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31 March 2009, 07:33

Sottoesporre o Sovraesporre ? (RAW, Gamma Lineare e corretta Esposizione)

Archiviato sotto — Guglielmo Braguglia

Questo articolo prende spunto da una presentazione a cui ho assistito alcuni anni fa, in occasione del “Digital Symposium 2006”, presentazione tenuta dall’amica Marianna Santoni (Adobe Guru) assieme ad un suo collega.

Contattata in merito all’argomento, non solo mi ha fornito il riferimento da cui era partita la sua ricerca, ma mi ha cortesemente anche inviato un estratto degli studi di un tale “Bruce Fraser“ proprio in relazione alla “Gamma Lineare ed Esposizione“.



Bruce, Scozzese, emigrato a S.Francisco, ha effettuato studi sulla visione umana e sulla sua correlazione con la fotografia. E’autore del libro “Real World Camera Raw” pubblicato da “Peachpit Press” nel Agosto 2004.


Il mio intento qui è quello di esporre il contenuto di questi studi, integrando il tutto con un esempio pratico, da me realizzato, a dimostrazione della “teoria”, contestando l’opinione diffusa che in “digitale“ sia meglio “sottoesporre” che “sovraesporre” per non bruciare i dettagli nelle alte luci.


Una delle maggiori differenze tra la fotografia “analogica“ (su pellicola) e quella “digitale“ è sicuramente quella relativa alla “risposta alla luce“ di questi due differenti supporti. Difatti, mentre la pellicola ha una risposta che assomiglia a quella dell’occhio umano, il sensore delle digitali ha un comportamento totalmente diverso.

Ignorare questa fondamentale differenza, significa mettersi a rischio di non sfruttare completamente la gamma dinamica del sensore e di avere una maggiore quantità di “rumore“ nelle zone delle basse luci.

La risposta alla luce da parte del nostro occhio (e anche da parte della pellicola) è totalmente NON lineare, così come quella di molti dei nostri sensi. Nel nostro cervello è difatti presente un meccanismo di … “compressione“ che ci permette di recepire nitidamente dai segnali più deboli a quelli più alti.

Se prendete in mano una oggetto di un peso X e poi ne aggiungete un secondo, NON avrete la sensazione di un raddoppio di peso; se vi viene fatto ascoltare un segnale acustico e poi l’intensità di questo segnale viene raddoppiata, la sensazione che se ne avrà NON è del doppio; se infine si raddoppia il numero di fotoni che raggiungono il vostro occhio, noterete un aumento della luminosità, ma NON il doppio della luce.

Grazie a questo meccanismo di “compressione“ i nostri occhi possono passare dall’osservare qualcosa in una stanza buia dove è presente uan una debolissima luce, all’osservare qualcos’altro in pieno sole, senza rischio di … “sovraesposizione“ anche se la differenza di illuminazione è 10’000 volte superiore !

Al contrario, Il sensore delle nostre fotocamere digitali è puramente lineare … al raddoppio del numero di fotoni che lo colpiscono, si ha un raddoppio del segnale in uscita.

Prendiamo quindi un’immagine, così come si presenta in uscita dal nostro sensore, lineare e senza alcuna curva di correzione applicata. Quello che avremo sarà un qualcosa che somiglia a questo :



Essa appare evidentemente molto scura, pur contenendo, al suo interno, tutte le informazioni necessarie. L’esame del suo istogramma mostra che la maggior parte dei dati si trova nella parte delle basse luci :



Al fine di adattare questa immagine al nostro occhio, in fase di “sviluppo“ del file RAW, a questa immagine viene applicata una curva di correzione “gamma“ che ha la seguente struttura :



che porterà ad un immagine così fatta :



ovvero un’immagine che ci appare molto più corretta e che presenta un istogramma che risulta essere meglio distribuito :



Quindi, il processo che porta da un immagine “lineare“, così come ripresa dal sensore, ad una immagine adatta alla nostra vista, è un processo che prende le informazioni contenute nel file RAW e le “amplifica“ seguendo una certa curva “gamma“.

Scattando in RAW, con una risoluzione di 12 bit, avremo che la nostra immagine è codificata con valori compresi tra 0 e 4095, ovvero 4096 differenti livelli (2 12 livelli).

Se abbiamo quindi a disposizione 4096 livelli, il livello 2048 indica che il sensore (che ricordo essere lineare) ha ricevuto la metà dei fotoni del livello 4096, il livello 1024 ne rappresenta un quarto e così via.

Ora, attualmente la dinamica dei sensori delle nostre fotocamera oscilla tra i 5 ed i 9 stop. Per il nostro esempio supponiamo di utilizzarne uno con una dinamica di 6 stop.

La distribuzione dell’intensità luminosa su una scala lineare sarà quindi questa :



… il che mostra chiaramente che il numero di livelli (quindi di valori diversi) assegnato alle zone più scure e nettamente inferiore al numero di quelli assegnati alle zone più chiare.

Nel nostro esempio (avendo realisticamente supposto una dinamica di 6 stop del sensore) avremo che al primo stop verranno dedicati 2048 livelli, al secondo 1024, al terzo 512, al quarto 256, al quinto 128 ed infine, al sesto, solo 64 livelli.

Applicando successivamente la nostra curva “gamma“ noi non facciamo altro che distribuire le informazioni che sono state raccolte in forma lineare secondo una distribuzione “corretta“, ovvero più adatta alla risposta dei nostri occhi :



… comprimendo da un lato le informazioni meglio descritte ed espandendo dall’altro quelle peggio descrite !!!

Quale sono dunque le implicazioni pratiche di tutto questo ?

Molto semplice …
… parecchie persone sono portate a credere che in “digitale“ sia meglio sottoesporre per non pelare le alte luci, recuperando poi in camera chiara con il software. Nulla di più sbagliato !

Facendo così essi non sfruttano a pieno i livelli con maggiore quantità di informazioni (le alte luci) andando a comprimere ancora di più le informazioni dove i bit descrittivi sono già pochi (medie e basse luci), ottenendo, in fase di recupero in camera chiara, solo un aumento del rumore proprio nelle ombre ed un notevole rischio di introdurre posterizzazioni nella zona delle basse luci.

In realtà la corretta esposizione in “digitale“, scattando in RAW, è quella che ci permetterà di sovraesporre leggermente l’immagine sino al caso limite di avere la sensazione che le alte luci siano un po’ pelate (verificabile anche tramite l’istogramma).

Difatti, ricordando che l’immagine che ci viene mostrata sul monitor della nostra fotocamera è il risultato della produzione del .JPG in camera e quindi dell’applicazione di tutte le impostazioni e di tutte le curve di correzione necessarie per adattare l’immagine alla nostra vista, quello che vedremo sul monitor “leggermente pelato“, sarà invece perfettamente recuperabile tramite i software di “sviluppo“ (Adobe Lightroom, Bibble Pro, Capture NX, ecc. ecc.).


Passiamo ora ad esaminare in pratica quanto qui sopra esposto in teoria.

La prova si è così svolta :
scelto un soggetto ho effettuato TRE scatti : uno leggermente sottoesposto (-2/3 EV), uno correttamente esposto ed uno leggermente sovraesposto (+2/3 EV).

Gli scatti sono stati fatti con la Nikon D2x e con il Nikkor 50mm f/1.4 D montati su cavalletto e l’illuminazione è stata fornita da un flash da studio Elinchrom BX400 con montato di fronte un bank bianco 60×60.
Ovviamente l’esposizione è stata regolata manualmente. Quella corretta era 1/125” F8; la sottesposta è stata fatta a 1/125” F10 e la sovraesposta a 1/125 “ F6.3

Le immagini sono state poi “sviluppate“ dal RAW in .JPG con Bibble Pro 4.9.5 azzerando qualsiasi correzione (ho usato Bibble Pro perché consente un accurato controllo di tutti i paramentri di esposizione). Ed ecco qui i tre scatti originali (essendo notevolmente ridotti spero si apprezzi comunque ad occhio la sotto e sovra esposizione) :


1/125” F6.3


1/125” F8


1/125” F10

In seguito, sempre tramite Bibble Pro 4.9.5, ho corretto l’esposizione delle due foto (la sovraesposta e la sottoesposta) portando quindi le tre immagini allo stesso livello di luminosità :


1/125” F6.3 .. corretto con -2/3 EV


1/125” F8


1/125” F10 .. corretto con +2/3 EV

E passiamo ora ad esaminare dei crop al 100% di alcuni punti critici.

Il primo è relativo al nodino del laccetto della WhiBal che è poggiata sopra ai libri. Tale nodino crea anche delle leggere ombre che ci sono utili per l’esame :


Particolare della sovraesposta corretta -2/3 EV


Particolare della esposta correttamente


Particolare della sottoesposta corretta +2/3 EV

E’ ben visibile nella prima immagine una minore quantità di rumore ed una maggiore pulizia complessiva, frutto proprio della leggera sovraesposizione che ha permesso di sfruttare meglio i pochi livelli dedicati alle basse e medie luci.

La seconda immagine è l’immagine correttamente esposta in cui, seppur in minima parte, si nota un maggior rumore e la terza e la sottoesposta che da sicuramente il risultato peggiore !

Il secondo crop al 100% è relativo ad un altro punto critico … il nero di fondo. Il particolare è relativo all’angoletto di color viola alla base del libro “Effective TCP/IP Programming” messo in orizzontale sopra agli altri wink.gif

Vediamo le immagini :


Particolare della sovraesposta corretta -2/3 EV


Particolare della esposta correttamente


Particolare della sottoesposta corretta +2/3 EV

Anche qui, visualizzando a pieno ingrandimento l’immagine, risulta evidente la minore quantità di rumore sul nero che si ha nell’immagine sovraesposta (e poi corretta) se paragonata con le altre due.


Bene, da quanto detto e da quanto dimostrato praticamente, spero sia chiaro ora a tutti che la vecchia usanza di “sottoesporre“ leggermente le foto, in “digitaleè più dannosa che altro.

Lavorando in RAW e applicando una leggera sovraesposizione si otterrano delle immagini finali “sviluppate“ di qualità nettamente maggiore con minore rumore e maggior pulizia proprio nelle basse e medie luci.

Fatene tesoro …


P.S. : Voglio ancora ringraziare Marianna Santoni per il materiale fornitomi, che mi ha permesso di illustrare l’aspetto teorico.

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