Rumore digitale ecco come contrastarlo!

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Rumore digitale ecco come contrastarlo!
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Rumore digitale ... ecco come contrastarlo!
Rumore digitale?
Ecco come contrastarlo!
Come avviene con le pellicole di alta sensibilità, anche le fotocamere digitali possono fornire immagini con fastidiosi
disturbi di fondo. Ecco una completa panoramica sui metodi più efficaci per l'eliminazione del problema.
Per il test sono state effettuate numerose prove con diverse immagini sia realizzate da fotocamere digitali, sia acquisite
da scanner. Per illustrare i risultati ottenibili con i sette software in prova abbiamo selezionato tre tipi di immagini: un
notturno realizzato con una fotocamera Nikon D70 impostata sulla massima sensibilità; una scansione di una dia
Ektachrome 64 Professional realizzata con uno scanner professionale a tamburo Crosfield 636 e una ripresa
astronomica effettuata da una camera digitale SBIG ST-10XME. Per quanto riguarda le prestazioni puramente
velocistiche, il filtro di più rapida applicazione è risultato essere il Noiseware Professional, seguito più da lontano da
Quantum Mechanic Pro e da Noise Ninja. DFine è senza dubbio il meno dotato su questo fronte, dato che è mediamente
più lento di quasi 8 volte rispetto a Noiseware.
Ma ciò che conta è soprattutto la capacità di ridurre i disturbi senza perdere i dettagli presenti nelle immagini originali. E in
questo campo la lotta è decisamente serrata. Nell'applicazione dei filtri alla ripresa notturna, i migliori risultati sono stati
ottenuti da Noise Ninja, seguito a pari merito da Kodak GEM Pro (che mostra più dettagli, ma presenta anche più disturbi
di crominanza) e Noiseware (molto pulito, ma anche con una perdita di dettagli leggermente più elevata). Nel caso della
dia acquisita dallo scanner a tamburo, il filtro più efficace è risultato essere Neat Image, che ha saputo ridurre fortemente
la grana della pellicola mantenendo però anche un eccellente livello di dettaglio. In seconda posizione, anche questa volta
ex-aequo, Noiseware e Noise Ninja, entrambi con immagini risultanti molto pulite ma con qualche dettaglio in meno.
Infine l'immagine astronomica ha visto prevalere Quantum Mechanic Pro per il mantenimento dei dettagli, mentre Kodak
GEM Pro ha offerto l'immagine più compatta e uniforme. In terza posizione Noise Ninja, con una resa più diffusa ed un
contrasto leggermente attenuato.
In definitiva, pare non esista un unico filtro di riduzione dei disturbi in grado di prevalere su tutti gli altri in tutte le
applicazioni: ognuno ha punti di forza e talloni d'Achille. L'efficacia è sicuramente dovuta all'impiego di particolari
tecniche di riduzione dei disturbi, ma anche una corretta impostazione dei numerosi parametri di intervento può consentire
di ottenere risultati che in alcuni casi sono veramente eclatanti. Il consiglio è quindi quello di scaricare da Internet le
versioni dimostrative di questi filtri e metterli alla prova con le proprie immagini digitali o digitalizzate: se si sarà soddisfatti
dei risultati, la spesa da sostenere sarà comunque accettabile.
LE FONTI DEI DISTURBI DIGITALI
I disturbi digitali non hanno un'unica causa, ma possono derivare da un'ampia gamma di problemi legati alla tecnologia
di ripresa e alla gestione del sensore CCD. Questi i principali tipi di disturbi che è possibile trovare sulle immagini digitali.
Disturbo fotonico. Nel corso di una normale posa fotografica, un certo numero di fotoni (elementi di energia
elettromagnetica) non provenienti direttamente dal soggetto inquadrato possono colpire la superficie del sensore di
ripresa, creando così aree di colore spurio.
Disturbo termico. Disturbo generato direttamente dai fotositi (elementi sensibili alla luce) presenti sul sensore di ripresa
delle fotocamere digitali; la quantità di disturbo aumenta in base alla temperatura: più si riprende in un ambiente caldo, più
evidente sarà il disturbo.
Disturbo di lettura. Ogni fotocamera digitale impiega una serie di componenti elettronici per la lettura dei dati provenienti
dal sensore di ripresa. Il disturbo di lettura deriva dall'impossibilità di determinare con precisione assoluta quanti elettroni
sono generati da ogni singolo fotosito del sensore.
Disturbo di quantizzazione. Questo disturbo è causato dall'elaborazione dei dati in uscita dal chip di ripresa e dalla loro
successiva suddivisione in livelli: una fotocamera digitale a 16 bit divide ad esempio il segnale originale in 65.536 livelli. Il
livello di rumore di quantizzazione aumenta al diminuire della profondità di gestione in bit dei segnali provenienti dal
sensore di ripresa.
Disturbo di variazione di sensibilità. Gli attuali sensori offrono un buon livello di uniformità, quasi sempre con variazioni
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inferiori al 10% sull'intera superficie sensibile. In alcuni rari casi, tuttavia, si notano aree in cui la sensibilità è variabile,
soprattutto a certe lunghezze d'onda, cioè a particolari colori come il rosso e il blu.
Perché alcune pellicole come la Kodachrome 25 e la Fujichrome Velvia 50 sono entrate nella leggenda? Probabilmente
la ragione principale è la loro bassa sensibilità che implica anche un'emulsione a grana ridottissima e quindi immagini dai
colori vibranti e compatti e dai dettagli straordinari. Avere immagini definite e prive di difetti a qualunque ingrandimento è
da sempre il sogno di ogni fotografo, ma non sempre si può riprendere con il treppiede e con lunghi tempi di posa. Tempi
brevi e poca luce implicano l'utilizzo di pellicole ad alta sensibilità che, a loro volta, sono caratterizzate da una grana molto
più evidente di quella delle mitiche Kodachrome e che in genere è proporzionale alla sensibilità dell'emulsione. Stesso
discorso anche per la fotografia digitale: con la fotocamera impostata alla sensibilità minima le immagini appaiono
praticamente perfette, anche se osservate ad elevati ingrandimenti su schermo.
Se però la luce è poca, si è costretti ad innalzare la sensibilità del circuito di controllo del sensore di ripresa, lavorando a
800 Iso o anche più: in questo modo è possibile riprendere a mano libera anche di notte, a scapito però dell'aumento dei
disturbi presenti nell'immagine. I disturbi digitali, che gli anglofoni definiscono noise (rumore), possono apparire fastidiosi
quanto la grana di generose dimensioni presente sulle pellicole più sensibili. Si presentano in genere sotto due forme: i
disturbi di luminanza, che riguardano quindi il canale della luminosità, e quelli di crominanza, ovviamente legati al colore.
Classi di disturbo. I disturbi di luminanza fanno sì che un'immagine appaia granulosa se osservata su schermo, ma
fortunatamente sono molto meno evidenti sulle foto stampate. Questo perché i monitor sono logicamente in grado di
mostrare una gamma di luminosità molto più estesa rispetto a ciò che sono capaci di fare le moderne stampanti a colori su
carta fotografica. Tuttavia, la riduzione dei disturbi di luminanza può provocare un consistente peggioramento della qualità
dei dettagli di un'immagine.
I disturbi di crominanza si presentano invece come una patina di pixel generalmente blu e rossi, visibili con maggiore
facilità nelle parti più in ombra delle immagini. L'insieme di questi due disturbi fa sì che alcune riprese, soprattutto se
effettuate a bassi livelli di illuminazione, appaiano granulose e impastate, sia con una fotocamera digitale, sia con una
macchina munita di pellicola ad alta sensibilità.
Fortunatamente, ancora una volta la tecnologia informatica può giungere in soccorso del fotografo che ha bisogno di fare
un'operazione di pulizia per rimuovere disturbi e grana dalle proprie immagini. Esiste infatti in commercio un'intera
gamma di programmi di riduzione dei disturbi e della grana e per verificarne l'efficacia abbiamo deciso di effettuare un
approfondito esame dei sette software di riferimento nel settore.
Il segreto è l'equilibrio. Tutti i programmi presi in considerazione per la nostra prova fanno uso di algoritmi, vale a dire
complesse formule matematiche, per cercare di ridurre al massimo i disturbi senza però stravolgere le immagini originali.
Come abbiamo visto, i disturbi possono presentarsi sotto diverse forme ed è quindi particolarmente difficile riuscire a
realizzare un programma tuttofare che sia efficace per qualunque tipo di problema. In realtà, buona parte dell'efficacia di
questi strumenti software è posta nelle mani del fotografo, che deve decidere - basandosi sulla propria esperienza quale sia il livello ottimale di applicazione dei filtri anti disturbo.
Se usati all'eccesso, infatti, questi sistemi di riduzione del cosiddetto rumore digitale di fondo possono ridurre fortemente
la qualità dei dettagli di un'immagine, facendo sparire anche le sfumature di colore e trasformando una foto piena di
sfumature in un'immagine piatta. Questo problema può presentarsi con particolare evidenza nei ritratti: nel caso di uso
smodato dei sistemi di riduzione del rumore, le parti del volto del soggetto perdono di profondità, trasformandosi nel
grottesco aspetto plastico e levigato di un manichino. L'efficacia di un filtro per la riduzione dei disturbi digitali o della
grana risiede nell'equilibrio di applicazione. È quindi fondamentale trovare il giusto bilanciamento tra la quantità di disturbo
da eliminare e la riduzione della qualità dei dettagli che si è disposti a tollerare.
Per la nostra prova sono state prese in considerazione sette diverse soluzioni, disponibili sia come programmi a se
stanti, ma molto più spesso da usare come moduli aggiuntivi di Photoshop o programmi compatibili. Tutti i prodotti sono
acquistabili direttamente su Internet, anche se bisogna avere dimestichezza con la lingua inglese, dato che nessuna ditta
dispone di pagine in italiano. I prezzi, a cui vanno però aggiunte le spese di spedizione ed eventualmente il dazio e l'Iva,
sono più che accettabili: da un minimo di 21 ad un massimo di 115 euro. Va comunque specificato che tutti i prodotti
sono disponibili in versione gratuita con funzionalità ridotte, oppure in versione demo a tempo, o con sovrapposizione di
una filigrana sulle immagini elaborate. I prodotti selezionati sono disponibili per entrambe le piattaforme di maggiore
diffusione: tutti i programmi in prova sono quindi utilizzabili sia su computer dotati di ambiente operativo Windows sia con
macchine Apple Mac OS.
ABSoft Neat Image
Versione: 2.1 Pro (Mac) 4.4 Pro+/Pro/Home+/Home (Win)
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Prezzo: da 35,13 a 88,01 dollari (21,00 - 52,50 e al cambio attuale)
Sito Web: www.neatimage.com
Demo: Sì (dimensioni max 1024x1024 pixel; non supporta Azioni di Photoshop)
Pro: Molto efficace nella riduzione dei disturbi senza impastare i dettagli più fini; economico; dispone di moltissimi profili
di rumore pronti all'uso oppure realizzabili su misura con una certa semplicità; grandi possibilità di regolazione manuale;
semplice da usare
Contro: Esecuzione lenta; la versione per Mac ha qualche funzione in meno rispetto a quella Win
Il sistema Neat Image è tra le soluzioni più economiche, ma è anche una delle più efficaci, grazie all'adozione di una
serie di algoritmi particolari ed esclusivi per la riduzione del rumore. Le diverse versioni a disposizione si differenziano
per la possibilità di essere impiegate come plug-in di Photoshop, oppure come programmi a se stanti (per le sole versioni
Windows). Il filtro è capace di effettuare un'ottima pulizia in pieno automatismo, mentre è comunque possibile regolarlo
anche manualmente, con una comoda immagine di anteprima a disposizione, per sincerarsi dell'entità delle regolazioni.
Uno dei punti di forza di Neat Image è la presenza di uno sterminato numero di profili di rumore che riflettono i disturbi
caratteristici di ben 185 fotocamere digitali e 11 scanner. Applicando questi profili alle riprese digitali si può ottenere una
qualità di riduzione dei disturbi davvero eccellente con il minimo sforzo. Se invece si desidera realizzare un profilo su
misura per la propria fotocamera o il proprio scanner, si deve prendere come riferimento una porzione di 100 x 100 pixel
dell'immagine che contenga anche il disturbo da eliminare. In questo modo è possibile ottenere risultati estremamente
calibrati. L'unico neo del programma è dato dalla sua lentezza di applicazione, pressoché inevitabile data la complessità
dei calcoli necessari per la rimozione dei disturbi.
Camera Bits Quantum Mechanic Pro
Versione: 2.5.1r0
Prezzo: 189 dollari (112,80 e al cambio attuale)
Sito Web: www.camerabits.com/pages/ QM2.html
Demo: Sì (funzioni limitate; 20 applicazioni del filtro o 2 settimane d'uso)
Pro: Ottimo nella riduzione dei disturbi di crominanza; di applicazione molto rapida
Contro: Piuttosto caro; non molto efficace nell'eliminazione dei disturbi di luminanza, dato che utilizza un metodo
semplificato di smacchiamento (despeckle).
Quantum Mechanic Pro permette di ridurre i disturbi di crominanza (cioè quelli legati al colore) utilizzando un filtro
mediano che permette di mantenere inalterati i dettagli cromatici più fini, agendo al tempo stesso - anche se in maniera
molto più leggera - anche sulla luminanza. Il filtro è particolarmente efficace per eliminare la granulosità nel canale del blu,
la diffusione spuria di dominanti cromatiche su elementi ad alto contrasto (color fringing) e i disturbi indotti da elevati
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livelli di compressione JPEG. Quantum Mechanic Pro è uno dei più costosi filtri tra i prodotti in prova ed è risultato più
indicato ad eliminare disturbi legati alle immagini digitali (soprattutto quelli legati al colore), piuttosto che a ridurre il livello
di grana di una foto. Tra le funzioni aggiuntive c'è da citare un eccellente sistema di auto-contrasto, il plug-in aggiuntivo
Band Aide studiato appositamente per ridurre i disturbi della Nikon D1 e (ma solo per la versione Mac) un secondo plugin aggiuntivo denominato Moire Eraser che permette di eliminare il cosiddetto disturbo moiré. Quantum Mechanic Pro
funziona unicamente come plug-in di Photoshop ed è disponibile anche una versione Lite con un'interfaccia semplificata
e senza la possibilità di intervenire sui parametri del filtro, ad un costo del 50% più basso rispetto alla versione Pro.
Imagenomic Noiseware Professional
Versione: 3.1
Prezzo: da 49 a 69 dollari (29,20 - 41,20 e al cambio attuale)
Sito Web: www.imagenomic.com
Demo: Sì (con 9 funzioni in meno rispetto alla versione Pro, oppure funzionante per 15 giorni)
Pro: Molto efficace nella riduzione dei disturbi e della grana; resa estremamente naturale delle immagini elaborate;
applicazione rapidissima; ottima interfaccia utente
Contro: Non sono (ancora) disponibili profili su misura pronti all'uso; l'utente non può scegliere le aree di riferimento per la
creazione del profilo di disturbi personalizzato
Noiseware è un filtro disponibile sia come applicazione indipendente, sia come plug-in da utilizzare con Photoshop 7 e
CS oppure con Photoshop Elements 2 e 3. Esiste anche una versione per Windows compatibile con Jasc Paint Shop
Pro 8 e 9, e Ulead PhotoImpact XL e 10. Il programma è in grado di analizzare qualunque immagine e di calcolare un
profilo dei disturbi, che poi viene applicato per una loro riduzione quanto più efficace possibile. È interessante notare che
nel caso di foto digitali Noiseware è capace di leggere i dati EXIF (riguardanti il tipo di fotocamera, i dati di ripresa e le
dimensioni dell'immagine) e di utilizzarli per perfezionare il relativo profilo di disturbi. In parole povere, ad un maggiore
numero di immagini elaborate corrisponde un miglioramento delle prestazioni del filtro. L'utente può controllare un'ampia
gamma di parametri e funzioni, tra le quali la più interessante è probabilmente quella che consente di intervenire nella
riduzione dei disturbi solo in alcune gamme tonali (alte luci, mezzitoni, ombre). Anche se non è possibile selezionare
nell'immagine in elaborazione le aree di riferimento per la creazione di un profilo di disturbi personalizzato, l'efficacia di
Noiseware è tale da rendere superflua questa operazione. Per i puristi, va segnalato che entro breve saranno disponibili
dei profili standard pronti all'uso, relativi alle più diffuse fotocamere digitali.
Kodak Applied Science Fiction Digital GEM Pro
Versione: 1.0.1
Prezzo: 99,95 dollari (59,70 e al cambio attuale)
Sito Web: www.asf.com
Demo: Sì (con filigrana in sovrapposizione)
Pro: Applicazione rapida; buona capacità di riduzione dei disturbi grazie all'impiego di due algoritmi separati; si può
visualizzare il disturbo da eliminare
Contro: Non è possibile controllare separatamente i disturbi di crominanza e luminanza; non è previsto il salvataggio di
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impostazioni realizzate dall'utente; non sono previsti profili pronti all'uso
Il colosso Kodak si è affidato alla Applied Science Fiction per la realizzazione di un filtro per la riduzione dei disturbi e
della grana. La stessa ditta è celebre per aver realizzato il sistema ICE, oggi giunto alla quarta generazione, ed
impiegato per eliminare i disturbi ed ottimizzare le immagini acquisite dagli scanner che utilizzano questa tecnologia. Il
filtro Digital GEM Pro dispone di due algoritmi diversi per la riduzione dei disturbi e della grana ed offre controlli separati
per le due funzioni. Il filtro può funzionare solo come plug-in per Photoshop e programmi compatibili ed ha un prezzo che
si trova a metà strada tra i concorrenti più economici e quelli più costosi. Uno dei punti di forza del Digital GEM Pro è data
dall'estrema semplicità d'uso: invece della solita sarabanda di controlli, il filtro permette all'utente di variare cinque
parametri che, tra l'altro, sono proprio quelli più utili per ottenere risultati efficaci in breve tempo. Particolarmente
interessante è la possibilità di mostrare solo il disturbo sottratto all'immagine, in modo da controllare che tra le parti
eliminate non vi siano incluse anche porzioni importanti dell'originale. La riduzione del rumore può essere regolata
indipendentemente per le luci e le ombre, ed è anche possibile miscelare l'immagine elaborata con quella originale, ma
non si può controllare separatamente il disturbo di crominanza e luminanza.
Nik Multimedia Dfine
Versione: 1.0
Prezzo: 115,94 e
Sito Web: www.nikmultimedia.com/dfine/en/entry.php
Demo: Sì (con filigrana in sovrapposizione)
Pro: Ampia gamma di opzioni; possibilità di applicazione in sequenza di 4 diverse funzioni; potente e comodo sistema di
anteprima
Contro: Profili su misura in vendita separatamente a caro prezzo; lentezza di applicazione
La teutonica Nik Multimedia, con sede ad Amburgo, produce DFine, probabilmente il più sofisticato sistema di riduzione
dei disturbi di un'immagine digitale oggi in commercio. È però anche il programma più costoso tra quelli della nostra prova
ed è disponibile unicamente come plug-in per Photoshop e programmi compatibili. DFine presenta quattro sezioni di
intervento, che possono essere attivate una per volta o in sequenza: disturbi di luminanza, disturbi di crominanza,
regolazione contrasto e bilanciamento del colore. Il controllo dei disturbi di luminanza ha otto diverse modalità, tra cui tre
ottimizzate per la stampa e una per la riduzione dei disturbi su una tinta specificata dall'utente. Il sistema di riduzione dei
disturbi di crominanza dispone invece di quattro modalità, tra cui una che consente di mantenere inalterato il colore dei
dettagli più fini e un'altra denominata JPG Reprocessing che consente di ridurre fortemente i disturbi indotti dal sistema
JPEG di compressione delle immagini. Ottimo anche il sistema di anteprime multiple, di indicazione delle aree
interessate all'azione del filtro, di applicazione solo su porzioni d'immagine tramite lo strumento pennello e di salvataggio
di configurazioni personalizzate. Peccato che i profili su misura per le fotocamere digitali (116 modelli diversi) siano
venduti a parte a caro prezzo.
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PhotoMagic PhotoClean Express
Versione: 2.0.1
Prezzo: 49,00 e
Sito Web: www.trulyphotomagic.com
Demo: Sì (con filigrana in sovrapposizione)
Pro: Estremamente semplice da usare; dispone di una serie di 10 filtri (di cui 3 specifici per la riduzione dei disturbi);
applicazione rapida
Contro: Anteprima molto lenta; non indicato per applicazioni estreme di altissimo livello; non è possibile applicare i filtri in
sequenza
All'interno della suite di programmi Shortcut PhotoMagic è presente un modulo per la riduzione dei disturbi delle
immagini digitali denominato PhotoClean Express. Questo software esiste solo come versione a se stante ed è
particolarmente indicato per i principianti, dato che i comandi sono essenziali e la semplicità d'uso a livelli da primato. A
disposizione vi sono 10 diverse funzioni, di cui però quelle strettamente legate alla riduzione dei disturbi sono
essenzialmente tre, denominate Noise reduction, Jpeg artifact removal e Dead pixel revival. Il primo è un filtro di
riduzione dei disturbi piuttosto essenziale, ma non per questo meno efficace: a disposizione vi sono due controlli e grazie
alle generose dimensioni dell'immagine di anteprima è facile rendersi conto dell'entità delle regolazioni. Il secondo filtro
permette di ridurre i problemi di un'eccessiva compressione delle immagini in formato JPEG, mentre il Dead pixel
removal serve per eliminare quei pixel che sul sensore rimangono sempre attivi (e visibili come luminosi punti blu, verdi o
rossi) o sempre spenti (e che quindi appaiono come punti scuri). La velocità di applicazione non è molto alta e dato che le
possibilità di intervento sono necessariamente limitate, i risultati possono talvolta non essere straordinari, ma comunque
più che dignitosi. È un peccato che non si possano applicare i filtri in sequenza, ma solo uno per volta.
PictureCode Noise Ninja
Versione: 2.1.1
Prezzo: da 34,95 a 79,95 dollari (20,80 - 47,70 e al cambio attuale)
Sito Web: www.picturecode.com
Demo: Sì (con funzioni limitate e filigrana in sovrapposizione)
Pro: Ottima efficacia nella riduzione dei disturbi; resa molto naturale; applicazione rapida; estese possibilità di controllo e
personalizzazione
Contro: Interfaccia piuttosto complessa
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Generata: 29 September, 2016, 14:27
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Noise Ninja è disponibile sia come programma a se stante che come plug-in per Photoshop. Il filtro analizza le immagini
da trattare creando un profilo dei disturbi prima della loro eliminazione. In alternativa si può usare uno dei 62 profili
realizzati su misura per le più diffuse fotocamere digitali, oppure creare un profilo personalizzato sulla propria
fotocamera. L'efficacia di Noise Ninja è veramente ottima, soprattutto perché i risultati sono sempre molto naturali e
permettono di ottenere tinte compatte senza modificare la saturazione né i rapporti tra luci e ombre e con una
diminuzione veramente minima dei dettagli, che è comunque possibile compensare tramite la maschera di contrasto
integrata. Si può applicare il filtro a tinte specifiche (ottimo ad esempio per eliminare i disturbi solo dal cielo e non dal resto
dell'immagine), si possono controllare il contrasto e la saturazione dei colori, oppure utilizzare un pennello di ritocco per
far tornare allo stato originale alcune porzioni dell'immagine. La velocità di applicazione del filtro è decisamente buona,
mentre l'interfaccia utente non è delle più intuitive, soprattutto per la quantità di parametri che è possibile modificare. La
versione Pro consente di effettuare applicazioni sequenziali del filtro su intere serie di immagini, può sfruttare computer
muniti di doppio processore e può gestire file TIFF a 16 bit.
(Thanks to reflex.it)
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Generata: 29 September, 2016, 14:27