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Il blog di Mauro Boscarol sulla gestione digitale del colore dal 1997

Nella serie Nozioni base di fotografia digitale

Sensibilità secondo ISO

La sensibilità di un sensore è, in termini un po’ vaghi, l’intensità con cui un sensore risponde all’esposizione alla luce. Ad un sensore che ha alta sensibilità è sufficiente poca luce per reagire, ad un sensore che ha bassa sensibilità è necessaria molta luce per reagire.

In termini un po’ meno vaghi, la sensibilità è il livello di esposizione fotometrica (vedi Esposizione fotometrica del sensore) necessario a causare una determinata risposta del sensore. Per una data distribuzione delle luminanze della scena ed una particolare apertura relativa dell’obiettivo, un sensore più sensibile richiede un tempo di esposizione minore per produrre un certo risultato. Per questo motivo è comune indicare la sensibilità di un sensore anche con il termine velocità che in questo contesto è sinonimo di sensibilità.

La sensibilità di un sensore digitale è una caratteristica intrinseca di un sensore e non può essere modificata. Anche la sensibilità di una pellicola non può essere modificata, ma in fotografia analogica è comunque possibile usare una pellicola di diversa sensibilità, mentre in fotografia digitale non è ovviamente possibile cambiare il sensore di una fotocamera.

È possibile invece simulare l’aumento di sensibilità di un sensore digitale aumentando il segnale prima della conversione analogico/digitale. Ciò naturalmente da una parte introduce un aumento del rumore ma d’altra parte consente di stabilire una relazione qualunque tra esposizione e sensibilità. In questo modo una fotocamera può essere impostata su diverse posizioni di sensibilità indicate con valori cosiddetti “ISO”.


Norma ISO 12232 del 1998

La norma ISO 12232 del 1998 e aggiornata nel 2006, fornisce una misura standard della sensibilità di una fotocamera digitale in una particolare posizione di sensibilità.

In realtà la norma fornisce tre modi

  • sensibilità Ssat basata sulla esposizione di saturazione
  • sensibilità basata sul rapporto segnale-rumore
    • 40:1 (excellent image quality)
    • 10:1 (acceptable image quality)

Il primo modo è il più comune e collega la sensibilità all’esposizione fotometrica (in lx-s) necessaria a saturare il sensore, una grandezza indicata con Hsat. La sensibilità Ssat è poi definita con questa formula:

Ssat = 78 / Hsat

La costante 78 è stata scelta con l’intenzione di mantenere la scala di sensibilità ISO per i sensori digitali in sincronismo con la scala per le pellicole. Poiché la formula per la esposizione fotometrica H è

H = L (π/4 T ν cos4 θ) Δt/F2

e ISO utilizza i parametri T = 9/10, θ = 10°, ν = 98/100 come valori rappresentativi della performance dell’obiettivo, ne risulta che il fattore tra parentesi è 65/100. Dunque

Ssat = 7800 F2 / 65 Lsat Δt

dove Lsat è la minima luminanza necessaria per raggiungere la saturazione del sensore.


Norma ISO 12232 del 2006

La norma ISO 12232 del 2006 contiene due modi nuovi per l’indicazione della sensibilità, gli altri tre sono adattamenti dei modi presenti nella norma 1998.

I due modi del 2006, che dovrebbero essere i più usati nelle fotocamere prodotte dal 2007, sono:

  • SOS: Standard Output Sensitivity
  • REI: Recommended Exposure Index

Questi due modi sono stati presi dal documento CIPA DC-004 del 20 aprile 2006 (CIPA è l’associazione dei costruttori giapponesi di fotocamere) e pubblicato in inglese il 27 luglio 2004. Il documento specifica che uno dei due modi SOS e REI deve essere adottato da tutti i costruttori di fotocamere giapponesi a partire dal 2007.

La modalità SOS è una misura fisica basata sulla sensibilità di saturazione Ssat, un modo di valutare la sensibilità presente già nella norma del 1998 (vedi più sotto) ed è un numero che è 0.71 volte quello della esposizione di saturazione.

La modalità REI è un indice di esposizione specificato arbitrariamente dal produttore e corrispondente ad una esposizione media, allo scopo di comunicarlo ad un esposimetro esterno. È la modalità adottata da Canon a partire dalla fotocamera EOS-1D Mark III. Vedi per esempio l’ultima riga di questa pagina web di Canon.


Cosa indicano le impostazioni ISO in fotocamera

Nella maggior parte delle fotocamere digitali moderne, le impostazioni ISO non riflettono la sensibilità ISO del sensore basata sulla saturazione (che è una misura oggettiva della sensibilità). Riflettono invece, probabilmente, quella misura della sensibilità diversa e alternativa che è indicata qui sopra con SOS, che è una classificazione uguale a 70.7% della sensibilità ISO del sensore basata sulla saturazione.

 

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Mauro Boscarol

1/4/2011 alle 17:22

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