Dark, bias e flat col telefono: cosa serve davvero calibrare

Trecento scatti impilati, la Via Lattea che comincia a staccarsi dal fondo, e in mezzo alle stelle una manciata di puntini rossi e verdi troppo netti per appartenere al cielo. La notte dopo li ritrovate identici: stesse coordinate, stesso colore, stessa insolenza. Vengono dal sensore. In astrofotografia si combattono da decenni con i fotogrammi di calibrazione, quella liturgia di scatti a obiettivo tappato che ogni manuale prescrive prima di lasciarvi andare a dormire. Col telefono la liturgia va accorciata parecchio, perché buona parte del lavoro il dispositivo l’ha già svolta prima di consegnarvi il file.

Tre file, tre problemi che non si assomigliano

Chi arriva dal telescopio conosce la trafila. Il dark si scatta con l’obiettivo coperto, stesso tempo di posa e stesso guadagno degli scatti buoni, e registra quello che il sensore produce quando la luce non c’è: corrente di buio, pixel difettosi, eventuali aloni dell’elettronica. Il bias usa l’esposizione più breve che la fotocamera concede e misura il punto di partenza, il valore che i pixel dichiarano quando non hanno praticamente raccolto niente. Il flat inquadra una superficie illuminata in modo uniforme e fotografa i difetti del percorso ottico: vignettatura ai bordi, ombre di polvere, risposta disuniforme da una zona all’altra.

Il fatto che si scattino tutti e tre di fila, a fine serata, non li rende la stessa cosa. Misurano fenomeni distinti, e su uno smartphone i tre hanno destini molto diversi.

Il bias è già dentro, fotogramma per fotogramma

Su questo si chiude in fretta. La documentazione della fotocamera di Android spiega che nella maggior parte dei sensori l’area attiva è circondata da regioni di pixel schermate con una maschera metallica: non ricevono luce per costruzione e forniscono, testuale, «un riferimento nero affidabile per la compensazione del livello di nero» nell’area attiva. Il dispositivo legge quei pixel e ne ricava il proprio offset. Non una volta per tutte, per giunta: la stessa documentazione descrive un livello di nero dinamico, stimato fotogramma per fotogramma e canale per canale, perché il valore «può variare in modo drastico» al cambiare delle impostazioni di scatto, ISO compreso.

Un bias fatto in casa misurerebbe peggio, e con molta più fatica, una grandezza che il telefono misura in tempo reale con pixel nati apposta. Risparmiatevi la serie.

Il flat è mezzo fatto, e l’altra metà pesa poco

Anche la vignettatura è roba nota al dispositivo, che si porta dietro una mappa a bassa risoluzione con i coefficienti di correzione per ciascun canale del mosaico Bayer, la stessa che applica alle immagini già sviluppate. Se portate a casa un JPEG, quella correzione è cotta dentro l’immagine e la questione finisce lì. Se scattate in RAW dipende dal modello: la mappa può essere già applicata al file grezzo oppure lasciata da parte, e nel secondo caso i bordi vi arrivano più scuri del centro.

Il resto è una questione di priorità. Un flat decente richiede una sorgente davvero uniforme, e su una foto notturna il degrado che si nota di più non arriva dall’ottica ma dal cielo: il gradiente che vi mangia le stelle basse sull’orizzonte è quasi sempre luce diffusa delle città, e si toglie in elaborazione con una sottrazione di fondo. La polvere, poi, sul gruppo ottico sigillato di un telefono è un ospite raro. Se il vostro stack ha un alone in un angolo, prima di costruirvi una scatola luminosa in salotto controllate quanto è buio il posto da cui state fotografando.

Il dark è l’unico che si guadagna il posto

I pixel difettosi, invece, esistono e si vedono. La documentazione di Android li descrive senza diplomazia: la correzione degli hot pixel interpola o comunque rimuove i pixel «che non misurano correttamente la luce in arrivo», cioè quelli bloccati su un valore arbitrario o troppo sensibili. Il produttore, quando vuole, espone perfino l’elenco delle coordinate dei pixel caldi o difettosi presenti sul sensore. La lista dei sospetti, insomma, il telefono ce l’ha già.

Solo che quella correzione ammette tre stati (spenta, veloce, alta qualità) e la modalità veloce fa quello che riesce a fare senza rallentare la cattura. C’è di peggio: la lista di fabbrica censisce i difetti permanenti. I pixel che si accendono soltanto quando si combinano posa lunga, guadagno alto e sensore caldo restano fuori dal censimento, e una serata di astrofotografia è esattamente la combinazione che li sveglia.

Il calore è il vero avversario, ed è quello che controllate meno

La corrente di buio cresce con la temperatura del sensore e con la durata dell’esposizione, ed è la ragione per cui le camere astronomiche serie vengono raffreddate. Un telefono fa il contrario: scatta a raffica, elabora, tiene acceso lo schermo, si riscalda da solo mentre lavora. Il dark che avete fatto alle nove, con il dispositivo appena uscito dalla tasca, descrive un sensore che a mezzanotte non esiste più.

Ne segue una regola operativa breve. I dark si scattano alla fine, con il telefono ancora in temperatura, subito dopo l’ultimo fotogramma buono e senza uscire dall’app. Stesso tempo di posa, stesso ISO, stesse impostazioni di riduzione del rumore, che su parecchi dispositivi lavora anche sul RAW: se resta attiva sugli scatti buoni deve restare attiva anche sui dark, altrimenti state confrontando due sensori immaginari. Serve poi un tappo davvero opaco. Una manica scura appoggiata sopra lascia passare più luce di quanto immaginiate, e un dark contaminato peggiora le cose invece di sistemarle. Quindici o venti fotogrammi danno una mediana pulita, trenta se la batteria regge.

Muovere l’inquadratura invece di scattare i dark

Esiste una scorciatoia elegante, e nasce da un’asimmetria. I difetti stanno fermi sul sensore. Le stelle no. Quando il software allinea i fotogrammi sulle stelle, ogni difetto fisso finisce traslato di qualche pixel da un fotogramma all’altro, e un algoritmo di rigetto degli outlier (il sigma clipping, o una mediana fatta bene) vede quel valore anomalo comparire ogni volta altrove e lo scarta. Si chiama dithering, e nella pratica classica si ottiene spostando di proposito l’inquadratura di pochi pixel fra uno scatto e il successivo.

Col telefono su un treppiede fisso il dithering ve lo regala il cielo: la rotazione terrestre sposta il campo di scatto in scatto, e su una sequenza lunga i puntini fissi non hanno scampo. Su un inseguitore ben allineato la faccenda si ribalta, perché il campo resta immobile rispetto al sensore e i difetti si sommano con la stessa fedeltà del segnale. Lì i dark tornano utili, oppure si sposta l’inquadratura a mano ogni tanto, di un pelo, fingendo distrazione. Il live stacking somma con identica diligenza le stelle e la spazzatura: quello che cambia il risultato è il criterio con cui decide che cosa buttare, ed è la ragione per cui in AstroStackerPro il metodo di combinazione dei fotogrammi non è un parametro da lasciare sul valore predefinito e dimenticare.

Il verdetto sta in una riga: bias mai, flat quasi mai, dark solo quando il campo resta fermo sul sensore. Tutto il tempo che non spendete a fotografare il buio dentro una tasca torna disponibile per raccogliere cielo vero, che poi è l’unica cosa che nessun algoritmo può inventarsi al posto vostro.