La diffrazione e la risoluzione - The Visual Experience
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In alto a sinistra, ad f/2, i raggi sono meno influenzati dal fenomeno di diffrazione. Ad f/16 si crea il modello di diffrazione che è raffigurato in sezione e in pianta.

Per riuscire ad utilizzare integralmente la grande risoluzione delle macchine digitali moderne, il conflitto tra la performance dell’obiettivo, la profondità di campo e la diffrazione deve essere gestito intelligentemente dal fotografo. Per far questo è indispensabile comprendere in che modo la diffrazione affligga la qualità dell’immagine.
Se si vuole ottenere un eccellente dettaglio ed una buona profondità di campo è indispensabile chiudere il diaframma ma man mano che si chiude si avverte, nelle foto, un sensibile peggioramento del contrasto (bianchi e neri che diventano grigi). Questa perdita di contrasto è generalmente percepita come minore risoluzione e come perdita di brillantezza dell’immagine.

Per una macchina da 21Mpixel come la Canon EOS 1Ds Mark III il problema è evidente: anche una lente eccellente la perdita di contrasto collegata alla diffrazione è già visibile a partire da f/8. Ad f/11 il contrasto peggiora ancora per raggiungere ad f/22 una livello tale di degradazione da suggerire di utilizzare quest’apertura solo nel caso di reale necessità di grande profondità di campo.

Con una macchina full-frame fino a 24 Mpixel il compromesso tra performance ottica, profondità di campo ed assenza di diffrazione è sicuramente f/8.

Un po’ di tecnica

Quando i raggi attraversano un apertura (ad esempio il diaframma di una lente), formano, soprattutto se l’apertura è piccola, un modello di interferenza noto con il nome di Airy Disk (dal nome del suo scopritore, George Airy). Il modello di Airy (figura 1) produce una serie di anelli concentrici ed ha una forma identica per ogni lente perfetta con un’apertura rotonda (questo in teoria, visto che le lenti hanno in genere delle lamelle che rendono l’apertura simile ad un esagono, a un ottagono). L’unica cosa che cambia chiudendo il diaframma è la dimensione del modello di Airy, che cresce linearmente all’apertura. Quando il diaframma diventa piccolo (il valore dell’apertura cresce da f2 a f22) l’effetto aumenta: questo causa la perdita di contrasto. Ovviamente l’effetto diventa tanto più evidente quanto più piccola è la dimensione dell’elemento fotosensibile della macchina fotografica.

In pratica

Airy Disk ed elementi fotosensibli di un Sensore da 21MPixel

Ignorando le necessità della profondità di campo, l’apertura ottimale per una macchina fotografica attuale (DSLR) è tra f/5.6 e f/8, tra f/2.8 e f/4 per una compatta e tra f/4 e f/5.6 per una macchina da 40 Megapixel. Nella figura 2 si nota come la dimensione dei un singolo Anello di Airy raffigurato assieme al reticolo degli elementi fotosensibli (pixels) di un sensore aumenti passando da f/2 a f/22 e che come l’effetto diventi invasivo quando due dischi di Airy si sovrappongono per metà del loro diametro.

Il reticolo in figura 2 raffigura gli elementi fotosensibili di una macchina fotografica da 21 Megapixel.

Nella tabella sottostante riepiloghiamo le aperture consigliate con diversi modelli di macchine fotografiche.

Dimensioni elementi fotosensibili Apertura Macchine di esempio
8+ micron f/11 Nikon D3/D700 Canon EOS 5D
6+ micron f/8 Nikon D3x, Canon 5D Mark III, Leica S2
5+ micron f/5.6 Canon EOS 7D, Nikon D300
2-4 micron f/4 Compatte con più di 8Mpixel

Il rapporto tra diffrazione e risoluzione dimostra come il solo possesso di un mezzo tecnico evoluto e ad alta risoluzione non metta in salvo il fotografo da alcuni potenziali errori e caduta di qualità, in questo caso peculiari nella fotografia digitale e rafforza la necessità di una formazione adeguata e continuativa.

Massimo Cristaldi



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