sulla bellezza di uno scatto, concentrando l'attenzione sull'ingrandimento al microscopio dei pixel, anzichè soffermarsi ad osservare il risultato di una buona stampa.

Io continuerò a far stampare le mie immagini, ed ammirare i risultati. Gli altri facciano quello che vogliono.

Ad ogni modo, non posso che inchinarmi di fronte a queste spiegazioni, e porgere i miei più sinceri complimenti a Vincenzo Franchini

E questo che mi rammarica... 
Al posto di pensare alla fotografia nel senso della parola, gli utilizzatori vanno sempre più sull'aspetto che nulla può influire sulla bellezza di uno scatto, concentrando l'attenzione sull'ingrandimento al microscopio dei pixel, anzichè soffermarsi ad osservare il risultato di una buona stampa.

Se può contare trovo che tu abbia ragione piena: il fine della fotografia è fotografare e goderne i frutti, magari condividendone con altri il piacere.
Almeno, qui, in questa stanzetta, non siamo fuori tema.

Io continuerò a far stampare le mie immagini, ed ammirare i risultati. Gli altri facciano quello che vogliono.

Ad ogni modo, non posso che    inchinarmi di fronte a queste spiegazioni, e porgere i miei più sinceri complimenti a Vincenzo Franchini

Con le macchine digitali ho dovuto in parte tornare anch'io sul banco di scuola, perché presentano problemi per un certo qual verso differenti rispetto a quelle dedicate per astronomia ed imaging scientifico: essenzialmente il forte controllo che il firmware ha sul risultato finale e i valori di FWC relativamente bassi (non sto pensando solo alla nostra marca). Da appassionato di diapositive, sto cercando ancora il modo di riuscire a trasportarne la qualità della proiezione su grande schermo nel campo del digitale.
Ritengo che non sia assolutamente facile: il ricampionamento a scendere per proiettare su grande schermo penalizza grandemente la qualità.

Sulla mia battuta delle macchine a 3 sensori, come ho già detto, è una pura illazione, senza notizie o sentito dire alle spalle. Semplice spunto dalle videocamere e dal fatto che in astronomia usiamo il doppio sensore da anni.

Grazie dell'apprezzamento (...preparati perché sto per rientrare in linea...)

Enzo Franchini

Ciao, volevo sapere se un CCD interline "produce" piu' o meno rumore di un CCD full frame, e sapere magari le differenze.
Ciao Gianni MLJ

Messaggio modificato da MLJ il Feb 20 2006, 08:28 PM

salve a tutti ma volevo porvi una domanda che per i più avrà una risposta ovvia,ma per me no,dunque la domanda di ordine puramente pratico è la seguente:è più visibile il rumore generato da una sensibilità maggiore o da un tempo di esposizione più lungo?cioè dovendo scattare in una situazione di luce limite(notte) cosa è conveniente prediligere?ciao.

salve a tutti ma volevo porvi una domanda che per i più avrà una risposta ovvia,ma per me no,dunque la domanda di ordine puramente pratico è la seguente:è più visibile il rumore generato da una sensibilità maggiore o da un tempo di esposizione più lungo?cioè dovendo scattare in una situazione di luce limite(notte) cosa è conveniente prediligere?ciao.

Credo sia preferibile scattare con un tempo di posa lungo e la sensibilità ISO più bassa possibile; soprattutto perchè, nella pratica, un tempo lungo (da 1/30 in poi) sarà responsabile di un rumore termico e la riduzione di tale disturbo, con la tecnica del Dark Frame, offre risultati migliori delle varie funzioni di riduzione del disturbo causato da una elevata amplificazione ISO perchè consente di contenere la perdita di dettaglio entro valori "accettabili".

Correggetemi se sbaglio...

Credo sia preferibile scattare con un tempo di posa lungo e la sensibilità ISO più bassa possibile; soprattutto perchè, nella pratica, un tempo lungo (da 1/30 in poi) sarà responsabile di un rumore termico e la riduzione di tale disturbo, con la tecnica del Dark Frame, offre risultati migliori delle varie funzioni di riduzione del disturbo causato da una elevata amplificazione ISO perchè consente di contenere la perdita di dettaglio entro valori "accettabili".

Correggetemi se sbaglio...

Concordo. Il motivo per cui è meglio un segnale termico con il suo rumore che un rumore di amplificazione consiste proprio in ciò che hai detto: è riproducibile abbastanza bene e, quindi, eliminabile. Dalle prove sulle macchine in mio possesso, comunque, direi che fino ad ISO 400, in condizione di bassa luminosità, i risultati sono accettabili. Sul segnale termico il firmware fa bene il suo dovere anche fino ad 1 sec di esposizione; comincia a notarsi, ma sempre su valori inimmaginabili fino a 5-6 anni fa, in esposizioni più lunghe.
Per eliminare il segnale termico da immagini non critiche, eseguite, immediatamente dopo l'esposizione, un'altra esposizione identica, ma con obiettivo chiuso, e dite al software di sottrarla dall'immagine-luce.
Nelle immagini molto critiche il procedimento diventa più lungo: eseguite, immediatamente, 9 esposizioni dark, fate estrarre al programma la mediana (non la media) su tutte le 9 pose dark e fategli sottrarre il risultato dall'immagine luce.

Se si pensa di non aver il tempo per eseguire 9 dark, si può sempre creare, a casa o in studio, una piccola banca dati dei dark, suddivisa per diversi livelli di temperatura ambiente per diversi tempi di esposizione, per poi utilizzarla nelle situazioni limite. E' ovvio che ogni tanto questa banca dati andrebbe aggiornata.

Concordo. Il motivo per cui è meglio un segnale termico con il suo rumore che un rumore di amplificazione consiste proprio in ciò che hai detto: è riproducibile abbastanza bene e, quindi, eliminabile. Dalle prove sulle macchine in mio possesso, comunque, direi che fino ad ISO 400, in condizione di bassa luminosità, i risultati  sono accettabili. Sul segnale termico il firmware fa bene il suo dovere anche fino ad 1 sec di esposizione; comincia a notarsi, ma sempre su valori inimmaginabili fino a 5-6 anni fa, in esposizioni più lunghe.
Per eliminare il segnale termico da immagini non critiche, eseguite, immediatamente dopo l'esposizione, un'altra esposizione identica, ma con obiettivo chiuso, e dite al software di sottrarla dall'immagine-luce.
Nelle immagini molto critiche il procedimento diventa più lungo: eseguite, immediatamente, 9 esposizioni dark, fate estrarre al programma la mediana (non la media) su tutte le 9 pose dark e fategli sottrarre il risultato dall'immagine luce.

Se si pensa di non aver il tempo per eseguire 9 dark, si può sempre creare, a casa o in studio, una piccola banca dati dei dark, suddivisa per diversi livelli di temperatura ambiente per diversi tempi di esposizione, per poi utilizzarla nelle situazioni limite. E' ovvio che ogni tanto questa banca dati andrebbe aggiornata.

Cosa è un esposizione dark?

Grazie

Gianluca

dovrebbe essere una esposizione di "buio" atta a far uscire soltanto il rumore causato dal riscaldamento del CCD. Rumore che non è del tutto casuale, ma dipende dalla costruzione stessa del sensore.

Per eliminare il segnale termico da immagini non critiche, eseguite, immediatamente dopo l'esposizione, un'altra esposizione identica, ma con obiettivo chiuso, e dite al software di sottrarla dall'immagine-luce.

Ciao! Vincenzo innanzi tutto davvero complimenti per la tua preparazione per il modo di esporre un argomento credo per molti interessantissimo ma alquanto ostico.
Perdona la mia poca esperienza sull'argomento potresti spiegare come fare, e, cosa intendi esattamente quando dici di chiedere al software di sottrarla dall'immagine-luce?

Michelangelo

Ciao! Vincenzo innanzi tutto davvero complimenti per la tua preparazione per il modo di esporre un argomento credo per molti interessantissimo ma alquanto ostico.
Perdona la mia  poca esperienza sull'argomento potresti spiegare come fare, e, cosa intendi esattamente quando dici di chiedere al software di sottrarla dall'immagine-luce?

Michelangelo

praticamente è quello che fa la macchina in automatico quando mette in funzione il NR su tempi lunghi. Chi non lo avesse ( pochissimi) può fare come suggerito da vincenzo nei suoi post precedenti. Uno scatto DELLO STESSO TEMPO DI ESPOSIZIONE DEL PRECEDENTE eseguitop immediatamente dopo.
Poi in photoshop si sovrappongono i due livelli e si usa come fusione il metodo sottratttivo.

Buzz come al solito gentilissimo, quindi avendo la D2x per me non sarà un problema, utile comunque sapere come agire per chi non fosse in possesso della Belva! OK!

Ripartiamo da dove eravamo rimasti: su una buccia di banana. La forzata e artata semplificazione di concetti non immediatamente percepibili, a volte, conduce ad errori. Il calcolo che avevo suggerito per spiegare un principio basilare conduce ad implicazioni errate sugli alti valori di segnale, perché mancante di un passaggio.
Se avete voglia di seguirmi e vi interessa l’argomento, ripartiamo da una visuale diversa.
Chi non abbia ben chiara la differenza tra analogico e digitale troverà una breve spiegazione nell'allegato che ho accluso .

Possiamo definire la Gamma Dinamica come il rapporto tra il massimo segnale registrabile (alte luci) ed il minimo segnale registrabile (ombre profonde). Poiché gli elettroni non si possono dividere in unità più piccole, quest’ultimo è considerato sempre pari ad 1. Un sensore costituito da pixel con FWC di 40000 elettroni restituisce, in questo modo, una gamma potenziale di 40000/1= 92 decibel. Sono, però, solo discorsi teorici, perché, nella realtà, siamo costretti a tenere conto del rumore del segnale (photon shot noise nella terminologia inglese).
Nel nostro esempio, la gamma reale restituita dal pixel (quindi, per esteso, dal sensore) crolla a 40000:200= 46 decibel. Attenzione che, rispetto a quella teorica, non è dimezzata: è di parecchi ordini di grandezza inferiore, a causa del procedimento che comporta calcoli logaritmici.
Questo dato non deve preoccuparvi: il nostro esempio porta ad una definizione di 200 toni di grigio e l’occhio umano non riesce a distinguerne più di 60-80, mentre i monitor non ne risolvono più di 100-120. Queste considerazioni ci fanno capire perché il formato Jpeg è peggiorativo per la restituzione della risoluzione spaziale, ma non per la restituzione del colore. I suoi 8 bit, che comportano 256 valori, definiscono abbondantemente i 200 toni della gamma del segnale. Ciò per pixel di grandezza fino 8-9 micrometri di lato: oltre questi valori il Jpeg comincia a perdere qualcosa anche nella restituzione della gamma dinamica. Ricordiamoci, però, che visivamente non ce ne accorgeremo: quindi è inutile iniziare “guerre di religione” verso questo formato

In ogni fotocamera CCD e CMOS, però, il segnale non viene trasferito indisturbato a causa del rumore di lettura obbligato, possiamo trarre spunto dalla definizione che la Nikon stessa dà, ridefinendo la Gamma Dinamica come il rapporto tra il massimo segnale registrabile ed il rumore di lettura della camera. Il rapporto, quindi, diventa: FWC/readout noise. Nel nostro esempio, ipotizzando un realistico rumore di lettura di 10 elettroni/pixel, otterremmo un rapporto S/N (o gamma dinamica) di 40000/10= 72 db, abbondantemente al di sopra della gamma dinamica resa dal sensore.
Ogni convertitore al mondo restituisce un suo errore, detto di quantizzazione (o quantificazione, forse meglio nella nostra lingua), che è calcolabile dividendo il passo per 3,46 (questo divisore è dettato da leggi statistiche). Utilizzando sempre il nostro esempio, questo errore sarebbe pari, per un ADC a 10 bit, a: (40000/1024)/3,46 = 39/3,46 = 11,3 elettroni, valore superiore al readout noise. Non è accettabile: dove possiamo intervenire? La FWC non possiamo cambiarla, tantomeno il divisore. Ci resta il passo, che possiamo ridurre aumentando i bit del ADC. Se utilizzassimo un ADC a 12 bit otterremmo: (40000/4096)/3,46=2,8 elettroni, più di 3 volte inferiore al readout noise. Questo valore è accettabile. Ecco il perché della scelta di un ADC a 10, 12, 14,16 bit. Le Case calcolano il readout noise della camera e, in base a questo e alla FWC del pixel, calcolano la risoluzione ottimale in bit del ADC. E non porta a nulla la seguente conclusione: allora perché non usare ADC a 16, 24, 32…bit? La risposta è semplice: più alto il numero di bit, più lenta la velocità di codifica, più alto il consumo energetico, più pesante il file immagine. In medio stat virtus.

E che succede alla gamma dinamica del sensore, più bassa rispetto a quella dell’elettronica? Semplicemente si “spalma”: i 200 toni di grigio del nostro esempio, risolti dal sensore, si spalmano sui 4000 della gamma dinamica del circuito. Non pensate di trovare nel file in uscita 20 valori uguali per ognuno dei 200 grigi: saranno in ogni caso tutti lievemente diversi , perché interviene la variabilità statistica del segnale e l’errore di decodifica.

Ecco il senso di quanto affermato nel post precedente: la perdita virtuale di bit di risoluzione del ADC. Una gamma dinamica di 46 decibel può essere processata da un ADC a 72 db, ma non si può creare ciò che non esiste. 46 db entrano, 46 db escono (relativamente al nostro esempio).

Passiamo sul piano pratico e vediamo di tirare qualche conclusione, utile ai fini pratici.

1- a parità di bontà di progetto circuitale, la gamma dinamica è legata alle dimensioni del pixel: pixel minore = gamma minore. Le dimensioni del sensore non contano, se non per qualche piccola variabile che possiamo trascurare. E’ il motivo per cui le compatte, superpopolate da piccoli pixel, non possono reggere il confronto con i sensori delle reflex.

2- Non fidarsi dell’occhio, almeno fino a che la conoscenza con la propria fotocamera si sia approfondita. Valutate i valori di bianco, con i soliti programmi in vostro possesso o con l’istogramma sul display della macchina: il bianco deve saturare il pixel al 70-80 %. Valori inferiori significano luce insufficiente: aumentare l’esposizione. Valori troppo alti, 90-100% significano probabile perdita di alti toni: ridurre l’esposizione. Chi comanda è il bianco: insufficienti valori di bianco significano riduzione della gamma dinamica (è come se riducessimo la FWC) e rumore nelle basse luci. E’ una regola obbligata: non si può chiedere alla macchina l’impossibile. Per vostra curiosità, anche in astrofotografia si controlla il bianco: su stelle di cui si conoscono perfettamente le caratteristiche dello spettro luminoso, riportate nelle tavole astrofotometriche.

3- Un altro fattore peggiorativo dell’immagine è la non uniformità di risposta al segnale luce. I pixel sono tutti un po’ diversi tra loro in fatto di risposta alla luce. Il firmware ne tiene conto, ma deve fare di ogni erba un fascio. Imparate voi stessi ad applicare la funzione Dust Off delle Nikon anche se avete il sensore più pulito al mondo. Questa funzione ha un nome che trae un po’ in inganno, perché non serve solo ad eliminare dall’immagine l’effetto della polvere (dust) presente sul sensore: elimina, di fatto, le disuniformità di risposta dei pixel regalandovi superfici omogenee con colori di tonalità uniforme. Ne potremo riparlare.

4- Spingere gli ISO provoca obbligatoriamente rumore: io mi meraviglio di ciò che riescono a fare i firmware delle grandi Case al proposito. Infatti, un’altra formula che quantifica il readout noise è quella che lo definisce come: (guadagno dell’amplificatore * deviazione standard di immagini-differenza di bias-frames) / radice quadrata di 2. Lasciamo perdere i paroloni e guardiamo ciò che è veramente la chiave di tutto: se raddoppiamo l’amplificazione (ISO 1 valore più alto), il readout noise raddoppia, la gamma dinamica dimezza. Il firmware può solo tentare di correggere qualcosa che non può evitare. Se non avete particolari necessità pratiche o creative, lasciate perdere le regolazioni degli ISO.

5- Ove non sia necessario, evitiamo le 100 pose al secondo….la raffica non può restituire una qualità di immagine pari alle pose singole: peggiora il readout noise in tutte le sue componenti, il ADC scende di precisione, i pixel del sensore non riescono a “svuotarsi” completamente tra una posa e la successiva.

6- In situazioni di luce critica, con soggetti statici, usate la possibilità delle pose multiple (ogni 4 pose il rumore dimezza, su 9 pose il rumore si riduce di 3 volte…) Purtroppo non è utilizzabile per tutto ciò che sia in movimento. Non fatevi venire l’idea di utilizzare la stessa posa per nove volte, perché in questo caso il rumore salirebbe di pari passo.

7- All'inizio di ogni sessione è bene eseguire un paio di pose in piena luce e scartarle: serve a ripulire i pixel e tutta l'elettronica di contorno da elettroni spuri.

Ho enunciato i principi base del rumore, nelle sue principali manifestazioni: molto resta da dire, ma diventerebbe un discorso per puri addetti ai lavori o superappassionati all’argomento.

In molti mi hanno chiesto ove poter approfondire l’argomento. Suggerirei:
Il libro di Maio, che conosciamo tutti.

Christian Buil, CCD Astronomy, Wilkmann-Bell Inc, ISBN 0-943396-29-8
(Molto tecnico nella parte iniziale. Comporta un po’ di conoscenza di elettronica e infarinatura di chimica. La parte dedicata all’astronomia occupa solo la seconda metà del libro e, in ogni caso, fornisce implicazioni interessanti anche per la fotografia tradizionale)

Martinez-Clotz, A practical Guide to CCD, Cambridge University Press, ISBN 0-521590-63-9.
Facile e limitato all’essenziale.

Purtroppo sono in lingua inglese, anche se scientifico, quindi semplice, e non ne esiste traduzione italiana: facilmente reperibili alla libreria Hoepli, Milano (www.hoepli.it) o sui circuiti internet.

Un saluto a tutti

Enzo Franchini

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Ripartiamo da dove eravamo rimasti:
..... alla libreria Hoepli, Milano (www.hoepli.it) o sui circuiti internet.

Un saluto a tutti

Enzo Franchini

non me lo sonomletto tutto (è quasi un libro) ma i concetti si...e devo dire che sei riuscito (con un sacco di voglia che io non avrei avuto) ad portare un po di chiarezza su un argomento quantomeno da tesi di laurea....
cpmplimenti e grazie.

Veramente un lavoro pregevole.
Utilissimi i consigli pratici che possiamo applicare anche alle nostre macchinette.
Grazie Vincenzo.

...
Possiamo definire la Gamma Dinamica come il rapporto tra il massimo segnale registrabile (alte luci) ed il minimo segnale registrabile (ombre profonde)....Enzo Franchini

Intanto i miei complimenti per "il dono" che possiedi di rendere intuibili concetti maledettamente ostici...e leggendo il tuo intervento mi è venuta una domanda che ti pongo subito: ...se immaginassimo di fotografare con una macchina digitale una immagine chiara nella parte superiore e scura in quella inferiore, oppure al contrario, e fornissimo ai pixel una matrice che con cui deve confrontarsi e che gli dice se si trova nella parte chiara o in quella scura e quindi può eliminare una parte delle informazioni ....non avremo così la possibilità di eliminare (in questa particolare situazione) il 50 % del rumore?
Se ho detto una stupidaggine fatti una risata , comunque grazie per il tuo lavoro e continua su questa strada con passo analogico o digitale...
Ciao, Gianni

Concordo. Il motivo per cui è meglio un segnale termico con il suo rumore che un rumore di amplificazione consiste proprio in ciò che hai detto: è riproducibile abbastanza bene e, quindi, eliminabile. Dalle prove sulle macchine in mio possesso, comunque, direi che fino ad ISO 400, in condizione di bassa luminosità, i risultati  sono accettabili. Sul segnale termico il firmware fa bene il suo dovere anche fino ad 1 sec di esposizione; comincia a notarsi, ma sempre su valori inimmaginabili fino a 5-6 anni fa, in esposizioni più lunghe.
Per eliminare il segnale termico da immagini non critiche, eseguite, immediatamente dopo l'esposizione, un'altra esposizione identica, ma con obiettivo chiuso, e dite al software di sottrarla dall'immagine-luce.
Nelle immagini molto critiche il procedimento diventa più lungo: eseguite, immediatamente, 9 esposizioni dark, fate estrarre al programma la mediana (non la media) su tutte le 9 pose dark e fategli sottrarre il risultato dall'immagine luce.

Se si pensa di non aver il tempo per eseguire 9 dark, si può sempre creare, a casa o in studio, una piccola banca dati dei dark, suddivisa per diversi livelli di temperatura ambiente per diversi tempi di esposizione, per poi utilizzarla nelle situazioni limite. E' ovvio che ogni tanto questa banca dati andrebbe aggiornata.

Insomma un pò come un immagine "dust off" per la polvere sul sensore?

Insomma un pò come un immagine "dust off" per la polvere sul sensore?

Sì. Nei manuali esiste poco su questo argomento, ma è comprensibile. Chi passa dall'analogico al digitale, si ritrova immediatamente con un numero di variabili che incute timore a chiunque: meglio non mettere troppa carne al fuoco e aspettare che la progressiva esperienza e curiosità del fotografo facciano il resto.

Enzo

Sì. Nei manuali esiste poco su questo argomento, ma è comprensibile. Chi passa dall'analogico al digitale, si ritrova immediatamente con un numero di variabili che incute timore a chiunque: meglio non mettere troppa carne al fuoco e aspettare che la progressiva esperienza e curiosità del fotografo facciano il resto.

Enzo

Mi viene in mente che allora potrei provare proprio la funzione dust off di capture...chissà che non funzioni????

Gianluca

se mi posso permettere... ecco il valore aggiunto di un grande Forum
grazie Vincenzo

ciao
Giorgio

Intanto i miei complimenti per "il dono" che possiedi di rendere intuibili concetti maledettamente ostici...e leggendo il tuo intervento mi è venuta una domanda che ti pongo subito: ...se immaginassimo di fotografare con una macchina digitale una immagine chiara nella parte superiore e scura in quella inferiore, oppure al contrario, e fornissimo ai pixel una matrice che con cui deve confrontarsi e che gli dice se si trova nella parte chiara o in quella scura e quindi può eliminare una parte delle informazioni ....non avremo così la possibilità di eliminare (in questa particolare situazione) il 50 % del rumore?
Se ho detto una stupidaggine fatti una risata  , comunque grazie per il tuo lavoro e continua su questa strada con passo analogico o digitale... 
Ciao, Gianni

No, non hai detto una stupidaggine. Sono io che non ho capito bene i termini della questione, soprattutto riguardo la matrice. Me la riformuli per favore?

Grazie, anche per l'apprezzamento.

Enzo

Hai mai provato ad usare la funzione "dust off" di capture? rinominando ovviamente l'esposizione dark...è una c....ta?

Ciao

Gianluca

Messaggio modificato da gdonadio il Feb 24 2006, 07:29 PM

Grandioso intervento!

Solo una cosa mi risulta ostica, perchè viene data per scontata:
la formula per il calcolo dei Db.
quando dici che 40000.1 fa 92 e 40000:200 fa 46 rimango un po' di stucco...
e dire che una volta ci facevo i calcoli per l'audio, sui rapporti S/N..

inoltre: i sensori Cmos, non hanno il sistema di svuotamento a cascata. Le "racciomandazioni" sulla raffica (calore) e sugli scatti "a vuoto" valgono anche per quella tecnologia? e l'LBcast?
Mi permetto di chiedertelo per avere una completezza di nozioni.

Hai mai provato ad usare la funzione "dust off" di capture? rinominando ovviamente l'esposizione dark...è una c....ta?

Ciao

Gianluca

Purtroppo non è possibile. Sono due procedimenti totalmente diversi.
Nel Dust off succede questo:
- viene presa come riferimento una posa eseguita verso una sorgente di luce uniforme.
- poiché si suppone che in tal caso il flusso fotonico sia omogeneo, ogni disparità di lettura nei pixel è una conseguenza della diversa risposta alla luce, dovuta sia a differenze costruttive del pixel sia alla presenza di aloni, macchie o polvere sul sensore sia a vignettatura causata dall'obiettivo. Se la causa fosse il pixel, la risposta potrebbe essere minore, uguale o maggiore rispetto alla media estratta da tutti i pixel del sensore. Negli altri casi, naturalmente, solo minore.

- il software calcola la media della risposta dei pixel: diciamo, per esempio, 10000

- esamina la risposta di ogni pixel del sensore dividendo il valore letto per 10000. Ad esempio, se il pixel A facesse leggere 9800, sarebbe 9800/10000=0,98. Se nel pixel B fosse 10300, otterremmo 1,03. Questo calcolo viene eseguito e memorizzato pixel per pixel.

- quando si va ad elaborare un'immagine con la funzione dust off, il software esegue una semplice divisione. Divide il valore del pixel dell'immagine da processare per il valore della risposta relativa a quel pixel. Per esempio, se nel pixel A si leggesse il valore 25000, avremmo: 25000:0,98=25510; se nel pixel B si leggesse 5000, avremmo: 5000:1,02=4902. In pratica il valore di ogni pixel viene ricalcolato sulla base della sua risposta ad una sorgente di luce uniforme.

Il dark (meglio chiamarlo dark frame), invece, è l'immagine della corrente di buio, che va sottratta dall'immagine. Operazione totalmente diversa.

Nikon ha chiamato così la funzione dust off per renderla facilmente capibile e ... amichevole verso l'utilizzatore. Il suo vero nome, in realtà, è "Applicazione del Flat Field" ed è uno dei cardini della fotografia digitale. Ci sono lunghissimi paragrafi e teorie sulle modalità di esecuzione dell'immagine Flat Field (che, tradotto, significa immagine di un campo piatto). Nella fotografia scientifica e in astronomia non esiste immagine digitale cui non venga applicata tale funzione.
Non lo so per certo, ma immagino che il firmware delle nostre macchine abbia in memoria un'immagine di riferimento della risposta di ogni singolo pixel.

Ho fatto una piccola ricerca in tutto il forum, forse non ho inserito le parole giuste, ma non ho trovato alcun lungo 3D sul dust off o flat field. E questo mi meraviglia un po', perché ritengo che almeno i professionisti di studio dovrebbero avere una banca dati sul flat relativo ad ogni obiettivo e ad ogni diaframmatura. Probabilmente si pensa che l'azione del firmware sia sufficiente in ogni situazione. Anche le riviste ne parlano molto poco.

Ho esposto solo il principio del dust off e mi fermo qui, perché il discorso sul flat ci porterebbe molto lontano (esecuzione, calibrazione del flat ...) e non voglio aggiungere troppa carne al fuoco del malloppone che vi ho dato in pasto.


Ciao

Enzo

Grandioso intervento!

Solo una cosa mi risulta ostica, perchè viene data per scontata:
la formula per il calcolo dei Db.
quando dici che 40000.1 fa 92 e 40000:200 fa 46 rimango un po' di stucco...
e dire che una volta ci facevo i calcoli per l'audio, sui rapporti S/N..

Il moltiplicatore è 20.
Da cui : 20*log(S/N). Naturalmente il logaritmo è in base 10.

inoltre: i sensori Cmos, non hanno il sistema di svuotamento a cascata. Le "racciomandazioni" sulla raffica (calore) e sugli scatti "a vuoto" valgono anche per quella tecnologia? e l'LBcast?
Mi permetto di chiedertelo per avere una completezza di nozioni.

Gli scatti a vuoto servono soprattutto per ripulire il sensore dalle cariche che si fossero accumulate anche per il solo effetto della temperatura. Penso che CCD, CMOS, LBcast, superCCD, ICCD...soffrano tutti di questo effetto.
Sulla totale lettura del pixel durante la raffica ho letto che il cmos si comporta meglio: non sono un elettronico e non posso darti una risposta motivata. Anche solo concettualmente, però, capisco che il readout noise nel cmos deve essere maggiore rispetto al ccd, perché si tratta di gestire milioni di singoli amplificatori contro i pochi stadi (se non il singolo) del ccd.

Penso che qualche esperto di elettronica che ci segua possa risponderti più dettagliatamente.

Grazie delle parole.

Enzo

No, non hai detto una stupidaggine. Sono io che non ho capito bene i termini della questione, soprattutto riguardo la matrice.

così mi hai risposto!

Non lo so per certo, ma immagino che il firmware delle nostre macchine abbia in memoria un'immagine di riferimento della risposta di ogni singolo pixel

ciao e grazie, Gianni