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[DSLR] - Rumore, Segnale e Fotografia Digitale
Definizione di rumore
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aliant
Messaggio: #51
Gentile Enzo, si potrebbe continuare in questa discussione che peraltro si sta svolgendo in maniera ordinata con tanti spunti interessanti ed è in evidenza in quest'area di discussione.
Ciao
Nino
_Led_
Messaggio: #52
QUOTE(vincenzo.franchini@fastwebnet.it @ Feb 11 2006, 03:37 PM)
...
Ciò che entra in ballo nella raccolta del segnale è la dimensione del pixel, non del sensore. Con pixel identici, il sensore più piccolo avrà caratteristiche di rumore di segnale identiche ad uno più grande. A parità di sensore, quello più frammentato sarà più rumoroso di quello meno frammentato.
...
*




Tutto OK però bisogna anche tener conto di quello che c'é "dentro" il pixel e quindi della tecnologia utilizzata per la costruzione del sensore.
Tu stesso parli di FWC, ma la FWC non dipende da come è "fatto" il pixel?
Se la parte che raccoglie i fotoni è un fotodiodo o un fotogate, se sulla stessa superficie del pixel ci devono anche essere 3, 4 o 5 transistor per l'amplificazione?
Cioè non ci possiamo limitare alle dimensioni geometriche del pixel quando parliamo di rumore:
user posted image
(la superficie fotosensibile è quella celeste!)

Io questo volevo dire ma forse non mi sono spiegato bene.
gu.ru
Messaggio: #53
Ciao,
una prosecuzione di questa discussione interesserebbe molto anche a me.

Grazie fin da ora per l' impegno.
Guido
padrino
Messaggio: #54
Scusate l'OT...

COMPLIMENTI per la Signorilità e per la Preparazione Vincenzo!!!

Giuseppe
buzz
Staff
Messaggio: #55
QUOTE(vincenzo.franchini@fastwebnet.it @ Feb 13 2006, 02:48 PM)
Esatto. Mi fa piacere essere riuscito a spiegarmi, almeno con te. Parlare senza formule e diagrammi non è, francamente, molto facile.

Per tutti coloro che hanno avuto la pazienza di seguirmi: sto preparando un altro...come possiamo chiamarlo...articolo?...discussione?...quattro chiacchere?..., sul rapporto esistente tra la dimensione della tegola, la risoluzione, il campionamento e gli obiettivi.
Pensate vi possa interessare o vi complicherebbe solo la vita?
Poiché è un argomento un po' ostico sto ancora cercando la via per renderlo capibile senza conoscere radianti, seni e coseni.
Se pensate sia di poco interesse generale, mi evito la fatica.

Un saluto a tutti voi.

Enzo
*



Credo che tu sia riuscito a spiegati con tutti, e se il tuo modo di tratare il prossimo argomento sarà simile al primo, sarai capito da chi ti vorrà capire.
E' vero, non mensionare formule o diagrammi rende i concetti meno... matematici, ma quello che conta per i comuni utilizzatori credo sia capire il concetto che sta alla base, in linee di principio.
Sicuramente sarà apprezzato da molti.
buzz
Staff
Messaggio: #56
QUOTE(Led566 @ Feb 13 2006, 04:08 PM)
Tutto OK però bisogna anche tener conto di quello che c'é "dentro" il pixel e quindi della tecnologia utilizzata per la costruzione del sensore.
Tu stesso parli di FWC, ma la FWC non dipende da come è "fatto" il pixel?
Se la parte che raccoglie i fotoni è un fotodiodo o un fotogate, se sulla stessa superficie del pixel ci devono anche essere 3, 4 o 5 transistor per l'amplificazione?
Cioè non ci possiamo limitare alle dimensioni geometriche del pixel quando parliamo di rumore:
user posted image
(la superficie fotosensibile è quella celeste!)

Io questo volevo dire ma forse non mi sono spiegato bene.
*



Credo di aver capito che questo era sottinteso quando si parlava di dimensioni del singolo "fotosito"
Che poi questo occupi tutta o parte della casella al lui dedicata, fa la differenza.
Quello che ancora mi lascia perplesso è come un Cmos che ha dimensioni attive più ridotte del CCD abbia meno rumore. E' solo una leggenda? è la post produzione on camera? il convertitore A/D?
MLJ
Messaggio: #57
QUOTE(vincenzo.franchini@fastwebnet.it @ Feb 13 2006, 02:48 PM)
Esatto. Mi fa piacere essere riuscito a spiegarmi, almeno con te. Parlare senza formule e diagrammi non è, francamente, molto facile.

Per tutti coloro che hanno avuto la pazienza di seguirmi: sto preparando un altro...come possiamo chiamarlo...articolo?...discussione?...quattro chiacchere?..., sul rapporto esistente tra la dimensione della tegola, la risoluzione, il campionamento e gli obiettivi.
Pensate vi possa interessare o vi complicherebbe solo la vita?
Poiché è un argomento un po' ostico sto ancora cercando la via per renderlo capibile senza conoscere radianti, seni e coseni.
Se pensate sia di poco interesse generale, mi evito la fatica.

Un saluto a tutti voi.

Enzo
*



Certo che ci interessa, e grazie per tutto quello fin ora spiegato.!Aspetto con impazienza ...
Ciao Gianni MLJ
_Led_
Messaggio: #58
QUOTE(buzz @ Feb 13 2006, 06:05 PM)
Credo di aver capito che questo era sottinteso quando si parlava di dimensioni del singolo "fotosito"
Che poi questo occupi tutta o parte della casella al lui dedicata, fa la differenza.
Quello che ancora mi lascia perplesso è come un Cmos che ha dimensioni attive più ridotte del CCD abbia meno rumore. E' solo una leggenda? è la post produzione on camera? il convertitore A/D?
*



Boh? sicuramente che la FWC dei pixel della 1dm2 è 53000 (CMOS) e quella dei pixel della D70 è 49000 (CCD interline transfer) l'ho letto da qualche parte, ma una cosa emerge chiara, se si parla di rumore percepito sulla foto le variabili da considerare sono veramente molte.
Marvin
Messaggio: #59
QUOTE(vincenzo.franchini@fastwebnet.it @ Feb 13 2006, 02:48 PM)

Se pensate sia di poco interesse generale, mi evito la fatica.

*



Interessa eccome!! Faccio un pò fatica a seguire tutti sti ragionamenti ma qualcosa assorbo!
Se poi ogni tanto trai delle conclusioni molto riassuntive e schiette il concetto rimane più evidente
Grazie! grazie.gif
Gianni_Casanova
Messaggio: #60
QUOTE
Pensate vi possa interessare o vi complicherebbe solo la vita?
Poiché è un argomento un po' ostico sto ancora cercando la via per renderlo capibile senza conoscere radianti, seni e coseni.
Se pensate sia di poco interesse generale, mi evito la fatica.


Appoggio con tutto quello che posso, non è molto se non la forza delle parole, il tuo sforzo e ti sarei grato per la prosecuzione degli argomenti...grazie per il tuo lavoro e lo sforzo di elaborazione...
Gianni guru.gif guru.gif guru.gif

Messaggio modificato da gianni534 il Feb 13 2006, 07:12 PM
earlybird
Messaggio: #61
QUOTE(gu.ru @ Feb 13 2006, 10:00 AM)
Dimenticavo.......

rimane anche il secondo aspetto, ovvero che comunque la quantità di segnale raccolto da un pixel si superficie inferiore è in valore assoluto minore


vero
QUOTE
, e quindi necessita di una amplificazione maggiore per avere una lettura al livello voluto.

Sì e No.
Qui entriamo nel campo della conversione analogico-digitale, cioè della trasformazione della tensione esistente nel pixel al termine dell'esposizione in un numero intellegibile dal calcolatore.
Entriamo anche nel campo della Efficienza di Trasferimento della Carica (CTE).
Seguimi (seguitemi) perché entriamo in un mondo almeno per me affascinante.

Cominciamo dalla CTE, perché più semplice da spiegare e far capire.
Nel sensore il segnale presente nel pixel alla fine dell'esposizione deve essere trasferito verso l'amplificatore e da qui al decodificatore.
I Pixel del CCD (nel CMOS è diverso, ma restiamo nel campo della nostra marca)sono organizzati per colonne: ciò significa che, dopo aver trasferito la carica del primo pixel in basso, tutte le cariche dei pixel dal secondo in su devono essere trasferite nel pixel immediatamente inferiore. 2000 pixel verticali, 2000 trasferimenti!
L'efficienza di questo trasferimento è altissima: siamo nell'ordine dello 0,999995 e più: vuol dire che se trasferiamo una carica di 20000 elettroni, circa 1 elettrone resta "indietro" ogni 2 trasferimenti. Questo per i primi 2 pixel trasferiti; per l'ultimo, la cui carica deve subire 2000 trasferimenti, gli elettroni lasciati indietro risulteranno circa 1000. Il 5% della carica! Per fortuna il firmware tiene conto di questa perdita.
In ogni caso è una fonte di rumore di lettura con la quale fare i conti. Infatti aumenta significativamente se la carica è inferiore a 1000 elettroni e in caso di alte velocità, come nelle pose multiple.

Ed ora andiamo ad incontrare il rumore della conversione analogico-digitale.
Continuiamo a parlare in termini di elettroni che si accumulano nel pixel, e non di voltaggio. Non è un modo improprio perché il voltaggio nel pixel è direttamente proporzionale al numero di elettroni: ritengo che sia più intuitiva la metafora delle gocce di pioggia piuttosto che della pressione che queste esercitano.

I C(onvertitori) A(nalogico)-D(igitali) si differenziano, oltre che per la velocità della conversione, per una caratteristica chiave: i passi. I convertitori più usati sono a 8, 12, 14, 15 e 16 bit. Che significa? Significa che quello ad 8 bit può suddividere il segnale in 256 passi (è il risultato di 2 moltiplicato per se stesso 8 volte), quello a 12 bit in 4096, quello a 14 bit in 16384, quello a 15 in 32768 e quello a 16 bit in 65536 passi.
Se un pixel avesse una FWC (la capacità di contenere elettroni di segnale) pari a 50000 e dipendesse da un ADC a 12 bit, questo suddividerebbe la sua carica in passi di 12 elettroni ciascuno (risulta da 50000:4096). Tralascio le virgole per spiegare il concetto: avviso però che sono importanti ai fini del computo.
Vi pare che possa essere tutto così semplice? Neanche per idea. Restiamo legati per ora al ADC a 12 bit.
Anche nella conversione esiste un errore ben quantificabile: l'errore di codifica numerica. Come si trova? Dividendo il passo per 3,464, che corrisponde alla radice quadrata di 12. Nel nostro caso, un passo pari a 12 elettroni vedrebbe un errore pari a poco più di 3 elettroni.

Facciamo un po' di conti della spesa e vediamo come sia realmente la situazione, analizzando tutti i rumori.
Il nostro pixel, con una FWC di 50000 elettroni ne ha accumulati 10000, in un tempo di esposizione breve.

Segnale: 10.000
Rumore di Segnale: 100
Currente di Buio: trascurabile
Rumore di reset = 0
Rumore di trasferimento: 31 elettroni
Rumore di codifica: 3 elettroni

Rumore complessivo : 104 elettroni (è la radice quadrata della somma dei quadrati dei singoli rumori)
Anch'esso entra nel ADC: se ogni suo passo contiene 12 elettroni, abbiamo come conseguenza che il rumore "si mangia" 104:12= 9 passi, cioè 4 bit dei 12 del ADC. La nostra gamma dinamica è scesa da 12 bit a 8 bit, da 4096 tonalità possibili a sole 256.
Se aumentiamo l'amplificazione è facile passare ad un rumore totale che impegna 5 o 6 dei 12 bit, con una gamma di tonalità che crolla a 128 se non 64! E, poiché se scende uno sale l'altro, il rumore, visto come valore quantificabile nella media del sensore ma imponderabile nel singolo pixel, diventa evidente visivamente.




QUOTE
Quindi, a parità di megapixel (e di tecnologia), un sensore di dimensioni maggiori avrà:

- un rumore di segnale inferiore in quanto le dimensioni dei suoi frammenti sono di dimensioni maggiori - SOLO e SOLTANTO per quello.
- un rumore di lettura inferiore perchè alla lettura del singolo pixel si dovrà applicare una amplificazione minore.

Sempre se non mi sfugge ancora qualcosa.

Ciao a tutti
Guido
*



Sì; per il punto due vale quanto ho scritto sopra.

Ciao a tutti e grazie a chi è riuscito a seguirmi. L'argomento non è semplicissimo.

Enzo
earlybird
Messaggio: #62
QUOTE(Marvin @ Feb 13 2006, 07:01 PM)
Interessa eccome!! Faccio un pò fatica a seguire tutti sti ragionamenti ma qualcosa assorbo!
Se poi ogni tanto trai delle conclusioni molto riassuntive e schiette il concetto rimane più evidente
Grazie! grazie.gif
*



Hai ragione, scusami, ogni tanto me ne scordo.

La conclusione è sempre una, per me: luce, luce, luce.

Che la luce sia con noi.

Enzo
earlybird
Messaggio: #63
QUOTE(Led566 @ Feb 13 2006, 04:08 PM)
Tutto OK però bisogna anche tener conto di quello che c'é "dentro" il pixel e quindi della tecnologia utilizzata per la costruzione del sensore.
Tu stesso parli di FWC, ma la FWC non dipende da come è "fatto" il pixel?

Certo, ma non dal fill factor, cui ti riferisci sotto.
La FWC possiamo considerarla un Volume massimo di possibile riempimento. Questo dipende dalla efficienza quantica, nella quale entra in gioco anche il fill factor.
QUOTE
Se la parte che raccoglie i fotoni è un fotodiodo o un fotogate, se sulla stessa superficie del pixel ci devono anche essere 3, 4 o 5 transistor per l'amplificazione?
Cioè non ci possiamo limitare alle dimensioni geometriche del pixel quando parliamo di rumore:(la superficie fotosensibile è quella celeste!)

Io questo volevo dire ma forse non mi sono spiegato bene.
*



Ti sei spiegato benissimo: probabilmente sono io che non sono riuscito a farmi capire a dovere. Stai parlando del fill factor, in soldoni la percentuale di superficie coperta del sensore. Il CMOS in questo è parecchio penalizzato rispetto al CCD. E' drasticamente migliorato, però, negli ultimi anni, tanto da poter essere proposto a livello professionale.

Riassumendo, la FWC non dipende dalla efficienza quantica, di cui il fill factor è uno dei fattori. E'vero, invece, che il poter raggiungere i valori della FWC dipende da essa.

Riguardo alla FWC sarebbe bene non raggiungerla mai e starne di un 10-15 % al di sotto. Ciò perché:
1- cominceremmo a perdere in linearità tra tempo di esposizione e quantità del segnale
2- perderemmo i dettagli nella gamma alta.

Per sapere se abbiamo troppi pixel in saturazione basta osservare l'istogramma dell'immagine: lo sbilanciamento all'estrema dx indica sovrassaturazione.

Ho chiarito i dubbi?

Ciao

Enzo

earlybird
Messaggio: #64
QUOTE(buzz @ Feb 13 2006, 05:05 PM)
Credo di aver capito che questo era sottinteso quando si parlava di dimensioni del singolo "fotosito"
Che poi questo occupi tutta o parte della casella al lui dedicata, fa la differenza.
Quello che ancora mi lascia perplesso è come un Cmos che ha dimensioni attive più ridotte del CCD abbia meno rumore. E' solo una leggenda? è la post produzione on camera? il convertitore A/D?
*



Come ho già risposto a Led566 il fill factor penalizza ancora il Cmos.

Provengo da anni ed anni nei quali il Cmos era inguardabile: però bisogna anche ammettere che se lo propongono a livello professionale significa che la tecnologia deve aver fatto passi da gigante.
Io non sono in grado di dire, come ho già scritto, se una foto tradizionale provenga da un ccd o da un cmos.
Sono quasi certo che un giorno staremo a discutere se una camera a 3 sensori avrà più rumore di una a singolo sensore. wink.gif

Mi spiace se non mi dilungo di più, ma, se non ho qualcosa di valido da dire, preferisco star zitto.

Ciao

Enzo
gu.ru
Messaggio: #65
Ciao Vincenzo,
è tutto molto interessante e istruttivo.

Vorrei solo una conferma sul calcolo delle conseguenze dei bit "mangiati" dal rumore. Prendendo i valori dell' esempio, ovvero un rumore di 104 elettroni, con un convertitore a 12 bit (e conseguentemente responsabile di una discretizzazione in 4096 passi) che nel sensore dell' esempio "apprezza" 12 elettroni a passo. Va tutto bene finchè affermiamo che 104 elettroni ovviamente "occupano" 9 passi.

Cerchiamo di capire come solo 9 passi su 4096 possano far precipitare 4096 tonalità a sole 256 !!!

Sono riuscito a seguirti solo fino a un certo punto, ovvero: alla fine della fiera il numero di elettroni "contati" ha una incertezza di 104, ovvero potrà essere 10000 +/- 104, che in passi si traduce in 4096 +/- 9. Questo, tradotto in binario, farà "ballare" gli ultimi 4 bit dei 12 del convertitore, in quanto il +/-9 sulle unità decimali è espresso dagli ultimi 4 dei 12 bit.

Fin qui tutto bene.

Ma a questo punto tu, dicendo che allora i bit significativi da 12 diventavano 8, quegli ultimi 4 bit li hai disintegrati, "shiftando", come si dice in gergo, i rimanenti bit verso destra di quattro posizioni; hai di fatto diviso per 2 alla quarta (16) il numero iniziale (4096).

Perchè?

Perchè adesso io mi ritroverei con sole 256 tonalità sul pixel, piuttosto che con le mie 4096 iniziali, e semplicemente una lettura che mi lascerebbe una incertezza di 18 (+/-9) tonalità su 4096?

Un saluto
Guido

_Led_
Messaggio: #66
QUOTE(gu.ru @ Feb 14 2006, 12:54 PM)
Ciao Vincenzo,
è tutto molto interessante e istruttivo.
...
Cerchiamo di capire come solo 9 passi su 4096 possano far precipitare 4096 tonalità a sole 256 !!!
...
Un saluto
Guido
*



Ci provo io: per contare da 0 a 9 hai bisogno di 4 bit...quindi tutto quello che per esempio sta in mezzo tra 10101010XXXX e 10101011XXXX non conta perché é rumore: i passi significativi non affetti da rumore restano 256 (8 bit).


P.S. battutaccia (non è rivolta a te gu.ru, mi raccomando wink.gif ):

La gente si divide in 10 categorie: quelli che capiscono il sistema binario e quelli che non lo capiscono... biggrin.gif
digiborg
Messaggio: #67
QUOTE(vincenzo.franchini@fastwebnet.it @ Feb 14 2006, 06:26 AM)

Sono quasi certo che un giorno staremo a discutere se una camera a 3 sensori avrà più rumore di una a singolo sensore. wink.gif
*



quindi pensi che in futuro, come già successo per altre tecnologie (vedi stabilizzatore), seguiremo la strada delle videocamere di ultima generazione con 3 CCD, uno per ogni colore?
non sarebbe male come idea smile.gif
digiborg
Messaggio: #68
QUOTE(Led566 @ Feb 14 2006, 12:10 PM)

La gente si divide in 10 categorie: quelli che capiscono il sistema binario e quelli che non lo capiscono... biggrin.gif
*



io sono della... "01" categoria tongue.gif
gu.ru
Messaggio: #69

"Ci provo io: per contare da 0 a 9 hai bisogno di 4 bit...quindi tutto quello che per esempio sta in mezzo tra 10101010XXXX e 10101011XXXX non conta perché é rumore: i passi significativi non affetti da rumore restano 256 (8 bit)."

Sicuro, non ci piove.

Cerco di spiegare meglio la mia perplessità: quello che voglio dire è che non solo conta il numero di bit, ma anche la loro posizione. Rendere non significativi i 4 bit di sinistra non significa toglierli e "spostare" verso destra i rimanenti. Fare questo significherebbe dividere il numero iniziale per 2 alla quarta.

I passi significativi sono senza dubbio 256 perchè i bit significativi sono 8, ma il numero esprimibile dal convertitore rimane sempre di 4096.

Il rumore non riduce l' output a 256 tonalità, ma le tonalità rimangono sempre 4096, suddivisibili però in 256 "gruppi". Secondo me ci sta una grande differenza.

Scusate, ma non riesco ad esprimermi meglio.

Un saluto
Guido


Giuliano_TS
Messaggio: #70
Un grazie all'autore di questa discussione, che mi ha molto interessato, e complimenti per il suo alto livello di preparazione e per le non comuni doti di capacità di divulgazione e semplificazione in una materia in realtà altamente tecnica e specialistica.

Fa certamente piacere leggere ogni tanto una discussione d'alto livello e per di più priva delle polemiche e delle liti che purtroppo sembrano essere diventate una consuetudine anche dove gli argomenti e la preparazione dei partecipanti potrebbero offrire ben di meglio.

Saluti.
marcellop
Messaggio: #71
QUOTE(vincenzo.franchini@fastwebnet.it @ Feb 9 2006, 07:13 PM)
Frequento da poco il forum Nital: quel tanto che basta per aver notato che uno degli argomenti principali è quello inerente al rumore. Mi occupo di digitale da 25 anni, prima con il video, poi con le still camera, scientifiche, astronomiche e tradizionali. Di queste ultime conservo nei miei cassetti ancora una Canon/Bauer (la primissima!). Di Nikon ho D1, D70, D50 ed è in arrivo una D200. Per motivi miei pratici e non certo  per sfizio testo tutte le macchine e in nessuna ho notato livelli di “rumore” come quelli segnalati, spesso impropriamente. Di foto tradizionali ne faccio relativamente poche e, visto che mi reputo un buon giudice di me stesso, ritengo che non siano meritorie di rimando a questo forum.
Mi permetto, però,  il tentativo di chiarire il concetto di rumore sperando di far cosa utile a qualcuno. Non userò alcuna formula né diagramma.

Ho notato che molti usano impropriamente il termine “rumore”, non ponendo distinzione tra segnale, rumore del segnale e rumore non dipendente da segnale.
Per capire bene cosa sia, immaginiamo di trovarci sotto una larga tettoia in una giornata di pioggia: se la pioggia è torrenziale, il suono delle gocce che colpiscono il nostro riparo ci sembra giungere uniforme da tutta la sua superficie. In caso di pioggerellina, invece, abbiamo ora l’impressione che piova più a destra, ora più a sinistra, ora più al centro… Questa variazione di direzione ed intensità del suono che colpisce le nostre orecchie è causata dalla non uniformità del numero di gocce piovane che la tettoia raccoglie per unità di superficie in ogni istante. La disuniformità è presente anche nella pioggia battente, solo che è una piccola percentuale della pioggia totale: così il nostro orecchio non riesce a percepirla. Questa disuniformità è ciò che nella fisica dei segnali viene chiamato “rumore” : se rappresentassimo un segnale uniforme ed omogeneo come una linea retta, il rumore insito nella sua raccolta trasformerebbe questa retta in una linea ondulata.
Possiamo asserire, quindi, che questo tipo di rumore è funzione del segnale, perché dipende totalmente da esso. Da notare il fatto che possiamo quantificarlo solo dopo aver raccolto il segnale, quindi non possiamo sapere a priori a quanto ammonterà numericamente. Ho promesso di non presentare formule: dovete quindi credere sulla parola a ciò che segue. Se nel sensore avessimo  accumulato un segnale luminoso pari a 100 (pioggerellina), il suo rumore sarebbe pari a 10, cioè il 10%. Se raccogliessimo 1000 (pioggia battente), il rumore sarebbe pari a 31, cioè il 3%.

Qualcuno si chiederà: esiste un rumore elettronico fine a se stesso, cioè che non sia funzione di un segnale? Certamente. Per scoprirlo continuiamo l’esempio della tettoia ed immaginiamo che questa sia ondulata, in modo che la pioggia sia convogliata verso dei secchielli di raccolta. Complichiamoci un poco la vita e facciamo sì che questi secchielli possano essere ruotati ma non staccati dalla tettoia: ora ci poniamo il gramo compito di controllare quanta acqua sia presente in ogni secchiello al termine della pioggia. Siamo costretti ad usare un altro secchiello: lo poniamo sotto quello appeso e solidale alla tettoia, ruotiamo questo, travasiamo l’acqua e ci dirigiamo verso una bilancia o un qualunque misuratore. Questa manovra la eseguiamo per ogni secchiello appeso alla tettoia. Vi sembra intuitivamente possibile che qualche goccia d’acqua non resti nel suo secchiello d’origine? O che non vada persa nel travaso? O che non debordi durante il trasporto? E la bilancia di misura è assolutamente esatta? Impossibile, neanche a pensarci. La quantità d’acqua che misureremo non corrisponderà mai a quella effettivamente raccolta. La differenza tra queste due quantità è un rumore puro, cioè che non dipende da un segnale ma dalla modalità di trattarlo. E’ prevedibile progettualmente? No. E’ misurabile? Sì. Come? Per via sperimentale. Nel caso della tettoia, ad esempio, potremmo versare su di essa una quantità nota di acqua e controllarne, poi, quanta ci risulti alla misurazione finale. Nelle nostre macchine questo rumore si chiama rumore di lettura (readout noise) e, con semplicità,  possiamo dire che comprende i processi di trasferimento della carica del pixel, il suo passaggio attraverso l’amplificatore e la sua trasformazione in entità numeriche intellegibili dal computer.
Le case costruttrici misurano in maniera molto sofisticata questo rumore di lettura e le sue possibili variazioni in relazione alle regolazioni dell’utente, regina tra tutte la scelta della sensibilità ISO. A questo proposito cerchiamo di capire bene un concetto: quando scegliamo una pellicola con diverso valore ISO, effettivamente scegliamo un prodotto con la sensibilità desiderata. Quando, invece, impostiamo sulle nostre macchine digitali un valore ISO, stiamo scegliendo solo il livello di amplificazione del segnale proveniente dalla lettura del pixel. Non agiamo sulla sensibilità. Questa dipende dalle scelte del costruttore del sensore ed è immutabile. E aumentando l’amplificazione, cioè il guadagno, aumentiamo esponenzialmente il rumore di lettura.

Per darvi qualche dato esemplificativo, il Read-out noise medio della D70 è di circa 7 elettroni/pixel. Il suo segnale termico è inferiore a 0,1 elettroni/ pixel/secondo! Sono quasi delle nullità se pensate che il pixel della D70 può arrivare a contenere più di 35000 elettroni liberati dal segnale luminoso. Solo 7-10 anni fa costosissimi ccd scientifici (che uso ancora) presentavano un segnale termico a 20° di 20-80 elettroni/pixel/secondo, con rumore di lettura superiore a 40-100 elettroni…

Spero di aver suscitato la curiosità necessaria per leggere il manuale di Maio, dove la trattazione è più completa. Se qualcuno, invece, volesse approfondire tecnicamente l’argomento sono disponibile anche privatamente (il mio riferimento è in chiaro).

Che la luce sia con noi.

Enzo Franchini
*



Grazie Enzo Lampadina.gif Sicuramente illuminante.
earlybird
Messaggio: #72
QUOTE(gu.ru @ Feb 14 2006, 11:54 AM)
Ciao Vincenzo,
è tutto molto interessante e istruttivo.

Vorrei solo una conferma sul calcolo delle conseguenze dei bit "mangiati" dal rumore. Prendendo i valori dell' esempio, ovvero un rumore di 104 elettroni, con un convertitore a 12 bit (e conseguentemente responsabile di una discretizzazione in 4096 passi) che nel sensore dell' esempio "apprezza" 12 elettroni a passo. Va tutto bene finchè affermiamo che 104 elettroni ovviamente "occupano" 9 passi.

Cerchiamo di capire come solo 9 passi su 4096 possano far precipitare 4096 tonalità a sole 256 !!!

Sono riuscito a seguirti solo fino a un certo punto, ovvero: alla fine della fiera il numero di elettroni "contati" ha una incertezza di 104, ovvero potrà essere 10000 +/- 104, che in passi si traduce in 4096 +/- 9. Questo, tradotto in binario, farà "ballare" gli ultimi 4 bit dei 12 del convertitore, in quanto il +/-9 sulle unità decimali è espresso dagli ultimi 4 dei 12 bit.

Fin qui tutto bene.

Ma a questo punto tu, dicendo che allora i bit significativi da 12 diventavano 8, quegli ultimi 4 bit li hai disintegrati, "shiftando", come si dice in gergo, i rimanenti bit verso destra di quattro posizioni; hai di fatto diviso per 2 alla quarta (16) il numero iniziale (4096).

Perchè?

Perchè adesso io mi ritroverei con sole 256 tonalità sul pixel, piuttosto che con le mie 4096 iniziali, e semplicemente una lettura che mi lascerebbe una incertezza di 18 (+/-9) tonalità su 4096?

Un saluto
Guido
*



Ciao Guido,

vediamola da un'altro punto di vista, mantenendo l'esempio precedente.
Abbiamo ripreso un soggetto ricco di dettagli finissimi, che poco si discostano tra loro. Un esempio potrebbe essere la fine peluria di un tipico incarnato femminile: non complichiamoci la vita e riprendiamo in bianco e nero. I due particolari, il volto e la peluria, saranno rappresentati da toni di grigio ravvicinatissimi tra loro e assegniamo alla peluria una tonalità più chiara di grigio. Modifico appena i valori per avere cifre tonde. Diciamo che l'incarnato totalizza 9996 elettroni. Dal convertitore uscirà un valore di (9996:12)=833.Ti ricordo che 12 è il passo. Abbiamo calcolato un rumore di 108, significa che per distinguere la peluria questa deve avere un valore almeno di 108 elettroni superiore ai 9996 del volto, cioè 10104, pari ad un valore tradotto di (10104:12)= 842. Quindi, ogni particolare che dia un valore compreso tra 833 e 841 non si distinguerà dall'incarnato in stampa. Che differenza c'è tra 842 e 833? 9 valori. Se dividiamo 4096 per 9 (cioè per gli intervelli reali di risoluzione delle tonalità di grigio), otteniamo 455 intervalli reali all'interno dei 4096 teorici. Da 12 bit siamo scesi a 9! Se poi vogliamo calcolare le virgole e considerare l'imprecisione obbligata della conversione a colori, scompare un altro bit.

Sono riuscito a spiegarmi meglio?
Vedi che non c'è nessuno shift a dx, nè carry flags che si accendono?

Manca qualche passaggio peggiorativo, ma sto cercano di spiegare il principio.

Ed ecco un'altra grande differenza tra raw e jpeg: il jpeg codifica ad 8 bit. Nel NEF (raw) potremo invece analizzare anche il rumore, con tutta l'estensione dei 12 bit.

Ciao a tutti e scusate la mia breve assenza.

Enzo



earlybird
Messaggio: #73
QUOTE(giulianodits @ Feb 14 2006, 05:01 PM)
Un grazie all'autore di questa discussione, che mi ha molto interessato, e complimenti per il suo alto livello di preparazione e per le non comuni doti di capacità di divulgazione e semplificazione in una materia in realtà altamente tecnica e specialistica.

Fa certamente piacere leggere ogni tanto una discussione d'alto livello e per di più priva delle polemiche e delle liti che purtroppo sembrano essere diventate una consuetudine anche dove gli argomenti e la preparazione dei partecipanti potrebbero offrire ben di meglio.

Saluti.
*




Grazie a tutti voi che replicate con spirito costruttivo.

Enzo
earlybird
Messaggio: #74
QUOTE(digiborg @ Feb 14 2006, 01:30 PM)
quindi pensi che in futuro, come già successo per altre tecnologie (vedi stabilizzatore), seguiremo la strada delle videocamere di ultima generazione con 3 CCD, uno per ogni colore?
non sarebbe male come idea smile.gif
*



Ho solo tratto spunto dal mondo delle videocamere: tecnicamente, una volta risolto il problema della compatibilità del parco ottiche esistente, non dovrebbero esserci grandi problemi.
Sono solo mie illazioni non supportate da nulla di concreto.

Ciao

Enzo
Giuseppe Maio
Nital
Messaggio: #75
Dear All..

Riapro questa discussione dopo il make-up resosi necessario.
Mi scuso con coloro che avevano postato utili argomentazioni tra i messaggi successivi consapevole che tutti gli interessati hanno compreso il fine.

Buona continuazione...

Giuseppe Maio
www.nital.it
 
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