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@Catalano proviamoci insieme. In un'acquisizione digitale a 12 bit come nell'esempio ci sono 4096 valori possibili, da 0 a 4095. Fare un'ETTR ottimizzata vorrebbe dire non superare 4094, perché se a 4095 fosse un pixel singolo uno non se ne accorege. Fossero molti pixel (inferiori a 4095) impaccati a 4095 può succedere la posterizzazione, cioè valori < 4095 portati oltre e quindi ridotti al bianco più brillante. A dx in un istogramma raw ci sono le alte luci (anche in istogrammi JPEG). Nelle alte luci il rumore è massimo ed è al 99.99% dovuto allo shot noise della luce, ha poco a che fare col sensore. Il rumore è proporzionale a sqrt(4095)=~ 64. Il bit che descrive le alte luci è il dodicesimo, per cui le alte luci sono descritte da 2048 valori (da 2048 a 4095). Questi 2048 valori hanno un "passo" di un'unità (1) fra il valore di un pixel e i due immediatamente vicini. Ma abbiamo già visto che il rumore è dell'ordine di ~ 60. C'è qualche vantaggio a descrivere a "passo" 1 qualcosa che è affetto da rumore 64? Evidentemente no. Quindi il vantaggio dell'ETTR non è dato dal riempire perfettamente l'ultima metà del registro digitale a 12 bit: questa idea è condivisa da molti anche qui nel Forum perché non tengono conto del rumore, sono tutti quelli che ragionano in termini di bit "puliti" (senza rumore). Sono sempre quelli che prefigurano ADC (convertitori analogici digitali) a 16 bit sognando di migliorare la dinamica del segnale. Non è così semplice, naturalmente. Perché allora esporre a dx conviene? Perché si raccoglie più luce (= più fotoni) e si raggiungono SNR (rapporti segnale/rumore) più alti. Se nelle alte luci l'eccessiva risoluzione digitale è inutile, cosa succede nelle ombre estreme? Nelle ombre domina il read noise del sensore, lo shot noise della luce passa in minoranza. Qui SNR non è più proporzionale alla radice quadrata dei fotoni raccolti, è direttamente (linearmente) proporzionale alla luce raccolta. Metti di avere il segnale totale pari a 10, SNR non è più proporzionale a sqrt(10)=3.16, bensì a 10. Per descrivere bene cosa succede da 0 a 10, più fitto è il "passo" meglio è. Allora 16 bit mostrano un vantaggio rispetto a 14 e 12 bit (questi sono i bit dell'ADC, non della registrazione dei valori raw che oggi sono sempre a 16 bit). L'occhio è più sensibile al buio che alle luci acc(i)ecanti, tuttavia si accontenta di non vedere coriandoli colorati nelle ombre più scure.
Valgrassi, innanzitutto ti ringrazio (e molto) di aver provato a farmi capire (sarà un arduo compito!!).
Qualche domanda. (Cito la tua esposizione e poi faccio la domanda su ciò che non mi è chiaro)
“ Quindi il vantaggio dell'ETTR non è dato dal riempire perfettamente l'ultima metà del registro digitale a 12 bit:......... Perché allora esporre a dx conviene? Perché si raccoglie più luce (= più fotoni) e si raggiungono SNR (rapporti segnale/rumore) più alti. „
- Allora questo significa che non è vero che esponendo a destra ottengo più sfumature di colore nelle alte luci?
- L'unico vantaggio è che ho un miglior rapporto /segnale/rumore ? (non è che non capisca che la cosa possa essere molto importante, ma è per capire se al contrario non ci sono vantaggi sul numero di sfumature colore).
“ Se nelle alte luci l'eccessiva risoluzione digitale è inutile, cosa succede nelle ombre estreme? Nelle ombre domina il read noise del sensore, lo shot noise della luce passa in minoranza. „
Io qui ho capito (mi pare almeno) che nelle alte luci salire con la risoluzione digitale (i bit, presumo, confermi ?) sia inutile perchè il rumore digitale "si mangia" comunque i livelli oltre un certo numero (4096 ?? 2048 ??).
Questo nelle ombre non è più vero; e ciò è dovuto al fatto che nelle luci domina lo shot noise, mentre nelle ombre domina il read noise del sensore. Ecco qui mi perdo completamente, perchè non capisco affatto la differenza tra i due tipi di rumore.
- Ti chiederei se riesci a farmi capire la differenza tra i due rumori e anche perchè la loro proporzionalità coi livelli è diversa (se non ho capito male è quadratica nelle alte luci, mentre è direttamente proporzionale nelle ombre).
- Dando per scontato che riuscirai a farmi capire quanto nella domanda qui sopra, tu affermi che nelle ombre ci sarebbe un vantaggio nello scattare a 14 o 16 bit invece che a 12. In attesa della tua spiegazione faccio un atto di fiducia e ci credo. Però quello che non capisco a questo punto è che cosa centrano le distinzioni tra il "peso" di usare 12, 14 0 16 bit e l'esporre a destra. Mi risultano come due concetti diversi mischiati insieme e vado in confusione: un punto è quello di scattare con diversi bitrate (si dice così ?) e l'altro è quello dell'influenza del rumore sulla qualità d'immagine e sul possibile numero di livelli registrabili, legato all'ETTR.
Ok, esporre a destra nelle alte luci non serve a "riempire perfettamente l'ultima metà del registro digitale a 12 bit", ma serve a migliorare il Rapporto Segnale/Rumore; ma il miglioramento suddetto influisce anche sul fatto che riuscirò a raccogliere un numero maggiore di sfumature di colore o solo sul fatto in sè che avrò un'immagine più "pulita?
Insomma, caro Valgrassi, hai ancora molto lavoro da fare......
“ - Allora questo significa che non è vero che esponendo a destra ottengo più sfumature di colore nelle alte luci? „
Lasciando perdere il concetto di "alte luci" che in questo caso è insignificante, esponendo a destra hai più sfumature complessive su tutta l'immagine. La gamma dinamica è quella eh, erroneamente viene definita come la differenza tra la parte più scura e quella più chiara dell'immagine, ma a livello strumentale è definita come la FWC (il numero massimo di fotoelettroni catturabili dal pixel) diviso per il rumore di lettura del pixel. Risulta evidente che se si vuole sfruttare l'intera gamma dinamica e avere il maggior numero di sfumature possibili convenga esporre a destra,
“ Io qui ho capito (mi pare almeno) che nelle alte luci salire con la risoluzione digitale (i bit, presumo, confermi ?) sia inutile perchè il rumore digitale "si mangia" comunque i livelli oltre un certo numero (4096 ?? 2048 ??). „
Dipende dal sensore. Per capirlo però bisogna guardare i dati, altrimenti è un casino. Questa è la ZWO 6200 MC astronomy-imaging-camera.com/product/asi6200mc-pro-color , è un sensore di una A7IV con scocca da astrofotografia, e siccome la clientela per prodotti simili è molto esigente vengono dichiarati un sacco di dati tecnici. Nei grafici si vede come a gain minimo (l'equivalente di ISO 100 in parole povere) il pixel raccolga 51.000 elettroni, con un rumore di lettura di 3,5. La gamma dinamica è quindi di 14.571 sfumatura, tradotto in stop (ovvero facendo il logaritmo in base 2) viene fuori 13,8. Ciò significa che per convertire in digitale quelle sfumature servono almeno 14 bit, altrimenti stai perdendo qualcosa. Su quella ZWO in realtà è montato un convertitore a 16bit, credo un po' per ragioni di marketing e un po' perché credo aiuti a ridurre il rumore di quantizzazione (quello dovuto all'arrotondamento alla cifra digitale durante la conversione analogico/digitale). La A7IV mi pare usi anche quella un convertitore a 16bit, ma i raw vengono poi convertiti a 14 dati che bastano per descrivere l'informazione catturata dal sensore.
Un convertitore a 18, 24 o 32 bit però sarebbe totalmente inutile su quel sensore lì, così come 16bit sarebbero eccessivi per la maggior parte dei sensori in commercio.
Ah, comunque quello che ha scritto Valgrassi resta valido eh, l'ETTR aumenta il rapporto segnale/rumore indipendentemente da bit, gd del sensore etc, sono solo due vantaggi diversi.
“ è quello di scattare con diversi bitrate (si dice così ? „
Non è il termine corretto, il bitrate è il numero di bit per secondo in un video, in questo caso si parla di "bit depth".
@Bubu è da tempo che portiamo avanti più o meno in parallelo certe istanze sulla fotografia digitale. Ogni tanto veniamo anche insultati, ma alla fine un po' di realismo tecnico non potrà più essere contrastato... @Catalano lo shot noise dei fotoni (c'è anche lo shot noise elettronico, ma non c'entra niente) dipende essenzialmente dal numero dei fotoni raccolti e obbedisce alla distribuzione di Poisson. Tutto questo è vero in ottima luce, cioè quando domina lo shot noise. Basta andare su DPR Comparison (quella in luce) per constatare che a 160 cd/m2 di luminanza media Poisson non è più dominante, ossia che il rumore non è più la radice quadrata dell'intero segnale. Il motivo è che si è insinuato il read noise del sensore. Read noise è generico, incorpora tutto il rumore generato dal sensore e non dalla luce stessa. Read noise e shot noise si compongono quadraticamente (RSS=Root-Sum-Squares) nel senso che la loro somma è come un ipotenusa quando read noise e shot noise sono i cateti di un triangolo rettangolo (banale Pitagora). Si sa che l'ipotenusa si avvicina maggiormente in lunghezza al cateto più lungo. In un istogramma, a dx c'è il cateto shot noise, a sx il cateto read noise, in mezzo la combinazione RSS.
È controintuitivo che a dx ci sia più rumore, però si capisce che l'occhio non vede il rumore in sé (altrimenti lo elimineremmo molto facilmente!), vede il rapporto segnale/rumore SNR. Nelle ombre scure il segnale è sempre più basso. Per descrivere gradazioni di grigio scuro abbiamo bisogno di più bit possibili, per cui è meglio avere ADC a 14 bit invece che a 12 bit. Anche una macchina evoluta come la Sony A9 non riesce a salvare 20 fps a 14 bit, ricorre a 12 o anche 10 bit. C'è chi sostiene che la Sony A7R4 acquisisca a 16 bit. Acquisisce a 16 bit la Fuji MF da 100 Mpx (che ha lo stesso sensel della Sony R4). Le Fuji MF R/S da 50 Mpx acquisiscono a 14 bit, ma hanno un sensel di dimensione paragonabile alla Canon 5DIV o EOS R.
Migliore SNR dà origine a colori meno farlocchi e gamme tonali più precise e graduali perché la demosaicizzazione Bayer lavora su dati meno rumorosi. Pogo, ispirandosi a "Cambridge in Colour", sostiene che l'ETTR falsi i colori. In teoria no, ma chi è sicuro di cosa faccia veramente - x EV sotto Exposure/Esposizione della scuderia Adobe? Non si può escludere a priori che implementazioni SW particolari introducano artefatti. Una delle ragioni per cui un sensore megapixellato va meglio di uno a pochi Mpx è che la interpolazione lavora su punti più vicini, ma se questi punti sono troppo rumorosi il vantaggio si perde. Le frequenti osservazioni che da anni i sensori non migliorino non sono vere al 100%. Infatti da 61 Mpx FF tirano fuori oggi prestazioni che la Nikon D3 12 Mpx non raggiungeva quando fu introdotta. Il limite nel miglioramento dei sensori è dato dal rumore intrinseco alla luce (shot noise) e dal Si che in realtà è un rivelatore mediocre (perché il passaggio da fotone a elettrone avviene in due stadi, non è diretto).
“ Le frequenti osservazioni che da anni i sensori non migliorino non sono vere al 100%. Infatti da 61 Mpx FF tirano fuori oggi prestazioni che la Nikon D3 12 Mpx non raggiungeva quando fu introdotta. „
ma la D3 non aveva un sensore gapless, ergo raccoglieva a tutti gli effetti meno luce di qualunque FF odierno... quel ragionamento, con tutti i necessari distinguo, va fatto solo dalla generazione D3s/1DX/6D/5D3 in poi
@Povermac il salto l'hanno fatto con BSI negli ultimi anni. Fuji si permette di dare più risoluzione rimpicciolendo l'area di acquisizione del sensel via microlenti nelle MF 50 e lo fa anche Nikon con la Z7, cosa impensabile anni fa.
Ragazzi (Bubu e Valgrassi) mi avete fatto sudare il cervello !!!!!!!
Ho capito lo 0,05% di quello che avete scritto, in particolare che:
- Lo shot noise (lo dico con parole mie) dipende fondamentalmente dalla luce che entra in contatto col sensore; il read noise dipende anche dal rumore intrinseco del sensore, quando la luce è più debole e il livello di corrente generato è più basso (forse la corrente generata dalla luce diventa vicina come intensità a quella di alimentazione del sensosre ??).
- ETTR fornisce immagini con un maggior numero di sfumature colore e tonalità più precise, perchè permette di far lavorare la mosaicizzazione su dati meno rumorosi.
- Stando così le cose concludo che - visto che il rapporto segnale rumore migliore migliora la demosaicizzazione, ETTR in soldoni migliora sia rumore che tonalità.
“ Ragazzi (Bubu e Valgrassi) mi avete fatto sudare il cervello !!!!!!! „
Siamo in due ma... la sintesi migliore è di Pierfranco Fornasieri che scrive:
“ Quando voglio esporre a destra faccio in maniera molto semplice:
1. lettura spot nel punto dove NON voglio che le luci vengano bruciate e voglio che ci siano ancora dettagli 2. compensazione della lettura dell'esposimetro della macchina applicando +3 o + 2 in base a quanto dettaglio voglio che rimanga a disposizione (per chi conosce il sistema zonale, quella zona finisce in zona 8 o 7) 3. click - fatto „
Che poi era quello che facevo anche io ai tempi in cui usavo la 'suprema' Olympus OM4 (suprema per il sistema esposimetrico spot)
Poi sono passato ad altri marchi e mi sono imbarbarito, però... a quei tempi la gestione delle luci in fotografia mi veniva 'naturale'
“ - Stando così le cose concludo che - visto che il rapporto segnale rumore migliore migliora la demosaicizzazione, ETTR in soldoni migliora sia rumore che tonalità. „
No.. non è così semplice.
Dipende anche da come poi viene trattato il raw. Ad esempio nella pipeline DNG di Adobe la caratterizzazione di colorimetria è effettuata prima dei controlli esposizione; ciò significa che la correzione di esposizione viene poi fatta in output-referred (RIMM).
In parole povere una foto sovra-esposta non potrà avere gli stessi colori di una foto esposta correttamente; c'è un viraggio.
Quindi, dal punto di vista del colore, l'Ettr con Adobe non è una buona cosa. Mentre C1 effettua i controlli di esposizione sui dati device-dipendent, prima della caratterizzazione e l'Ettr non ha effetti negativi (ma ci perdi in dinamica).
Sempre ci sono viraggi cambiando L esposizione per poi cercare di farli rientrare! Ci sono studi di Hasselblad che lo dimostrano bene! Una cosa é la teoria, altra la pratica! Con questo non dico che L ettr sia sbagliato, ma va usato con più parsimonia di quanto si creda! Poi ognuno faccia quello che vuole! Io preferisco pensare alla fotografia che non al massimo risultato teorico!
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) dipende essenzialmente dal numero dei fotoni raccolti e obbedisce alla distribuzione di Poisson. Tutto questo è vero in ottima luce, cioè quando domina lo shot noise. Basta andare su DPR Comparison (quella in luce) per constatare che a 160 cd/m2 di luminanza media Poisson non è più dominante, ossia che il rumore non è più la radice quadrata dell'intero segnale. Il motivo è che si è insinuato il read noise del sensore. Read noise è generico, incorpora tutto il rumore generato dal sensore e non dalla luce stessa. Read noise e shot noise si compongono quadraticamente (RSS=Root-Sum-Squares) nel senso che la loro somma è come un ipotenusa quando read noise e shot noise sono i cateti di un triangolo rettangolo (banale Pitagora). Si sa che l'ipotenusa si avvicina maggiormente in lunghezza al cateto più lungo. In un istogramma, a dx c'è il cateto shot noise, a sx il cateto read noise, in mezzo la combinazione RSS. 
