Velocità della pellicola

In fotografia, la velocità della pellicola, detta anche sensibilità o rapidità, indica la sensibilità di una pellicola fotografica (o del sensore in una fotocamera digitale) alla luce.

Uno scatto con pellicola a bassa sensibilità richiede (a parità di condizioni), un tempo di esposizione maggiore; si parla perciò di pellicola lenta, viceversa, una pellicola ad alta sensibilità, che richiede tempi di esposizione più brevi, si dice pellicola veloce.

La velocità si misura in numeri ISO e/o ASA (o in Germania in numeri DIN); quanto più alto è il numero, tanto più sensibile alla luce è la pellicola o il sensore e quindi, a pari condizioni, tanto più breve è l'esposizione.

Le pellicole con rapidità ISO/ASA da 25 a 64 (15-20 DIN) sono lente; da 125 a 400 (22-27 DIN) di rapidità da moderata a media; quelle superiori a 500 (28 DIN) sono rapide.

Lo standard ISO 5800:1987 definisce due scale (una lineare e una logaritmica) per misurare la velocità delle pellicole. La scala lineare corrisponde alla scala ASA (oggi non più usata), mentre la seconda corrisponde alla scala DIN, anch'essa non più usata.

I numeri sono calcolati in modo che una pellicola con numero ISO/ASA doppio di un altro ha sensibilità doppia e, a parità di condizioni, richiede la metà del tempo di esposizione.

Nella scala DIN la rapidità della pellicola raddoppia ogni tre valori, per cui una pellicola da 18 DIN è due volte più rapida di una da 15 DIN.

Come per i tempi di esposizione e le aperture del diaframma, anche per quanto riguarda gli ISO/ASA il passaggio da un numero all'altro si indica in gergo stop, aumentando/diminuendo di uno stop la velocità della pellicola si raddoppia/dimezza la quantità di luce.

Il valore della rapidità deve essere impostato sulla scala di sensibilità della fotocamera affinché l'esposimetro interno possa indicare i dati di esposizione corretti.

I valori di ISO più comuni sono 25/15º, 50/18º, 100/21º, 200/24º, 400/27º, 800/30º, 1600/33º, e 3200/36º. I fotoamatori e i fotografi semiprofessionisti utilizzano principalmente pellicole fra i 100/21º e gli 800/30º.

La seguente tabella mostra le corrispondenze fra le diverse scale:

scala lineare ISO ASA	scala logaritmica ISO DIN	esempio con questa velocità nominale
3	6º	Solo carte fotografiche
4	7º
5	8º
6	9º
8	10º
10	11º	Kodachrome
12	12º	Ferraniacolor, Gevacolor R5 (8 mm)
16	13º	vecchie Agfacolor (8 mm)
20	14º
25	15º	vecchie Agfacolor, Kodachrome 25
32	16º
40	17º	Kodachrome 40 (video)
50	18º	Fuji RVP (Velvia), Ilford PAN F
64	19º	Ektachrome 64
80	20º	Ilford Commercial Ortho
100	21º	Kodacolor Gold, Kodak T-Max (TMX)
125	22º	Ilford FP4
160	23º	Fuji NPS, Kodak Portra160
200	24º	Fujicolor Superia 200, Kodachrome 200
250	25º
320	26º	Kodak Tri-X Pan (TXP)
400	27º	Kodak T-Max (TMY)
500	28º
640	29º
800	30º	Fuji NPZ
1000	31º	Ilford Delta 3200 (vedi sotto), Agfachrome 1000 RS
1250	32º
1600	33º	Fujicolor 1600
2000	34º
2500	35º
3200	36º	Kodak T-Max (TMY)
4000	37º
5000	38º
6400	39º

La conversione da un valore in scala logaritimca (S°) al corrispondente valore in scala lineare S è data da

$S=10^{\left({S^{\circ }-1}\right)/10}$$S=10^{{\left({S^{\circ }-1}\right)/10}}$

con arrotondamento al valore più vicino fra quelli indicati nella prima colonna della tabella sopra.

La conversione inversa (cioè da un valore di rapidità in scala lineare al corrispondente valore in scala logaritmica) è data da

$S^{\circ }=10\log S+1$$S^{\circ }=10\log S+1$

con arrotondamento all'intero più vicino.

La velocità di una pellicola è in parte legata alla grana della pellicola stessa, ovvero la dimensione dei grani di alogenuro d'argento dell'emulsione.

Le pellicole lente tendono ad avere una grana più fine. Una grana evidente può avere una valenza artistica, ma spesso i fotografi preferiscono foto a grana più fine e dovrebbero quindi prediligere pellicole lente. Naturalmente, a una pellicola lenta (con esposizione più lungha) corrispondono anche maggiori rischi di mosso o micromosso.

Sensibilità ISO nelle fotocamere digitali

Un sensore fotografico

Nei sistemi fotografici digitali è possibile variare il guadagno elettronico del sensore al fine di avere un diverso rapporto fra l'esposizione alla luce e la luminosità definitiva dell'immagine risultante. Questo guadagno non è direttamente proporzionale alla sensibilità del sensore, ma il calcolo è più complicato. Su una fotocamera, comunque, impostare una sensibilità ISO e di conseguenza l'esposizione, sia automaticamente che manualmente con l'aiuto di un esposimetro, farà risultare una foto correttamente bilanciata allo stesso modo che nelle fotocamere a pellicola.

Nel mondo della fotografia digitale è stato definito lo standard ISO 12232:2006 che disciplina le sensibilità del sensore in relazione alla quantità di luce, il rumore aggiunto dal sensore e le specifiche di apparenza dell'immagine risultante. Le sensibilità ISO digitali sono correlate ai valori convenzionali delle sensibilità della pellicola.

La sensibilità ISO di una fotocamera digitale è basata sulle proprietà del sensore e sull'elaborazione realizzata dall'apparecchio ed è espressa in termini di esposizione luminosa H (in lux/secondo) che raggiunge il sensore. In una tipica ottica fotografica con una lunghezza focale f molto inferiore alla distanza fra la fotocamera e la scena fotografata, H è data da:

$H={\frac {qLt}{N^{2}}},$$H={\frac {qLt}{N^{2}}},$

dove L è la luminanza della scena (in candele per m², t è il tempo di esposizione (in secondi), N è il valore del diaframma e

$q={\frac {\pi }{4}}T\,v(\theta )\,\cos ^{4}\theta$$q={\frac {\pi }{4}}T\,v(\theta )\,\cos ^{4}\theta$

è un fattore dipendente dalla trasmittanza T dell'ottica, il fattore vignettatura $v(\theta )$$v(\theta )$ e l'angolo θ relativo all'asse della lente rispetto alla luce. Un valore tipico di q = 0.65, basato su θ = 10°, T = 0.9, e v = 0.98.

La sensibilità di saturazione base (SAT) è definita come

$S_{\mathrm {sat} }={\frac {78}{H_{\mathrm {sat} }}},$$S_{{{\mathrm {sat}}}}={\frac {78}{H_{{{\mathrm {sat}}}}}},$

dove $H_{\mathrm {sat} }$$H_{{{\mathrm {sat}}}}$ è l'esposizione massima per non bruciare la fotografia. Solitamente, il limite inferiore della velocità di saturazione è determinato dal sensore stesso, ma con il guadagno elettronico dell'amplificatore fra il sensore ed il convertitore analogico-digitale, la velocità di saturazione può essere aumentata. La costante 78 è stato scelta come impostazione di esposizione in modo tale che un esposimetro standard ed una superficie riflettente del 18-percento risultassero in un'immagine con un livello di saturazione di grigio del 18%/√2 = 12.7%.

La sensibilità di rumore base è definita come l'esposizione che porterà ad un determinato rapporto segnale-rumore in un singolo pixel. Vengono utilizzati due rapporti, il 40:1 ("qualità dell'immagine eccellente") ed il 10:1 ("qualità dell'immagine accettabile"). Questi rapporti sono stati determinati basandosi su una risoluzione di 70 pixels per centimetro (180 DPI) osservati a 25 cm di distanza. Il rapporto segnale-rumore è definito come la deviazione standard della media pesata della luminanza e del colore di un singolo pixel. La sensibilità al rumore è determinata maggiormente dalla proprietà del sensore ed influenzata dal rumore aggiunto dal guadagno e dal convertitore Analogico-Digitale.

Oltre alle sensibilità definite sopra, lo standard ISO definisce anche la sensibilità standard di risultato(SOS), come l'esposizione è collegata ai valori dei pixel digitali nell'immagine risultante. È definita come

$S_{\mathrm {sos} }={\frac {10}{H_{\mathrm {sos} }}},$$S_{{{\mathrm {sos}}}}={\frac {10}{H_{{{\mathrm {sos}}}}}},$

dove $H_{\mathrm {sos} }$$H_{{{\mathrm {sos}}}}$ è l'esposizione che risulterà 118 nei pixeld di 8-bit, che è il 18 percento del valore di saturazione di un'immagine registrata come sRGB o con la correzione gamma  = 2.2.

Gli standard specificano anche come le sensibilità dei sensori dovrebbero essere riportati nelle specifiche tecniche della fotocamera. Se la sensibilità al rumore (40:1) è superiore rispetto alla sensibilità di saturazione, si dovrebbe segnalare la sensibilità al rumore arrotondata per difetto ad un valore conosciuto (200, 250, 320, or 400). Se invece è la sensibilità al rumore ad essere inferiore alla sensibilità alla saturazione, sarà quest'ultima a venire utilizzata, arrotondata per eccesso ad un valore conosciuto.

Per esempio, un sensore fotografico potrebbe avere queste proprietà: $S_{40:1}=107$$S_{{40:1}}=107$, $S_{10:1}=1688$$S_{{10:1}}=1688$, e$S_{\mathrm {sat} }=49$$S_{{{\mathrm {sat}}}}=49$. Secondo gli standard, la fotocamera dovrebbe comunicare la propria sensibilità come

ISO 100 (daylight)

ISO speed latitude 50–1600

ISO 100 (SOS, daylight).

L'impostazione di SOS dovrebbe essere controllabile dal fotografo. Un'altra fotocamera con un sensore più rumoroso, potrebbe avere $S_{40:1}=40$$S_{{40:1}}=40$, $S_{10:1}=800$$S_{{10:1}}=800$, e $S_{\mathrm {sat} }=200$$S_{{{\mathrm {sat}}}}=200$. In questo caso, la fotocamera dovrebbe mostrare

ISO 200 (daylight),

ed un'impostazione di SOS controllabile dal fotografo. In ogni caso, la fotocamera dovrebbe indicare per quali impostazioni di bilanciamento del bianco i valori di ISO valgono (se per l'incandescenza o la fluorescenza).

Nonostante esistano tutte queste definizioni standard per quanto riguarda gli ISO delle fotocamere digitali, è utile sottolineare che la grande maggioranza degli apparecchi non indicano chiaramente a quale tipo di ISO si riferiscono quelli dichiarati dalla fotocamera: se quelli della sensibilità di saturazione, di rumore o alla sensibilità del risultato. È corretto ritenere che questi valori vengano misurati partendo da queste definizioni ma anche prestando attenzione alle necessità del marketing.

Come dovrebbe essere chiaro dalle definizioni sopra fornite, un'impostazione di SOS maggiore per un dato sensore risulterà in una perdita di qualità dell'immagine risultante, come accadeva sulle pellicole analogiche. La differenza sarà che nel digitale avremo un'immagine rumorosa invece che della grana della pellicola. Le migliori fotocamere digitali del 2013 mostrano un'assenza totale di rumore per sensibilità di ISO 200 mentre producono risultati utilizzabili fino a ISO 25600. Nikon, sull'ammiraglia D4, ha montato un sensore in grado di arrivare ad una sensibilità massima di 204.800 ISO equivalenti.

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Collegamenti esterni

• La specifica ISO 5800:1987 acquistabile online, iso.org.
• Video corso di fotografia digitale: sensibilità iso, total-photoshop.com.