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Perché poca luce non significa per forza molto rumore: le funzionalità per la riduzione del rumore nei modelli EOS e Cinema EOS

Non temere livelli eccessivi di rumore quando lavori in condizioni di scarsa illuminazione. Gli esperti di Canon illustrano le opzioni e le tecnologie per la riduzione del rumore nei più recenti modelli Canon EOS e Cinema EOS.
Un uomo di profilo con una fotocamera vicino al viso e il cielo viola e arancione del tramonto.

Scattare con alti valori ISO in condizioni di scarsa illuminazione è ciò che crea il rumore nelle immagini. In molte situazioni, però, la stabilità data dalla combinazione di un obiettivo con stabilizzatore d'immagine e lo stabilizzatore incluso in Canon EOS R5 ti permette di evitare di impostare valori ISO troppo elevati. "Ai vecchi tempi, spesso il problema si risolveva con un treppiede", dice Mike Burnhill di Canon Europe. "I treppiedi, però, non sono sempre comodi. Perciò, la possibilità di scattare a mano libera con una velocità dell'otturatore e un valore ISO inferiori apre un'ampia gamma di possibilità".

Il rumore delle immagini è un problema costante per i fotografi e i videomaker che lavorano in condizioni di scarsa illuminazione. Ma non lasciare che la paura del rumore ti freni: grazie alle tecnologie e alle funzionalità disponibili per i modelli Canon EOS e Cinema EOS, si tratta di un elemento più gestibile che mai.

Tieni presente che c'è una sorta di "grana" o rumore visivo statico in ogni immagine digitale. Esso però è più evidente se si usano alti valori ISO (o di guadagno) o esposizioni lunghe, perché nelle condizioni in cui sono necessarie tali impostazioni vi è un rapporto più scarso tra informazioni sull'immagine e rumore. Aumentare il valore ISO amplifica sia le informazioni che il rumore, rendendo quest'ultimo più evidente. Allo stesso modo, far emergere i dettagli delle ombre in post-produzione sembra aggiungere rumore, ma in realtà rende semplicemente visibile il rumore già presente nell'immagine. Le ombre, infatti, sono aree in cui, per definizione, è arrivata meno luce al sensore: di conseguenza, vi sono meno informazioni sull'immagine rispetto al rumore.

Quindi, è possibile minimizzare o anche solo ridurre il rumore nelle immagini e nei video realizzati in condizioni di scarsa illuminazione? Ecco una piccola guida alle opzioni e tecnologie di riduzione del rumore, in particolare quelle integrate nei modelli Canon.

"In sostanza, vi sono due categorie di rumore", dice Mike Burnhill, Senior Product Specialist di Canon Europe. "Il primo è il rumore creato, nella fase che precede la realizzazione dell'immagine, da fenomeni elettromagnetici correlati, come rumore shot dei fotoni o diafonia. In Canon, siamo sempre al lavoro per ridurre questo tipo di rumore, riprogettando i sensori per migliorare il rapporto segnale-rumore.

"La seconda categoria è quella del rumore generato in fase di elaborazione delle immagini digitali, che può essere suddiviso in rumore di crominanza e di luminanza". Questi possono essere gestiti con la riduzione del rumore, che può essere applicata sia con la fotocamera che tramite software. Le funzionalità di riduzione del rumore negli attuali modelli Canon EOS e Cinema EOS sono più avanzate che mai. Inoltre, la capacità di elaborazione che si ha con un computer e un software, come il software gratuito di Canon Digital Photo Professional (DPP), consente di ridurre ancora di più il rumore.
Uno scatto in condizioni di scarsa illuminazione di un paesaggio con una distesa d'acqua e delle colline ripide sullo sfondo. Nell'immagine della metà di destra, realizzata con un alto valore ISO, si nota maggiormente il rumore.

Il rumore è un problema comune nelle immagini con alti valori ISO. La metà sinistra dell'immagine è stata realizzata a ISO 100 con una velocità dell'otturatore di 2,6 secondi, ma l'esposizione lunga ha portato a offuscare l'acqua in movimento. La metà destra è stata scattata a 1/125 secondi ma, per far entrare abbastanza luce con una tale velocità dell'otturatore, il valore ISO è stato impostato a 25600. Questo ha consentito di catturare molti più dettagli della superficie dell'acqua. D'altro canto, però, il rumore dell'immagine è decisamente peggiore, e si vede in particolare nel cielo. Entrambi gli scatti sono stati realizzati con Canon EOS 850D e obiettivo Canon EF 16-35mm f/2.8 L II USM (ora sostituito dall'obiettivo EF 16-35mm f/2.8 L III USM) a 23 mm e f/8.

Una fotocamera Canon EOS R6 priva di obiettivo, in modo da mostrarne il sensore full frame.

Un rapporto segnale-rumore più elevato consentirà di ottenere immagini più nitide. Il "segnale" è l'informazione dell'immagine catturata dalla fotocamera. "In pratica, tutto dipende dalla grandezza dei pixel, che sono i veri fotorecettori o 'sorgenti di luce' sul sensore", spiega Mike. In un sensore simile, più ampia è la sorgente di luce, maggiore è il numero di fotoni che può assorbire e quindi migliore è il rapporto segnale-rumore". Questo è un motivo chiave alla base delle incredibili prestazioni in condizioni di scarsa illuminazione di Canon EOS R6: il suo sensore full frame da 20.1 MP ha meno pixel nell'area del sensore rispetto a un sensore full frame da 45 MP, ad esempio, quindi essi sono più grandi.

Usare la riduzione del rumore della fotocamera

Gli ultimi modelli EOS, come Canon EOS R5 ed EOS R6, hanno tre tipi di riduzione del rumore automatica integrata: ad alta sensibilità ISO, per più scatti e per le lunghe esposizioni.

Nonostante il nome, la riduzione del rumore ad alta sensibilità ISO può essere utilizzata con qualsiasi valore ISO. Tuttavia, i suoi effetti sono più visibili con valori elevati. "Ogni fotocamera ha schemi di crominanza e luminanza definiti nel sistema", spiega Mike. "Queste preimpostazioni, create dai nostri ingegneri, si basano sulle specifiche del sensore e sulle impostazioni ISO. In pratica, esse dicono alla fotocamera che, quando un JPEG viene realizzato a un certo valore ISO, deve essere applicato un determinato valore di riduzione del rumore".

Si può impostare l'intensità generale della riduzione del rumore ad alta sensibilità ISO secondo tre livelli, ma non si possono regolare le impostazioni di crominanza e luminanza, come è invece possibile nei software come DPP. "Le preimpostazioni devono essere già definite per motivi di velocità", dice Mike. "Se stai immortalando una partita di calcio a 30 fps con Canon EOS R3, ad esempio, ti serve un'impostazione fissa, il che significa che l'intero processo avviene in un secondo".
Una schermata di Digital Photo Professional in cui si vede la sagoma di un albero nel cielo viola. Sulla destra, ci sono i controlli per la riduzione del rumore.

Le opzioni di riduzione del rumore nel software Digital Photo Professional di Canon ti permettono di gestire il rumore di crominanza (colore) separatamente rispetto a quello di luminanza (luminosità), e risulteranno utili a prescindere dalla fotocamera utilizzata. "Se usi una fotocamera ad alta risoluzione, potrebbe essere opportuno aumentare la riduzione del rumore di luminanza, perché potrebbero esserci effetti sulla risoluzione", suggerisce Mike. "Se hai una fotocamera a risoluzione inferiore, però, ridurre il rumore di luminanza può portarti a perdere più dettagli".

Spaccato di una fotocamera Canon EOS R3, in cui sono visibili l'innesto dell'obiettivo RF e il sensore della fotocamera.

Il design del sensore retroilluminato di Canon EOS R3 consente di inserire una parte maggiore dei circuiti del processore nel sensore stesso. "Riuscire a spostare i convertitori A/D più vicino al segnale vuol dire avere meno possibilità che si presentino interferenze a generare più rumore prima di convertire il tutto in un segnale elaborato digitale", spiega Mike.

Proprio come la riduzione del rumore ad alta sensibilità ISO, quella per più scatti può essere utilizzata solo per i file JPEG tramite la fotocamera. "Questa tecnica potrebbe funzionare con i file RAW, ma anche in questo caso il nostro obiettivo è quello di rendere l'intero processo più rapido e semplice", spiega Mike.

"La riduzione del rumore per più scatti è un processo simile a quello di focus stacking, dato che richiede la realizzazione di più scatti dallo stesso punto, che vanno poi combinati e confrontati. La fotocamera è quindi in grado di rimuovere il rumore casuale presente, conservando solo le informazioni che sono nello stesso punto in ogni fotogramma.

"È il motivo per cui questo tipo di riduzione del rumore è studiato solo per oggetti fermi. Qualsiasi cosa in movimento tra i fotogrammi potrebbe essere considerata rumore ed eliminata".
La riduzione del rumore dovuto alle lunghe esposizioni può essere usata sia per i file JPEG che per quelli RAW. Per riuscire a escludere il rumore a schema fisso generato durante un'esposizione lunga, è necessario fare una seconda esposizione con la fotocamera. "In pratica, è la versione moderna della sottrazione dei fotogrammi scuri", spiega Mike. "È necessario realizzare due immagini di fila, ma una va fatta con il copriobiettivo. Negli attuali modelli EOS, in realtà, durante la seconda esposizione l'otturatore si chiude in automatico". Dato che la luce non raggiunge il sensore, in questo scatto ci sarà solamente rumore.

"La fotocamera confronta il rumore nel fotogramma scuro con l'immagine, così da escludere tutti i pixel bloccati o il rumore generato in maniera casuale dal sistema anziché dalla fotocamera".

Il calore prodotto dalla fotocamera durante un'esposizione lunga è una potenziale fonte di interferenze. Mike consiglia di far raffreddare un po' l'apparecchio tra uno scatto e l'altro. "Un gesto semplice come aprire lo schermo può aiutare a mantenere un po' più fresca la fotocamera", aggiunge.
Un tecnico che indossa guanti bianchi sta pulendo il sensore di una fotocamera Canon.

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Una visuale rivolta verso l'alto, tra fronde di alte palme, in cui si vede il cielo notturno pieno di stelle e con la Via Lattea.

L'astrofotografia è un ambito in cui è necessario scattare con valori ISO piuttosto bassi e ridurre il rumore in fase di scatto. "È meglio non lavorare troppo sul rumore negli scatti astronomici, perché c'è il rischio di eliminare le stelle", spiega Mike. Scatto realizzato con Canon EOS R6 e obiettivo Canon RF 16mm F2.8 STM a 25 sec, f/2.8 e ISO 6400.

Un'immagine ravvicinata dei fiori in un campo, con un istogramma molto sbilanciato verso l'estremità destra (luci).

Nel caso delle foto, utilizzare la tecnica ETTR (exposing to the right) può aiutare a minimizzare il rumore nelle aree più scure di un file RAW realizzato alla luce del giorno. Per questo processo, le ombre devono essere sovraesposte con la fotocamera, così che queste aree abbiano il minor rumore possibile. L'esposizione viene poi corretta in un software di elaborazione RAW, come Digital Photo Professional (DPP) di Canon.

Ridurre il rumore nei video

Anche girare video può causare livelli di calore piuttosto elevati, e gestire il rumore nelle immagini in movimento è molto più difficile. "Alcuni modelli EOS ti consentono di girare video RAW, quindi puoi lavorarci molto in una seconda fase", dice Mike. "Non è però facile modificare i video, perché ci sono moltissimi fotogrammi. Quindi, una cosa sensata è impostare il valore ISO il più basso possibile, per poi usare la riduzione del rumore integrata nella videocamera per cercare di ridurlo alla fonte".

Aron Randhawa, Pro Video Marketing Specialist di Canon Europe, concorda sul fatto che la riduzione del rumore integrata nella fotocamera sia un aspetto chiave della produzione video. "Gli operatori di videocamere hanno meno flessibilità nel controllo dell'esposizione tramite la velocità dell'otturatore e gli schemi di rumore possono diventare più visibili nelle immagini quando si muovono. Inoltre, ora è essenziale che le videocamere riducano il rumore al minimo, in modo da fornire la gamma dinamica estesa richiesta per realizzare contenuti HDR".
Un diagramma del principio di funzionamento della tecnologia del sensore DGO: una lettura ad alto guadagno viene combinata con una a guadagno inferiore per ottenere una sola immagine HDR.

Nella tecnologia del sensore DGO (Dual Gain Output) di Canon, integrato nelle videocamere professionali EOS C300 Mark III ed EOS C70, ogni pixel sul sensore viene letto a due diversi livelli di amplificazione. Le due letture sono poi combinate in una sola immagine. Il segnale di amplificazione più alto cattura i dettagli più piccoli nelle ombre e riduce il rumore, mentre quello più basso ottimizza le informazioni nelle luci. Combinando i due segnali si ottengono filmati HDR mozzafiato e nitidi.

"La riduzione del rumore nelle nostre videocamere Cinema EOS si integra perfettamente con hardware e software", dice Aron. "Per quanto riguarda l'hardware, Canon ha sviluppato continuamente tecnologie di sensori d'immagine all'avanguardia, per riuscire a catturare la luce con un rumore minimo.

"Dal lancio del modello originale, Canon EOS C300, abbiamo usato il design innovativo della tecnologia Dual Pixel CMOS per contribuire a ridurre i livelli di rumore. Ciò viene fatto catturando la luce tramite due fotodiodi separati per pixel, cosa che consente al sensore di normalizzare tali letture e ridurre quindi il potenziale rumore".

La tecnologia dei sensori video di Canon ha continuato a evolversi: Canon EOS C300 Mark III ed EOS C70 sono entrambe dotate del rivoluzionario sensore Dual Gain Output (DGO) di Canon. "Esso consente di ottenere due immagini lette a diversi livelli di amplificazione, che vengono poi unite per avere un'immagine con rumore ridotto e 16 stop di gamma dinamica", spiega Aron.
Il direttore della fotografia Ben Sherlock utilizza Canon EOS C300 Mark III in un ambiente rurale, con cespugli e acqua sullo sfondo.

La rivoluzione del sensore DGO

Scopri come EOS C300 Mark III ed EOS C70 offrono oltre 16 stop di gamma dinamica e rumore ridotto grazie alla nuova tecnologia del sensore Canon.
Un'immagine da vicino dello schermo LCD di un modello Canon EOS C70, in cui si vedono due persone riprese e le impostazioni utilizzate.

Con le videocamere Cinema EOS, si ha l'opzione di girare con Canon Log 2 o Canon Log 3. In questo caso, il display conferma che si sta utilizzando la seconda opzione su un modello Canon EOS C70. "Canon Log 2 offre la maggior gamma dinamica, ma può anche aumentare i livelli di rumore nelle ombre", spiega Aron. "Canon Log 3 richiede meno modifiche all'immagine in fase di post-produzione. Tuttavia, grazie ai vantaggi del nuovo sensore DGO di Canon, Canon Log 2 sta diventando più alla portata di tutti, anche di chi cerca tempistiche rapide con meno tempo dedicato alla post-produzione".

Opzioni di riduzione del rumore di Cinema EOS

"Le nostre videocamere hanno anche processori DIGIC DV, che utilizzano sofisticati algoritmi software per ridurre il rumore mantenendo un'alta qualità dell'immagine", continua Aron. "Questo processo può essere completamente controllato dall'utente nella gamma Cinema EOS, attraverso i controlli di riduzione del rumore Filtro spaziale e Correlazione dei frame. Filtro spaziale applica un leggero effetto all'immagine simile a un effetto flou, mentre Correlazione dei frame confronta il livello di rumore tra diversi fotogrammi e usa poi tali informazioni per ridurlo".

Le ultime videocamere Cinema EOS offrono livelli di riduzione del rumore che vanno da 1 a 12 con il controllo Filtro spaziale e da 1 a 3 con Correlazione dei frame. L'impostazione predefinita per Filtro spaziale varia a seconda del modello. Su Canon EOS C500 Mark II, ad esempio, è impostato al livello 1, ma su EOS C300 Mark III ed EOS C70 è disattivato. "Questo la dice lunga sulla capacità del sensore DGO di controllare il rumore", dice Aron. "E, ovviamente, la riduzione del rumore non viene applicata alle riprese acquisite in RAW. In questo modo, gli utenti hanno un maggior controllo della fedeltà in post-produzione.

"Nella gamma Cinema EOS, Correlazione dei frame è sempre disattivato per impostazione predefinita. Uno dei motivi per cui non lo attiviamo è la potenziale differenza di prestazioni tra diverse scene. In alcune scene, Correlazione dei frame lavora in modo piuttosto evidente perché riesce a individuare il rumore tra le diverse immagini, ma in altri casi potrebbe non essere così preciso".
Un regista gira con Canon EOS C300 Mark III in una discarica piena di rifiuti.

"Se si usano i valori più alti di Filtro spaziale, passando da 1 fino al livello massimo di 12, su una videocamera Cinema EOS, lo svantaggio maggiore è che l'immagine diventa molto più morbida", dice Aron. "Se stai realizzando una produzione cinematografica di alto livello, potrebbe essere un problema. Se però giri documentari per la televisione, allora forse è più accettabile". © Ron Batzdorff

Oltre a ricorrere alla riduzione del rumore, ci sono dei metodi per ridurre il rischio di rumore nelle riprese video. "Uno degli elementi principali per ottenere immagini di alta qualità, sia per i video che per le foto, è avere un forte rapporto segnale-rumore", spiega Aron. "Tra le prime cose che possono migliorare questo rapporto, c'è la giusta illuminazione della scena. Aggiungi più luci, prima di pensare ad accentuare l'immagine nella fotocamera con un maggior valore ISO o guadagno.

"Il prossimo passo è quello di aumentare l'apertura, per far entrare più luce nella fotocamera. Poi, pensa alla velocità dell'otturatore: è accettabile per te arrivare a 1/25 sec o devi restare su 1/50 sec? Infine, se vuoi cercare di ottenere delle ombre un po' più pulite, puoi provare a cambiare la curva gamma Log da Canon Log 2 a Canon Log 3.

"Una volta che hai fatto tutto questo, puoi iniziare ad aumentare il valore ISO".

Combinare queste strategie con la tecnologia avanzata degli attuali modelli di Canon, inclusi sensori rivoluzionari e processori d'immagine studiati per un miglior rapporto segnale-rumore, e con un'efficace riduzione del rumore integrata nella fotocamera significa poter realizzare scatti e video più nitidi anche in condizioni di scarsa illuminazione.

Scritto da Marcus Hawkins


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