1° FORUM ITALIANO SIGMA FOVEON

Italo · Sigma Guru Registrato: 12/12/08 15:05 Messaggi: 2961 Residenza: Rimini

Ormai tutti sanno che il pixel è un'unità corrispondente ad un singolo punto dell'immagine capace, come un secchiello, di raccogliere una certa quantità di fotoni che "piovono" entro il suo perimetro trasformandosi in elettroni.
Ovviamente più grande sarà il pixel, tanto maggiore sarà la quantità di elettroni che potrà contenere, ma tanto più grande sarà anche il punto, per cui il dettaglio dell'immagine prodotta sarà più grossolano anzichè finemente leggibile.
In base a questo elementare principio è facile intuire che esiste una densità di pixel ottimale per ogni dimensione di sensore anche considerando le caratteristiche dell'ottica che formerà l'immagine.

Ciò che riduce la capacità di sfruttare interamente il volume del "secchiello" è il rumore termico, che come "sabbia" si va formando col tempo sul fondo impedendoci di distinguere e prelevare le informazioni che si trovano miscelate in esso.
Il rumore che si genera nel sensore, a partire dal momento in cui viene attivato (esposizione), è proporzionale solo al tempo di esposizione e alla temperatura.
Nel grafico ho supposto per semplicità un tempo e temperatura costanti in modo da ottenere una quantità costante di rumore in tutte le esposizioni con uniche variabili: iso e diaframmi (ipotetici).
Fino al convertitore analogico/digitale i dati restando analogici subiscono ulteriore rumore (qui non considerato) dall'hardware di lettura dei dati + quello dell'amplificatore ISO (assente nel foveon) e quello del convertitore A/D stesso.

Per dinamica di un sensore si intende il rapporto tra la massima quantità di elettroni che un pixel può contenere (Full Well Capacity) e il numero di elettroni rappresentati dal rumore, il risultato è espresso in decibel = 20Log S/N (Signal to Noise ratio).

Resta in generale il concetto che più grande è un pixel e migliore sarà il suo fattore dinamico, anche se questo può essere affermato in assoluto non sempre può essere verificato in pratica, infatti qualcuno potrebbe chiedersi come mai la dinamica di alcune compatte che hanno il lato dei pixel di alcuni micron (millesimi di mm.) sia quasi simile a quella delle reflex con lato più che doppio.
La definizione di dinamica ci può aiutare a capire il fenomeno.
Con riferimento al grafico sottostante, supponiamo di avere un pixel di dimensioni inferiori che può accumulare la metà di elettroni (5.000), ma che grazie alla sua struttura tecnologica (CCD anzichè CMOS) produca un rumore di soli 5 elettroni, il suo indice dinamico sarà il medesimo del pixel del grafico: 5.000/5 = 1.000

La scala di sensibilità in un sensore, sia foveon che a mosaico, non esiste ma nasce con una sensibilità fissa dipendente dalla tecnologia con cui è stato costruito, generalmente attorno a 60-70 iso arrotondati a 100 via sw (compensazione EV interna).
Le sensibilità più alte si ottengono sottoesponendo quella nativa finchè il livello di rumore permette, mentre il programma di visualizzazione in camera mostra l'immagine come esposta correttamente in relazione alla sensibilità impostata, applicando all'occorrenza la dose adeguata di Noise Reduction.
L'unica differenza tra il Bayer e il foveon è che il primo comprende nell'hardware uno stadio moltiplicatore di elettroni prima del convertitore A/D (X2, X4, X8....) impostabile dall'utente come scala ISO: questo non favorisce la qualità delle informazioni poichè moltiplica non solo i dati ma anche il rumore e aggiunge un certo tasso di rumore termico da esso stesso generato.
La peggiore gestione del rumore da parte del foveon è invece dovuta principalmente alla sua architettura a strati: già casuale in un solo strato, diventa estremamente "random" quando ne vengono sommati tre, per cui possono sommarsi 3 valori massimi in un pixel e 3 minimi in quello adiacente, triplicando così l'entità del problema.

Tornando al grafico, si nota facilmente che all'aumentare della sensibilità fittizia il rapporto tra l'informazione utile e il rumore si riduce peggiorando progressivamente la qualità, però si nota anche l'aumento della disponibilità di sovraesposizione (spazio per raggiungere la linea rossa), cioè ad alta sensibilità è difficilissimo sovraesporre anche se il file viene visualizzato in modo devastato come nell'esempio sottostante.

800 iso +3EV (100 iso) zero setting:

Recuperando i livelli:

Diverso il discorso se sovraesponiamo i 100iso di +1 per ottenere i 50 iso (ufficialmente non disponibili nella SD10) oppure 100iso+2 per 25iso: si può fare ma, come nella SD14, solo con scene a basso contrasto prive di luci troppo "spinte" perchè, come si vede nel grafico, la "linea rossa" è vicina!

100iso +1EV (50iso) "livellata", nonostante i contrasti non proprio moderati si è comportata molto bene, il rumore è ai minimi livelli anche nelle ombre, non so se la 14 in queste condizioni di luce reggerebbe!

Ho anche fatto questo tentativo ma, come ho rappresentato nel grafico, non c'era più spazio per la dinamica e le informazioni di colore delle parti più chiare sono andate "fuori dal vaso" come sul muro della casa sulla destra che da rosa-arancio è diventato biancastro, però con scene adatte (ritratti in studio) penso che i grossi pixel della "10 rendano possibile questa sensibilità sicuramente negata alla "14.
Zoomando al 500% non si riesce a notare il rumore nemmeno nelle ombre più scure.
100iso +2EV (25iso) "livellata"

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SpeedWeb · Inviato: Ven Feb 20, 2009 19:43 Oggetto:

Complimenti ottima spiegazione come sempre, me la devo stampare e leggere con calma Wink

Nerone · Inviato: Ven Feb 20, 2009 19:50 Oggetto:

Ciao Italo, molto interessante.... come tuo solito. Semplificando molto, se applicassi una correzione fissa di + 07 ev, otterrei un miglioramento generale del rumore e dei colori dell'immagine ad ogni sensibilità, anche con la SD14 o sbaglio? Gamma dinamica del soggetto ripreso permettendo naturalmente.

Italo · Inviato: Ven Feb 20, 2009 20:56 Oggetto:

Citazione:

Semplificando molto, se applicassi una correzione fissa di + 07 ev, otterrei un miglioramento generale del rumore e dei colori dell'immagine ad ogni sensibilità, anche con la SD14 o sbaglio?

Chi ha capito quello che ho scritto dovrebbe sapere che sovraesporre può essere pericoloso solo a 100iso (ancora di più a 50iso), dai 200 in su si può sovraesporre sempre di più tanto le varie sensibilità sono solo un'interfaccia mirata a conservare il modo di operare della fotografia chimica.
Nel grafico le colonne rappresentano anche il livello delle cariche raccolte dai pixels che sono sempre più vuoti al crescere della sensibilità, quindi tutta la dinamica sopra ogni colonna fino alla riga rossa è disponibile per la sovraesposizione del numero di stop disponibili sull'asse delle ordinate (ma sarebbe la stessa cosa se scattassimo a sensibilità inferiore senza sovraesposizione).
Nella mia funziona così, nella 14 non ne sono certo, dovrei verificare di nuovo l'esistenza di eventuale irreversibilità.
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Nerone · Inviato: Sab Feb 21, 2009 16:33 Oggetto:

Citazione:

Nel grafico le colonne rappresentano anche il livello delle cariche raccolte dai pixels che sono sempre più vuoti al crescere della sensibilità, quindi tutta la dinamica sopra ogni colonna fino alla riga rossa è disponibile per la sovraesposizione del numero di stop disponibili sull'asse delle ordinate (ma sarebbe la stessa cosa se scattassimo a sensibilità inferiore senza sovraesposizione).
Nella mia funziona così, nella 14 non ne sono certo, dovrei verificare di nuovo l'esistenza di eventuale irreversibilità.

Il tuo grafico ed il tuo ragionamento sono stati chiari: con le sensibilità maggiori la possibiltà di sovraesporre aumenta, ma, come avevo detto, semplificando molto, ho l'impressione che applicando sempre una leggera sovraesposizione, soprattutto a 400 ed 800 iso, i difetti della resa colore della SD14 sono molto ridimensionati. (certo così significa comunque esporre ad una sensibilità inferiore e rinunciare eventualmente a tempi più rapidi o diaframmi più chusi).
Ciao e grazie per la solita sollecitudine nelle risposte.

Italo · Inviato: Sab Feb 21, 2009 17:41 Oggetto:

Citazione:

ho l'impressione che applicando sempre una leggera sovraesposizione, soprattutto a 400 ed 800 iso, i difetti della resa colore della SD14 sono molto ridimensionati

Io mi riferisco sempre allo scatto in Raw, se tu scatti in Jpeg devi compensare l'esposizione secondo il tuo punto di vista in modo che ti venga subito come desideri.
Indirettamente può essere vero anche per il raw perchè se il sistema ce lo fa vedere sottoesposto, istintivamente come prima cosa andiamo a recuperare le ombre col Fill Light positivo e questa non è buona cosa se non vogliamo rendere più visibile il rumore.
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Genevris · Sigma Junior Registrato: 31/07/09 16:30 Messaggi: 106 Residenza: Sauze d'Oulx

Waww non avevo ancora letto questo tuo post.
Ma sei proprio un Jedi!
Battuta a parte i miei complimenti per i tuoi interventi.
Divulgare le proprie conoscenze fotografiche sia di funzionamento tecnico di di utilizzo fa solo del bene a questo stupendo mondo che è la fotografia. Very Happy

Italo · Inviato: Sab Feb 06, 2010 11:07 Oggetto:

Finora ho mostrato le possibilità del foveon verso l'alto (sovraesposizione) ma la cosa si rivela interessante anche verso il basso (sottoesposizione).
L'immagine che segue è stata scattata in manuale con Sigma DP1, ISO 100, 1/30 sec, F4.0, ±0.00 EV (volutamente sottoesposta di 5 EV).
Il Raw a zero setting in SPP e sul display della camera si presenterebbe così

Questo è il migliore risultato ottenibile dal corrispondente jpeg (supponendo di utilizzare solo il jpeg).

Questo è quello che si può ottenere dal trattamento del raw e quello che si sarebbe visto sul display della camera se si avesse impostato 3200iso (1600+1EV) senza peraltro cambiare le impostazioni manuali di scatto.

Questo dimostra che dal raw si possono ricavare molte più informazioni rispetto al jpeg e si conferma ancora una volta che col foveon gli scatti ad alta sensibilità sono fatti sempre a 100 iso ma virtualmente visualizzati secondo la sensibilità impostata.

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