Uno dei tre parametri che determina l’esposizione in fotografia (vedi triangolo dell’esposizione) è l’ISO. Il termine è l’acronimo di International Organization for Standardization ed è un parametro nato nella fotografia analogica per indicare la sensibilità del film di una pellicola. Più luce è richiesta per poter ottenere una buona foto (un buon negativo nella pellicola), meno sensibile sarà la pellicola e quindi più piccolo il valore dell’ISO.

Nel caso delle pellicole, la sensibilità è strettamente collegata con la dimensione dei grani di alogenuro di argento nell’emulsione del film. Pellicole a grana grossa sono caratterizzate da valori di ISO più elevati. Esse sono definite pellicole veloci in quanto richiedono dei tempi di esposizione più brevi e sono quindi meglio indicate per soggetti in movimento.

Scala ISO

L’ISO non ha un’unità di misura, ma è espressa mediante una scala di valori tale che al passaggio da un valore della scala al suo successivo, la sensibilità della pellicola (e quinti la quantità di luce richiesta) raddoppia o dimezza a seconda che si passi al valore successivo più grande o più piccolo della scala. Ad ogni passaggio della scala si dice che si incrementa o si diminuisce di uno stop il valore dell’ISO. La scala utilizzata è la seguente: 100 – 200 – 400 – 800 – 1600 – 3200 – 6400 – 12800. Poiché spesso risulta conveniente utilizzare dei valori intermedi, spesso la scala viene integrata con variazioni di un terzo di stop ai quali corrisponde un incremento o una diminuzione di un terzo della sensibilità: 100 – 125 – 160 – 200 – 250 – 320 – 400 – 500 – 640 – 800 – 1000 – 1250 – 1600 – 2000 – 2500 – 3200 – 4000 – 5000 – 6400 – 8000 – 10000 – 12800 – 16000.

ISO in fotografia digitale

In fotografia analogica si cambia la pellicola a seconda del tipo di foto che si vuole scattare. Questa evenienza è però impensabile in fotografia digitale dove occorrerebbe sostituire una CCD o un CMOS. L’ISO in fotografia digitale assume allora un altro significato. Esso, non rappresenta più la sensibilità dell’elemento fotosensibile, ma rappresenta l’amplificazione del segnale rilevato dalla CCD/CMOS. Amplificare il segnale aumentando l’ISO, consente di poter scattare buone foto in condizioni di luce più scarsa e di poter giocare all’interno del triangolo di esposizione con più flessibilità. Ciò consente di ottenere scatti di soggetti in movimento o foto con elevata profondità di campo in condizioni di luce scarsa:

 

Nella foto in basso si noti il particolare di una foto scattata nelle stesse modalità di esposizione a due valori di ISO molto differenti: ISO100 e ISO6400. La luminosità varia di poco, il rumore come vedremo nel paragrafo successivo invece aumenta molto con l’ISO.

 

 

Rumore ad elevati ISO

Come si può osservare dal triangolo dell’esposizione e dalle foto riportate sopra, all’aumentare del valore dell’ISO aumenta anche il rumore, ovvero variazioni casuali della luminosità tra pixel vicini causando l’effetto sgranato della foto.

Qualsiasi segnale fisico è caratterizzato da rumore ed esso è talmente più percettibile quanto più basso è il segnale. Questo è proprio quello che accade in condizioni di scarsa luminosità. La quantità di fotoni che incidono sul singolo pixel risulta talmente bassa che il segnale rilevato è vicino al rumore del sensore stesso.

Chiariamo meglio questo concetto con un esempio per un fotosensore CCD. La CCD è una matrice di fotoelementi che interagendo con la luce incidente producono degli elettroni. La quantità massima di elettroni che ogni fotoelemento può contenere è detta Full Well Capacity (a questo valore il fotoelemento è detto saturo). Semplificando molto (caso di un numero di fotoelettroni non troppo basso) potremmo dire che ogni qual volta un segnale S è registrato con N fotoelettroni, il rumore ad esso associato è pari alla radice stessa del numero di fotoelettroni.

Riportando il rumore in percentuale del segnale, possiamo notare che all’aumentare del segnale la percentuale di rumore scende significativamente. E’ proprio per questo motivo che il rumore è maggiore nelle zone di buio.

Adesso immaginiamo di scattare una foto con ISO pari a 100 e con una fotocamera che induce un rumore intorno al 3% della FWC (semplifichiamo molto per rendere il concetto più comprensibile). Se indichiamo con S il segnale e con N noise il rumore, a seguito dello scatto la percentuale di elettroni rispetto al valore della FWC (100%) da associare al segnale e al rumore per ogni fotoelemento sarà del tipo:

In questo caso abbiamo che il rapporto segnale rumore sarà all’incirca pari a 72/3 = 24.

Volendo scattare la medesima foto con un ISO 400, la quantità di fotoelettroni raccolti per poter ottenere la medesima esposizione si riduce di un quarto. Il segnale verrà amplificato elettronicamente in un secondo momento proprio di un fattore 4. Continuando la semplificazione del 3% (non reale in quanto al diminuire del tempo di esposizione il rumore aumenterebbe), otteniamo:

il segnale si riduce a 18% della FWC mentre il rumore non cambia. In questo caso il rapporto segnale rumore è pari a 18/3=6 proprio un quarto di quello precedente!! Chiaramente l’amplificazione riporterà il valore del segnale intorno a 72, ma come conseguenza, anche il valore del rumore sarà quadruplicato.

 

 

Conclusioni

Per concludere possiamo dire che eseguire scatti ad elevati valori di ISO ci porta ad avere del rumore nelle nostre foto. Tuttavia, l’amplificazione risulta uno strumento fondamentale se si vuole scattare un soggetto in movimento o avere una elevata profondità di campo in condizioni di luce scarsa. In questo caso, un buon fotografo deve saper bilanciare le sue esigenze con le prestazioni della propria fotocamera. Questo deve accadere senza dimenticare le enormi possibilità che la post produzione offre per poter migliorare il rumore.

Fotografia digitale: ISO
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