Esposizione e parametro ISO, rapporto segnale-rumore, dimensioni del sensore e parametro ISO

Esposizione e parametro ISO

L’esposizione può essere gestita attraverso la velocita’ di chiusura dell’otturatore e la minore o maggiore apertura del diaframma, ma anche attraverso il parametro ISO.
Il controllo di tutti e tre i parametri determina la buona riuscita, in termini di esposizione generale, del nostro scatto.

La sigla ISO, si riferisce al livello di sensibilità alla luce del sensore stesso della fotocamera.
La sigla ISO sta semplicemente per International Organisation for Standardisation e fa riferimento alla sensibilità alla luce del sensore di ogni fotocamera digitale.
Per capire come valutare l’ISO è necessario prendere in considerazione ancora una volta dettagliatamente il funzionamento del sensore della fotocamera.
Come già sappiamo il sensore di una fotocamera digitale è composto da un microchip e da cellule fotosensibili composte da silicio che ricevendo la luce in entrata generano una carica elettrica corrispondente, ovviamente più intensa è la luce, più alta sarà la carica accumulata.
La carica in questione viene suddivisa su diverse cellule fotosensibili che registrano la stessa quantità di luce, per poi generare, attraverso un complesso processo gestito dal processore della fotocamera, i singoli pixel che compongono l’immagine.
E’ bene ricordare che una fotocellula non rappresenta infatti propriamente un pixel. Si tratta di elementi diversi.
Una fotocellula comunica un singolo parametro relativo alla quantità di luce catturata e tale specifica luminosità viene poi filtrata e processata per generare alla fine un singolo pixel.
La carica elettrica che viene poi “trasformata” in pixel viene prima misurata e “memorizzata” dai circuiti della fotocamera. Questo trasferimento costituisce il cosiddetto “segnale”.
Il processo o percorso che comporta l’arrivo del segnale può essere disturbato dal rumore di fondo, generato dalle restanti componenti elettriche interne della fotocamera.

Il rapporto segnale-rumore

Il sensore che misura la carica elettrica generata dalla luce in entrata, deve allo stesso tempo gestire ed interpretare anche un altro tipo di “corrente”.
Questa corrente elettrica “aggiuntiva” viene definita come “rumore di fondo” e generalmente proviene dall’alloggiamento stesso del sensore nella fotocamera ma non solo, ed è generata tra gli altri motivi anche dal complessivo surriscaldamento dell’apparato stesso.
Generalmente maggiore è la quantità di luce in ingresso, molto più limitato sarà il “rumore di fondo”. Questo perche’ in presenza di un segnale forte il rapporto tra segnale e disturbo sara’ a favore del primo, ovviamente accade il contrario in presenza di un segnale debole ed è questo uno dei principali motivi per cui il rumore digitale appare nelle immagini soprattutto nelle zone in ombra, o comunque scure ma ancor piu’ in quelle tecnicamente sottoesposte.

L’effetto del parametro ISO sulle fotografie digitali

Il valore ISO di base di un sensore (che generalmente corrisponde a 100 ISO) indica il suo grado minimo di sensibilità alla luce. La sua capacità minima di generare cariche elettriche. Questo valore puo’ essere però aumentato attraverso il software della fotocamera.
Più alto sarà il valore ISO, maggiormente sensibile sarà il sensore e pertanto sarà maggiore la sua capacità di catturare immagini anche in ambienti con scarsa illuminazione. Questo aumento della sensibilita’ alla luce del sensore ha pero’ come evidente controindicazione anche l’aumento del cosiddetto rumore di fondo dal momento che per accrescere la sensibilita’ alla luce del sensore il software della fotocamera agisce sui parametri elettrici del sensore cioe’ ne enfatizza artificiosamente la sua capacità di generare la carica elettrica necessaria a generare poi i pixel e conseguentemente le immagini digitali.
Più aumentiamo il parametro ISO più il rapporto segnale-rumore sarà a favore di quest’ultimo con ovvie conseguenze sulla qualità delle immagini digitali cosi generate. Specialmente quando il soggetto delle nostre immagini comprende elementi in ombra, scuri o comunque quando la luce ambientale scarseggia.
In molti altri casi invece con una buona ed abbondante illuminazione ambientale, il “rumore di fondo”, può essere abbastanza facilmente ignorato, dal momento che non produrrà effetti negativi tanto visibili sulle nostre foto.
Quando invece abbiamo bisogno necessariamente di un tempo di chiusura rapido e non abbiamo una buona illuminazione, ed anche con la massima apertura di diaframma possibile non riusciremmo ad ottenere una corretta esposizione, allora dobbiamo aumentare le impostazioni del parametro ISO di base della fotocamera.
Aumentando le impostazioni ISO andremo sì ad incrementare il livello di ricezione del segnale ma in questo modo tutti i valori relativi alla corrente elettrica misurata (generati sia dalla luce che dal rumore) verranno aumentati.
Ogni singola duplicazione dei valori ISO di partenza (da 100 a 200 ad esempio) si tradurrà in una ricezione doppia della carica elettrica da parte del microchip.
Raddoppiare la possibilità di illuminazione di una foto, tramite la modifica del parametro ISO, costituisce il modo più semplice per cercare di migliorare l’esposizione di una foto che altrimenti risulterebbe sotto-esposta.
Tuttavia il guadagno di illuminazione generale si trasformerà purtroppo anche in un “maggiore rumore di fondo”. Pertanto la foto seppure ben esposta potrà risultare molto disturbata.
A volte però quando la luce ambientale è veramente scarsa, è necessario accettare l’inevitabile “rumore di fondo”.

Le fotocamere reflex di ultima generazione possono tuttavia raggiungere alti livelli del parametro ISO sino a poco tempo fa assolutamente impensabili che vanno addirittura oltre i 6400 ISO, mantenendo un’ottima ricezione del segnale, a scapito del rumore di fondo. Dal momento che tramite il miglioramento del software interno alla fotocamera e soprattutto tramite processori piu’ performanti le reflex attuali sono sempre piu’ in grado di generare un migliore rapporto tra segnale e disturbo migliorando quindi le prestazioni e la gestione del rumore digitale a tutti i livelli del parametro ISO (sia al livello basso: 100-400, sia al livello medio: 800-1600, sia al livello alto: 3200-6400 ed anche oltre).

Al contrario delle fotocamere reflex molte compatte attualmente in commercio non raggiungono ancora buoni risultati impostando l’ISO ad alti livelli. Molto spesso persino la sensibilità ISO di base è già limitata in termini di rapporto segnale-rumore, anche ai valori bassi 100-400 ISO. E i motivi principali sono da ricercare sia nelle minori performance dell’accoppiata software-processore interno sia soprattutto nel problematico rapporto tra le dimensioni fisiche del sensore ed il numero sempre maggiore di pixel presenti.
Tuttavia, attualmente, esistono comunque in commercio alcune compatte che offrono migliori prestazioni per quanto riguarda la gestione dell’ISO. In alcuni casi infatti anche le compatte permettono di impostare manualmente valori ISO fino ad un livello medio di 1600 e con risultati discreti.
Comunque uno dei problemi principali delle compatte in generale, anche di quelle più evolute è proprio il basso grado di gestione del rumore di fondo, con impostazioni elevate di sensibilità ISO.

Rapporto tra le dimensioni del sensore ed il parametro ISO

Come accennavo prima la qualita’ delle sensibilità ISO è determinata tra le altre cose anche dalle dimensioni fisiche del sensore della fotocamera.
Questo perché un sensore di dimensioni fisiche maggiori può contenere fotocellule fisicamente più grandi che pertanto possono ricevere non solo una maggiore quantità di luce ma anche in condizioni di ricezione senz’altro migliori.
Le fotocamere digitali compatte purtroppo sono spesso dotate di sensori di dimensioni fisiche minime come ad esempio 7.2 x 5.3mm.
Se prendiamo invece in considerazione un modello di reflex con sensore in formato aps-c come ad esempio la Canon EOS 7D vediamo subito che la dimensione del sensore è nettamente maggiore, pari a 22.3 × 14.9 mm con una possibile impostazione manuale di valori ISO pari a 6400 e 12800.
Inoltre tra le moderne fotocamere reflex digitali vanno sempre piu’ diffondendosi (grazie all’abbassamento dei prezzi) quelle cosiddetta full-frame che montano sensori di dimensioni ancora maggiori con una misura pari a 24 x 36 mm le stesse della pellicola 35mm che ha dominato il mondo della fotografia analogica per decenni.

 

 

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