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11 Modi per migliorare la nitidezza delle tue immagini – Parte 4

Gran parte della fotografia consiste nel catturare un momento, un luogo, una persona, uno sguardo, una piccola fetta di storia che è impossibile ricreare. Quando abbiamo a disposizione un solo scatto, vogliamo assicurarci di farlo bene. In questa serie, stiamo esaminando 11 fattori che possono portare a una perdita di nitidezza dell’immagine, cosa li causa, come riconoscerli e cosa fare al riguardo!

Nel primo articolo della serie, abbiamo esaminato i fattori di nitidezza tra cui il design ottico di un obiettivo, la mancata messa a fuoco e il movimento del soggetto . Nel secondo articolo abbiamo parlato del movimento della fotocamera e della profondità di campo . Nella terza parte abbiamo esaminato il rumore e la distorsione atmosferica . In questo post, ci immergeremo in tutto quello che riguarda lo specchio ed il fenomeno del mirror slap letteralmente tradotto: schiaffo dello specchio e la diffrazione.

Lo Schiaffo dello specchio o vibrazione dell’otturatore

Cosa causa effettivamente la perdita di nitidezza?

Quando ho ottenuto il mio primo teleobiettivo decente, ho passato ore a fotografare le pagine del libro di avventure di viaggio che stavo leggendo al tavolo della mia sala da pranzo, confrontando i risultati con quelli dello zoom economico che il nuovo obiettivo doveva sostituire. Onestamente? Non ne sono rimasto impressionato, soprattutto vista la differenza di prezzo. Mi ci è voluto un po’ per rendermi conto che la sfocatura nelle immagini, tutte scattate da un treppiede, in realtà dipendeva dalla velocità dell’otturatore.

Che cosa?

Quando un’immagine viene scattata con una DSLR, lo specchio deve prima ruotare verso l’alto e quindi l’otturatore deve scorrere per esporre il sensore. 
Entrambe le azioni possono causare vibrazioni dell’obiettivo.

Una DSLR ci consente di guardare attraverso la stessa lente usando le stesse impostazioni di messa a fuoco che verranno utilizzate per registrare l’immagine finale. Ciò è reso possibile attraverso l’uso di uno specchio che devia l’immagine dal sensore e fino all’oculare. Sebbene ciò conferisca molti vantaggi, significa anche che prima di poter creare un’immagine, lo specchio deve essere spostato (vedi figura sopra). Ciò significa che ogni volta che si preme il pulsante di scatto, due cose fisicamente accadono nella fotocamera: lo specchio subisce una rotazione di 45 gradi verso l’alto e fuori dal percorso della luce e l’otturatore scorre di lato per esporre il sensore. Entrambe le azioni richiedono l’improvvisa accelerazione delle parti interne della fotocamera. Gli Slow Mo Guys hanno un ottimo video mostrando, a 10.000 fotogrammi al secondo, cosa succede quando l’otturatore viene rilasciato. Il movimento è sorprendentemente violento.

Ora, ricordate la terza legge di Newton, quella sulle reazioni uguali e opposte? Ogni volta che applichiamo una forza per avviare o fermare il movimento dello specchio o dell’otturatore, viene esercitata una forza uguale e opposta sul corpo della fotocamera. Quella forza è sufficiente per provocare vibrazioni nella fotocamera e nell’obiettivo. Quando queste vibrazioni vengono amplificate da un lungo teleobiettivo, possono provocare oscillazioni multi-pixel nel campo visivo.

Che aspetto ha questa perdita di nitidezza?

Questo movimento violento detto schiaffo allo specchio causa fondamentalmente una piccola quantità di vibrazioni della fotocamera, quindi l’effetto sull’immagine risultante è essenzialmente lo stesso, con l’avvertenza che il movimento è spesso di ampiezza minore e più regolare. Un’illustrazione dell’effetto dello schiaffo dello specchio può essere vista nella figura sottostante, scattata con un obiettivo da 500 mm a 1/15 di secondo. Si noti che la direzione della sfocatura è principalmente verticale poiché lo specchio è vincolato a muoversi verticalmente.

Effetto di schiaffo dello specchio a 1/15 di secondo con un obiettivo Nikon 500mm f / 5.6 PF ED e un corpo macchina Nikon D810.

Possiamo vedere cosa sta succedendo in modo più dettagliato nell’immagine qui sotto, scattata da Jerry Lodriguss. Lodriguss stava effettuando un’esposizione del cielo notturno quando gli è capitato di catturare un satellite che si muoveva nel campo visivo. Il percorso del satellite ha lasciato inavvertitamente una traccia della vibrazione dell’obiettivo nella fotografia.

Esposizione di due secondi del percorso di un satellite. 
L’apparente increspatura del percorso del satellite è causata dalla vibrazione dell’obiettivo. 
Immagine di Jerry Lodriguss | www.astropix.com

In questa immagine, la lunghezza totale dell’esposizione, e quindi la traccia satellitare, era di due secondi. Da ciò, una rapida misurazione in Photoshop suggerisce che il periodo di vibrazione è di circa 0,1 secondi, corrispondente a una frequenza di circa 10Hz. In generale, l’ampiezza e la frequenza variano leggermente da obiettivo a obiettivo e da corpo a corpo.

Come possiamo gestirlo?

Blocco dello specchio

Idealmente, vorremmo evitare che il problema si verifichi. Le opzioni disponibili dipendono dal corpo della fotocamera. Le reflex digitali di fascia alta spesso hanno una funzione di blocco dello specchio che consente di ritrarre lo specchio con una pressione dell’otturatore e l’otturatore stesso, rilasciato pochi secondi dopo con una seconda pressione. L’utilizzo di un pulsante di scatto remoto garantisce che l’atto di premere il pulsante di scatto non provochi vibrazioni ancora peggiori. Inoltre, alcuni corpi macchina DSLR hanno un otturatore a tendina anteriore elettronico che pre-apre la prima tendina dell’otturatore per eliminare una seconda potenziale fonte di vibrazione. L’impatto del bloccaggio dello specchio è mostrato nel secondo pannello della figura sotto. Tutte le immagini sono state scattate da un treppiede con un corpo Nikon D810, obiettivo Nikon 500mm f / 5.6 PF ED e scatto remoto.

Sui corpi mirrorless, per definizione non c’è nessuno specchio di cui preoccuparsi. Molti corpi mirrorless hanno anche una modalità di scatto silenzioso che utilizza un otturatore completamente elettronico. In tal caso, non dovrebbe esserci alcun movimento meccanico a disturbare l’immagine, con la potenziale eccezione della riduzione delle vibrazioni o del sistema di stabilizzazione dell’immagine nel corpo, anche se, come vedremo tra poco, questi non lo sono necessariamente dannosi. Si noti, tuttavia, che l’uso di un otturatore elettronico può portare a effetti non desiderabili per situazioni con elementi in rapido movimento nella scena.

Riduzione delle vibrazioni

I sistemi di stabilizzazione dell’immagine all’interno dell’obiettivo o del corpo della fotocamera possono essere in grado di mitigare i peggiori effetti dello schiaffo dello specchio. L’immagine nel terzo pannello della figura sopra è stata scattata a 1/15 di secondo senza lo specchio bloccato, ma con il sistema di riduzione delle vibrazioni dell’obiettivo attivato. Sebbene non sia così nitido come l’immagine con lo specchio bloccato, il sistema VR è straordinariamente bravo a rimuovere le vibrazioni indotte dallo schiaffo dello specchio. Il sistema VR ha il vantaggio aggiuntivo che può anche ovviare a gran parte della necessità di un rilascio dell’otturatore remoto.

Durata dell’esposizione

L’effetto dello schiaffo dello specchio è più pronunciato quando si utilizza un teleobiettivo lungo a velocità dell’otturatore relativamente basse. Tuttavia, quando si scatta con un teleobiettivo lungo, è probabile che si effettuino esposizioni relativamente brevi per altri motivi, ad esempio per evitare il movimento della fotocamera o il movimento del soggetto. In questi casi, uno schiaffo allo specchio è raramente un problema significativo. Infatti, fintanto che restiamo lontani dai tempi di posa vicini al periodo di risonanza dell’obiettivo, è probabile che l’effetto dello schiaffo dello specchio sia minimo.

Quali durate di esposizione dovrebbero essere evitate? Ricordiamo che nell’immagine sopra siamo stati in grado di calcolare che il periodo delle vibrazioni era di circa 1/10 di secondo. Quindi, un’esposizione di 1/10 di secondo catturerebbe l’intero primo periodo di vibrazione. Anche a 1/20 di secondo, è possibile registrare l’intera gamma di movimento. Infatti, poiché l’ampiezza iniziale del movimento in questo esempio è di 7 pixel, sarebbe necessario un tempo di esposizione inferiore a circa (1/7) x (1/20) = 1/140 di secondo per rimuovere la sfocatura in scala dei pixel. Questo tempo varia da lente a lente in base all’ampiezza e al periodo della vibrazione, ma è una stima abbastanza ragionevole.

Un’immagine scattata a 1/500 di secondo è mostrata nel riquadro più a destra in alto. Dalla prospettiva dello schiaffo dello specchio, l’immagine è effettivamente nitida come quella scattata con lo specchio bloccato. Si noti, tuttavia, che a causa del tempo di esposizione molto più breve era necessario un valore ISO molto più alto e, di conseguenza, il livello di rumore è sostanzialmente maggiore (che, potresti ricordare da un articolo precedente , può anche ridurre la nitidezza effettiva) .

D’altro canto, anche esposizioni più lunghe possono produrre risultati accettabili. La traccia satellitare rappresenta una durata di due secondi. La maggior parte del movimento, tuttavia, sembra essere attenuata dopo circa un secondo, con la peggiore vibrazione scomparsa dopo il primo mezzo secondo. Se fosse stata eseguita un’esposizione di quattro secondi, la vibrazione peggiore sarebbe, quindi, limitata a un ottavo del tempo di esposizione totale, con la sfocatura indotta dalla vibrazione di circa tre stop più debole rispetto alle caratteristiche dell’immagine. Un’esposizione di 32 secondi ridurrebbe l’intensità della sfocatura di tre stop aggiuntivi. Ancora una volta, queste sono solo stime, ma probabilmente sono punti di partenza piuttosto buoni.

Diffrazione

Il fattore successivo che influisce sulla nitidezza emerge quando proviamo a utilizzare diaframmi ridotti. Potresti aver notato che quando si tratta di nitidezza, c’è un punto debole nell’intervallo f-stop. Ci sono una serie di ragioni per questo, ma una di queste ha a che fare con qualcosa chiamato diffrazione. Quando un’immagine è realizzata con un’apertura molto piccola, la diffrazione può portare a una perdita significativa sia della nitidezza locale che del contrasto complessivo dell’immagine.

Cosa causa effettivamente la perdita di nitidezza?

In un precedente articolo della serie, abbiamo visto come la luce si propaga effettivamente come una serie di onde. A causa di questo comportamento delle onde, i bordi spesso finiscono per agire, efficacemente, come una sorgente secondaria di onde che si irradiano uniformemente in tutte le direzioni. Questo effetto è noto come diffrazione. In un obiettivo della fotocamera, le lamelle del diaframma possono agire come un insieme di bordi che inducono la diffrazione. Ciascuno fa sì che una piccola quantità di luce che sarebbe stata altrimenti focalizzata in un singolo punto del sensore si diffonda in altre direzioni. L’interferenza di queste onde pone limiti fondamentali alla massima risoluzione fisica ottenibile. La regione più piccola in cui la luce limitata dalla diffrazione può essere focalizzata è chiamata disco di Airy. La dimensione di questo disco dipende dal diametro dell’apertura.

Propagazione di onde focalizzate con diffrazione attorno alle lamelle del diaframma.

A grandi aperture, come nella figura sopra, il diametro del disco di Airy è relativamente piccolo. Al diminuire del diametro dell’apertura aumenta però la dimensione del disco di Airy, limite fondamentale di risoluzione. Nella figura seguente, il diametro dell’apertura è diminuito di un fattore due, il che si traduce in un aumento del diametro del disco di Airy di un fattore due.

A causa della diffrazione, la diminuzione del diametro dell’apertura riduce effettivamente la nitidezza massima che può essere raggiunta fisicamente.

Quando il diametro del disco di Airy supera il passo di un pixel, l’immagine inizia a sfocarsi. Ciò è accompagnato da un aumento della luminosità e dell’estensione delle frange di interferenza anche oltre il disco di Airy. Queste caratteristiche su scala più ampia causano una più ampia perdita di contrasto complessiva oltre a una diminuzione locale della nitidezza.

Che aspetto ha questa perdita di nitidezza?

Sia la perdita di nitidezza locale che la diminuzione del contrasto complessivo dell’immagine possono essere viste nella coppia di immagini sotto. Le due immagini sono state scattate dalla stessa posizione e messe a fuoco alla stessa distanza, con un’apertura di f/4 usata nell’immagine a sinistra e f/22 usata a destra.

Left ImageRight Image

Impatto della diffrazione a piccole aperture. Sinistra: f / 4. Destra: f / 22.

Notare il riflesso speculare sulla piccola pietra al centro-sinistra dell’immagine. Nella versione f/22 della fotografia, le strisce di luce diffrattive sono chiaramente visibili nella parte superiore destra dell’evidenziatore, estendendosi per 30 pixel o più. La stessa diffrazione sta accadendo in ogni singolo punto dell’immagine; non è così evidente nella maggior parte dei posti. Invece, contribuisce a una perdita più sottile di contrasto dell’immagine.

Come possiamo gestirlo?

Per la maggior parte degli obiettivi la miglior apertura possibile è da qualche parte tra f/5.6 ed f/8. È possibile ottenere una maggiore profondità di campo oltre a quella, ma inizia ad arrivare al costo crescente della perdita di nitidezza e contrasto. Se quella profondità di campo non è specificamente necessaria, è probabile che la gamma media di diaframmi produca immagini più nitide. Se hai bisogno di una profondità di campo più ampia, il focus stacking può essere un’utile alternativa alla riduzione dell’apertura. Il focus stacking è stato discusso in un precedente articolo della serie nella sezione sulla profondità di campo.

Ci siamo persi qualcosa? Utilizzi altre tecniche per mitigare queste perdite di nitidezza? Fammi sapere nei commenti qui sotto.

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