11 Modi per migliorare la nitidezza delle tue immagini – Parte 3

Hai mai guardato le tue immagini sullo schermo ingrandendole al 100% e sei rimasto un po’ deluso dai risultati in quanto poco nitide? Hai mai avuto difficoltà a capire cosa è andato storto? In questa serie di articoli, di cui questo è il terzo, esaminiamo 11 problemi che causano la scarsa nitidezza nelle tue immagini. Con un po’ di pratica, sarai in grado di dare un’occhiata a un’immagine e sapere come correggerla.

Nel primo articolo  della serie, abbiamo esaminato tre fattori comuni che influenzano la nitidezza dell’immagine: la progettazione ottica di un obiettivo, la messa a fuoco mancata e il movimento del soggetto. Nel secondo articolo , abbiamo esaminato altri due: il movimento della fotocamera e la profondità di campo. In questo articolo, esploreremo un altro paio di modi in cui le immagini possono perdere un po’ della loro nitidezza: rumore e distorsione atmosferica.

Rumore

Rumore? Cosa c’entra il rumore con la nitidezza? Molte, in realtà.

[Nota: Corsofotografico è supportato dai lettori. I collegamenti ai prodotti su Corsofotografico sono collegamenti in affiliazione. Se usi uno di questi link e compri qualcosa, guadagniamo un po’ di soldi e ci permette di andare avanti nella produzione di contenuti.
Se vuoi eliminare i banner pubblicitari nel sito ed accedere ai contenuti in anteprima non devi fare altro che diventare un sostenitore su Patreon, ti stai domandando quanto costa? Una colazione al mese. Oppure se devi fare acquisti su amazon ti basta cliccare qui.
Hai bisogno di maggiori informazioni?]

Cosa causa effettivamente la perdita di nitidezza?

Il rumore è un’indicazione della quantità di informazioni disponibili in un’immagine. Maggiore è il rumore, minori sono le informazioni che abbiamo su tonalità, saturazioni e luminosità dei singoli pixel. E, forse la cosa più interessante, più rumore ha un’immagine, meno informazioni contiene sulla posizione spaziale delle caratteristiche dell’immagine.

Per vedere come, dai un’occhiata alla figura sopra. I tre pannelli più a sinistra dell’immagine hanno quantità variabili di rumore con deviazioni standard di circa: 0%, 6% e 15% della luminosità media che si sposta da sinistra a destra. Si noti che nel pannello più a sinistra la posizione del confine tra le due tonalità di blu è ben definita e immediatamente evidente. Con anche un po ‘di rumore (il secondo da sinistra), la linea inizia a sfocarsi in un paio di punti. Al 15%, la deviazione standard del rumore è maggiore della differenza che separa le bande (circa il 10%), rendendo difficile determinare con certezza la forma o la posizione del confine originale.

Perché succede questo? Quando viene introdotto del rumore, i pixel a sinistra del bordo possono risultare casualmente più scuri e più saturi dei pixel a destra di esso, anche se in media è vero il contrario. Per determinare con precisione i colori delle due bande, è necessario calcolare la media su alcuni pixel. La quantità di rumore in questa media diminuisce come la radice quadrata della dimensione del campione. Quindi, se facciamo una semplice sfocatura del riquadro, il rumore diminuisce in proporzione alla lunghezza del lato del riquadro. Più grande è il riquadro su cui viene calcolata la media, più accurata è la rappresentazione del vero colore rappresentato dalla media. Tuttavia, calcolando la media su un riquadro, limitiamo anche la scala delle caratteristiche che possono essere rilevate. Per ottenere una buona stima dei due colori nell’immagine sopra, ad esempio, è stato necessario fare la media su un riquadro con una lunghezza del bordo di 6 pixel. Questo limita la nostra effettiva precisione spaziale a circa la stessa scala. Lo stesso vale sia che facciamo la media esplicitamente in Photoshop o implicitamente nel cervello. Il rumore introduce incertezza sia nel colore che nello spazio. E questa incertezza spaziale degrada la nitidezza dell’immagine.

Che aspetto ha questa perdita di nitidezza?

Come esempio del mondo reale, l’immagine sotto è stata scattata al tramonto a una ISO di 12.800. L’immagine grezza, così come è stata tirata fuori dalla fotocamera è mostrata a sinistra. Nota, in primo luogo, che il soggetto appare tagliente e con un confine chiaro. Anche se c’è una notevole quantità di rumore nella fotografia, la deviazione standard di quel rumore è significativamente inferiore alla differenza di colore tra il becco luminoso e color crema e lo sfondo verde scuro. Di conseguenza, il confine rimane ben definito.

A sinistra: l’immagine RAW direttamente dalla fotocamera a ISO 12.800.  A destra: con riduzione del rumore predefinita di Lightroom (0) e colore (25).

Appena a destra del becco, tuttavia, i dettagli nelle piume sono completamente mancanti, e persino il confine preciso dell’occhio è difficile da individuare. Le differenze di colore attraverso questi confini sono molto più sottili e, quindi, sopraffatte dal rumore. È come se l’immagine fosse stata effettivamente sfocata, ma di una quantità che dipende dalla differenza di colore tra i confini delle caratteristiche e dall’entità relativa del disturbo. Le caratteristiche di questa perdita di nitidezza sono, quindi, abbastanza diverse da molti altri modi che abbiamo visto fino ad ora.

Come possiamo gestirlo?

Esistono alcune opzioni per gestire questo tipo di degrado dell’immagine.

Sii consapevole di ciò che stai fotografando

Un modo è essere consapevoli del tipo di scene che stiamo girando con valori ISO più alti. Hai notato che alcune scene tendono a soffrire gravemente a ISO di 6.400 mentre altre risultano a posto? Come abbiamo visto sopra con il becco del picchio, se le differenze di colore / luminosità sono abbastanza significative attraverso i confini delle caratteristiche, l’immagine può mantenere la sua piena nitidezza anche con quantità significative di rumore. Se i cambiamenti di colore sono più sottili, tuttavia, i dettagli possono essere completamente persi quando viene premuto l’ISO. Mantenere un rumore basso rispetto alle differenze di colore tra le caratteristiche importanti è la chiave per ottenere immagini nitide; ma poiché è tutto relativo, spesso puoi farla franca con più rumore nelle fotografie a contrasto più elevato.

Raccogli più luce

Tutto ciò che può essere utilizzato per ottenere più luce sul sensore senza influire negativamente su altre fonti di rumore o sulla chiarezza dell’immagine può essere d’aiuto, inclusi tempi di esposizione più lunghi, aperture più ampie e un sensore full frame. Se una singola esposizione lunga non funziona, ad esempio a causa del potenziale di vibrazione della fotocamera, è spesso possibile combinare più esposizioni con una velocità dell’otturatore più elevata in Photoshop per ridurre il rumore a livelli commisurati al tempo di esposizione totale. Alcuni sensori più recenti hanno anche prestazioni ISO elevate migliori rispetto ai modelli precedenti.

Post produzione

Infine, non esitate a giocare un po ‘con le impostazioni di riduzione del rumore di Lightroom o Capture One. Ricorda che i software non sono mai un sostituto per raccogliere effettivamente più informazioni sul campo, ma quando hai già fatto tutto il possibile su quel fronte, a volte possono permetterti di ottimizzare l’uso delle informazioni che hai.

Confronto delle impostazioni di riduzione del rumore di Lightroom. Sinistra: Luminanza impostata su 0; Colore impostato su 100; Destra: Luminanza impostata su 100; Colore impostato su 0.

Presta attenzione quando fai questa tipologia di elaborazione, in quanto puoi esagerare e, in secondo luogo, vale la pena prestare un po ‘di attenzione a come funziona il sistema visivo umano. Neurologicamente, le informazioni sul colore non devono essere fornite al nostro cervello con una risoluzione prossima a quella dei dettagli di luminosità. In sostanza, possiamo farla franca con la media sui canali di tonalità e saturazione (in alto a sinistra) in misura molto maggiore di quanto possiamo fare con la media sul canale di luminosità (in alto a destra).

Distorsione atmosferica

Hai mai avuto la sensazione di aver fatto tutto bene ma di non ottenere ancora i risultati che speravi? Sappi che la colpa potrebbe non essere tua. Potrebbe essere l’atmosfera in cui stai scattando. Abbiamo visto tutti il caso estremo di questo quando l’aria su una strada calda provoca un miraggio. Ma non è necessario che i disturbi atmosferici siano così evidenti per devastare la qualità dell’immagine.

Cosa causa effettivamente la perdita di nitidezza?

Per capire cosa sta effettivamente causando problemi è necessario capirne un po’ di ottica.

Come funzionano le lenti?

Quando la luce colpisce un punto di un oggetto tende a diffondersi in molte direzioni. Il compito di una lente è raccogliere quei raggi, che sono iniziati tutti in un unico punto nello spazio, e piegarli nel modo giusto in modo che si incrociano di nuovo in un altro punto nello spazio, idealmente, proprio sulla superficie del sensore della fotocamera.

Allora, come fanno le lenti a farlo? La luce è un’onda, elettromagnetica piuttosto che portata dall’acqua, ma si comportano più o meno allo stesso modo. Entrambi i tipi di onde si piegano quando si muovono, ad angolo, in un’area in cui la velocità dell’onda è diversa (vedi sotto). Gli obiettivi utilizzano questo principio per piegare i raggi di luce in modi molto precisi curvando il confine tra il mezzo a velocità d’onda più veloce (aria) e il mezzo a velocità d’onda più lenta (vetro).

Nota che quando si parla di onde luminose, si parla dell’indice di rifrazione piuttosto che della velocità dell’onda. Maggiore è l’indice di rifrazione, più lente saranno le onde luminose. (Se vuoi davvero fare il secchione e scoprire perché le onde luminose cambiano velocità quando attraversano diversi media, guarda questo fantastico video  dei ragazzi del Fermilab.)

Anche altre cose possono influire sul percorso della luce

Le lenti non sono l’unica cosa che può alterare il percorso della luce. L’acqua è un altro ovvio esempio. Così fa anche il filtro UV che è probabilmente avvitato sulla parte anteriore delle lenti. In effetti, il motivo per cui anche un filtro UV standard è così costoso è che deve essere estremamente piatto per evitare di piegare i raggi luminosi che lo attraversano in direzioni diverse, a seconda di dove colpiscono la superficie. Tecnicamente, un filtro UV fa sì che la luce si metta a fuoco in un punto leggermente diverso (vedi il pannello (B) sotto), ma è ancora in un singolo punto in modo che sia facilmente compensato regolando leggermente la messa a fuoco. Poiché l’autofocus viene eseguito attraverso lo stesso filtro UV, non si sa mai nemmeno che si sia verificato un leggero spostamento della messa a fuoco.

D’altra parte, puoi vedere cosa succede quando il vetro non è perfettamente piatto scattando una foto attraverso il finestrino di una casa o di un’auto. Le finestre sono trasparenti, ma raramente così piatte (almeno sulla scala di cui stiamo parlando). Il risultato è che c’è quasi sempre un degrado della nitidezza nelle immagini riprese attraverso il vetro standard. Le imperfezioni delle superfici agiscono come lenti morbide e casuali che piegano i raggi di luce incidente di quantità diverse in posizioni diverse. Il risultato è mostrato nel pannello (C) nella figura sottostante. Non è solo che i raggi di luce non si concentrano necessariamente sul sensore dopo essere passati attraverso una finestra. È che in realtà non si concentrano più tutti nello stesso punto. Non c’è niente che un obiettivo fotografico possa fare per compensare questo. Il risultato è che l’immagine sarà sempre un po’ sfocata, indipendentemente dalla distanza focale impostata.

Distorsione atmosferica

Cosa c’entra questo con la distorsione atmosferica? Si scopre che l’indice di rifrazione dell’aria, la velocità dell’onda della luce in essa, dipende dalla temperatura dell’aria. All’aumentare della temperatura, la velocità dell’onda aumenta, abbassando l’indice di rifrazione. Il risultato è che i cambiamenti locali di temperatura possono agire come una lente, piegando i raggi di luce. In una giornata di sole, ad esempio, lo strato d’aria proprio sopra la superficie di una strada buia può essere notevolmente più caldo dell’aria più in alto. Ciò può causare la flessione dei raggi di luce, proprio come si muovono attraverso una lente (anche se nella direzione opposta poiché l’indice di rifrazione è inferiore anziché superiore). Il risultato è un miraggio.

L’aria si trova raramente in strati non turbolenti. L’aria sopra una superficie calda tende a formare correnti convettive complesse e turbolente che mescolano aree di aria più calda e più fredda. Poiché l’indice di rifrazione varia con la temperatura, un raggio di luce che passa attraverso tali correnti segue un percorso tortuoso, piegandosi in un modo e poi nell’altro. I raggi di luce che inizialmente si dirigono ad angoli anche leggermente diversi possono sperimentare gradienti di temperatura molto diversi. Ciò può portare a distorsioni significative, nonché a quello che è effettivamente un tipo sinistro di aberrazione sfocata in continua evoluzione, con i raggi di luce che emanano da un punto che non riescono a concentrarsi di nuovo in qualsiasi altro punto singolo (proprio come il vetro ondulato). Inoltre, poiché le correnti convettive sono in movimento, possono persino causare sfocature di movimento di un oggetto fermo.

Che aspetto ha questa perdita di nitidezza?

È facile identificare una grave distorsione atmosferica. I bordi hanno un caratteristico aspetto ondulato e sono spesso effimeri e simili a fantasmi, ripetuti più volte. Anche la distorsione atmosferica è additiva, in modo che più ulteriori raggi di luce passano dal soggetto al sensore, maggiore è l’ampiezza possibile della distorsione e della sfocatura.

Sebbene la distorsione atmosferica possa essere più evidente quando si visualizzano oggetti distanti, può avere un impatto negativo sulla nitidezza dei dettagli, anche quando è molto meno pronunciata. Nella foto in basso a sinistra, la presenza della distorsione atmosferica è evidente sullo sfondo. Ciò che non è così chiaro è se presenta un problema per i soggetti in primo piano. Un’ispezione più attenta dell’immagine (a destra), tuttavia, suggerisce che si potrebbero incontrare problemi con una stampa più grande o se si volesse fare un ritaglio stretto. È molto più difficile individuare qual è il problema se non lo sai già, ma c’è una chiara perdita di nitidezza.

La potenziale presenza di distorsione atmosferica è abbastanza evidente negli alberi lontani, ma molto meno evidente e più difficile da identificare, in primo piano. Tuttavia, il suo effetto complessivo sull’apparente nitidezza della zebra è drammatico. (Zebra di Burchell, Parco nazionale di Etosha, Namibia.)

Come possiamo gestirlo?

Sfortunatamente, non c’è molto da fare per mitigare la distorsione atmosferica dal punto di vista del fotografo, a parte evitarlo. Essere in grado di riconoscerlo è fondamentale, tuttavia, in modo che il tempo non sia sprecato cercando di risolvere altri problemi che in realtà non hai.

Cerco di evitare di fare immagini in giornate estremamente calde quando possibile o almeno cerco di gestire le mie aspettative su come verranno fuori le foto. Può anche essere utile per evitare di scattare su superfici particolarmente calde quando possibile, come una strada o il cofano di un’auto. A volte, un punto di osservazione più alto, può aiutarti a superare il peggio della turbolenza, ma ovviamente cambia anche la prospettiva di un’immagine.

Un ultimo punto di interesse, è effettivamente possibile correggere la distorsione atmosferica utilizzando l’ottica adattiva. Una speciale serie di lenti  può essere utilizzata per rilevare la curvatura di un fronte d’onda perturbato. Una volta elaborate, queste informazioni possono essere utilizzate per pilotare uno specchio dinamico e deformabile posizionato nel percorso della luce per compensare con precisione le perturbazioni. C’è una bella panoramica su Wikipedia . Sfortunatamente, questa non è una tecnologia tipicamente disponibile su un corpo fotografico medio.

Bene, sono sette i fattori che influenzano la riduzione della nitidezza. Nei prossimi articoli, esamineremo altri quattro fattori che possono influire sulla chiarezza dell’immagine. Se hai suggerimenti o trucchi che ci siamo persi, fammelo sapere nei commenti!