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La diffrazione è quando il modello regolare di onde che vediamo come luce viene interrotto e si comporta in modo irregolare. La maggior parte dei fotografi comprende la profondità di campo e il modo in cui l'apertura influisce sulla nitidezza. Ma c'è un punto di diminuzione del rendimento, e la ragione di ciò è la diffrazione.
Quando si scattano foto di paesaggi o di architettura, è naturale cercare di massimizzare i dettagli aumentando la profondità di campo. Questo viene fatto riducendo l'apertura del diaframma. È facile lasciarsi trasportare e fermarsi troppo "solo per essere al sicuro" nel tentativo di creare una profondità di campo che è abbastanza grande.
Fai attenzione mentre stai facendo questo però. Sebbene un'apertura più piccola fornisca una maggiore profondità di campo, gli effetti della diffrazione diventeranno sempre più evidenti a diaframmi estremamente ridotti, riducendo la nitidezza complessiva dell'immagine.
Questo è controintuitivo allo scopo di utilizzare piccole aperture in primo luogo, che sta catturando dettagli nitidi. Conoscere i limiti delle lenti è molto importante per evitare questo fenomeno, oltre a mitigare gli alti ISO oi lunghi tempi di esposizione richiesti per l'uso di diaframmi inutilmente piccoli.
Sebbene possa non apparire così, la luce viaggia effettivamente come un'onda. Quindi tutte le proprietà che possono essere identificate in altre onde come il suono o le increspature dell'acqua possono anche essere identificate alla luce.
Il Principio di Huygens afferma che "ogni punto di un fronte d'onda può essere considerato la fonte di ondine secondarie che si espandono in tutte le direzioni con una velocità pari alla velocità di propagazione delle onde".
Ciò significa che la luce che passa attraverso l'apertura crea nuove ondate di luce.
Il piccolo foro di apertura di una lente, o più specificamente le lamelle del diaframma, ha l'effetto di piegare i raggi di luce paralleli. Pensa a un oggetto opaco posto davanti a una fonte di luce. La massa dell'oggetto blocca la luce, creando un'ombra.
Guarda attentamente, tuttavia, ai bordi di quell'ombra. Si può notare che anche se l'oggetto ha un bordo tagliente, i bordi dell'ombra sono sempre sfocati.
Ho usato una foto di un coltello tascabile per dimostrare gli effetti della diffrazione su una linea retta. Ho scattato questa immagine in una stanza completamente buia dove l'unica fonte di illuminazione era il mio flash. Ho anche regolato il contrasto su questa immagine in Photoshop per evidenziare ulteriormente questo effetto. Si noti che la parte superiore del coltello è molto diritta e in questa immagine viene resa molto nitida.
Tuttavia, mentre osserviamo l'ombra proiettata da questa lama, notiamo che l'ombra è alquanto sfocata, anche in presenza di una forte sorgente di luce unidirezionale. Questo effetto che ha il bordo del coltello sulla luce viene anche osservato quando la luce entra in una lente, dove interagisce con i bordi delle lamelle del diaframma.
Come la luce si piega, ora deve percorrere diverse distanze e inizia a interferire con altre fonti di luce create dalle lamelle del diaframma. Questo crea zone più luminose dove la luce si mescola e le aree scure dove la luce è assente.
Questo è un fenomeno che può essere osservato non solo nella luce, ma in tutte le onde. È questa distribuzione non uniforme della luce che alla fine porta alla diffrazione.
Gli effetti della diffrazione sulla tua fotocamera possono essere simulati socchiudendo gli occhi. Mentre strizza l'occhio, l'immagine del tuo mondo diventerà più confusa mentre riduci le dimensioni delle pupille.
Supponiamo di avere un obiettivo fisicamente perfetto con un'apertura perfettamente circolare, l'obiettivo sarebbe quindi chiamato "diffrazione limitata". Questo perché l'unica limitazione alla massima risoluzione di un'immagine creata da quell'obiettivo è il fenomeno fisico della diffrazione della luce piuttosto che qualsiasi imperfezione, disallineamento o risoluzione del sensore.
Il modello di interferenza prodotto da una lente circolare, data l'illuminazione uniforme, è chiamato disco Airy, dal nome di Sir George Biddell Airy. Più specificamente, il centro dell'immagine è chiamato disco Airy, mentre la collezione di anelli avvolgenti è chiamata modello Airy.
La dimensione dei dischi Airy nell'immagine dipende solo dall'apertura e può essere approssimata prendendo il numero f-stop e dividendolo per 1500. Ciò fornisce approssimativamente il diametro del disco Airy in millimetri. Ad esempio, quando usiamo f / 22, ciascun disco Airy è intorno a 0,0015 mm.
Se il diametro del picco centrale del disco Airy diventa troppo grande in relazione alla dimensione del pixel, l'immagine apparirà sfocata. Questo diventa l'ultimo fattore limitante nella ricerca di immagini nitide, ed è determinato attraverso la scelta dell'apertura.
Ora che abbiamo finito con le cose noiose, diamo un'occhiata a un'applicazione reale di questo principio. Testare gli effetti della diffrazione per te è un processo molto semplice.
È sufficiente scattare una serie di foto di un oggetto statico mantenendo la messa a fuoco e l'esposizione costanti, variando le aperture attraverso la modalità priorità di apertura. Perché le dimostrazioni siano significative, è fondamentale evitare qualsiasi cambiamento di argomento.
Usa un buon treppiede, un otturatore remoto, blocca lo specchio e fai qualsiasi altra cosa necessaria per ridurre il tremolio della videocamera e mantenere costante la messa a fuoco. Fotografare al chiuso è importante per ridurre gli effetti del vento e di altre variabili esterne.
Le seguenti serie di immagini sono colture affiancate al 100% di un'etichetta di bottiglia Royal Crown. Questi scatti sono stati scattati in casa con la mia macchina fotografica a terra.
Ogni considerazione è stata presa per garantire le immagini più comparabili. (Nota: anche se tutto è controllato e c'è molta luce, la mia fotocamera non è in grado di eseguire la messa a fuoco automatica af / 36. Questo è un altro inconveniente di usare diapositive estremamente piccole.)
Da questa serie di immagini possiamo osservare che le immagini iniziano a perdere la nitidezza attorno a f / 11, ma è tollerabile anche fino af / 16. Da f / 22 in poi però, le immagini nitide peggiorano drammaticamente fino af / 36 che è del tutto inutilizzabile.
Non dimenticare che l'utilizzo di alcuni obiettivi a tutta apertura riduce anche la nitidezza. È importante trovare l'apertura ottimale per l'obiettivo. Tendo ad usare f / 8 o f / 11 al massimo se posso.
Il motivo principale per limitare l'apertura è fornire una maggiore profondità di campo, quindi è importante sapere quanta profondità di campo è necessaria e utilizzare un'apertura appropriata. Esistono molti modi per calcolare la profondità di campo e molte risorse online per aiutare a farlo.
Diamo un'occhiata all'esempio di questo albero e valutiamo la profondità di campo richiesta per prendere bruscamente questo scatto. Questa foto è stata scattata utilizzando una fotocamera con cornice di ritaglio a 18 mm e il soggetto, l'albero, era a circa 20 metri di distanza. Poiché questo soggetto è così lontano e l'obiettivo è grandangolare, anche un'apertura moderatamente ampia di f / 6.3 fornisce una profondità di campo da 2,26 m all'infinito.
Questo è più che sufficiente per catturare tutti i dettagli di cui ho bisogno. In effetti, con questa lunghezza focale e distanza del soggetto, anche un f-stop di f / 1 mi darà una profondità di campo da 8,95 m all'infinito, abbastanza per catturare questo albero con piena chiarezza e qualsiasi cosa dietro di esso.
Poiché la situazione mi forniva una profondità di campo così ampia, non avevo bisogno di usare un'apertura più piccola, permettendomi di catturare con una maggiore velocità dell'otturatore e ISO più bassi, contribuendo entrambi alla nitidezza generale.
È bene ricordare che mentre si utilizza un'apertura più piccola fornirà una maggiore profondità di campo, ci sono altri fattori con un impatto decisamente più ampio.
Ad esempio, con un soggetto a 25m di distanza e utilizzando f / 8, un obiettivo con una lunghezza focale di 100 mm fornirà solo una profondità di campo da 17.9m a 41.6m, con una lunghezza totale di 23.7m.
Tuttavia, se si passa a un obiettivo con lunghezza focale di 75 mm, la profondità di campo aumenta fino a coprire distanze da 14,6 a 85,9 m, ottenendo una lunghezza totale di 71,3 m, quasi tre volte tanto quanto utilizzando la lunghezza focale di 100 mm..
Contrariamente a quello di arrestare un f-stop af / 11, questo ti darà una profondità di campo da 16m a 57.3m, per un totale di 41.3m.
Per gli scatti che richiedono lunghi tempi di esposizione durante il giorno, è naturale scegliere prima la velocità dell'otturatore che ti darà l'effetto desiderato e utilizzare un'apertura per abbinarla. Tuttavia, con gli effetti della diffrazione in mente, è meglio non usare alcun diaframma sotto f / 8 o al massimo f / 11.
L'uso di filtri ND o l'attesa di meno luce provocheranno un'immagine con molta più chiarezza di una ripresa con la velocità dell'otturatore appropriata, ma utilizzando f / 32.
Spero che le persone abbiano trovato utile questo articolo. La conoscenza della diffrazione è facile da applicare (in effetti, non sarà il problema principale nella maggior parte delle circostanze) ma può avere conseguenze terribili per coloro che non ne sono a conoscenza.
Gli effetti di diffrazione sono abbastanza facili da evitare, semplicemente mantenendo l'apertura più grande di f / 8 dovrebbe fare il trucco!
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