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Titolo: Spiegazione tecnica sul rumore

Ciao.
So che il rumore è legato al numero di pixel e alla dimensione del
ccd: a parità di dimensione del ccd, aumentando il numero di pixel
aumenta il ruomore intrinseco.
Qualcuno però sa darmi i motivi tecnici di questo evnto?
grazie.
--
FAQ di it.arti.fotografia.digitale  >>
http://faq.news.nic.it/wiki/iafdFAQ

"Hike Hak"
So che il rumore è legato al numero di pixel e alla dimensione del
ccd: a parità di dimensione del ccd, aumentando il numero di pixel
aumenta il ruomore intrinseco.
Qualcuno però sa darmi i motivi tecnici di questo evnto?
"Nuke"
Il rumore è generato da imperfezioni e interferenze
del circuito elettronico che costituisce e gestisce il
sensore.
Esistono diversi livelli a cui il rumere può manifestarsi,
ma per semplicità ne considereremo uno soltanto.
Lungi dal voler risultare esaustivo provo, come posso,
a suggerirti un'immagine:
pensa al sensore come ad una serie ordinata di secchielli
affiancati tra loro ed esposti alla pioggia. Ogni secchiello
raccoglie una quantità di acqua proporzionale al suo
diametro.
Facciamo finta che una goccia di vernice rappresenti il
rumore. Maggiore sarà la quantità d'acqua raccolta,
maggiore sarà il livello di diluizione della goccia e
minore, quindi, il suo effetto sull'acqua.
Un secchiello, per esempio molto piccolo, raccoglierà
una piccola quantità d'acqua e la goccia di vernice
avrà quindi un effetto molto visibile.
In un determinato spazio può entrare solo un numero
limitato di secchielli. Questo numero sarà tanto più
grande quanto più piccoli saranno i secchielli.
Conclusione:
per far entrare tanti secchielli, questi dovranno essere
piccoli. Raccoglieranno poca acqua e renderanno
più visibile l'effetto della goccia.
... spero non avresti preferito una disquisizione di taglio
più tecnico.
:O)
   Nuke. 

Molto simpatico il paragone:
alla fine perň dovevi passare ai pixel ed alla dimensione del sensore, per 
esser piů chiaro. Almeno per me.
Potresti completare l'esempio?
Scusa, ciao. 

 Potresti completare l'esempio?
Premesso che sono un profano (penso come te...) e sto lurkando il NG
proprio per imparare.
Se ho capito bene a parità di dimensione del sensore se usi elementi
molto grandi avrai meno rumore (ma, siccome gli elementi sono grandi ce
ne stanno meno, quindi avrai un numero minore di pixel nel risultato
finale). Viceversa, un sensore con tanti elementi piccoli ti darà una
maggior risoluzione ma anche un maggior rumore.
Se tutto questo é una vaccata scusatemi!
Ma, a questo punto mi chiedo la relazione tra il rumore e la
sensibilità del sensore. Aumentando la sensibilità si eccitano in
modo diverso gli elementi e questi risultano "più piccoli"?

 
diciamo che in qualche modo, pur avendo lo stesso diametro, i secchielli 
sono diversi. Diciamo, per continuare il paragone, che sono più o meno 
bucherellati (sono più o meno sensibili). Tornando alla realtà: per 
questioni di tecnologia, la sensibilità di un sensore può essere non 
omogenea e può variare da pixel a pixel. In questo modo, soprattutto se 
si imposta iso alto, la differenza si vede maggiormente.

BQ ha scritto:

anzi, ripensabdoci il discorso delle goccioline che cadono di qua e di 
là è una stronzata imho: è vero che la luce è un fenomeno sia 
ondulatorio sia discreto, ma i corpuscoli (i fotoni) che la compongono 
sono piccolissimi, quindi nell'esempio, rispetto alle gocce i secchi 
sono enormi e quindi la discretizzazione non influisce in modo evidente. 
Resta valido solo il discorso della diversa sensibilità dei pixel.
Anche le lenti introducono rumore: le impurità all'interno fanno deviare 
i raggi; superfici imperfette fanno altrettanto; etc; sicchè i raggi si 
distribuiscono a mucchi, non sono più omogenei.

grazie.
merlinO

Ma, a questo punto mi chiedo la relazione tra il rumore e la
sensibilità del sensore. Aumentando la sensibilità si eccitano in
modo diverso gli elementi e questi risultano "più piccoli"?
No, calma. La spiegazione a secchielli è ottima per spiegare perché tra due 
sensori delle stesse dimensioni ma con Mpixel diversi, quello con più mpixel 
sia intrinsecmente più rumoroso a parità di tutti gli altri elementi 
costruttivi.
Se invece puoi sapere perché aumentando gli SIO (=sensibilità) si aumenti 
anche il rumore, è semplicissimo. "Aumentare gli ISO" sul digitale significa 
amplificare il segnale. Ogni segnale (te la faccio facile) è intrinsecamente 
legato ad una grandezza detta "rumore" (per cui si parla di una 
caratteristica detta "rapporto segnale/rumore".
L'amplificazione che tu chiedi, alzando gli ISO equivalenti, amplifica sì il 
segnale, ma amplifica anche il rumore, alla stessa maniera in cui (in altro 
ambito) - alzando il volume dello stereo - senti la musica più forte, ma 
mano a mano cominci anche a sentire distorsioni assortite, fino ad un punto 
in cui queste prendono il sopravvento, disturbando pesantemente la musica 
(ossia il segnale).
Sperando che il paragone sia chiaro, saluti
Il Mando

Siete stati chiarissimi (spero lo pensi anche chi ha paerto il thread!)
grazie 1000.

 discretizzazione non influisce in modo evidente.
invece un certo senso il discorso potrebbe averlo. A me pare che i fotoni 
non siano piccoli rispetto ai "secchielli"--basta confrontare la lunghezza 
d'onda del fotone in arrivo.
Esempio: un fotone di colore rosso ha lunghezza d'onda di circa 700 nm 
(nanometri)
La grandezza di un sensore rumoroso (ad esempio 3.3 Mp, 2536x1920, 1/2.7" 
CCD): 5.3mm x 4.0 mm.
Considerando solo la dimensione orizzontale: 5.3 mm = 5300000 nm (nanometri)
Divindendo per quanti pixel ci sono in orizzontale 5300000 / 2500 pixel = 
2120 nm = diametro di un foto-pixel.
Se consideri ora che la zona fotosensibile del pixel è solo una parte, vien 
fuori come il fotone è solo due tre volte più piccolo del pixel che lo deve 
rilevare. In questo caso gli effetti quantistici non sono più trascurabili.
I fotoni inoltre arrivano a pacchetti discreti (fotone si, fotone no), 
questo genera un rumore di quantizzazione e determina anche un livello 
minimo teorico di sensibilità del sensore oltre il quale non si può andare.
Spero di non aver detto delle cavolate :-)

 Potresti completare l'esempio?
Con piacere :O)
... voglio prima, però, dire due cose:
la prima è che mi ha fatto sorridere leggere alcuni
commenti al mio esempio.
La seconda: mi dispiace che chi abbia capito
l'esempio aveva già chiare le idee prima di
leggerlo.
... non devo essere stato molto efficace.
Proseguo:
il secchiello raccoglie le gocce di pioggia
come il fotosito raccoglie la luce (i famosi
fotoni: suggerisco di tenere fuori le leggi
della fisica quantistica. Il processo di
quantizzazione, di cui si legge in tanti
articoli, non ha nulla a che vedere con quella)
La quantità di acqua raccolta è proporzionale
alla dimensione del secchio (in particolare è
proporzionale al diametro del secchio).
Come ha correttamente già spiegato _Merlin()_
il fotosito è fatto di un materiale (il silicio)
che ha, tra le sue caratteristiche, quella di
convertire la luce in corrente elettrica.
Nei secchi misureremo il volume di acqua
raccolto, nei fotositi misureremo l'intensità
della corrente generata, cioè il livello del
segnale prodotto.
Veniamo al rumore (la goccia di vernice).
L'esempio vuole rappresentare la radiazione
infrarossa generata a causa dl riscaldamento
del sensore. (il calore produce radiazione
infrarossa. I nostri occhi non possono percepirla,
ma il sensore si, anzi, non è nemmeno in grado
di distinguerla dai fotoni dello spettro visibile.
Il sensore, infatti, non fa altro che contare il
numero di fotoni ricevuti e la radiazione IR
altro non è che fotoni). Il filtro IR è inutile,
in questo caso, perchè la radiazione IR è
prodotta proprio all'interno del sensore e
quindi non passa per il filtro.
Nel nostro secchio abbiamo quindi una
certa quantità d'acqua ed una più piccola
quantità di vernice. E' chiaro che l'acqua
sarà tanto più trasparente quanto maggiore
sarà la sua quantità in rapporto a quella
della vernice.
Questo esempio vuole raffigurare il rapporto
SEGNALE/RUMORE.
Ora dovrebbe essere chiaro perchè i sensori
piccoli, con fotositi piccoli raccolgono meno luce
ed offrono un rapporto segnale/rumore meno
vantaggioso.
:O)
   Nuke.

 rilevare
Non ho ben capito come hai calcolato la dimensione "fisica" di un fotone
partendo dalla lunghezza d'onda della luce.

 partendo dalla lunghezza d'onda della luce.
in effetti ho semplificato troppo: quella che viene fuori non č la 
dimensione "fisica del fotone" ma č semplicemente una costatazione che 
lunghezza d'onda del fotone e dimensione del fotosensore sono paragonabili 
(stesso ordine di grandezza).
Quando questo avviene, č come se il fotone fosse grande come la sua 
lunghezza d'onda e il suo comportamento non lo si puň piů dedurre con la 
semplice ottica geometrica (rifrazione, riflessione ecc...) ma bisogna 
risolvere le famigerate equazioni di Maxwell.
Tutto questo per dire che l'esempio dei secchielli calza fino ad un certo 
punto.

 lunghezza d'onda del fotone e dimensione del fotosensore sono paragonabili
OK
ma dici che allora per osservare i fotosensori ci vuole un microscopio
elettonico?

 punto.
Ho il sospetto che l'esempio dei secchi che ho citato non sia appropriato,
per il motivo opposto: l'ampiezza di oscillazione dei fotoni rapportata
al fotosito è di gran lunga inferiore a quello tra gocce di pioggia e
secchio. Inoltre non era nelle mie intenzioni descrivere un modello
corretto dal punto di vista della proporzione delle dimensioni.
... la fisica subnucleare è sorprendentemente piccola e veloce ...
:O\
   Nuke.