Tutorial: Profondità di Campo
La profondità di campo si riferisce all'intervallo di distanza che appare accettabilmente nitido. Varia a seconda del tipo di fotocamera, apertura e distanza di messa a fuoco, anche se la dimensione di stampa e la distanza di visione possono influenzare la nostra percezione della profondità di campo. Questo tutorial è progettato per dare una migliore comprensione intuitiva e tecnica per la fotografia, e fornisce un calcolatore di profondità di campo per mostrare come varia con le impostazioni della tua fotocamera.
La profondità di campo non cambia bruscamente da nitido a non nitido, ma avviene invece come una transizione graduale. In effetti, tutto ciò che è immediatamente davanti o dietro la distanza di messa a fuoco inizia a perdere nitidezza – anche se questo non è percepito dai nostri occhi o dalla risoluzione della fotocamera.
CERCHIO DI CONFUSIONE
Poiché non c'è un punto critico di transizione, un termine più rigoroso chiamato "cerchio di confusione" viene usato per definire quanto un punto deve essere sfocato per essere percepito come non nitido. Quando il cerchio di confusione diventa percettibile ai nostri occhi, questa regione si dice sia fuori dalla profondità di campo e quindi non più "accettabilmente nitida". Il cerchio di confusione sopra è stato esagerato per chiarezza; in realtà questo sarebbe solo una minuscola frazione dell'area del sensore della fotocamera.
Quando il cerchio di confusione diventa percettibile ai nostri occhi? Un cerchio di confusione accettabilmente nitido è definito in modo approssimativo come uno che passerebbe inosservato quando ingrandito a una stampa standard 8x10 pollici, e osservato da una distanza di visione standard di circa 30 cm.
A questa distanza di visione e dimensione di stampa, i produttori di fotocamere assumono che un cerchio di confusione sia trascurabile se non più grande di 0,01 pollici (quando ingrandito). Di conseguenza, i produttori usano lo standard 0,01 pollici quando forniscono i segni di profondità di campo sugli obiettivi (mostrati sotto per f/22 su un obiettivo 50mm). In realtà, una persona con vista 20/20 o migliore può distinguere caratteristiche 1/3 di questa dimensione, e quindi il cerchio di confusione deve essere ancora più piccolo per ottenere nitidezza accettabile in tutto.
Un diverso cerchio di confusione massimo si applica anche per ogni combinazione di dimensione di stampa e distanza di visione. Nell'esempio precedente di punti sfocati, il cerchio di confusione è effettivamente più piccolo della risoluzione del tuo schermo per i due punti ai lati del punto focale, e quindi questi sono considerati dentro la profondità di campo. In alternativa, la profondità di campo può essere basata su quando il cerchio di confusione diventa più grande della dimensione dei pixel della tua fotocamera digitale.
Nota che la profondità di campo imposta solo un valore massimo per il cerchio di confusione, e non descrive cosa succede alle regioni una volta che diventano fuori fuoco. Queste regioni sono anche chiamate "bokeh", dal giapponese (pronunciato bo-ké). Due immagini con profondità di campo identica possono avere bokeh significativamente diversi, poiché questo dipende dalla forma del diaframma dell'obiettivo. In realtà, il cerchio di confusione non è solitamente un cerchio perfetto, ma è solo approssimato come tale quando è molto piccolo. Quando diventa grande, la maggior parte degli obiettivi lo renderà come una forma poligonale con 5-8 lati.
CONTROLLARE LA PROFONDITÀ DI CAMPO
Anche se la dimensione di stampa e la distanza di visione influenzano quanto grande il cerchio di confusione appare ai nostri occhi, apertura e distanza di messa a fuoco sono i due fattori principali che determinano quanto grande sarà il cerchio di confusione sul sensore della tua fotocamera. Aperture più grandi (numero f-stop minore) e distanze di messa a fuoco più ravvicinate producono una profondità di campo più ridotta. Il seguente test mantiene la stessa distanza di messa a fuoco, ma cambia l'impostazione dell'apertura:
nota: immagini scattate con obiettivo 200 mm (320 mm campo visivo su fotocamera 35 mm)
CHIARIMENTO: LUNGHEZZA FOCALE E PROFONDITÀ DI CAMPO
Nota che la lunghezza focale non è stata elencata come influente sulla profondità di campo, contrariamente alla credenza popolare. Anche se i teleobiettivi sembrano creare una profondità di campo molto più ridotta, questo è principalmente perché sono spesso usati per ingrandire il soggetto quando non ci si può avvicinare. Se il soggetto occupa la stessa frazione dell'immagine (ingrandimento costante) sia per un teleobiettivo che per un grandangolo, la profondità di campo totale è virtualmente* costante con la lunghezza focale! Ciò ovviamente richiederebbe di avvicinarsi molto con un grandangolo o allontanarsi molto con un teleobiettivo, come dimostrato nel seguente grafico:
| Lunghezza focale (mm) | Distanza messa a fuoco (m) | Profondità di campo (m) |
|---|---|---|
| 10 | 0,5 | 0,482 |
| 20 | 1,0 | 0,421 |
| 50 | 2,5 | 0,406 |
| 100 | 5,0 | 0,404 |
| 200 | 10 | 0,404 |
| 400 | 20 | 0,404 |
Nota: Calcoli profondità di campo a f/4.0 su fotocamera con fattore di crop 1,6X,
usando cerchio di confusione di 0,0206 mm.
Nota come ci sia effettivamente un cambiamento sottile per le lunghezze focali più piccole. Questo è un effetto reale, ma è trascurabile rispetto sia all'apertura che alla distanza di messa a fuoco. Anche se la profondità di campo totale è virtualmente costante, la frazione di profondità di campo che sta davanti e dietro la distanza di messa a fuoco cambia con la lunghezza focale, come dimostrato sotto:
| Distribuzione della Profondità di Campo | ||
|---|---|---|
| Lunghezza focale (mm) | Posteriore | Anteriore |
| 10 | 70,2 % | 29,8 % |
| 20 | 60,1 % | 39,9 % |
| 50 | 54,0 % | 46,0 % |
| 100 | 52,0 % | 48,0 % |
| 200 | 51,0 % | 49,0 % |
| 400 | 50,5 % | 49,5 % |
Questo espone un limite del concetto tradizionale di PdC: tiene conto solo della PdC totale e non della sua distribuzione intorno al piano focale, anche se entrambe possono contribuire alla percezione di nitidezza. Nota come un grandangolo fornisca una PdC che sfuma più gradualmente dietro il piano focale che davanti, il che è importante per le fotografie di paesaggio tradizionali.
Lunghezze focali maggiori possono anche sembrare avere una profondità di campo più ridotta perché ingrandiscono lo sfondo rispetto al primo piano (a causa del loro angolo di campo più stretto). Questo può far sembrare uno sfondo fuori fuoco ancora più fuori fuoco perché la sua sfocatura è stata ingrandita. Tuttavia, questo è un concetto completamente diverso, poiché la profondità di campo descrive solo la regione nitida di una foto – non le regioni sfocate.
D'altra parte, stando nello stesso posto e mettendo a fuoco un soggetto alla stessa distanza, un obiettivo a lunghezza focale maggiore avrà una profondità di campo più ridotta (anche se le immagini inquadreranno il soggetto in modo completamente diverso). Questo è più rappresentativo dell'uso quotidiano, ma è un effetto dovuto a un ingrandimento maggiore, non alla lunghezza focale.
La profondità di campo appare anche più ridotta per le reflex che per le compatte digitali, perché le reflex richiedono una lunghezza focale maggiore per ottenere lo stesso campo visivo (vedi il tutorial sulle dimensioni dei sensori delle fotocamere digitali per saperne di più).
*Nota tecnica: Descriviamo la profondità di campo come virtualmente costante perché ci sono casi limite dove questo non vale. Per distanze di messa a fuoco che risultano in alto ingrandimento, o molto vicine alla distanza iperfocale, i grandangoli possono fornire una PdC maggiore dei teleobiettivi. D'altra parte, ad alto ingrandimento il calcolo tradizionale della PdC diventa inaccurato a causa di un altro fattore: l'ingrandimento della pupilla. Questo riduce il vantaggio di PdC per la maggior parte dei grandangoli, e lo aumenta per teleobiettivi e macro. All'altro caso limite, vicino alla distanza iperfocale, l'aumento di PdC sorge perché il grandangolo ha una PdC posteriore maggiore, e può così raggiungere più facilmente la nitidezza critica all'infinito.
CALCOLARE LA PROFONDITÀ DI CAMPO
Per calcolare la profondità di campo, bisogna prima decidere un valore appropriato per il cerchio di confusione massimo ammissibile. Questo si basa sia sul tipo di fotocamera (dimensione sensore o pellicola), che sulla combinazione distanza di visione / dimensione di stampa. Inutile dire che sapere quale sarà questo valore in anticipo spesso non è semplice. Prova lo strumento calcolatore di profondità di campo per aiutarti a trovarlo per la tua situazione specifica.
PROFONDITÀ DI FUOCO E VISUALIZZAZIONE DELL'APERTURA
Un'altra implicazione del cerchio di confusione è il concetto di profondità di fuoco (chiamata anche "spread di fuoco"). Differisce dalla profondità di campo perché descrive la distanza su cui la luce è messa a fuoco sul sensore della fotocamera, rispetto al soggetto:
Diagramma che rappresenta la profondità di fuoco versus apertura della fotocamera. Le linee viola che compongono il bordo di ogni regione ombreggiata rappresentano gli angoli estremi a cui la luce potrebbe potenzialmente entrare nell'apertura. L'interno delle regioni ombreggiate viola rappresenta tutti gli altri angoli possibili.
Il concetto chiave è questo: quando un oggetto è a fuoco, i raggi luminosi originati da quel punto convergono in un punto sul sensore della fotocamera. Se i raggi luminosi colpiscono il sensore in posizioni leggermente diverse (arrivando a un disco invece che a un punto), allora quell'oggetto verrà renderizzato come fuori fuoco – e sempre più a seconda di quanto distanti siano i raggi luminosi.
ALTRI APPUNTI
Perché non usare semplicemente l'apertura più piccola (numero più grande) per ottenere la migliore profondità di campo possibile? Oltre al fatto che questo potrebbe richiedere tempi di posa proibitivamente lunghi senza treppiede, un'apertura troppo piccola ammorbidisce l'immagine creando un cerchio di confusione più grande (o "disco di Airy") a causa di un effetto chiamato diffrazione – anche all'interno del piano di fuoco. La diffrazione diventa rapidamente un fattore limitante maggiore della profondità di campo man mano che l'apertura si chiude. Nonostante la loro estrema profondità di campo, questo è anche il motivo per cui le "fotocamere a foro stenopeico" hanno risoluzione limitata.
Per la fotografia macro (alto ingrandimento), la profondità di campo è effettivamente influenzata da un altro fattore: l'ingrandimento della pupilla. Questo è uguale a uno per obiettivi simmetrici internamente, mentre per grandangoli e teleobiettivi è rispettivamente maggiore o minore di uno. Una profondità di campo maggiore (di quella calcolata normalmente) viene raggiunta per un ingrandimento pupilla minore di uno, mentre l'ingrandimento pupilla non cambia il calcolo quando è uguale a uno. Il problema è che l'ingrandimento pupilla non è solitamente fornito dai produttori di obiettivi, e se ne può solo stimare approssimativamente visivamente.
ALTRI SITI WEB E ULTERIORI LETTURE
- Norman Koren fornisce un'altra prospettiva sulla profondità di campo, incluse molte equazioni per calcolare profondità di campo e cerchio di confusione
- The Luminous Landscape confronta la profondità di campo per diverse lunghezze focali – fornendo prova visiva che la profondità di campo non cambia molto con la lunghezza focale.