di  -  mercoledì 21 aprile 2010

Nel precedente articolo abbiamo evidenziato come le case costruttrici hanno affrontato il passaggio dall’ analogico al digitale e l’ implementazione di sistemi fotografici basati su sensori di dimensioni non necessariamente identiche al classico 135 di superficie pari a 24x36mm.

In linea teorica l’ uso di un sistema con sensore di dimensioni inferiori al 35mm può sembrare sempre preferibile , i costi di realizzazione del sensore sono inferiori e permettono una buona miniaturizzazione del corpo macchina , il raggio di copertura della lente necessario per “illuminare” il sensore è inferiore il che significa lenti più piccole , leggere e soprattuto economiche.

In chiusura ho però evidenziato quale grande differenza passa tra i due sistemi , oltre ai limiti di risolvenza e diffrazione del sistema lenti-sensore (trattati in un precedente articolo di Yossarian)  nonchè di rumore (iniziato a trattare in questo interessante articolo) che affliggono in modo più importante le macchine con sensore di piccole dimensioni e ad alta densità , dobbiamo valutare l’impatto di un nuovo importante parametro come la  profondità di campo (d’ora in avanti PDC).

Per capire cos’è la PDC  cerchiamo di far emergere subito la differenza tra un’ immagine a fuoco ed un’ immagine nitida.Gli obbiettivi non possono mettere a fuoco soggetti a diverse distanze (giacenti quindi su diversi piani) ma questo non necessariamente porta alla conclusione che tutto quanto non sia sul piano di messa a fuoco risulti essere necessariamente sfocato.

Esiste un “range” in cui l’ immagine ci appare  essere comunque nitida seppur otticamente non tutti i soggetti ripresi giacciano esattamente sul piano di messa a fuoco.La distanza che intercorre tra i piani (anteriore e posteriore) che delimitano questa zona la cui  nitidezza è risulta accettabile è la nostra profondità di campo.

Un’immagine vale forse più di mille parole , ecco quindi un esempio in cui a parità di attrezzatura (Canon 1Dsmk3 e Sigma 180mm F3.5 Macro)  variando l’ apertura del diaframma (F4.0 , F8.0 ed F16.0) otteniamo risultati differenti in termini di profondità di campo.

Prima di continuare vorrei aprire una piccola parentesi sul circolo di confusione costante , argomento in strettissima relazione con la profondità di campo e discriminante tra le porzioni di immagine ritenute nitide e quelle ritenute sfocate.Ingrandendo l’ immagine qui sopra avrete probabilmente notato che l’ effetto della variazione della profondità di campo è maggiormente visibile sull’ immagine ingrandita piuttosto che sulla miniatura.

E’ indubbiamente un’ ovvietà ed è (ovviamente) legata alla capacità media che il nostro occhio ha nel distinguere in un’ immagine un singolo punto da un piccolo cerchio (nel nostro caso generato da una piccola sfocatura del dettaglio).Altrettanto ovviamente il diametro del circolo di confusione dipende dalla distanza di osservazione e dalle capacità visive di ciascuno di noi.Come consuetudine  si ritiene che i cerchietti generati dai dettagli leggermente fuori fuoco (spesso abbreviato con OOF Out Of Focus) con diametro inferiore a 0.25mm su di una stampa da 20x25cm osservata da circa 30cm di distanza vengano letti comunque come punti e non come cerchi.

Lasciando un attimo da parte i numeri e tornando alla nostra profondità di campo possiamo meglio definire la zona di PDC come quella in cui sono compresi i punti con un diametro tale da non permettere all’ osservatore di distinguere se i dettagli siano costituiti solo da punti o da piccoli cerchi con diametri inferiori al circolo di confusione.

E’ un fattore da tenere bene in considerazione nel momento in cui si deciderà di scattare un’ immagine in relazione alle condizioni e modalità di visualizzazione della stessa , e siccome parliamo di digitale da tener presente anche quando rivediamo il nostro scatto sull’ LCD della macchina avremo la sensazione che la PDC sia più estesa di quella che troveremo poi sullo schermo del PC.

Chiudiamo la parentesi ed andiamo a vedere quali elementi influiscono sulla profondità di campo.Possiamo individuare tre parametri importanti la cui variazione comporta modificazioni sostanziali della profondità di campo , nello specifico:

  1. La lunghezza focale dell’ obbiettivo.
  2. L’apertura del diaframma (e di conseguenza la luminosità della lente).
  3. La distanza di messa a fuoco sul soggetto.

In particolare analizziamo come questi parametri  devono cambiare (e in che direzione)  per modificare la profondità di campo.

  • Obbiettivi con lunghezza focale più corta determinano profondità di campo più estese , di conseguenza se si vuole ridurre la PDC è necessario  utilizzare lenti con lunghezze focali maggiori (medio tele , tele , supertele , normalmente > 50/70mm).
  • Lenti più luminose (F1.2 – F2.8) permettono ovviamente una maggior apertura del diaframma , a parità di lunghezza focale la PDC sarà più estesa con diaframmi chiusi (F8.0-F13.0) e più limitata con grandi aperture (F1.2 – F2.8).
  • Maggiore è la distanza di messa a fuoco e maggiore sarà la PDC di conseguenza una riduzione della distanza di messa a fuoco comporta una minore PDC.

Tornando alla migrazione dalla pellicola al digitale ed in particolare alla differenze tecniche tra macchine con sensori a formato pieno e quelle con sensore ridotto analizziamo come la gestione della PDC cambi radicalmente.Facciamo un esempio classico , il ritratto.

La fotografia è stata scattata con un campo inquadrato di circa 50mm equivalenti che corrispondono a 10.7mm per la compatta con sensore da 1/1.8″ e che restano (ovviamente) 50mm per la DSLR a formato pieno.Esiste un comodo ed efficace strumento online che permette di calcolare la profondità di campo dei due sistemi utilizzati (www.dofmaster.com DOF è l’ acronimo di Depth of Field)  , nel nostro caso inserendo i parametri utilizzati (distanza di messa a fuoco circa 2 metri) con la compatta otteniamo una PDC  di 1,68 m mentre per la DSLR a formato pieno la PDC è di circa 32 cm. , con questo semplice esempio di una situazione fotografica  piuttosto comune emerge in modo chiaro che la gestione della PDC con le compatte sia  parecchio limitata , in particolarmodo se vi è la   necessità di ridurre la profondità di campo.

In casi come questo dove il soggetto che sostiene l’ immagine è la persona ritratta una profondità di campo limitata permette all’ immagine di essere meno dispersiva togliendo dettaglio allo sfondo diminuendo quindi eventuali elementi di disturbo , ho fatto un piccolo ritaglio al 100% del dettaglio dell’ occhio e del beccuccio di scarico della grondaia in secondo piano per evidenziare come i due sistemi portino a risultati di “presenza” degli elementi in background radicalmente diversi.

Il discorso poi puo’ essere ulteriormente estremizzato andando a lavorare unicamente su alcuni particolari del viso enfatizzandoli come ho fatto in questo scatto in studio dove ho scelto di valorizzare in particolarmodo lo sguardo.

Compresa cos’è la PDC ed avendo avuto le linee guida indispensabili per gestirla è pero’ opportuno ricollegarne l’ uso al quotidiano , è evidente come una profondità di campo ridotta contribuisca ad isolare il soggetto dallo sfondo oppure a valorizzare dei particolari , prima pero’ di andare ad analizzare dal punto di vista compositivo come una  gestione corretta della profondità di campo  possa dare un contributo importantissimo alla costruzione di un’ immagine nel prossimo articolo parlerò di come costruirsi un proprio metro di valutazione nel giudicare una fotografia.

Non ho l’ ambizione di “formare” una vera e propria coscienza fotografica quanto piuttosto di attirare l’ attenzione su alcune consuetudini tipiche e ricorrenti che aiutino ad interpretare e capire le fotografie , una base con poche e semplici linee guida necessari per affrontare i successivi appuntamenti , la fotografia non sempre è riconducibile ad un principio fisco o rappresentabile con funzioni matematiche e la parte tecnica o tecnologica non è sufficiente per creare immagini significative.

9 Commenti »

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  • # 1
    manublade
     scrive: 

    Ciao, leggo con interesse questi tuoi “appunti” sui sensori digitali e credo sarebbe interessante spiegare come si estende la PDC rispetto al piano di messa a fuoco (ovvero, ad esempio, che una PDC di 3 metri non si divide 1,5 m davanti ed 1,5 m dietro il piano di messa a fuoco) e introdurre il concetto (a volte dimenticato ma molto utile) di iperfocale, ovvero il fatto che per una determitata lunghezza focale e ad una derminata apertura esiste una distanza di messa a fuoco tale che dall’infinito alla metà della predetta distanza tutto è a fuoco.

  • # 2
    Notturnia
     scrive: 

    @manublade .. spesso dipende dall’obbiettivo quando mette a fuoco davanti e dietro.. e dalla macchina fotografica.. io ho fatto dei test sul mio 50mm a 1.4 e 2.0 con un foglio di carta graduato.. e mi sono reso conto di come sbagliassi.. metteva a fuoco più dietro che davanti e quindi dovevo mettere a fuoco le ciglia se volevo prendere bene l’occhio.. etc..

    ma mi sa che dipende molto/troppo dagli abbinamenti fra macchina e obbiettivo.. visto che cmq a 1.4 o 1.2 si va molto ma molto sui nostri limiti e quelli del sensore di messa a fuoco.

    p.s. la PDC è una cosa bellissima delle macchine evolute.. e delle belle foto ^^

  • # 3
    manublade
     scrive: 

    @Notturnia.
    Non pensavo ad una regola… ma almeno a citarlo.
    Cmq il comportamento del tuo obiettivo è strano… mi aspetto sempre maggiore pdf oltre la distanza di messa a fuoco e non il contrario… mah.

  • # 4
    Matteo Fossati (Autore del post)
     scrive: 

    @manublade

    trattero’ ulteriori dettagli in un approfondimento (ho preferito non caricare troppe nozioni teoriche in un unico articolo già lunghetto) , come giustamente hai detto manca il concetto di iperfocale , il circolo di confusione del sensore , e la distribuzione della PDC che non è costante (50%/50& o 1/3 davanti e 2/3 dietro) ma cambia a seconda della distanza di messa a fuoco.

    @Notturnia
    Nello stesso approfondimento cerchero’ di includere un how to per capire come mai la macchina non fa quello che teoricamente dovrebbe fare , le tolleranze previste dalle case costruttrici e qualche trucchetto per evitare di sbagliare MAF con PDC cortissime.

  • # 5
    Gas
     scrive: 

    Articolo bello e interessante, complimenti !
    Unico appunto: il link a http://www.dofmaster.com non e’ funzionante (wp se non metti http:// pensa che il collegamento sia locale ;) ).

  • # 6
    Fede
     scrive: 

    Scusatemi se mi permetto di fare una critica all’articolo che poi non è una critica rivolta specificatamente a questo articolo ma in generale a tutti gli articoli rintracciabili nel web, nelle riviste specializzate di fotografia, nei manuali ecc. ecc. che affrontano la nozione di Profondità di Campo…

    Sono convinto che la nozione di Profondità di Campo così come è esposta e spiegata in questo articolo (e nella maggior parte degli articoli che trattano questo argomento) non rendono chiara l’idea di cosa sia appunto la profondità di campo, tenendo ben presente che articoli come questo sono diretti ad una vasta gradazione di livelli culturali tecnico/scientifici è chiaro che sia difficile conciliare l’assoluta verità di come stanno fisicamente le cose e l’esigenza di una esposizione chiara e semplice.
    A mio avviso per spiegare in modo chiaro cosa sia la Profondità di campo occorrerebbe necessariamente seguire questa strada:

    Inevitabilmente occorre fare cenno alle leggi cardine dell’ottica geometrica ossia le due leggi fondamentali di Snell-Cartesio riguardanti la rifrazione e la riflessione della luce (senza introdurre queste leggi tutto ciò che riguarda la profondità di campo sembrerebbe metafisica)

    In virtù delle leggi di Snell-Cartesio se si considerara un sistema diottrico formato da una lente (da pensare come obiettivo) ed uno schermo delimitato a distanza finita dalla lente (da pensare come il sensore di una fotocamera digitale o la pellicola 35 mm) tutto quello che esternamente viene proiettato nello schermo attraverso la lente è regolato da una trasformazione delle coordinate dei punti dello spazio tridimensionale in cui è immerso il sistema diottrico in coordinate bidimensionali dei punti sullo schermo e questa trasformazione ha una ben precisa espressione matematica ossia è rappresentabile quantitativamente da una funzione matematica

    La predetta funzione matematica è caratterizzata da essere un morfismo topologico ossia una trasformazione continua, qui occorre precisare cosa sia una trasformazione o funzione continua evitando di dare le solite obbrobbriose definizioni che si trovano in moltissimi libri di matematica compresi moltissimi testi utilizzati nell’università italiane (per esempio il testo di analisi matematica I di Ghizzetti Rosati adottato fino a non molto tempo fa nella facoltà di ingegneria dell’università la sapienza di Roma che io ho sempre bocciato e ho sempre ritenuto i professori Ghizzetti e Rosati due pecore nere tra i matematici di tutto il mondo). Occorrerebbe quindi accennare alla nozione di vicinato di punti e dire che una qualsiasi trasformazione è continua se immerge vicinati di punti in vicinati di punti (insomma per avere un’idea di cosa sia una trasformazione continua immaginate alle camere d’arie delle ruote delle biciclette quando queste vengono gonfiate, è chiaro che mentre che si pompa aria punti vicini sulla superficie della camera d’aria restano comunque vicini).

    Considerando che nello spazio ordinario con la geometria euclidea E IN PARTICOLARE LA METRICA EUCLIDEA i vicinati di punti sono le sfere (a dir la verità non sono solo le sfere ma le sfere sono comunque un sistema di generatori per qualsiasi topologia equivalente a quella euclidea, ad esempio anche i cubi sono dei vicinati per la topologia euclidea), saltano automaticamente fuori i concetti di circoli di confusione e il concetto di profondità di campo, e salta fuori acnhe il particolare che la profondità di campo NON E’ DELIMITATA DA PIANI ORTOGONALI ALL’ASSE DIOTTRICO MA DA GUSCI DI SFERE

  • # 7
    Fede
     scrive: 

    Nel precedente mio commento ho parlato di sfere come vicinati di punti ma non ho precisato esattamente la generalizzazione del concetto di sfera a cui mi riferivo, perché nello spazio reale in cui viviamo con la geometria euclidea la sfera è un solido trimensionale che è differente da un cerchio che è una figura piana.
    Bene ho dato per scontato questa generalizzazione:

    1- Il piano è uno spazio bidimensionale
    2- Il cerchio è una sfera bidimensionale

  • # 8
    Fede
     scrive: 

    Un’altra piccola osservazione …

    Dal titolo dell’articolo sembrerebbe che la profondità di campo di una fotocamera digitale dipenda dal sensore della fotocamera, invece no dipende solo ed esclusivamente dall’ottica della fotocamera in particolare dalle lenti che costituiscono l’ottica e sol indirettamente dipende dal sensore o meglio dalle dimensioni del sensore perché le dimensioni del sensore obbligano la scelta delle dimesnioni delle lenti nell’ottica ecco perché per sensori piccoli si usano ottiche con lenti piccole che comportano ampie profondità di campo, viceversa sensori grandi comportano ottiche con lenti grandi e dunque ridotte profondità di campo.

  • # 9
    Matteo Fossati (Autore del post)
     scrive: 

    @Fede

    #6
    Concordo con te per quanto riguarda la necessità di un eventuale approfondimento ,per ora ho preferito restare (come molti) in un ambito più generico innanzitutto per far capire che la PDC esiste e quale impatto ha sul risultato finale , più che altro per far emergere le differenze tra i vari sistemi digitali (famiglia compatte/bridge Vs EVIL/DSLR).

    #8
    Il titolo “Sensori Digitali IIa parte” nasce come proseguo del precedente e semplicemente dal fatto che la dimensione del sensore determina a cascata anche la scelta della lente (come raggio di copertura) mentre il range di campo inquadrato obbliga ad andare a lavorare con focali molto corte , tipicamente si vendono macchine compatte con focali equivalenti da 30/35mm in grandangolo fino a 100/120mm in campo tele (restando nelle 3x/4x).

    Più che di lenti “piccole” (che forse lega più il discorso ad una questione dimensionale dell’ ottica) è corretto parlare di lenti “corte” come focale.Una compatta con un 7.7mm (38mm equiv. e circa 50° di campo inquadrato) in termini assoluti è cortissima , per formato pieno la lente piu’ corta è un 12mm con i suoi 122° di campo inquadrato.In parole spicce le compatte montano ultragrandangolari di cui ritagliano piccole porzioni ed essendo la PDC legata innazitutto alla lunghezza focale reale partono con un GAP notevole.

    Ti ringrazio per i tuoi sempre interessanti (e notturni ;)) interventi , visto l’ interesse (come ho scritto sopra) scrivero’ un proseguo sulla PDC in un articolo un po’ piu’ tecnico da ricollegare a questo più elementare e generico.

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