Data originale blosxom: Lunedi 19 Febbraio 2007
Ovvero: alcuni dettagli che dovete sapere quando comprate una macchina fotografica.
La scorsa settimana nella sezione Technology del New York Times c’era un interessante articolo di David Pogue intitolato “Breaking the Myth of Megapixels” (se il link sopra non dovesse funzionare, questo post sul blog di Pogue dice grossomodo le stesse cose), in cui si racconta dell’esito di un test condotto dall’autore per verificare se un maggior numero di Megapixel(Mpx) si traducesse in un apprezzabile miglioramento della qualita’ di un’immagine: partendo da un’immagine ad altissima risoluzione (16.7 Mpx), Pogue ha ottenuto due versioni “ridotte” (7 e 10 Mpx). Poi ha fatto stampare le tre versioni in formato 16×24″ (40×60 cm), le ha esposte in una biblioteca ed ha chiesto a una cinquantina di persone scelte a caso di metterle in ordine di risoluzione.
Solo 3 persone hanno azzeccato l’ordine corretto.
Insomma, sembrerebbe che, al di sopra di 7 Mpx, la risoluzione di una macchina fotografica non migliori gran che.
Per quanto condividessi in gran parte il suo contenuto, questo articolo ha stuzzicato la mia curiosita’. Una prima domanda che mi sono posto e’ se il test non sia per caso stato influenzato dal limite di diffrazione: la luce visibile e’ un’onda con lunghezza d’onda fra circa 0.4 e 0.8 micron, per cui l’immagine di una sorgente perfettamente puntiforme non puo’ essere concentrata in un cerchio di diametro inferiore a circa d = f micron (dove f e’ il rapporto focale – o “apertura”- con cui e’ stata presa la foto; per ciascuna lo potete trovare nei suoi dati EXIF: per esempio in questo caso f vale 7.6). E’ chiaro che se i pixel sono molto piu’ piccoli di d, non possono portare alcun beneficio alla risoluzione della mia immagine, poiche’ questa e’ limitata dalle proprieta’ ottiche della luce.
Ma quant’e’ grande un pixel? Dipende dalle dimensioni fisiche del CCD e dal numero di Mpx.
Per le reflex digitali i CCD sono di dimensioni simili (circa 24×18 mm; anche se su modelli molto costosi si puo’ arrivare a 32×24 mm) e quindi il lato del pixel e’ circa l = 21 / sqrt(M) micron (dove M e’ il numero di Mpx ed sqrt indica la radice quadrata). Per esempio, in una Nikon D40 o D50 (6 Mpx) avremo l=8.5 micron; in una Canon EOS 400D (10 Mpx) avremo l=6.6 micron.
Per le cosiddette macchine “point & shoot” la dimensione del CCD (e del pixel) varia molto di piu’; per fare due esempi, la Nikon Coolpix 4300 ha un CCD da 4 Mpx di 7.2×5.3 mm, per cui l = 3.1 micron; la Nikon Coolpix 5600 invece ha 5 Mpx su un CCD di 5.8×4.3mm e quindi l=2.3 micron
Per motivi che non sto a discutere (spero di parlarne in un post successivo), una foto va considerata limitata dalla diffrazione quando d supera il doppio di l. Quindi, nel caso della Nikon D40, solo le foto scattate con f>17 soffrono del problema; nel caso della Canon EOS 400D il limite scende a f>13. In pratica, il problema e’ quasi assente nella Nikon e molto limitato nella Canon. Va comunque notato che due foto a f>=17 prodotte dalle due macchine dovrebbero mostrare un identico livello di dettaglio, nonostante il differente numero di Mpx.
La situazione e’ molto peggiore nel caso delle “point & shoot”: infatti la diffrazione comincia a farsi sentire a rapporti focali pericolosamente bassi: f>6 per la Nikon Coolpix 4300, f>4.6 per la Nikon Coolpix 5600: se teniamo presente che le ottiche di queste macchine non permettono di scattare foto con f inferiore a 2.8, e’ chiaro che buona parte(*) delle fotografie che esse producono risente del problema della diffrazione.
Ingegneristicamente sarebbe piu’ saggio se queste ultime due macchine avessero un minor numero di Mpx. Ad esempio, se avessero entrambe 2 Mpx, la diffrazione sarebbe importante solo a f>9 o f>7: tutte le foto realizzate con questi rapporti focali sarebbero del tutto indistinguibili da quelle realizzate con le macchine attuali. Il resto avrebbe teoricamente una risoluzione inferiore. Ma bisogna ricordare che i rapporti focali bassi vengono utilizzati soprattutto quando la luce scarseggia e che la sensibilita’ dei pixel dipende dalla loro area; in queste condizioni riuscire a fare la foto diventa molto piu’ importante della risoluzione della foto stessa. E un CCD da 2 Mpx permette di fare fotografie che verrebbero “mosse” con un CCD simile ma da 4 o 5 Mpx. Se poi pensiamo allo spazio extra richiesto dalle foto del CCD ad alta risoluzione, mi sembra chiaro che nel complesso un CCD da 2 Mpx sarebbe stato preferibile. L’unico vero motivo per preferire un CCD con molti Mpx e’ probabilmente legato al marketing. E infatti io sono sapiderrimamente cascato nella loro trappola.
(*) Nota: Quando ho scritto questo post credevo che il criterio di scelta di rapporto focale e tempo di esposizione adottato dai vari modi automatici di queste macchine fosse quello che viene insegnato ai principianti che maneggiano per la prima volta una macchina “manuale”: scegli un’esposizione che assicuri che la foto non venga mossa (diciamo 1/60 si secondo), poi chiudi l’obiettivo (alza f) il piu’ possibile per avere profondita’ di campo. Con questo criterio, gran parte delle foto “normali” (ad es. di un paesaggio od un monumento in luce diurna) richiederebbe f piuttosto alti; se fosse applicato sulle “point & shoot” la maggioranza delle foto sarebbero limitate dalla diffrazione.
Ma da alcuni esperimenti condotti con una Nikon 4300 sembrerebbe che il criterio seguito da queste macchine sia: tieni l’obiettivo sempre alla massima apertura (minimo f) ed usa il piu’ breve tempo di esposizione possibile; alza f solo se c’e’ talmente tanta luce che anche la posa piu’ breve di cui la macchina e’ capace darebbe una foto sovraesposta. Questo approccio sembra dettato dal desiderio di limitare al massimo gli effetti della diffrazione, anche a costo di sacrificare la profondita’ di campo.
79466 comments
Davide Donato wrote
Commento sulla nota che hai messo sul tuo post. Le macchine point&shoot scelgono l’f minimo e il tempo di esposizione minimo piu’ che altro per evitare che ci sia il mosso (o il blur) visto che in una macchina del genere non si usa il cavalletto… e nonostante questo in molti modelli adesso mettono pure l’image stabilization… comunque belle elucubrazioni mentali..
Ema wrote
In parte puo’ essere. Ma non sto parlando di pose di 1/15 o 1/30 di secondo in cui il pericolo di cui parli e’ reale. Sto parlando di casi in cui la macchina di default vuol fare foto con 1/125 sec. a f/2.8 (minimo possibile), gli dici di sottoesporre di 2 stop e il risultato e’ che invece di passare a 1/125-f/5.6 (o al limite 1/250-f/4), va 1/500-f/2.8. Tieni presente che la focale (8 mm) e’ equivalente ad un obiettivo 35 mm su una reflex “a pellicola”, ovvero ad un moderato grandangolo) e quindi per far venire mossa una foto con posa 1/125 bisogna proprio impegnarsi.
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