Questo articolo è ancora in fase draft, per cui mi scuso find'ora con i lettori per alcune frati incomplete

La resa del sensore fotografico

 

Perché il sensore cattura l'immagine in modo differente dall'occhio umano?

Ci sono quattro ragioni fondamentali:

0) la catena della luce

1) gamma di luminosità 

2) lo spettro luminoso

3) lo sfasamento della luce (polarizzazione)

4) intelligibilità dell'immagine da parte del nostro cervello

 

La catena della luce

Vediamo cosa succede all'immagine per farla arrivare al nostro occhio, senza considerare volontariamente modificatori artificiali:

1. Sorgente luminosa (diretta, indiretta o mix come nella realtà)
2. Oggetto, più o meno complesso
3. retina umana (primo stop)

Oppure 

1. Sorgente luminosa (diretta, indiretta o mix come nella realtà)
2. Oggetto, più o meno complesso
3. Ottica
4. Sensore
5. File (campionamento)
6. Correzione gamma del monitor
7. Display (per esempio LCD LED)
8. retina umana (secondo stop)

Oppure

1. Sorgente luminosa (diretta, indiretta o mix come nella realtà)
2. Oggetto, più o meno complesso
3. Ottica
4. Sensore
5. File (campionamento)
6. Correzione gamma della stampante
7. Stampa su carta
8. retina umana (terzo stop)

 

Il primo stop è come noi vediamo, cioè percepiamo l'oggetto in 'live', influenzato solo dalla sorgente luminosa.

Il secondo stop è come vediamo l'oggetto attraverso un display o una stampa.

Non ė difficile immaginarsi come In tutta la catena c'è l'opportunità di alterare l'immagine.

Se parlassi ad una platea di ingegneri, direi che ogni elemento è rappresentabile da una funzione di trasferimento, ma per ora limitiamoci a considerarli come potenziali modificatori.

 

La gamma luminosa

Vediamo cosa intendiamo, cominciando con la prima, la gamma luminosa.

Supponiamo di prendere il valore più alto di luminosità (bianco)  e quello più basso (nero) e di mettere in scala tutti i valori intermedi.

Per l'occhio non c'è soluzione di continuità tra un valore intermedio e l'altro, ovvero (...) se ne prendo due contigui, saranno indistinguibili, mentre per un sensore la differenza (detta 'quanto') può essere percepibile.

Il 'quanto' é tanto più piccolo quanto è alta la risoluzione in bit dell'immagine; per questo motivo un'immagine raw a 16 bit per canale colore ha una gamma maggiore di un'immagine jpg a 8bit per canale.

 

Ma oltre all'effetto del campionamento, cioè del 'quanto', c'è un effetto non lineare della ricettività del sensore stesso, che in pratica appiattisce i le differenze di luminosità quando si è agli estremi (cioè 'bianco' da una parte, e 'nero' dall'altra)

Questo significa, facendo un po' di estremismo', che se facciamo una fotografia in controluce, cioè dove le luci sono quasi tutte alte e verso il 'bianco' e le ombre verso il nero, la luminosità si 'satura' restituendo bianchi tutti uguali

 

(...)

È interessante notare come quando si parla di resa di un sensore si finisca per parlare del bianco e nero,  in pratica nonostante la cromia sembra restituirci molte informazioni su ciò che l'immagine rappresenta, in realtà il contenuto informativo (...) ė decisamente superiore nella componente luminosità; non a caso le immagini in bianco e nero sono emozionalmente ricche.

 

Lo spettro luminoso

Sara capitato a tutti di fare l'esperimento di prendere una ruota colorata (...) con sette diverse tonalità, farla ruotare sufficientemente veloce e vedere che i colori si trasformano in bianco. Cosa è successo? È successo che i raggi luminosi relativi ai vari colori arrivando tutti insieme al nostro occhio compongono uno spettro, cioè insieme ordinato, di frequenza multiplo.

Per completezza, quando lo stesso raggio di luce 'bianca, attraversa sostanze trasparenti con differenti gradi di omogeneità, il raggio si separa nelle sue componenti principali, dando vita alla diffrazione e che possiamo ammirare nell'arcobaleno.

 

Ora immaginiamo di aggiungere nella nostra ruota colorata uno spicchio trasparente che riporta l'immagine retrostante; quando la faremo girare, vedremo, o meglio "percepiremo", ancora la luce bianca anche se la composizione è deterrente diversa.

Questo dimostra che se introduciamo altre componenti in quello che definiamo luce, il risultato lo percepiamo allo stesso modo; questo vale, nel senso che lo abbiamo tarato, per il nostro occhio, differente (...) risultato invece sarà per un sensore differente.

 

Facciamo un passo avanti ed introduciamo nello spettro la luce ultravioletta: il nostro occhio non la percepirà, ma un sensore fotografico può farlo, impattando nei valori che saranno scritti su file. E lo stesso discorso vale per tutte le frequenze di luce fuori dal visibile che arrivano sul sensore della nostra macchina fotografica.

 

Luce polarizzata

Prendiamo in prestito il 'suono' per poter fare un esempio:

Come fa l'orecchio umano a capire se un suono proviene da dietro se ha solo due orecchi? Semplice, il suono che proviene da dietro, rimbalzerà prima di raggiungere il nostro timpano e rimbalzando il suono diventa 'sfasato' e noi lo percepiremo diverso.

Questo meccanismo ha permesso di realizzare per esempio le 'sound bar' evolute (quelle da 500€ in su) che, creando un suono avvolgente, usano alcuni altoparlanti per inviare un suono sfasato simulando quindi che provenga da dietro.

 

Torniamo al nostro fascio di luce, composto da tanti raggi ognuno dei quali caratterizzati da una lunghezza d'onda e da un'intensità ma anche di altro parametro importante, lo sfasamento.

Allo stesso modo del suono, anche la luce ogni volta che un raggio colpisce una superficie, cambia lo sfasamento dell'onda.

Questo fenomeno permette di ridurre i riflessi su un vetro usando un filtro polarizzatore. Purtroppo tale filtro è in grado di tagliare (o meglio, ridurre) solo una minima parte, per esempio quelli che incidono ad una certa angolatura su un vetro.

Ovviamente anche sulle superficie non riflettenti la luce sfasata impatta in modo di

Lo sfasamento è letto dal sensore Fotografico in modo differente rispetto all'occhio umano.

Immaginiamo di fotografare un albero, ogni foglia riflette la luce con un'angolazione differente; il risultato sull'immagine digitale è spesso un'immagine piatta.

 

Concetto di luminosità compatibile

è legato ad avere la stessa sorgente luminosa (es sole e illuminazione artificale producono luminosità incompatibile tra loro)

Intelligibilità dell'occhio

l'immagine reale, da vivo, non ha limite, non è relegata allo spazio, al formato di una stampa, di un display che si contrappone all'immagine (luminosità e tonalità) delle parete interne dell'osservatorio.

Viceversa questo accade per una riproduzione fotografica.

 

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