Perchè il BN del Foveon è speciale?

[ffreidenken]

  invece è stata una parentesi splendida per noi umili consumer....ci hai fatto capire molte piccole cose (poi, smontando i vostri interventi pezzo per pezzo, ed approfondendoli, si ha un filo d'arianna molto interessante, che certe volte smaschera alla radice le generalizzazioni pubblicitarie...bella anche la parentesi sulla kodak

grazie e CONTINUATE A DISCUTERE!!!

[BeSigma]

anche a me la discussione piace, specialmente perchè affrontata bene da persone competenti..... e concordo anche con l'ultimo passaggio di Italo che identifica i due differenti punti di vista nell'esprimere i concetti......
In effetti da queste discussioni saltano fuori tanti dettagli che alcune volte non consideriamo nel valutare il comportamento della fotocamera..... e tanti concetti di cui non teniamo conto nel dover andare poi a stampare le foto.....
Tutto molto costruttivo direi

[Italo]

Non sto rispondendo a nessuno... è solo un mio pensiero.

Osservando l'aspetto reale di una sezione di silicio di un pixel del foveon (a sinistra nella figura) ci si rende meglio conto della differenza rispetto ai pixel totalmente filtrati RGB del mosaico.

Il primo livello è sensibile a tutte le frequenze della luce corrispondendo così ad un sensore monocromatico.

Il secondo livello registra il verde, il giallo, l'arancio e il rosso.

Il terzo, un po' di giallo/arancio e il rosso.

A questo punto, per poter avere una selezione cromatica che somigli a quella RGB:
il blu si ottiene sottraendo al primo strato i valori del secondo e terzo...
il verde si ottiene sottraendo al secondo il valore del terzo strato....
il terzo strato da solo offre i dati del rosso.

Praticamente il foveon è costituito da un sensore monocromatico (strato superficiale) che sovrasta due strati cromaticamente selettivi.... questo spiegherebbe anche perché il bn è molto meno rumoroso della versione a colori.

Quello che non so è come vengano gestiti i valori di luminanza dei singoli strati nella versione monocromatica, cioè se il sw consideri solo quello superficiale senza sottrarre i valori degli strati sottostanti o se quelli di luminanza inferiori vengano invece sommati al primo per aumentarne l'efficienza ma, in quest'ultimo caso le frequenze più basse (giallo, arancio e rosso) sarebbero in esubero per cui la scala dei grigi non sarebbe più lineare.

[ffreidenken]

e qui cade la domanda cattiva del solito consumer autodidatta incompetente (io):

passando all'ultimo foveon, quello della dp quattro, pare che il BW abbia + rumore...perché?
non è forse che nel bw delle merrill si aggiungano i contributi del verde e del rosso, e che quindi non sia affatto una mera sottrazione?
poi, se il blu è 19 ma il verde e il rosso 4,5, facendo non più sottrazione ma addizione (termini impropri a secco, lo immagino...), non è che ci sia dell'interpolato nella qualità dei colori?

vorrei tanto che la discussione coinvolgesse anche comparativamente il bw delle merrill e della quattro, ed anche quello della sd14....

io sono un umile consumer, ma ho la sensazione che se si tratta la luce come un'onda e non come una particella, non si può poi "scremare" le onde senza introdurre giochini interpolatori per riarmonizzarle....

[elerum]

 Mio pensiero ed interpretazione.
Partiamo dal principio
Cos'è un singolo pixel/fotosito?
Avete presenti i crepuscolari che quando rilevano la luce eccitano un relè e accendono la lampadina? ecco quella e stata la base del primo sensore fotografico digitale e non e altro che un "pixelone" di dimensioni molto più grandi, esso rileva le onde elettromagnetiche e li converte in un segnale elettrico analogico per poi eccitare il relè che apre/chiude un contatto e accende la lampadina
Torniamo al pixel dei sensori fotografici.
Nel sensore bayer prendiamo per esempio il pixel verde, applicando un filtro verde sopra la superficie che riceve le onde elettromagnetiche il pixel riceverà solo le onde del colore verde tagliando fuori le altre e cosi via per altri colori poi il software interno  somma, sottrae, interpola, moltiplica tutti pixel e ci da l'immagine finale.
Nel sensore foveon il discorso e un po diverso, come e stato detto anche altre volte, il silicio ha la particolarità che con un certo spessore cattura solo una certa fascia di onde elettromagnetiche per poi convertirle in segnale analogico quindi il primo strato corrisponde al immagine sul canale blu il secondo strato al immagine de canale verde ed il terzo strato al immagine del canale rosso, poi la macchina registra le tre immagini parallelamente in raw e dopo il software (della macchina o del pc) non fa altro che prendere le tre immagini sovrapporle e ottenere il valore reale di ogni punto immagine.
beh, ho saltato qualche passaggio ma credo si capisca.
Come giustamente chiede ffreidenken pare che il BW del sensore quattro ha più rumore.
Come avevo detto precedentemente, se prendi un raw merrill a 800iso o superiore lo converti in monochrome e poi vai sulla ruota dei colori spostando il cursore per vedere ogni singolo canale (rosso, verde, e blu) si noterà che il canale blu corrispondente al strato superiore dei pixel e quasi assente di rumore poi sul verde inizia vedersi il rumore ed nel canale rosso c'è ancora di più questo perché volenti o nolenti ai pixel dei strati inferiori ne arriva meno luce (onde elettromagnetiche) sia per la struttura a pozzo con pixel sovrapposti sia perché intensità e minore quindi hanno dovuto amplificare il segnale dei strati inferiori per poter ottenere un valore alla pari con il primo strato, da qui il rumore.
nel sensore quattro (personalmente non ho fatto la stessa prova di prima) ma credo che per colpa della densità del strato blu il rumore compare anche su questo canale, in compenso devono amplificare meno il valore dei strati inferiori (verde e rosso), sinceramente mi viene il dubbio che con questo sensore sono stati costretti a introdurre un interpolazione lineare dei pixel sui strati inferiori, ok che il canale blu mi da la risoluzione finale ma se io devo fare la media sulla verticale dei pixel, visto che i pixel inferiori mi coprono 4 pixel blu, chi mi garantisce che il valore verde non e più reale nel pixel adiacente a quello sottostante  e un pensiero un po contorto ma se si trova la logica ....

[elerum]

vorrei tanto che la discussione coinvolgesse anche comparativamente il bw delle merrill e della quattro, ed anche quello della sd14....

delle merrill ho già detto e anche i sensori precedenti hanno lo stesso funzionamento solo che volutamente non hanno dato la possibilità di convertire "monochrome" in SPP pero si può fare benissimo con altri software separando i canali in tre livelli distinti

[Aquila]

A suo tempo ho acquistato la SD14 proprio perchè avevo sentito parlare della resa del Foveon nel BN. Certo che le Merrill devono avere una marcia in più, al di la del trattamento Monochrome. I miei tiff li tratto con Gimp o PS CS2 (free) con la tecnica di Robert Carr, che restituisce neri profondi avvicinandosi molto alle vecchie Agfa.
In Gimp uso anche Gegl c2g per foto con grana. Sto sperimentando anche altre tecniche, e spero che esca al più presto la versione a 16 bit di Gimp (http://ninedegreesbelow.com/photography/linear-gamma-blur-normal-blend.html).
Adesso vorrei cimentarmi nella stampa BO con una stampante A3, e vorrei qualche consiglio su cosa comprare, anche usato. Marca Epson.
Ciao

[Sardosono]

Questo topic mi era sfuggito. Lo trovo molto interessante, e mi permetto quindi di aggiungere la mia.

Innanzitutto la spiegazione di Italo è semplicemente esatta ed indiscutibile.
Si è però lasciato trascinare, senza accorgersene, nell'uso corrente ma improprio del termine "monocromatico". Infatti scrive

Il primo livello è sensibile a tutte le frequenze della luce corrispondendo così ad un sensore monocromatico.

ma, in realtà, intende dire che "il primo livello è sensibile a tutte le frequenze della luce corrispondendo così ad un sensore PANCROMATICO" così come è PANCROMATICO anche il sensore della Leica Monochome!

Invece, sono tutti MONOCROMATICI i pixel di un sensore a mosaico, in quanto sensibili ad un solo sotto-intervallo dell'intero spettro cromatico delle luce visibile. Ma l'insieme dei tre layer monocromatici di un sensore a mosaico NON è per niente equivalente ad uno singolo pancromatico, tanto è vero che la definizione corrente che si usa è "falso pancromatismo", mentre quella tecnicamente corretta è "ricomposizione multispettrale" (infatti da tre spettri monocromatici si "cerca" di "approssimare" quello pancromatico).

E' ben noto a chi si interessa di fisica ottica astronomica, che un'immagine in pancromatico permette di raggiungere risoluzioni spaziali molto maggiori della risoluzione multispettrale. Per chi avesse dei dubbi in merito, suggerisco di cercare sul web informazioni sui sensori del satellite QuickBird il quale ha a bordo entrambi i sistemi con la stessa dimensione di pixel ed identica risoluzione nominale, ma in "pancromatico" risolve il terreno a circa 60-70 centimetri, mentre in "multispettrale" arriva al massimo a 2.4-2.8 METRI!!! TRE, dico TRE volte in lineare, cioè NOVE, dico NOVE volte in superficie!!! Su questo argomento lascio la palla ad Italo - è il suo campo! - e mi limito a commentare: "alla faccia delle diatribe tra foveon e mosaico!"

Quello che non so è come vengano gestiti i valori di luminanza dei singoli strati nella versione monocromatica, cioè se il sw consideri solo quello superficiale senza sottrarre i valori degli strati sottostanti o se quelli di luminanza inferiori vengano invece sommati al primo per aumentarne l'efficienza ma, in quest'ultimo caso le frequenze più basse (giallo, arancio e rosso) sarebbero in esubero per cui la scala dei grigi non sarebbe più lineare.

In effetti Italo intuisce bene. Ecco allora la spiegazione del procedimento di ricostruzione, nota fin dai tempi pre-commerciali del foveon, anche se poi è pressoché scomparsa quando si è passati alla fase della commercializzazione (tipici ridicoli comportamenti aziendali che cercano di nascondere i "segreti di Pulcinella").

Una volta compreso quanto segue sarà evidente la NETTA superiorità del foveon rispetto a qualunque sensore bianco e nero, che sia di Leica o di chiunque altro.

Il primo livello è sensibile a tutte le frequenze della luce corrispondendo così ad un sensore pancromatico con picco nel blu.

Il secondo livello registra il verde, il giallo, l'arancio e il rosso (e molto poco nel blu e oltre) con picco nel verde.

Il terzo, il rosso, un po' di giallo/arancio (e ben poco dal verde in su) con picco nel rosso.

Ora, occorre tenere a mente che il secondo strato presenta una forte attenuazione rispetto al primo ed il terzo una ancora maggiore. Pertanto, prima di fare un po' di algebra per ricavare i valori dei tre strati cromatici, è indispensabile equalizzare i due strati inferiori, il che avviene in due modi:

1) il primo a livello hardware, con una amplificazione elettronica del segnale, che è nulla per il primo strato, significativa nel secondo e marcata nel terzo (in questo modo si riequilibra la sensibilità "media" dei tre strati)

2) il secondo, via software, si occupa di rendere le tre curve di risposta di luminanza "sovrapponibili" (questa è l'equalizzazione vera e propria) ed anche di moltiplicare i due strati inferiori per il "peso" che ognuno ha rispetto alla luminanza totale (in teoria 59% il verde e 30% il rosso, ma in realtà ci sono altre importanti correzioni di cui tenere conto e non possiamo dilungarci).

A questo punto, sapendo che il primo strato contiene l'informazione completa di luminanza pancromatica, si è pronti per fare le sottrazioni. Dal primo strato sottraiamo il secondo ed otteniamo il blu. Dal secondo strato sottraiamo il terzo ed otteniamo il verde. Il terzo è già il rosso così come è alla fine dei calcoli.
La separazione dell'informazione cromatica che si ottiene in questo modo è DI GRAN LUNGA SUPERIORE a quella ottenibile dalle tre informazioni monocromatiche separate di un sensore a mosaico, perché queste ultime non possono in alcun modo avere un taglio di frequenza netto tra l'una e l'altra, e c'è sempre una parte a cavallo tra due sotto-spettri contigui che viene conteggiata in entrambi (cioè due volte), mentre nel foveon questo non avviene.

Nell'immagine in bianco e nero, la differenza enorme del foveon rispetto ad un mosaico si vede nella restituzione della luminanza del giallo e del cyan (e dintorni)!

Adesso, alla luce di tali informazioni, ritornate a confrontare le restituzioni di conversione di luminanza delle tavole cromatiche riportate nell'articolo e vi sarà chiaro il perché delle differenze più evidenti, esattamente intorno ai gialli ed ai cyan. Ricordate anche (nell'articolo non se ne parla, ma è fondamentale) che nei sensori a mosaico la sensibilità agli estremi del rosso e del violetto è (per necessità tecnica) inferiore a quanto dovrebbe, e che anche nelle pellicole b/n il pancromatismo è deficitario ai due estremi (rosso e violetto), problemi che il foveon non ha.

Ed infine, veniamo alla Leica Monochrome.

Il primo strato di un sensore foveon è ESATTAMENTE come il sensore della monochrome, solo che è 15 megapixel invece che 18. Anche per quanto riguarda il rumore siamo praticamente lì, in quanto in questo caso specifico la differenza tra full-frame ed aps-c è data da (a parità di fill-factor):
lg(15 : (18 : 1.5)) = lg(15) - lg(18) + lg(1.5) = circa 0.322, cioè circa ma neanche un terzo di stop: un'inezia ridicola!!!

Ma in più, nel foveon, abbiamo tutte le informazioni degli altri due strati e, quindi, si potrebbe pensare di utilizzare tutta questa informazione aggiuntiva per ridurre il rumore dell'immagine in bianco e nero. In tal caso la situazione si invertirebbe, ed ai miei calcoli risulterebbe, dunque, un vantaggio sul rumore a favore del foveon di oltre un intero stop, e questo sì che sarebbe significativo. Purtroppo SPP non lo fa, ma si potrebbe fare e non sarebbe un'alchimia.

Come opera dunque SPP in modalità monochrome?

Sigma non fornisce informazioni al riguardo, ma dalle prove che ho fatto estraendo l'immagine raw realmente grezza dal file x3f, sono ragionevolmente sicuro che, quando apriamo l'immagine in monochrome e non tocchiamo nulla, SPP si limita a fornire direttamente l'informazione pancromatica del primo strato. Quando spostiamo il cursore nel cerchio dei colori per selezionare uno spettro da usare come filtro, SPP usa tutte le informazioni dei tre strati per ricalcolare la luminanza finale, come se fosse stato anteposto un filtro centrato sulla frequenza selezionata. Ovviamente, questo è impossibile per qualunque mosaico, Leica compresa.

Perché, dunque, un merrill è nettamente superiore ad un sensore a singolo strato direttamente b/n?
a) perché ha anche lui un singolo strato b/n, ma questo è, per necessità di restituzione dell'immagine a colori, molto più "pancromaticamente corretto" (diciamo così!) di quello della Leica Monochrome e di qualunque altro;
b) ha anche gli altri due strati che permettono - a differenza dei sensori a a mosaico - una precisa simulazione a posteriori dei filtri per b/n

In conclusione di questo lungo, ennesimo pistolotto, il discorso del confronto fra Foveon Merrill e Leica Monochrome si riduce a:
meglio essere belli, ricchi e sani, piuttosto che brutti, poveri e ammalati!
Ma che ne vogliamo anche discutere? 

[leleros]

...meglio essere belli, ricchi e sani, piuttosto che brutti, poveri e ammalati!
...

a parte quest'ultima battuta (io non l'ho capita), il resto è chiarissimo articolo ben spiegato che metterebbe in evidenza la superiorità FOVEON in veste BN; preso dalla curiosità ho fatto una veloce ricerca circa le immagini satellitari pancromatiche, multispettrali e combinate tra di loro "pan-sharpened"... in effetti SI, la differenza tra pan e multisp. è molta (almeno in campo spaziale) ed evidentemente equipaggiano i satelliti con entrambi perchè quello che non fa uno fa l'altro oppure?

Stai a vedere che forse ho trovato l'impiego esclusivo per la mia 14.
Io sono sempre quello degli esperimenti/test Bayer vs Foveon
Qualche suggerimento sulla scena e la PP per la prossima sfida in tait?

[Italo]

Si è però lasciato trascinare, senza accorgersene, nell'uso corrente ma improprio del termine "monocromatico". Infatti scrive

Il primo livello è sensibile a tutte le frequenze della luce corrispondendo così ad un sensore monocromatico.

ma, in realtà, intende dire che "il primo livello è sensibile a tutte le frequenze della luce corrispondendo così ad un sensore PANCROMATICO" così come è PANCROMATICO anche il sensore della Leica Monochome!

Confermo ciò che ho scritto intendendo che il foveon, pur essendo un sensore a colori, si può comportare anche come puro sensore monocromatico (vedi Leica e tutti i sensori bn per uso astronomico professionale) rilevando i soli valori di luminanza che possono all'occorrenza essere "trimmerati" su una banda ristretta di frequenze con l'uso di filtri per ottenere la massima risoluzione e dare un significato scientifico ai dati registrati.

Ho ritenuto ovvio che un sensore monocromatico (commercialmente inteso x bn) possa registrare tutte le frequenze che la sensibilità spettrale del silicio comprende, e in questo il foveon probabilmente oltre la classificazione pancromatica, potendo infatti registrare utili dati dall'IR a 950nm. all'ultravioletto.

[Sardosono]

... meglio essere belli, ricchi e sani, piuttosto che brutti, poveri e ammalati! ...

a parte quest'ultima battuta (io non l'ho capita), il resto è chiarissimo ...

Nel senso che il Foveon Merrill ha solo vantaggi rispetto alla Leica Monochrome, dunque non ci sono da soppesare pro e contro perché tutti i pro sono dalla stessa parte. La Leica Monocrome dalla sua ha solo il fatto di essere uno "status symbol" e chi volesse considerare significativo quel terzo di stop di vantaggio sul rumore sarebbe solo per "fanatismo di brand commerciale".

un sensore monocromatico (commercialmente inteso x bn)

Intendevo solo questo, l'uso che vien fatto nel linguaggio del marketing commerciale del termine monocromatico, che è diventato appunto sinonimo di "bianco e nero". Tutto qui!   

in questo il foveon probabilmente va oltre la classificazione pancromatica, potendo infatti registrare utili dati dall'IR a 950nm. all'ultravioletto.

Infatti. Come a suo tempo apertamente dichiarato dalla stessa Foveon Inc., questo era voluto proprio perché era l'unico modo per poter avere un primo strato realmente pancromatico. Infatti, se si inserisce un filtro per tagliare IR e UV, inevitabilmente agli estremi del rosso e del violetto si avrebbe una "spalla di attenuazione" (perché il taglio agli estremi non è mai netto). L'unico modo per evitare, quindi, un'attenuazione nel visibile è quello di lasciare entrare un po' di IR e UV, in modo che gli estremi e la relativa spalla di attenuazione siano all'esterno del visibile. Nel post precedente non ho esplicitato questo aspetto, ma mi sono limitato a sintetizzarlo dicendo che il foveon merrill è

molto più "pancromaticamente corretto" (diciamo così!) di quello della Leica Monochrome e di qualunque altro

[DANYZ]

...questo vuol dire forse che la mia dp1 merrill, seminuova e pagata 300 euro, sforna risultati, per la stampa fine art - in bw - equivalenti a quelli di una Leica di 5000 euro? 

Se lo fa la SD10 sfornando solo 3 belle magapizze fumanti (mmh, buone...!  ) figuriamo ci la Merrill!

[sabbiavincent]

Sto impratichendomi nell'uso dell'SPP 6.2 con file Merrill,
da quello che ho letto, quindi la soluzione migliore per avere un ottimo BN, sarebbe di desaturare l'immagine a colori, non passare a monochrome.
Correggetemi se sbaglio
Grazie!!!!

[Fenice]

Discorso interessantissimo! Sto giustappunto leggendo "il libro della fotografia a colori" di Andreas Feringer, in cui vengono ben spiegati questi concetti di luce colore spettro ecc ecc...

Vorrei domandarvi: che succede se dalla DP Merrill imposto direttamente in camera di scattare in b/n? Si "impressiona" solo il primo strato? O tutti e 3 e il jpg dell'anteprima è in b/n? Il raw generato è cmq a colori?

[Italo]

... che succede se dalla DP Merrill imposto direttamente in camera di scattare in b/n?

Il setting in camera vale solo per il jpeg e display, il raw non può essere modificato/settato in nessun modo ed è quindi sempre a colori su 3 strati.