giovedì 31 gennaio 2013

l'esposizione multipla come filtro antirumore

Premessa
La K7 non è un mostro ad alti ISO, anzi...
Già ad 800ISO ha una grana visibile, ed aumentare la sensibilità oltre 1600ISO comporta una quantità di rumore negli scatti spesso inaccettabile.
Gli algoritmi di riduzione del rumore sono più o meno avanzati, ma danno luogo ad una inevitabile riduzione nel dettaglio. Quello presente in camera, poi, è veramente poco efficace.
 Inoltre, partendo dal file .pef, si nota al crescere degli iso una riduzione dell'intervallo dinamico già di per sé non eccezionale (le varie k 5 / 30 / 01 hanno ben altro comportamento!), ed una crescente difficoltà nel trattare il file con i vari software per la demosaicizzazione.
Cosa si può fare in queste situazioni?
Se ci sono soggetti in movimento poco o niente. In quei casi bisogna andare di flash, se la cosa è permessa ed il tempo di sincronizzazione a 1/180 non è troppo lento.
Con i soggetti immobili si può sfruttare un tempo un po' più lungo, ma talvolta questo tempo diventa una esposizione lunga secondi e secondi, e allora il rumore termico rientra in gioco...
ma... un momento!!!

Lo stacking, dall'astronomia alle foto "quotidiane"
In spettroscopia, con l'avvento delle tecniche di accumulo, si è avuto un miglioramento del rapporto segnale/rumore, che aumenta proporzionalmente alla radice quadrata del numero di misure.
L'idea di prendere un sensore, anzi un pixel, registrare più volte nel tempo il segnale su quel pixel e poi mediare il risultato è una tecnica già in uso ad esempio nella spettroscopia di emissione con plasma ad argon o nell'NMR, ed ha portato ad un aumento spaventoso di prestazioni e di velocità. Anche in fotografia può essere  una soluzione.
L'idea non è originale, perché in fin dei conti i software di stacking in astrofotografia fanno già una cosa del genere.
Però la k7 offre un vantaggio competitivo rispetto ad altre macchine Canon-nikon-sony: è possibile effettuare l'esposizione multipla, fino a 9 scatti, ed avere il raw "finale".
Di fatto, si unisce la qualità del file Raw alla tecnica di accumulo, evitando il passaggio per un jpg, la successiva postproduzione in Gimp/photoshop, e la perdita qualitativa risultante.

Vediamo come va questo "trucchetto" in pratica.

Per provare "al volo" la mia teoria ho preso la k7, ho montato il 18-135 wr impostato a f8 e 35mm. Ho provato quest'ottica a quella focale e quel diaframma perché ha un comportamento buono, e perché ce l'avevo già montata sulla macchina fotografica! :D
Importante: bisogna ricordarsi di togliere lo shake reduction, la correzione in camera dei parametri dell'obiettivo, e la correzione automatica delle ombre o delle alte luci.

Ho fatto 3 "scatti":
  1. uno scatto a 1600 ISO, 1/3 di secondo
  2. tre scatti a 400ISO, 1/3 secondo, modalità esposizione multipla, senza correzione automatica dell'esposizione
  3. quattro scatti a 1600ISO, 1/3 secondo, modalità esposizione multipla con correzione automatica dell'esposizione
La seconda e la terza immagine differiscono in termini di "costruzione" del segnale. In un caso si prendono tre segnali "puliti" e se ne fa la somma,  nel secondo caso si prendono tre segnali "sporchi" e si fa la media.
Ho scattato in modalità RAW+JPG, per cui ho ottenuto comunque 3 raw trattati con photivo in modo da avere tre immagini con esposizione sostanzialmente uguale. In nessuna delle immagini ho utilizzato  filtri per la riduzione del rumore, o particolari "esaltatori" di immagine, e la differenza di "trattamento" consiste solo in una leggera variazione della curva di L nel caso 2 rispetto agli altri casi.

Vediamo gli scatti. Per chi vuole, con il tasto destro può scegliere di visualizzare le immagini e/o salvarle sul disco per poterle comparare al meglio.

Primo caso: immagine a 1600ISO
Questa è l'immagine al 50% di ingrandimento

Il rumore è abbastanza evidente anche senza voler fare i pixel peeper.
Andando al 100% su due dettagli, si nota il "brutto" rumore della k7.



Direi che i commenti sono superflui.

Caso 2: stacking su più foto scattate a sensibilità inferiore
Scattando 3 immagini di seguito e "sommando" i risultati si ottiene qualcosa di molto meglio rispetto ad uno scatto singolo ad alta sensibilità. Il rumore è decisamente inferiore, anche nelle zone scure, il file è decisamente più "lavorabile", e si ha un piccolo incremento di dettaglio e di range dinamico. Ad esempio, sulla scatoletta celeste appare la texture bianca, e sull'illustrazione di Shrek si riconoscono meglio i personaggi.


 
Terzo caso: 1600ISO mediati su quattro scatti
Questo caso è quello da cui sono partito come ragionamento.
Di fatto una media del genere è una specie di filtro anti rumore, perché se il rumore si dispone casualmente nella griglia, viene dimezzato con 4 scatti e ridotto a 1/3 con 9 esposizioni.



2 commenti:

  1. grande! ma quindi è meglio 4 a 1600 iso che 3 a 400?

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  2. Per il rumore si, perché di fatto la media "elimina" gli spike di rumore su singolo pixel. Si può arrivare fino a 9 scatti, quindi ammettendo di avere solamente del rumore random, una media su 9 valori è molto "livellante".
    Lo scatto multiplo a ISO inferiori "sommati" è un po' più rumoroso, e sommando 9 scatti mi è apparso un rumore "strano", come dovuto ad un riscaldamento eccessivo del sensore, a strisce verticali.
    E' vero che sommare 9 scatti da 200iso è come "stirare" il sensore di 8 stop... insomma!!!

    Le immagini ottenute "sommando" i frames mi sembrano meglio gestibili e con un migliore range dinamico.

    Di fatto bisogna capire se si vuole un po' meno dettaglio e range dinamico, ma l'estrema pulizia, e allora si va di media.
    Se un po' di rumore non è un problema, e magari si hanno scene molto contrastate, allora io opterei per la soluzione "2".

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