Rumore digitale in fotografia: come eliminarlo alla radice con la tecnica dello stacking.

Il rumore digitale in fotografia: cos'è e come eliminarlo con la tecnica dello stacking.

Introduzione.

Chiunque abbia fotografato di notte o in situazioni di scarsa luminosità sa di cosa sto parlando; torni a casa, apri il file, ingrandisci e quella granulosità fastidiosa è lì, nelle ombre, nel cielo, nei toni uniformi. L'ho vissuto spesso sul campo, fotografando la Via Lattea e l'Aurora Boreale in situazioni estreme, con ISO che in certi casi superano abbondantemente i 3200.
In quelle situazioni il rumore non è un'eccezione ma una presenza costante con cui bisogna imparare a convivere e, soprattutto, imparare a gestire. 
In questo articolo ti spiego tecnicamente cos'è il rumore digitale, come prevenirlo durante lo scatto e quali sono le strade migliori per eliminarlo in post-produzione, compresa una tecnica che uso spesso sul campo e che, se applicata bene, risolve il problema alla radice.

Cos'è il rumore digitale.

Il rumore digitale è un'alterazione visiva del segnale elettronico catturato dal sensore della fotocamera, particolarmente visibile nelle zone scure e nei toni uniformi. 
Esistono due tipi di rumore.
Rumore di luminanza: appare come una variazione casuale nella luminosità dei pixel, simile alla grana della pellicola. È il meno fastidioso esteticamente, entro certi limiti può persino conferire un aspetto piacevole, vicino alla grana analogica, ma il più complesso da ridurre. Occupa infatti le stesse frequenze tonali del dettaglio reale, quindi i software faticano a distinguerlo dalla texture autentica dell'immagine. Spingere troppo la riduzione ammorbidisce i dettagli e appiattisce la tridimensionalità stessa dell'immagine.
Rumore di crominanza (o colore): si manifesta come pixel colorati, tendenzialmente rossi, verdi o blu, sparsi in modo casuale nell'immagine. È il più fastidioso visivamente e quello che degrada maggiormente la qualità percepita. A differenza del rumore di luminanza, è però più semplice da identificare ed eliminare, perché i pixel anomali sono riconoscibili con precisione rispetto al colore reale della scena.

Quali sono le cause principali.

Le cause principali sono due: gli ISO elevati e le lunghe esposizioni. Nel primo caso, alzando la sensibilità amplifichiamo il segnale elettronico del sensore, ma insieme al segnale utile amplifichiamo anche il rumore di fondo; più saliamo con gli ISO, più il rumore diventa evidente. 
Nel secondo caso, esposizioni prolungate riscaldano il sensore generando il cosiddetto rumore termico, che si aggiunge a quello già prodotto dalla sensibilità impostata.

Come ridurre il rumore digitale.

Esistono fondamentalmente due approcci: intervenire durante lo scatto oppure intervenire in post-produzione. L'ideale è agire su entrambi i fronti.

In fase di scatto.

Il primo accorgimento è raccogliere più luce possibile: diaframma aperto e ISO al livello più basso che la situazione consente. Lavorare in RAW è imprescindibile; il formato conserva tutti i dati del sensore e offre una latitudine di intervento nettamente superiore rispetto al JPEG. 
Vale anche la pena attivare la funzione Long Exposure Noise Reduction integrata in fotocamera. Dopo ogni scatto il sistema acquisisce automaticamente un secondo fotogramma buio, lo confronta con quello reale e sottrae il rumore termico. Il risultato migliora sensibilmente, a fronte di un tempo di attesa pari alla durata dell'esposizione.

In post-produzione.

I software più efficaci oggi disponibili sono Adobe Camera Raw e Lightroom, Topaz DeNoise AI, DxO PureRAW, ON1 NoNoise AI e Capture One. Ognuno ha il proprio approccio, ma tutti lavorano sulla stessa logica; distinguere il dettaglio reale dal rumore ed eliminare quest'ultimo in modo selettivo.

Esiste però una terza strada, diversa dai software e per certi versi più efficace. Non si tratta di correggere il rumore, ma di eliminarlo alla radice. È la tecnica dello stacking e vale la pena spiegarla nel dettaglio.

La tecnica dello stacking.

Tra tutte le tecniche che ho adottato nel corso degli anni, lo stacking di immagini è quella che mi ha convinto di più.

Come funziona il principio dello stacking.

Il rumore digitale è casuale, ogni scatto ha un pattern di rumore diverso dagli altri. Se scattiamo più fotogrammi dello stesso soggetto e li sovrapponiamo calcolando la media dei pixel, il rumore, essendo casuale, tende ad annullarsi. Il segnale utile invece, essendo identico in tutti i fotogrammi, si rafforza.

Il risultato è un'immagine con un rapporto segnale/rumore nettamente superiore, senza alcuna perdita di dettaglio. Non stai correggendo il rumore, lo stai eliminando alla radice.
La riduzione del rumore è proporzionale alla radice quadrata del numero di fotogrammi utilizzati. Con 4 scatti ottieni una riduzione pari a 2 stop di rumore. Con 9 scatti, 3 stop. Nella pratica, bastano spesso 4-8 fotogrammi per ottenere risultati straordinari.

Il workflow.

Il workflow che utilizzo è semplice. 

Scatto sempre su treppiede. Senza un supporto stabile i fotogrammi non si allineano e la tecnica non funziona. 
Scatto un minimo di 4 fotogrammi, fino a 8-10 se il tempo e la situazione lo permettono mantenendo le stesse identiche impostazioni e il bilanciamento del bianco in camera su valori fissi. 
In alcuni casi, quando non ci sono alternative, può andare bene anche una raffica di scatti consecutivi. 
Importo tutti i file in Camera Raw e sviluppo il primo come riferimento, poi applico le stesse impostazioni agli altri usando la funzione "Sincronizza". 
A quel punto apro Photoshop, vado su File > Script > Carica file in serie, seleziono tutti i fotogrammi e attivo l'opzione "Tenta di allineare automaticamente i livelli".

Una volta caricati i livelli, verifico che l'allineamento sia corretto (importantissimo), li seleziono tutti e li converto in Oggetto Avanzato. 
Infine vado su Livelli > Oggetto Avanzato > Metodo serie immagini > Intermedio.

Photoshop calcola la media di tutti i pixel; il rumore scompare, i dettagli rimangono. Si rasterizza l'Oggetto Avanzato e si continua l'elaborazione normalmente.

Nell'articolo Come fotografare l'Aurora Boreale, ho accennato a questa tecnica come soluzione a quando gli ISO devono salire molto. In quel contesto, lo stacking funziona solo sullo sfondo statico, sulla terra, sulle montagne, sul ghiaccio, non sull'Aurora stessa che è in continuo movimento.

La soluzione è fare due esposizioni distinte, una serie di scatti per il paesaggio (da sommare in stacking) e uno o più scatti brevi per l'aurora (con ISO alti ma tempo ridotto per congelare il movimento). Le due componenti si fondono poi in Photoshop con una maschera di livello.

La stessa logica si applica alla fotografia della Via Lattea e in tutte le situazioni in cui lo sfondo è immobile ma qualcosa nel fotogramma è in movimento.

Il rumore digitale è una sfida che ha soluzioni concrete. Con gli strumenti giusti smette di essere un problema e diventa semplicemente parte del processo.

Se vuoi approfondire questa ed altre tecniche di post-produzione, visita la pagina dedicata allo Sviluppo RAW sul mio sito, oppure vieni con me in uno dei miei Workshop fotografici e lavoreremo assieme su queste tecniche direttamente sulle tue immagini, nel contesto in cui nascono.