Fotografando

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Una lente ottica è capace di deviare il raggio di luce che la percorre in misura più grande o più piccola, in base all’ ‘indice di rifrazione del suo vetro ovvero pure della curvatura della lente medesima. Di solito la superficie dell ottica è realizzata come porzione di una sfera. Questo tuttavia crea un contrattempo: i raggi che la attraversano ai bordi percorrono un cammino più lungo, per arrivare sulla pellicola o sul sensore, in confronto a quelli che passano dal centro. Questo dà origine all’aberrazione sferica che i progettisti cercano di rettificare ricorrendo ad altre lenti con differenti specifiche ma tuttavia complicando la progettazione dell’obiettivo. C’è una soluzione più raffinata, anche se tecnologicamente non semplice da attuare. È quella di lavorare l’ ottica secondo una superficie asferica, cioè con curvatura variabile punto per punto.

Non è una tecnologia produttiva basilare: la mola di politura che profila l’ ottica deve essere controllata da computer, o la lente va scaldata e in seguito presagomata attraverso una “forma” asferica opportunamente realizzata ad altissima precisione, se no si inietta fra vetro della lente e sagoma asferica una resina plastica con adeguato indice di rifrazione, affinché si depositi come strato correttivo. Qui la lente sarà sferica e l’adesione tra strato in resina e vetro dovrà essere perfetta. L’attuale espansione di soluzioni asferiche ha consentito di abbassare il numero di lenti in numerosi obiettivi zoom ed è alla base dello sviluppo di numerose fotocamere compatte.

Il contrasto di una immagine è ridotto dalla diffusione di raggi di luce sulla superficie delle lenti. Le vie per combattere questo fenomeno sono due: agevolare la trasmjssione di luce attraverso le lenti medesime, cosa che viene attuata perfezionando gli strati antiriflesso depositati sulle lenti (multicoating), oppure provare a impedire ai raggi di luce di arrivare alle lenti. Questo secondo intento viene conseguito verniciando in nero, magari in vellutino nero, la parte interna del corpo ottica, oppure addirittura montando un adeguato diaframma molto “aperto”, in sostanza una corona frangiluce denominata “flare cutter”, in posizione opportuna fra le lenti. È una risoluzione, quest’ultima, alquanto drastica ma in alcuni casi applicata particolarmente su obiettivi ad elevata luminosità.

Forse è arduo affermare che la rivoluzione accaduta nell’obiettivo sia come quella accaduta per il corpo macchina, ciononostante sono stati spesi molti soldi per lo sviluppo della sua tecnologia.

Alla fine del secolo scorso, se taluno avesse affermato di poter fabbricare un ottica che copriva un estensione di zoom da 28-300mm, che pesava meno di 500g, che produceva risultati discreti con tutta la sua portata di lunghezza focale ed aveva la capacità  di mettere a fuoco per di più entro 0.5m, nessuno lo avrebbe preso sul serio.

Eppure questi obiettivi ci sono. Gli obiettivi moderni risultano più leggeri, più nitidi, mettono a fuoco più velocemente e tendono di meno a generare la luce parassita di quanto non accadesse in passato. Se ci si somma il fatto che numerosi adesso dispongono di sistemi di stabilizzazione d’immagine (o riduzione di vibrazione) che permettono di tenere una macchina fotografica in mano impiegando tempi di posa bassi sino ad 1/15 sec, continuando ad avere fotografie nitide, si potrebbe serenamente asserire che i fotografi non hanno mai avuto vita talmente semplice.

Ineluttabilmente, questa tecnologia costa cara. Esistono obiettivi sul mercato attualmente che costano quanto una macchina fotografica compatta una stampante, un computer e tutto il software necessario per manipolare le fotografie messe assieme.

ED, UD, SLD ed altre sigle

Sono numerose, e differenti, le sigle che appaiono sulle ottiche fotografiche. Tra loro talune, vedi anche l’articolo sull’ aberrazione cromatica, indicano che sono stati utilizzati vetri speciali. I ricercatori dei reparti di progettazione ottica hanno difatti definito numericamente alcune specifiche basilari che risultano utilissime in un ottica.

In particolare, sono preziosi, per risolvere problemi di progetto, i vetri caratterizzati da un elevato indice di rifrazione, a causa della possibilità che permettono di piegare tanto il raggio che li percorre anche senza appellarsi a superfici a forte curvatura, che tuttavia allo stesso tempo non hanno una dispersione cromatica troppo alta, cioè non accentuano troppo l’ effetto di iridescenza in presenza di luci dai colori differenti. Ogni costruttore ha elaborato, in questo campo, una propria soluzione ed una propria sigla: Ultralow Dispersion, Extralow Dispersion, Super Low Dispersion e così via.

Un obiettivo con zoom di una compatta viene definito abitualmente 3x, 5x, o 10x. Uno zoom 5x significa che quando l’obiettivo sarà impostato al massimo l’oggetto apparirà  cinque volte più grande di quando la regolazione sarà quella minima.

Gli obiettivi con zoom di una Reflex digitale usano la lunghezza focale – dal grandangolo (es. 35mm) al teleobiettivo (es. 105mm). Si possono inoltre trovare tra le regolazioni dell’apparecchio “zoom digitali” dai valori molto elevati, ma visto che lo zoom è ricreato artificiosamente dal software dell’apparecchio, è preferibile evitarlo, perchè generalmente, più utilizzate lo zoom digitale più rovinate l’immagine finale.

Dall’avvento della macchina fotografica digitale, i costruttori, ed in parte pure i periodici di fotografia ed i siti internet, erano ossessionati dalla prestazione dei componenti interni delle fotocamere, specialmente i sensori ed il numero dei pixel.

Non avremmo potuto dare torto a colui che, novizio della fotografia digitale, avesse pensato che la qualità  della foto dipendeva soprattutto dal numero di pixel ammassati all’interno del chip. Per tanti versi non c’è da sorprendersi, vista la relativa novità della tecnologia e la quantità  di denaro spesa nella ricerca e sviluppo in quel determinato settore della fotografia digitale. Malgrado ciò, i fotografi più esperti sanno benissimo che la fissazione per il numero dei pixel è un finto dilemma.

Laddove i sensori sono un elemento essenziale del puzzle della macchina fotografica, dato che rappresentano la parte che registra l’immagine e devono poter registrare una gamma dinamica quanto più vasta possibile, il più speditamente possibile, molti sostengono che l’obiettivo che raccoglie: l’informazione della luce è altrettanto fondamentale, se non in maniera superiore.

L’apertura di diaframma massima di un ottica, comunemente, sarà scritta o sul barilotto o sulla parte anteriore dell’obiettivo. Per esempio, un ottica con apertura massima di f/2.8 avrà impresso1:2.8.

Per le ottiche con zoom, il più delle volte sarà riportata la variazione di apertura, come 1 :4-5.6. Questo segnala che con la lunghezza focale più corto, come 70mm ad esempio, l’apertura arriverà  ad f/4, mentre ad una lunghezza focale superiore dello zoom, come 300mm, l’apertura massima sarà diminuita a f/5.6. Tali numeri sono fondamentali perchè indicano quanto sia luminoso un obiettivo: più ampia la capacità  di apertura del diaframma, più luminoso sarà  la sua ottica.

In altri termini, con le medesime condizioni di luce un ottica con apertura massima di f/2.8 permetterà  tempi di posa più rapidi, raggiungendo sempre una giusta esposizione, in confronto a un ottica “meno luminosa a f/4. Più luminosa è l’obiettivo maggiore è il controllo creativo del fotografo, grazie ad un numero più alto di combinazioni di esposizione con otturazione/apertura di diaframma. Questo conduce ad un superiore dominio sulla profondità  di campo e sul tempo di posa.

la facoltà  di adoperare ottiche con lunghezza focale differente, come gli zoom grandangolari 10-20mm, zoom per teleobiettivo 100-300mm o ancora ottiche con lunghezza focale fissa come un obiettivo 60mm macro, permette di sfruttare il medesimo corpo macchina per panorami grandangolari estremi o scatti d’interno, e per primi piani di azioni sportive o di soggetti nel ambiente.

Le ottiche variano parecchio nel costo e nella qualità, e avendo un corpo Reflex si possono mettere assieme diversi obiettivi di ottima qualità , che possono mettere a fuoco maggiori dettagli rispetto agli obiettivi con enormi differenze di focale che vogliono essere sia grandangolo che .teleobbiettivo.

La rilevanza dell’ ottica Come in analogico le proprietà dell’ottica condizionano la ripresa digitale, iniziando dalla focale. La suddivisione classica è tra focali grandangolari, normali e tele. Ci sono poi obiettivi specifici per ambiti di scatto particolari: zoom, macro, decentrabili, basculanti, con controllo della sfocatura. La profondità  di campo e l’angolo di campo sono condizionati dalla lunghezza focale: maggiore è la focale e minore è l’area a fuoco davanti e dietro al piano di fuoco. Più grande è¨ la focale e più piccolo è l’angolo di visione della scena. A ciò si somma l’ accrescimento apparente della lunghezza focale dell’ ottica nel momento in cui si utilizzano sensori di dimensione inferiore al formato 24 x 36mm. Il piano di messa a fuoco é uno, e uno solamente. Ciò che percepiamo come nitido davanti e dietro di esso è solo per il fatto che l’occhio non riesce a selezionare la sfocatura dei punti sui piani vicini a quello a fuoco. La distanza di osservazione è sostanziale, così come la dimensione dei pixel. Chiudendo il diaframma cresce la profondità  di campo, in quanto il cerchio di confusione dell’ottica è¨ talmente ridotto da non essere rilevato.

Una specie di ripulitura digitale Le Correzioni ottiche costituiscono quegli interventi volti a risolvere difetti dell’immagine che sono causati dall’ottica impiegata. Qualcuno di tali difetti può nascere non solamente dall’obiettivo in quanto tale, ma anche a causa del fatto che viene impiegato su un sensore e non sulla pellicola. Accade che il fotografo digitale, armato di schermi ed applicativi in grado di analizzare al 1600% un fotogramma, si fissi su questioni a dire il vero di ben poco conto. Esaminiamo in un altro articolo la correzione della distorsione laterale, della vignettatura e della aberrazione cromatica, la sistemazione a posteriori della profondità  di campo e la gestione della nitidezza.

Può essere aggiustata attraverso programmi o lavorando sui canali L’aberrazione cromatica , così come la vignettatura, è un problema vecchio per la fotografia. Può essere di due tipologie: assiale o laterale; con la prima le componenti RGB della luce sono a fuoco in punti diversi lungo l’asse ottico, invece con l’aberrazione cromatica laterale le differenti lunghezze d’onda sono a fuoco in punti differenti del piano focale. Quest’ ultima viene percepita con aspetto di aloni colorati ai bordi, altrimenti come deviazione cromatica della parte di fotogramma interessata; avviene con maggiore energia  ai bordi dell’ immagine. Per diminuirne gli effetti i progettisti inseriscono adeguati gruppi ottici apocromatici. L’aberrazione cromatica può essere diminuita agendo sui canali. I singoli canali RGB registrano difatti dati non completamente sovrapponibili, a causa dell’aberrazione ottica. Aggiustando i canali, a patto di di sapere il valore  della relativa deformazione, è¨ possibile rimuovere il difetto, specialmente lavorando in Raw. Il Purple Fringing (le frange viola) è un’aberrazione che si può ascrivere alle microlenti che sono sul sensore. Il Blooming viene frequentemente confuso con questo fenomeno poichè lo esalta, rendendolo più percettibile.

ELEMENTI DEGLI OBIETTIVI OTTICI

Tutte le ottiche, siano essi quelli intercambiabili di una fotocamera reflex o quelli fissi di una compatta o di una ibrida, sono composti da una successione di lenti singole, definite “elementi”. Gli elementi possono essere di due tipologie: divergenti o convergenti. Ambedue i tipi di elementi sfruttano il fatto che nel momento in cui la luce passa attraverso il vetro (oppure la plastica trasparente) con pareti non paralleli, essa modifica direzione. In un ottica convergente, la luce si inclinerà  di più nelle parti più sottili (quella superiore e quella al di sotto) dell’ ottica che in mezzo è più spesso. In questa maniera l’ immagine converge alla volta di un punto (definito punto focale) ad una determinata distanza dall’ obbiettivo e, se mantenuta, continuerà  a creare un’ immagine rovesciata su ciascuna area, come un sensore d’ immagine. Ciononostante, a causa delle aberrazioni ottiche che derivano da una sola lente convergente, l’obiettivo usa una sequenza di elementi divergenti e convergenti per provare a rettificare quanto più possibile queste deviazioni. Ulteriori elementi sono utilizzati per modificare la lunghezza focale di un ottica. Il numero e la forma precisa degli elementi di un ottica, congiuntamente allo spazio in mezzo a ciascun elemento ed il tipo di vetro o plastica usata per la loro costruzione, sono decisi dal tecnico, che utilizzerà  un computer per garantire che tutte le misurazioni siano accurate il più possibile. I componenti di vetro vengono rifiniti e lucidati, tutti gli elementi di plastica vengono plasmati sino a ottenere una tolleranza assai elevata, prima di essere ricoperti con sostanza anti-riflesso. Successivamente sono assemblati nel barilotto dell’ ottica assieme al diaframma ad iride (che controlla l’ apertura), e conseguentemente sono tutti allineati otticamente. La struttura globale deve permettere agli elementi ottici di muoversi in modalità controllato, di modo che l’ ottica possa porre a fuoco in modo accurato e lineare e, dove inevitabile, consenta una alternanza nella lunghezza focale, nel caso in cui ottiche con zoom. quando si pensa alla sofisticata tolleranza e alla precisa ingegneria utilizzata per costruire un ottica e si considera che debba essere sufficientemente solido da  sopportare lievi urti, non sorprende che possa costare notevolmente.

Occorre sapere distinguere tra distorsione vera e propria e deformazione prospettica.

Normalmente succede che scattando immagini ad edifici, ed inclinando la fotocamera per inquadrarli completamente, si verifichi un effetto di convergenza degli spigoli delle case.

Non è questa la distorsione ottica; si tratta infatti di una deformazione prospettica, che tra l’ altro non si verifica se si tiene la macchina fotografica con il piano pellicola parallelo alla facciata del!’ edificio oppure se si ricorre ad un obiettivo specialistico, decentrabile.

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È legata al tipo di progettazione dell’obiettivo.

Consiste nel fatto che i punti della scena vanno a fuoco su di una superficie curva e non su di una superficie piana. Come è facile intuire, si tratta di una aberrazione che normalmente è molto bene corretta negli obiettivi di tipo macrofotografico, destinati a scattare immagini di superfici piane in occasione della riproduzione di documenti.

È invece spesso trascurata, e dunque “non” è un’ aberrazione particolarmente ben corretta, sulle ottiche superluminose che sono evidentemente destinate ad altre esigenze. Quella della curvatura di campo è una aberrazione difficile da correggere, espressamente legata alla specifica progettazione di ogni obiettivo.

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È un difetto particolarmente fastidioso.

Questa aberrazione è simile a quella che abbiamo definito aberrazione sferica, ma è originata da raggi di luce obliqui. Il nome “coma” deriva da cometa. In pratica significa che la miriade di punti che dovrebbe ricreare sulla pellicola un pur piccolo punto luminoso non è registrata come punto ma è deformata con una coda, appunto con effetto cometa. Questa aberrazione incide sulla nitidezza ed è, tipicamente, molto evidente nelle foto notturne.

Osservando bene alcune foto afflitte dall’aberrazione di coma si noterà ad esempio che alcune luci, magari i lampioni a margine dell’inquadratura, non appariranno come punti luminosi ma piuttosto come piccole comete. In molti casi l’effetto sarà vistoso al punto che appariranno piccole farfalle luminose. Anche qui, per fortuna, al fotografo è lasciata la possibilità di intervenire: diaframmando il difetto si riduce.

La “sferica” è il difetto più comune. È spesso presente nelle ottiche caratterizzate da schemi progettuali semplici ed economici. E’ causata dalla curvatura sferica delle lenti che porta a fuoco i raggi marginali su di un piano più vicino all’obiettivo 11spetto a quello che invece è raggiunto dai raggi che passano invece vicino al centro. Causa un effetto di perdita di nitidezza. Per fortuna, ribadiamo, è sensibile alla chiusura di diaframma: diaframmando a valori più chiusi il difetto si riduce, normalmente fino a scomparire.