Esporre a destra

esporre a destra

La tecnica dell’esposizione a destra si basa sul funzionamento del sensore digitale e consente di sfruttare al massimo le sue caratteristiche e potenzialità o, meglio, di sfruttare pienamente la gamma dinamica del sensore. Lo scopo è quello di catturare il massimo dettaglio e di ridurre drasticamente il rumore nella foto.

Per comprendere questo metodo di lavoro, è utile conoscere come lavora il sensore. I sensori digitali sono costruiti in modo da acquisire più dati nelle zone luminose della scena, che corrispondono anche alle zone più a destra nell’istogramma.

Vediamo perché…
Partiamo innanzitutto dalla forma fisica di un sensore. Il sensore è costituito da tanti fotodiodi preposti a catturare informazioni sulla luminosità e solo su di essa. Da dove provengono, quindi, le informazioni sul colore? Provengono dallo schema Bayer o Bayer Pattern. Si tratta di una maschera che viene applicata sul sensore in modo che ad ogni pixel corrisponda una porzione della maschera composta da 4 celle: 1 rossa, 1 blu e 2 verdi (l’occhio umano è più sensibile al verde, per questo motivo i costruttori hanno previsto che le informazioni catturate per quel canale siano maggiori).

bayer pattern
Fonte immagine: Wikipedia

Ora, il file RAW contiene i dati dei fotodiodi, mentre il file JPG contiene solo il risultato generato dall’elaborazione che ne consegue.

I sensori moderni catturano dati a 12 bit o 14 bit nel formato RAW e a 8 bit nel formato JPG. Il vantaggio del RAW è proprio la profondità di bit. Essa rappresenta il numero di bit (o numero di valori) usati per creare un colore e, di conseguenza, le tonalità di colore che possono essere impresse nell’immagine finale.
Il bit è l’unità di misura fondamentale del sistema binario, è la più piccola unità di dati conosciuta ed è l’acronimo di BInary digiT.
Il sistema di numerazione binario, utilizzato dalla quasi totalità dei circuiti digitali per rappresentare l’informazione, è un sistema basato su due sole cifre: 0 e 1 oppure spento/acceso. Un bit quindi può avere solo questi due valori: 0 oppure 1, nero o bianco.
Per ottenere più valori occorre combinare più bit: con due bit si avranno 4 valori, ovvero 2 elevato alla seconda; tre bit equivalgono a 8 valori (2 elevato alla terza).

Le profondità di bit più comuni sono:
8 bit = 2⁸ = 256 valori (il file JPEG è un formato a 8 bit)
12 bit = 212 = 4096 valori (formato RAW)
14 bit = 214 = 16384 valori (formato RAW)

Dobbiamo poi considerare che questi valori si riferiscono ad un solo canale colore, quindi se prendiamo un’immagine a 8 bit potremo dire che in essa avremo 16,8 milioni di tonalità, di sfumature per ogni colore perché dovremo moltiplicare i 256 valori dei tre colori (rosso, verde e blu, 256x256x256). Pensiamo al numero di tonalità che avremo allora in un’immagine a 14 bit. Parliamo di miliardi di tonalità e quindi una maggiore profondità di bit consente una maggiore possibilità di recupero in post produzione, nonché un’interpretazione migliore della realtà fotografata.
A questo punto abbiamo appurato due cose: la prima è che il numero di bit nell’immagine determina la “profondità colore” della stessa, cioè il numero di possibili tonalità di grigio in un pixel, e la seconda è che la variazione da un bit ad un altro è esponenziale.
Una curiosità: si è osservato che la vista umana si ferma più o meno a 10bit.

Prendiamo ora in esame i 12 bit del formato RAW, ovvero i suoi 4096 livelli di luminosità dal bianco al nero.
(Segue un estratto degli studi di Bruce Fraser 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. È autore del libro “Real World Camera Raw”.
Fonte: http://blog.braguglia.ch/articles/sottoesporre-o-sovraesporre-_raw-gamma-lineare-e-corretta-esposizione_#body).

«I 4096 livelli sono distribuiti in maniera lineare o, meglio, il sensore è lineare: al raddoppio del numero di fotoni che lo colpiscono, si ha un raddoppio del segnale in uscita.
Se abbiamo quindi a disposizione 4096 livelli, il livello 2048 indica che il sensore (essendo lineare) ha ricevuto la metà dei fotoni del livello 4096, il livello 1024 ne rappresenta un quarto e così via.

Per il nostro esempio supponiamo di utilizzare un sensore con una gamma dinamica di 6 stop.
La distribuzione dell’intensità luminosa su una scala lineare sarà quindi questa:
livelli sensore

[n.d.r.: si vede una divisione non equa dei livelli tra i sei stop, perché non troviamo 682 livelli circa per ogni stop]

… il che mostra chiaramente che il numero di livelli (quindi di valori diversi) assegnato alle zone più scure è 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” [n.d.r.: in post produzione] 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:

gamma sensore

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

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).»

___
Fine della citazione…

Il nocciolo della questione è, allora, questo: siccome i sensori sono dispositivi lineari e quindi ogni diaframma registra il doppio della luce del precedente, se vogliamo sfruttare al massimo le caratteristiche del sensore, dobbiamo utilizzare la parte più a destra e “sovraesporre” senza bruciare le alte luci in modo da utilizzare la parte più consistente dei livelli disponibili. Non utilizzare questa parte significherebbe sprecare la maggior parte dei livelli possibili riproducibili.

Se sovrapponiamo l’istogramma alla distribuzione della gamma del sensore, possiamo vedere come i livelli che si trovano a destra, ovvero i livelli catturati sui toni chiari, sono maggiori dei livelli catturati sui toni scuri, che ovviamente si trovano a sinistra.

Da qui il nome della tecnica dell’esposizione a destra (ETTR, dall’inglese Expose To The Right): dopo che viene applicato tale metodo, notiamo che esso è concentrato a destra, la curva dell’istogramma è spostata verso destra.

Per esporre a destra, si cercherà appunto di spingere la curva verso il limite destro dell’istogramma ma senza superarlo, incrementando l’esposizione per raccogliere più luce possibile ma ponendo attenzione al rischio di clipping dei singoli canali colore.
In un secondo momento, durante la fase di post produzione, si ridurrà semplicemente l’esposizione per ottenere quella corretta e questa correzione non comporterà perdita di dettaglio, né si amplificherà il rumore, cosa che accadrebbe se cercassimo di recuperare una foto sottoesposta, volendo portare i pixel da sinistra verso destra, perché nelle zone scure c’è più rumore e meno informazione. Per lo scopo possono essere utilizzati programmi come PhotoShop e Lightroom, ma anche programmi gratuiti come GIMP e RawTherapee.

Vediamo come si applica praticamente la tecnica.

1) Si utilizza il formato RAW.
2) Si esegue uno scatto e si guarda l’istogramma RGB: se esso è già spostato a destra, con dei picchi che raggiungono il limite destro dell’istogramma, possiamo dire che la foto è già esposta a destra. Altrimenti, procediamo.
3) Scegliamo la misurazione SPOT e puntiamo sulla parte più luminosa della scena (muovendo la fotocamera, cercare il punto più chiaro. Per individuare il punto più luminoso, prestare attenzione al tempo di scatto se abbiamo un diaframma prefissato. Il tempo di scatto più rapido indicherà la parte più luminosa dell’inquadratura. Oppure, fissare un tempo di scatto e verificare quale punto della scena avrà un diaframma più chiuso).
4) Blocchiamo l’esposizione e ricomponiamo.
5) Se si scatta in modalità automatica o semiautomatica, utilizziamo la compensazione dell’esposizione e impostiamo valori positivi (es. +1 stop, 1 terzo di stop, fino a trovare il valore giusto).
6) Se siamo in modalità manuale, per esporre a destra diminuiremo di uno stop l’apertura del diaframma oppure aumenteremo il tempo di scatto o il valore ISO.

Quando utilizzare la tecnica dell’esposizione a destra?
Sicuramente nelle situazioni in cui abbiamo abbastanza tempo per osservare l’istogramma e fare i vari tentativi di compensazione.
Mentre, è una tecnica non indicata nelle situazioni in cui le condizioni di luce variano in modo repentino.
Inoltre, non trova possibile applicazione quando dobbiamo fotografare un soggetto in movimento, perché dobbiamo usare un tempo rapido; oppure, quando abbiamo bisogno di molta profondità di campo e, in questo caso, puntiamo su un diaframma molto chiuso. In questi casi non possiamo aumentare volontariamente l’esposizione, perché il tipo di foto impone certi parametri.
Quindi troveremo molti detrattori di questo metodo che, appunto, lo riterranno controproducente o, nel migliore dei casi, superfluo, con poco guadagno nei risultati. Sicuramente in alcune situazioni è effettivamente controproducente. Pensiamo alle scene ad elevato contrasto, per esempio il cielo bianco e il soggetto in ombra: in questo caso, con l’esposizione a destra rischiamo di avere ombre troppo scure o, addirittura buie. C’è, infine, chi punta sulla qualità dei sensori moderni che hanno visto un aumento della gamma dinamica e degli ultimi esposimetri molto precisi. Entrambi i fattori renderebbero abbastanza inutile questa tecnica, secondo alcuni.

Quale istogramma utilizzare quando si espone a destra?
Tra l’istogramma della luminosità e l’istogramma RGB è da preferire il secondo, in quanto più preciso nel determinare la perdita di dettaglio nelle alte luci, che è l’aspetto a cui prestiamo attenzione in questo caso. Potrebbe verificarsi, infatti, una perdita di informazione in uno dei canali RGB che potrebbe essere trascurata dall’istogramma della luminosità. Ricordiamo che l’istogramma della luminosità si basa su una media ponderata (Rosso 30%, Verde 59%, Blu 11%) per cui uno dei tre colori potrebbe già aver superato il limite e questo clipping risulterebbe non evidente nella lettura dell’istogramma della luminosità (succede spesso che sia il blu a superare il limite, ed è quello che incide per l’11% nel calcolo della media, quindi viene abbastanza trascurato dall’istogramma della luminosità).
Tuttavia, siccome abbiamo detto che per applicare la tecnica dell’esposizione a destra è fondamentale il formato RAW, l’istogramma che noi visualizziamo è relativo al formato JPEG. In pratica, non esiste l’istogramma per il formato RAW, in quanto esso non rappresenta un’immagine ma è solo un contenitore di dati grezzi. Pertanto, l’istogramma visualizzato potrebbe non essere affidabile per lo scopo, perché potrebbe farci pensare che le alte luci sono tagliate, il che porterebbe a ridurre l’esposizione e, dunque, non ci farebbe registrare una certa quantità di dati che, come abbiamo detto in precedenza, sono concentrati maggiormente nella parte destra dell’istogramma stesso. Nella pratica, ci potrebbe essere ancora margine di intervento ma il grafico potrebbe confonderci.
L’istogramma che vediamo, allora, è ottenuto dalla conversione JPEG che avviene in camera: è l’istogramma che potremmo visualizzare se avessimo scattato nel formato JPEG con le stesse impostazioni di scatto. Siccome il formato JPEG altro non è che una compressione, potrebbe succedere che le luci appaiono bruciate, ma in realtà non lo sono.
Si può allora intervenire in due modi. Il primo è più rapido e semplice, il secondo un po’ più sofisticato (combinando entrambi i metodi, alzeremo la soglia di attendibilità dell’istogramma).
1) Si punta sull’azzeramento delle impostazioni: è consigliabile utilizzare un “Controllo Immagine” Neutro al fine di evitare che le impostazioni del Picture Control influiscano sulle informazioni restituite dall’istogramma RGB. Le impostazioni del picture style, sebbene non incidano sui dati raccolti dal sensore nel file RAW, possono influenzare l’istogramma che vediamo in anteprima. Per questo motivo, si regolano tutti i parametri del Picture Control neutro sullo 0 (contrasto, luminosità, saturazione…), e magari si può lasciare a 2 il parametro della nitidezza per avere un’immagine sufficientemente nitida in Live View.

Piccola parentesi sul Picture Control…
Il Picture Control è un sistema di ottimizzazione dell’immagine presente nelle fotocamere che consente di regolare le impostazioni di nitidezza, luminosità, contrasto, saturazione e tonalità.
Le reflex digitali offrono già un preset di opzioni, in cui è possibile scegliere tra modalità Standard, Neutra, Satura e Monocromatico; a questi si possono aggiungere nuovi Picture Control di controllo immagine personalizzati oppure aggiungerne altri creati mediante software, come Utility Picture Control (nikonschool).

2) Si ricorre all’UniWB o bilanciamento unitario del bianco (unitary WB). Si tratta di un particolare metodo che viene applicato al fine di non modificare i valori dei canali di crominanza. Esso fa in modo che i moltiplicatori dei 4 canali (1 rosso, 1 blu, 2 verdi) siano impostati su 1. In questo modo, rappresentiamo la scena così come la vede il sensore.
L’UniWB, associato all’azzeramento delle impostazioni, consente di avere un istogramma non falsato in macchina. Il motivo per cui diciamo che l’istogramma in macchina può risultare non veritiero dipende dal fatto che l’istogramma calcola la luminosità dopo l’applicazione del bilanciamento del bianco e, per applicare il bilanciamento del bianco, alcuni canali vengono moltiplicati. Questo è anche il motivo per cui possiamo vedere alcune zone bruciate nell’istogramma in camera mentre nel RAW osserviamo che c’era margine di manovra per esporre a destra.
Con l’UniWB riusciamo quindi a vedere la situazione del file RAW e, così, possiamo sfruttare tutta la gamma dinamica disponibile. Esso permette un guadagno di almeno uno stop di gamma dinamica: è come avere un bit in più.
La procedura per ottenere l’UniWB la si trova a questo link: Qual è il WB base del sensore?
Ma in rete si può trovare quello adatto per il proprio modello di fotocamera. Bisognerà utilizzarlo come un preset WB.

Morale della favola: esporre per le alte luci e sviluppare per le ombre (contrariamente a quanto si faceva con la pellicola).
Nel risultato finale si potranno sicuramente apprezzare i vantaggi di una leggera sovraesposizione nella gestione del rumore.

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