Riduzione del rumore - merge di più scatti - altre fonti

Come scritto nei post precedenti (teoria, algoritmo, esempi e confronti) il procedimento che ho individuato applicando la teoria della misura alla fotografia digitale è una tecnica che permette una forte riduzione del rumore preservando tutti i dettagli più piccoli, a livello di singoli pixel. Questa è la sostanziale e fondamentale differenza coi metodi che agiscono su un singolo fotogramma. Questi software infatti agiscono localmente considerando non il singolo pixel bensì quel pixel inserito nel contesto di quelli adiacenti; l'applicazione di vari algoritmi corregge poi l'immagine. Il risultato è un miglioramento complessivo dell'immagine che si paga con una perdita completa o quasi delle texture più fini.

Detto questo, spulciando il web, ho trovato poche limitate fonti che descrivono questa tecnica. Per completezza metto un po' di link (se ne troverò altri li aggiungerò modificando il post):

• Questo mi pare il migliore: Noise reduction with enfuse.
• Anche questo non è male: Noise reduction by image averaging.
• Questo è un software che mediante un "algoritmi sofisticati" (la media è sofisticata? Bha! Marketing!!!) garantirebbe risultati eccellenti: PhotoAcute. (non posso ne confermare ne smentire, posso solo supporre che la tecnica applicata debba essere molto somigliante alla mia)

Nota: la tecnica è usata anche in astronomia per pulire le immagini astronomiche, qui. Non mi meraviglia affatto che in un ambiente fortemente scientifico quale è quello astronomico questa metodologia fosse nota ed utilizzata.

Riduzione del rumore mediante merge di più immagini

La tecnica che mi è derivata* dal considerare la foto acquisita come elemento composito, formato cioè da singoli pixel che registrano la luminosità che li raggiunge è interessante. Ho quindi ritenuto opportuno cercare di spingere la questione agli estremi e registrare i risultati delle mie prove: ho impostato la macchina come segue:

ISO: 3200 (il massimo per la mia macchina Sony A390)

Tempo di posa: 1,6s

Diaframma: f/11

Lunghezza focale: 40mm APSC

Il soggetto (ventilatore metallico) era illuminato dall'acquario e dalla TV... sorgenti non proprio ottimali.

In ordine, dall'alto verso il basso, a sinistra, uno, due, tre scatti.

In ordine, sempre dall'alto verso il basso, a destra, cinque, dieci, venti scatti.

E' da notare la texture della lama del mio ventilatore metallico che esce dal rumore man mano che aumenta la numerosità del campione.

*Questo è il mio percorso personale. Cercando online ho trovato sperduti riferimenti a questa tecnica, questo non toglie nulla alla mia personale soddisfazione ma, nell'evidenza dei fatti, non sono stato il primo ad averla pensata.

Interessante verificare il confronto con un software di riduzione del rumore, nello specifico ho fatto una prova con neat image che so essere stimato fra i migliori in commercio (il demo consente comunque di fare prove).
Appare chiaro che, sebbene il software sia stato forzato a lavorare su una immagine fortemente e volutamente disturbata, il risultato è buono. Tuttavia persiste un certo rumore e al contempo la texture del metallo è completamente persa.

NB: non intendo questa tecnica come una panacea contro il rumore, è inapplicabile in una infinità di situazioni, la intendo come uno strumento in più, una freccia nella faretra, un teorema per un matematico: se serve è li, pronta, fatene uso.

Immagine digitale come misura - riduzione del rumore

La teoria della misura è quella scienza che studia tecniche di indagine atte a stabilire con la massima precisione possibile o, più spesso, con la precisione necessaria il valore di una grandezza fisica. Uno dei più impegnativi aspetti di questa teoria è quella che affronta la tematica dell'errore di misura. Tale errore può essere indotto da diverse sorgenti di rumore e, spesso, anche dal processo di misura stesso che, in maniera più o meno marcata, perturba l'oggetto dell'indagine o introduce discretizzazioni di valori altrimenti continui (nel tempo e nei valori).

Esistono diverse tecniche utilizzate nel campo delle misure per minimizzare l'effettivo peso dei disturbi.

Il disturbo, come ho cercato di descrivere qui, ha spesso distribuzioni gaussiane e l'apice della curva è centrato sul valore atteso della misura. Se ripetessimo infinite volte la misura potremmo stabilire con certezza la distribuzione statistica del disturbo e, individuando il vertice della gaussiana, il valore della misura al netto del disturbo stesso. Ovviamente non è possibile ripetere la misura infinite volte ma è dimostrabile un significativo miglioramento della qualità del risultato già ripetendo il procedimento un limitato numero di volte ed operando poi la media dei campioni ottenuti: è quello che fanno, ad esempio, le bilance elettroniche che usate per pesare la pasta o voi stessi.

Domanda: questo approccio è applicabile alla fotografia digitale?

Digitale - Esposizione a destra

Online questo tema è variamente discusso ed affrontato. Non mi addentrerò troppo nel descrivere cosa sia la tecnica dell'esposizione a destra, mi limiterò ad accennarne i contorni lasciando al lettore la possibilità di approfondire l'argomento.

Nella fotografia analogica su pellicola la cosa migliore da fare , solitamente, è centrare l'esposizione, per il digitale le cose vanno diversamente. Online si trovano numerose fonti che spiegano la tecnica dell'esposizione a destra ragionando sulla quantizzazione e sul processo di conversione Analogico Digitale. Sostanzialmente si imputa una maggiore "rumorosità" delle aree scure delle immagini alla scarsità di step di quantizzazione assegnati a quel livello di esposizione. Chiarisco: il processo di acquisizione di una immagine digitale parte dall'elemento fotosensibile singolo che, nella numerosità propria del sensore, compone il sensore stesso. Tale dispositivo è, nella sostanza, un rivelatore di fotoni. I fotoni, limitati a certe lunghezze d'onda da una griglia RGB, colpiscono l'elemento fotosensibile in misura tanto maggiore quanto è maggiore l'esposizione dell'elemento stesso. L'uscita di questo dispositivo è un segnale analogico "proporzionale" in prima approssimazione al numero di fotoni che l'hanno raggiunto. Un processo di campionamento e conversione Analogico/Digitale di tale segnale trasforma l'uscita analogica del singolo elemento del sensore in un valore digitale.

E se non ho la macchina fotografica?

Oggi dalle parti di Bologna c'è stato un fortissimo temporale che poi ha lasciato spazio al sole. Quando capita spesso si ottiene una pulizia estrema dell'atmosfera. L'aria era tersa al punto che guardando a nord erano visibili le prime alpi. In queste occasioni c'è sempre una luce particolare che è un peccato farsi sfuggire... si ma NON AVEVO LA MACCHINA FOTOGRAFICA!!!! 

Ho scattato col cellulare ed il soggetto recupera sulla qualità:

Non servirebbero presentazioni ma, per chi ignora, nelle foto il santuario della Beata Vergine di San Luca sul colle della Guardia, Bologna.

23 luglio 2011 - Paolo Attivissimo vs Riccardo "Sertes" Pizzirani a Bologna

Interessante evento di civile confronto fra il debunker Paolo Attivissimo e il non complottista (a detta sua, da quel che mi è parso non posso confermare) Riccardo Pizzirani.

Le foto sono state fatte in un ambiente buio abbastanza per mostrare la proiezione... non hanno pertanto nessuna valenza se non quella del ricordo dell'evento interessante al quale ho partecipato (da spettatore).

Ps: incredibile ma vero: la valigia di cartone non è di nessun italiano espatriato a Lugano, è di Paolo! (hihihihi)

La descrizione completa dell'evento con cronologia dell'incontro, filmati e foto serie le trovare sul sito di Paolo Attivissimo, qui.

Suviana in secca - Salice

Questo salice, solitamente immerso fino alla chioma, ora è a secco ed ondeggia al vento.

Suviana, i parametri di scatto: f/11, 1/80s, ISO 100, lunghezza focale 20mm (formato APSC).

Suviana - in secca

Giornata al lago di Suviana, meta di chi cerca frescura.

Purtroppo il lago è in secca per i prelievi idrici dovuti al gran caldo e alla scarsità di precipitazioni (ma io così basso non l'avevo mai visto, neppure a agosto). Il risultato di questi prelievi è che una grandissima parte della sponda del lago è completamente esposta. Non ho misurato ma, a mio parere, è sceso oltre 10 metri. La riva scoperta mette in mostra le magagne dei motoraduni e dei campeggiatori maleducati: vetri di ogni genere e fatta ovunque, bottiglie rotte, bicchieri, cocci. Personalmente quello che ho rischiato di calpestare l'ho raccolto ed aggiunto al mio sacco per il pattume... la mia bimba è stata meno fortunata: un taglio nel piede lungo 3 cm buoni, fondo e abbondantemente sanguinante è stato pulito e disinfettato dal gentilissimo personale che presta soccorso, anche come bagnini, ai turisti presenti.

C'è stato il tempo di un pic nic a base di prosciutto e melone e poi siamo rientrati a causa, appunto, dell'incidente al piede. Tempo comunque sufficiente a tentare qualche scatto. Quello che segue è una panoramica dalla sponda su cui eravamo. A chi conosce il lago indico il punto di attracco alla sinistra dell'immagine... ricordate dove si trova solitamente?

Non fatevi trarre in inganno dai primi alberi: solitamente sono immersi fino alla chioma, lo si nota anche dalla presenza di radici che sembrano una vecchia rete da pescatore a quel livello.

L'attesa della luce giusta per scattare

Fotografare, sottintendendo un ragionamento dietro allo scatto, un qualcosa oltre la foto-ricordo o il point-and-shot, è una passione.(punto) Può essere inteso altrimenti quel desiderio di realizzare una buona immagine e che ti spinge a studiare una scena, intuirne gli angoli e le visuali, attendere il momento opportuno e poi rivedere, correggere e riprovare?

La foto che segue non è un punto di arrivo, non è eccezionale ma è il risultato di una attesa e di numerose prove. Per stasera mi accontento.

Il primo scatto l'ho fatto alle 20:52... poco dopo il tramonto. La direzione è verso ovest, avevo il sole al centro dello scatto fino a pochi istanti prima, la scena presenta quindi una dinamica troppo estesa per la mia macchina: se espongo per le alte luci ho tutto il resto nero. Se espongo per le aree verdi ho il cielo bianco. Ho realizzato più scatti, domani provo a metterli insieme in un HDRi... vediamo che ne viene fuori.

Ho atteso riprovando di quando in quando finché si è fatto più scuro il cielo. La dinamica della scena si è ridotta, l'istogramma non era male. Ho fatto qualche scatto. In uno, quello che segue, ho sfruttato anche la tecnica che trovate descritta qui: "Esposizione nel digitale - le alte luci."; ragioni di fondo a parte, sulle quali non sono convinto, funziona.

Laghetto del parco della Ca' Bura - Corticella - Bologna

Un leggero vento ha mosso gli alberi sulla destra e la chioma del salice... la ruoto di qualche decimo di grado in senso orario, taglio via una porzione di cielo e lo steccato accentuando un po' l'effetto "panoramico"... o meglio l'estensione orizzontale dell'immagine. Vediamo che ne viene fuori:

Ex risaia "La rizza" - Bentivoglio - Dettagli

L'oasi naturalistica "la Rizza" situata nei pressi di Bentivoglio è un ambiente che potremmo definire post-antropizzato: si tratta di una ex-risaia restituita ai migratori e ad una fruizione meno invasiva da parte dell'uomo. L'area dello stagno è recintata con un telo che nasconde agli ospiti gli incomodi visitatori. Una passeggiata per raggiungere il punto attrezzato di osservazione (dal quale si domina il panorama che trovate qui) può regalare incontri diversi: cicogne che nidificano su alberi, farfalle, ecc.ecc.

Un close-up di una farfalla che gioca a non farsi prendere... sfido io: si gode il sole su una ortica!

Qui ci vuole un po' di comprensione: non ho un tele. Ma valeva la pena fotografare i quattro piccolini nel nido.

Valli di Comacchio, nei pressi di Anita

Mi piace quella strada che passa per le valli nei pressi di Anita. Ci sono passato più e più volte per quella stretta lingua di asfalto che sovrasta i primi stagni delle valli di Comacchio. Ogni volta rischio di finirci dentro... guido distratto da ciò che mi circonda. Oggi avevo la mia reflex... ho fatto alcuni scatti, il punto di osservazione si prestava bene per un panorama... non è che con un 18-55mm potessi aspirare a riprendere qualche selvatico.

Dettagli sugli scatti: ISO 100, 1/100s, f/11, lunghezza focale 22mm (x1.5 = 33mm nel formato 35mm).

Il mio dubbio è sempre lo stesso: quale è la focale ottimale da usare per la composizione di più scatti in una foto panoramica? Il mio ragionamento è che se uso focali corte rischio di "stringere" il panorama, se uso focali lunghe rischio di "allargarlo" ed in ogni caso deformo le distanze... quindi, secondo il mio ragionamento, la focale ideale dovrebbe essere l'equivalente del 50mm del formato 35mm ovvero circa 33mm del formato APS-C. Cercherò conferme.

Nota: ho usato in questo post uno script javascript per visualizzare il panorama attraverso una "finestra". Questo, a mio avviso, consente di godere l'immagine al meglio eliminando la deformazione della prospettiva propria dell'immagine panoramica. Purtroppo la piattaforma blogger impone salti mortali per inserire codice... Amen! Si tratta di una prova... mi piacerebbe ci fossero anche pulsanti di navigazione comunque il risultato è più che gradevole... mi pare.

Ex risaia "La rizza" - Bentivoglio

Recupero ambientale di una ex risaia, "la rizza".

Interessante la vista che offre sull'oasi e sui migratori presenti un casottino opportunamente realizzato. Si tratta di una struttura in legno e cemento a due piani, chiusa. Nella parte superiore si aprono  feritoie per l'osservazione. Sono poste ad una altezza di 2 - 3 metri sul livello dell'acqua e permettono di avere un orizzonte largo dell'oasi. Al piano inferiore sono invece presenti vetrate di grandi dimensioni poste parzialmente sotto il livello dell'acqua. Lo scopo non credo sia quello di mostrare cosa ci sia sotto: l'acqua è molto torbida e le vetrate coperte di alghe. La cosa interessante dovrebbe essere il punto di vista ad altezza di papera... di vedere passare qualche selvatico davanti alla finestra... neanche uno. Torno sopra e scatto qualche foto.

Il panorama da una feritoia:

Sono 17 scatti presi con le seguenti impostazioni: ISO 100 - f/9 - 1/200s - 35mm, messa a fuoco manuale (aggiustata una volta per tutte). Quella che è disponibile sul blog è una versione drasticamente ridotta: il file misura in punti 23058 x 2842... volendo tradurlo in MPixel sarebbero 65 circa.