ISO in fotografia e rumore digitale
All’interno della nostra rubrica dedicata alle basi della fotografia, vi proponiamo un nuovo articolo su uno dei componenti dell’esposizione fotografica. Anche la vostra fotocamera è sensibile, lo sapevate? L’ISO in fotografia regola appunto questa “sensibilità”. Ma qual è il suo significato?
ISO in fotografia, cosa è?
L’ISO in fotografia è la capacità del sensore di catturare la luce presente nella nostra scena. Più è alto il valore dell’ISO più il sensore della nostra fotocamera catturerà luce; al contrario, più è basso meno luce verrà registrata. Il sensore digitale è composto da una superficie di fotodiodi, componenti responsabili della trasformazione del segnale luminoso in segnale elettrico. Ogni fotodiodo è un “minuscolo sensore” che cattura la luce nelle sue 3 componenti: Red, Green, Blue, le stesse componenti cromatiche fondamentali a cui è sensibile il nostro occhio. I fotoni colpiscono il fotodiodo e innescano una corrente elettrica che diventa poi un dato digitale da elaborare nel processore di immagini.
Nelle immagini sottostanti abbiamo raffigurato i 3 segnali fondamentali in due situazioni diverse:
– Figura 1. il segnale captato è di intensità normale, corretta per una giusta esposizione della scena.
– Figura 2. segnale captato di bassa intensità, non sufficiente ad ottenere una giusta esposizione.
Nella situazione della figura 2 possiamo rendere più potente il segnale, forzando la fotocamera a compiere un’amplificazione. Verrà impostato un nuovo livello di luminosità massimo amplificando il segnale.
– Figura 3. amplificazione del segnale per trasformare un segnale di bassa intensità in un segnale che assicura una corretta esposizione.
Quando cambiamo il valore dell’ISO in fotografia digitale non facciamo altro che modificare il fattore di guadagno che viene applicato al segnale per amplificarlo. Tecnicamente il valore in sè è il grado di eccitabilità del singolo fotodiodo del sensore. Le fotocamere hanno un valore nativo di ISO (in genere ISO 100) per cui questo guadagno digitale non viene applicato. Selezionando altri valori dal menu rispetto al valore nativo, si interviene sul fattore di guadagno da applicare al sensore aumentando la quantità di segnale per ogni canale RGB; per esempio impostare un ISO pari a 200, quando la fotocamera ha un valore nativo di 100, significa applicare un fattore di guadagno che raddoppia la quantità di segnale inviata al processore.
N.B. I valori di sensibilità ISO corrispondono a quelli della sensibilità ASA nelle pellicole analogiche. L’ASA è un valore intrinseco della pellicola. Il vantaggio di scattare in digitale è anche quello di poter settare a piacimento l’ISO, senza dover cambiare la pellicola, come invece avveniva con i sistemi analogici.
Valori tipici di sensibilità ISO
100 – 200 – 400 – 800 – 1600 – 3200 – 6400 – 12800 e così via ISO. Ogni valore ha uno stop di differenza rispetto al suo antecedente e permette al sensore di registrare il doppio della luce. I valori a disposizione al momento dello scatto dipendono dal sensore inserito nella fotocamera.
Come influenza le nostre foto?
Esposizione dello scatto
Modificare il parametro dell’ISO nei nostri scatti modifica la quantità di luce registrata sul sensore e, di conseguenza, l’esposizione complessiva della foto. Vediamo un esempio:
Scattando con una serie di parametri fissi (otturatore e diaframma) e variando solo l’ISO, si noterà come la foto si faccia sempre più luminosa.
Impostare valori di ISO più alti ci è utile per abbassare il tempo di esposizione, evitare di scattare foto mosse e impostare un’apertura diaframma più ridotta per ottenere ad esempio una maggiore profondità di campo.
Rumore digitale
Aumentare l’ISO nella nostra fotografia prima dello scatto non comporta solamente benefici, il risvolto della medaglia è l’aumento del cosiddetto “rumore digitale“.
“Il rumore digitale è un segnale di disturbo costituito da pixel casuali sparsi in tutta la foto”
All’interno della fotocamera ci sono svariati elementi percorsi da corrente elettrica che generano interferenze. Queste interferenze creano un segnale di disturbo di fondo che viene registrato dal sensore. Per il valore nativo di ISO il disturbo è minimo e non incide in maniera visibile sulle nostre foto, la situazione cambia all’aumentare dell’ISO e quindi del fattore di upscaling.
Andiamo a riprendere la Figura 3 e inseriamo il segnale di disturbo:
– Figura 4: A sinistra abbiamo il valore nativo di ISO, il segnale di disturbo è di bassa intensità. A destra la situazione dopo la selezione di un valore di ISO più alto: si evidenzia un chiaro aumento del disturbo. Il segnale del rumore è stato amplificato insieme al segnale totale della luce.
Come arginare o correggere la presenza del rumore digitale?
- Abbassando gli ISO alzando il tempo di esposizione (usando, per esempio, un TREPPIEDI).
- Attivando alcune impostazioni della fotocamera per ridurre il rumore al momento della memorizzazione della foto.
- Correggendo la foto all’interno di programmi appositi (come PHOTOSHOP – LIGHTROOM).
ISO alti o ISO bassi
Ecco alcuni veloci suggerimenti su quando utilizzare ISO alti o mantenere valori bassi e quali sono le conseguenze sui nostri scatti.
- ISO Alti: Situazione di scarsa luce ambiente con un soggetto in movimento (ad esempio, fotografia sportiva in interni) senza l’ausilio del flash o di luci continue, o nel caso in cui scattassimo ad un soggetto fermo come un panorama, se non siamo dotati di un treppiedi o di una superficie su cui appoggiare la fotocamera. Impostare ISO alti ci permette di utilizzare tempi più rapidi di esposizione, congelare il movimento o chiudere il diaframma per aumentare la profondità di campo. Di contro però noteremo la comparsa della grana nella foto, il cosiddetto rumore digitale dovuto all’amplificazione del segnale RGB.
- ISO Bassi: scena con un buon livello di illuminazione che ci permette di regolare il tempo di esposizione in base alla dinamicità del soggetto e apertura del diaframma secondo la nostra creatività. Utilizziamo dei tempi di sicurezza per non avere foto mosse o micromosse e regoliamo con cognizione il diaframma per mettere a fuoco ciò che è realmente importante nella nostra foto. Usiamo ISO bassi anche per riprendere soggetti immobili che possiamo riprendere effettuando lunghe esposizioni, aiutati da un treppiedi o una superficie su cui poggiare la fotocamera come i panorami.
NB. Attenzione a non focalizzarci sulla presenza del rumore fino a compromettere le foto per paura di alzare il valore dell’ISO, meglio una foto con rumore digitale che una foto mossa o con la profondità di campo inadeguata per la tipologia di scena.
Tecnologia ISOless e ISO-Invariance
La tecnologia ISOless è una caratteristica dei sensori digitali che sta venendo sfruttata sempre più dai produttori di fotocamere, soprattutto Fujifilm, Sony e Nikon. I sensori beneficiari di questa proprietà possono creare immagini digitali in cui l’amplificazione ISO può avvenire sia prima che dopo la generazione dei dati grezzi poi impressi nei file RAW, senza che siano percepibili differenze tra i due risultati. Scattando ad esempio una prima foto di una scena a ISO 1600 e successivamente una seconda identica anche nei parametri di scatto, ma ad ISO 400 e sovraesponendola di 2 stop in postproduzione (quindi un’equivalente esposizione) genererà due immagini equivalenti a livello qualitativo, senza che la seconda sia affetta da maggiore disturbo dovuto alla sovraesposizione in fase successiva.
Questa caratteristica, detta ISO-Invariance, permette una maggiore flessibilità in fase di scatto nonchè nella gestione della gamma dinamica della nostra fotocamera: possiamo ad esempio esporre una scena ad alto contrasto per evitare di bruciare le alte luci e recuperare successivamente le ombre in postproduzione senza preoccuparci troppo del rumore digitale che avremmo generato ad esempio con un sensore non ISOless, risparmiandoci anche un eventuale HDR.
Come diminuire il rumore digitale in Lightroom
In certe situazioni di scarsa illuminazione e soggetti in movimento (come un concerto) l’unica soluzione per portare a casa uno scatto è alzare gli ISO, non dobbiamo aver paura di veder comparire la classica grana da ISO alti: meglio il rumore digitale di una foto mossa o non perfettamente a fuoco!
Possiamo poi mitigare l’indesiderato effetto tramite i programmi di post produzione, in questo articolo vedremo come farlo su Lightroom:
Selezionando la foto e spostandoci sul modulo “sviluppo” avremo a disposizione tutti i controlli per modificare il nostro scatto, la sezione che ci serve è DETTAGLI: all’interno vi è lo slider che controlla la luminanza, è quello che permette di levigare la foto e diminuire la percezione del rumore digitale.
Questo slider agirà su TUTTO LO SCATTO andando ad diminuire la nitidezza della foto, anche in zone in cui il rumore è marginale, per questo dovremo impostare valori non troppo alti, pena la perdita di dettaglio e di contorno. Qualora volessimo mantenere il contrasto sulla scena possiamo agire sul controllo dello slider contrasto per preservarlo.
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