Fotografia 101: cos'è la diffrazione dell'obiettivo in fotografia e come si evita?

Le aperture piccole possono essere un regalo per i fotografi. Nelle giornate di sole luminoso, impediscono che un'immagine venga sbiadita e salvano il film fisico dall'essere bruciato dalla luce solare intensa. Ma c'è uno svantaggio delle aperture più piccole quando si tratta di ottenere un'immagine nitida in modo ottimale: man mano che le aperture si riducono, le immagini diventano meno nitide e possono persino finire con effetti di sfocatura indesiderati. Questo è noto come diffrazione dell'obiettivo.

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• Che cos'è la diffrazione dell'obiettivo?
• Quali sono le cause della diffrazione dell'obiettivo?
• In che modo la diffrazione influisce sulla fotografia?
• Come si evita la diffrazione dell'obiettivo in fotografia?
• Scopri di più sulla MasterClass di Jimmy Chin

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Che cos'è la diffrazione dell'obiettivo?

Diffrazione è un termine che descrive le onde luminose che interferiscono l'una con l'altra. La diffrazione dell'obiettivo è un'interferenza ottica che si verifica quando la luce passa attraverso un'apertura minuscola, come un'apertura con un numero f di valore basso. La diffrazione dell'obiettivo si verifica quando sia la lunghezza d'onda della luce che l'apertura stessa hanno all'incirca le stesse dimensioni.

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Di conseguenza, gli effetti della diffrazione dell'obiettivo sono più pronunciati sugli scatti effettuati con obiettivi con lunghezze focali ridotte. Ciò significa che un soggetto in primo piano in una fotografia apparirà più nitido con l'apertura più ampia possibile, supponendo che tutti gli altri fattori siano neutri.

Quali sono le cause della diffrazione dell'obiettivo?

La diffrazione della lente è causata dalla sovrapposizione di lunghezze d'onda della luce forzata attraverso la stessa minuscola apertura in una lente. Le onde sovrapposte interferiscono tra loro annullando le lunghezze d'onda visive. La diffrazione dell'obiettivo non è quasi mai così intensa da oscurare completamente un'immagine, ma non c'è dubbio che le immagini altamente diffratte mancano della nitidezza delle immagini catturate da obiettivi ad alta risoluzione e più ampia apertura.

I fisici possono spiegare parzialmente la diffrazione della lente tramite il criterio di Rayleigh, che specifica la necessaria separazione tra due sorgenti di luce in modo che possano essere identificate come oggetti distinti. Il criterio viene applicato a prodotti di consumo come le fotocamere, ma anche ad attività professionali serie come l'astronomia e la microscopia ottica. In teoria, qualsiasi sistema ottico è soggetto agli effetti della diffrazione dell'obiettivo.

In che modo la diffrazione influisce sulla fotografia?

Nella fotografia digitale, gli effetti della diffrazione dipenderanno dal numero di pixel nel sensore della fotocamera. Quando un modello di diffrazione colpisce un sensore della fotocamera, produrrà un'immagine nota come disco di Airy. Il diametro di un disco Airy dipende dal diametro dell'apertura della fotocamera. Man mano che l'apertura di un obiettivo si riduce, il disco di Airy si ingrandisce. È vero anche il contrario: man mano che l'apertura si allarga, il diametro del disco di Airy si riduce.

Come regola generale, maggiore è la dimensione dei pixel del sensore di una fotocamera, maggiore è la probabilità che un intero disco Airy di luce diffratta sia confinato a un singolo sensore. Perciò:

• In un sensore della fotocamera ad alta risoluzione (uno con grandi megapixel), la diffrazione è evidente con impostazioni di apertura più ampie.
• Nelle fotocamere meno sensibili (quelle con megapixel più piccoli e una risoluzione complessiva inferiore), la diffrazione non diventa evidente finché non si raggiungono aperture molto più piccole.

Questo è ovvio perché le fotocamere di grandi dimensioni sono più sensibili su tutta la linea. Mostrano più dei tuoi trionfi ma anche più errori, comprese immagini poco nitide e semi-distorte.

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Come si evita la diffrazione dell'obiettivo in fotografia?

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La velocità dell'otturatore di una fotocamera e l'apertura dell'obiettivo influiscono entrambi sulla quantità di luce che entra nell'obiettivo. Scegliere l'apertura più nitida, con la minima quantità di diffrazione, non è una formula valida per tutti. Il fatto è che se vuoi un'immagine in cui tutti gli aspetti hanno più o meno la stessa messa a fuoco, allora la fotografia con un'apertura ridotta è probabilmente la strada da percorrere. Il compromesso è una maggiore probabilità di diffrazione.

• Se vuoi concentrarti solo su una piccola area della tua fotografia, allora gli scatti ad ampia apertura saranno i tuoi migliori amici, ma finirai con foto che presentano soggetti incredibilmente nitidi (insieme a sfondi intenzionalmente sfocati che sono tutt'altro che nitidi) .
• Ma c'è un'altra cosa che è importante sapere: l'apertura più nitida possibile, con la minima quantità di diffrazione, varierà a seconda dell'obiettivo che usi. In quasi tutti i casi, un determinato obiettivo non sarà al massimo della nitidezza quando viene aperto alla massima apertura raggiungibile. In realtà è più nitido quando le lamelle del diaframma si chiudono leggermente, creando così un'apertura numerica un po' più piccola di quella che l'obiettivo è fisicamente in grado di produrre.
• Quando riduci leggermente l'apertura dell'obiettivo, si chiama arresto e una quantità prudente di arresto può essere il tuo migliore amico nel combattere molti tipi di diffrazione della luce. Ma dall'altra parte dello spettro, sappiamo già che un'apertura troppo piccola è anche una delle principali colpevoli della diffrazione.
• La fotografia premia una via di mezzo. In questo caso, seleziona un f-stop sulla tua DSLR che ha un'apertura relativamente grande, ma non pure un'apertura ampia è il modo migliore per combattere rapidamente gli effetti di attenuazione della diffrazione. Ti ritroverai con una forte profondità di campo, con soggetti perfettamente a fuoco che sono solo minimamente gravati dalla diffrazione dell'obiettivo.
• Un processo noto come imaging a super risoluzione viene talvolta utilizzato in alcuni tipi di elaborazione di immagini digitali per contrastare gli effetti della diffrazione dell'obiettivo.

Alcuni modelli DSLR, compresi quelli realizzati da Nikon, Sigma, Canon e altri marchi leader, contengono impostazioni software per limitare la diffrazione dell'obiettivo. Si dice che tali telecamere siano a diffrazione limitata; in effetti, qualsiasi sistema ottico può essere regolato per essere limitato dalla diffrazione assicurando che le sue prestazioni di risoluzione siano limitate al limite massimo teorico dell'apparecchiatura.

Che tu sia appena agli inizi o sogni di diventare un professionista, la fotografia richiede molta pratica e una sana dose di pazienza. Nessuno lo sa meglio del celebre fotografo del National Geographic Jimmy Chin. Nella sua MasterClass di fotografia d'avventura, Jimmy dispiega diversi approcci creativi per scatti commerciali, pubblicazioni editoriali e progetti di passione e fornisce una preziosa prospettiva su come portare la tua fotografia a nuovi livelli.

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