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L'autore: Paul van Walree è un ricercatore olandese, tra i più noti nel campo dell'ottica.
In questo articolo tratta l'effetto Bokeh.
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Di solito la preoccupazione principale dei progettisti delle lenti è ottenere la migliore qualità d'immagine possibile del piano di messa a fuoco nitida.
La resa delle parti dell'immagine out-of-focus (fuori fuoco - OOF) non gode di un grosso peso nel progetto generale di un normale obiettivo fotografico.
Tuttavia, la caratteristica sfocatura OOF era importante per alcuni fotografi giapponesi che hanno introdotto il termine "bokeh" per descrivere la qualità estetica della sfocatura.
In assenza di una parola inglese con lo stesso significato, non sembrano esserci motivi per non adottare il termine giapponese.
Si legge spesso di lenti qualificate con "buoni bokeh" e "cattivi bokeh", ma a rigore questa aggettivazione dovrebbe essere scoraggiata. A causa delle implicazioni soggettive, non quantificabili, di un certo valore estetico, sarebbe più appropriato parlare di bokeh piacevole o spiacevole.
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Caratterizzazione della sfocatura circolare
Dal momento che ogni immagine è rappresentata da un gran numero di punti, si può tentare di capire il tutto considerando la sfocatura di un unico punto.
Un punto non netto è associato ad un cerchio di confusione, o a un cerchio sfocato. Questo cerchio sfocato è caratterizzato da:
1. Una dimensione.
2. Una forma.
3. La distribuzione della luce in tutto il disco.
La dimensione del disco determina la "quantità di sfocatura".
La forma della sfocatura non deve essere per forza circolare, nel qual caso le denominazioni "circolo di confusione" o "disco sfocato" sono termini impropri.
Tuttavia, per comodità la parola "disco" sarà usata ugualmente per indicare una qualunque forma arbitraria. Anche se le dimensioni e la forma del disco sono le caratteristiche inconfondibili della sfocatura, non toccano l'essenza del bokeh, così come è significato dalla parola giapponese.
Quello che conta, infatti, è la distribuzione della luce in tutto il disco [1].
Tuttavia, la distinzione non è sempre chiara e quanto segue è da intendersi come una panoramica di una varietà di fattori che influenzano la resa delle parti sfocate dell'immagine.
La spiegazione dei meccanismi di base sarà breve e si rimanda il lettore ad altre pagine per gli approfondimenti.
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Quantità di sfocatura
E' noto che la quantità di sfocatura dello sfondo o del primo piano è controllata, tra le altre cose, dal numero F (che indica l'apertura del diaframma).
La Fig. 1 mostra una foto scattata con una piccola e una grande apertura. L'apertura più grande è caratterizzata da uno sfondo più sfocato, ma la domanda che deve essere risolta per definire il bokeh non è fino a che punto lo sfondo è sfocato, ma se la sfocatura è piacevole o no.
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Forma della sfocatura
E' anche noto che le luci fuori fuoco (OOFHs) assumono la forma del diaframma dell'obiettivo. Alle aperture ridotte la forma del disco sfocato è la stessa di quella dell'apertura del diaframma. Per esempio, un diaframma a sei lati porta a sfocature esagonali.
In generale, quanto più un'apertura si avvicina alla forma circolare, tanto più piacevole risulta la sfocatura. Tuttavia, quando una lente è usata con una grande apertura, la luce che incide obliquamente trova un'apertura più stretta rispetto a quella dell'incidenza normale.
Di conseguenza, il disco di sfocatura si restringe dal centro dell'immagine verso l'angolo. Questo è noto come effetto "occhio di gatto", a causa della vignettatura ottica. Quando ci sono molti OOFHs sparsi in tutta l'inquadratura, l'effetto Occhio di Gatto dà l'impressione di un movimento di rotazione del fondo (Fig. 2).
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Figura 2. La vignettatura ottica crea un senso di movimento di rotazione del fondo di tutto il cartello stradale. Fotografia di Engel Edo.
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La Fig. 3 è un esempio ulteriore dell'effetto occhio di gatto. La foto è stata scattata con un obiettivo dall'apertura insolitamente: f / 1,2.
In questa fotografia i punti salienti sono ritagliati in modo curioso. La causa del clipping è, tuttavia, non dovuta alla lente, ma alla fotocamera.
Infatti, la camera specchio della reflex usata da Mike è troppo piccola per sostenere la velocità della lente. Così il cono di luce che emerge dalla pupilla di uscita dell'obiettivo è ritagliato dalla fotocamera prima che raggiunga il sensore.
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Figura 3. Foto scattata con un 85/1.2 a tutta apertura. Fotografia di Mike Nunan.
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Aberrazioni dell'obiettivo
Finora ci siamo occupati delle dimensioni e della forma dei dischi sfocati. Considerando la aberrazioni delle lenti la caratterizzazione della sfocatura diventa più sofisticata realizzando l'essenza del bokeh.
Come accennato prima la preoccupazione principale dei progettisti di obiettivi è quella di fornire una lente con la migliore qualità d'immagine possibile per una data applicazione e fascia di prezzo.
In genere, questo riguarda la qualità dell'immagine sul piano della migliore messa a fuoco, dal momento che la preoccupazione principale dell'utente medio è che il soggetto sia reso con fedeltà. Tuttavia, le aberrazioni che sono ben controllate nel piano della messa a fuoco migliore, non hanno necessariamente la stessa resa nelle sfocature in primo piano o dello sfondo.
L'aberrazione cromatica trasversale (colore laterale) conduce spesso a frange di colore ben visibili intorno alle sfocature. Più spesso le frange sono magenta su un lato della sfocatura e verde dall'altra parte, tipico di un sistema di correzione del colore acromatico.
L'aberrazione cromatica longitudinale (colore assiale) può essere altrettanto ben visibile e può lasciare un impronta su tutta la sfocatura.
La Fig. 4 illustra la presenza di colore assiale in una parte ingrandita dello sfondo sfocato.
Un esame attento delle oche egiziane sulla diapositiva originale rivela una elevata qualità delle parti a fuoco, ma le luci sullo sfondo sfocato, ben combinandosi con i colori dell'erba e dei fiori in primo piano, risultano aberrate.
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Figura 4. Il colore assiale si manifesta nelle luci sfocate.
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L'astigmatismo e la curvatura di campo possono avere un forte impatto sulla forma e le dimensioni dei dischi di sfocatura.
La Fig. 5 mostra un target di puntini bianchi, ad intervalli regolari, fotografati con ingrandimento unitario, con un obiettivo 50 mm standard. Il centro del bersaglio è volutamente fuori fuoco, ma gli angoli sono involontariamente ulteriormente sfocati a causa di un campo curvo. Inoltre le forme fuori asse sono soggette ad un allungamento particolare attribuito all'astigmatismo.
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Figura 5. La curvatura di campo e l'astigmatismo danno luogo a variazioni di dimensione e forma in tutta l'inquadratura.
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Ancora un'altra aberrazione si presenta nella fig. 5.
A quanto pare, la distribuzione della luce non è uniforme in tutte le sfocature.
Il nucleo scuro circondato da un margine più luminoso è un segno di aberrazione sferica.
Questo fenomeno imita la sfocatura a ciambella prodotto dalle lenti a specchio ed è la quintessenza del cosiddetto "Nisen-bokeh".
Per una luce isolata vi è solo un anello, ma in un'immagine completa potrebbe creare contorni doppi [1].
La fig. 6, scattata con un normale obiettivo, mostra proprio questo. Vi è un gruppo modesto di due o tre dischi di sfocatura verso l'angolo in alto a destra che evidenzia l'effetto ciambella. I telai e le ruote delle biciclette a destra sono composti da una serie di cerchi. I cerchi di sfocatura si vanno ad aggiungere ai contorni delle ruote generando una scarsa qualità complessiva della sfocatura dello sfondo.
Molti spettatori non sono soddisfatti da questo tipo di bokeh.
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Figura 6. Una immagine tagliata che mostra l'effetto doppia-linea (Nisen-bokeh) nel sfondo sfocato a causa di ipercorrezione dell'aberrazione sferica. Fotografia di Ye Jiawei.
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Dagli studi sull'aberrazione sferica si evince che una lente che produce un effetto OOFH a ciambella su un lato dell'oggetto a fuoco, produce anche un OOFH differente dall'altra parte.
Questo OOFH ha un nucleo luminoso circondato da un debole alone e la sua influenza su una immagine composta è nettamenta diverso. Un obiettivo senza correzione dell'aberrazione sferica è associato a uno sfondo sfocato uniforme ed a un primo piano con sfocatura netta, la situazione è invertita per un obiettivo con ipercorrezione dell'aberrazione sferica.
Come esempio di entrambi i tipi di bokeh, la fig. 7 propone una serie di croci sfocate. Si tratta della croce al centro di questa immagine fotografata con un obiettivo 85/1.4 per il formato a 35 mm. La fotocamera e la lente sono separate da uno spazio, che permette una rilevazione diretta dello spazio di immagine dal movimento della fotocamera. La macchina (e quindi il sensore) è stata spostata con incrementi di 1 mm, da 4 mm dietro (-4), a 4 mm davanti (+4) della migliore messa a fuoco (0).
I mutamenti della croce nella serie dei cambiamenti sono molto drammatici con aberrazione sferica e colori assiali che operano in tandem.
Gli effetti di colore sono dovuti al colore assiale, mentre i contorni duri devono essere attribuiti all'aberrazione sferica. Una lente che obbedisce all'ottica gaussiana, vale a dire, non turbata da aberrazioni, avrebbe prodotto immagini "in scala di grigio" con simili caratteristiche di sfocatura ai lati della migliore messa a fuoco.
Si noti che le distanze negative della fig. 7 corrisponderebbero alla sfocatura dello sfondo di una scena tridimensionale. Il comportamento della lente deve quindi essere attribuito all'ipercorrezione dell'aberrazione sferica.
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Figura 7. I cambiamenti di messa a fuoco e sfocatura di una croce, influenzati dal colore assiale e dall'aberrazione sferica.
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Considerazioni conclusive
Certo, la suggestione dei fenomeni in fig. 5 e fig. 7 è dovuta all'utilizzo di una lente in un regime per il quale non era stata progettata. Tuttavia, la fig. 4 e la fig. 6 illustrano che le deviazioni da un notevole bokeh gaussiano si possono verificare anche con un obiettivo normale. Mentre la principale preoccupazione dei progettisti di lenti solitamente è la migliore qualità d'immagine possibile sul piano della migliore messa a fuoco, ci sono note eccezioni.
Alcune lenti per ritratto, come la Rodenstock Imagon, consentono deliberatamente aberrazioni sferiche non corrette per consentire un carattere piacevole adatto ad alcune forme di ritratto e alla fotografia di pubblicità [2].
La Nikon offre un paio di lenti con elementi regolabili che controllano l'aberrazione sferica per influenzare il carattere di sfocatura in primo piano OOF o degli sfondi [3].
La forza delle aberrazioni residue, così come la quantità di vignettatura e la dimensione dei dischi di sfocatura, dipende dalla distanza del soggetto e dal numero F. Come risultato, la qualità estetica della sfocatura dipende dalle diverse impostazioni. Non è raro per un obiettivo ricevere input misti bokeh.
Il primo piano sfocato e lo sfondo sfocato devono essere considerati separatamente, poichè si possono avere caratteri diversi.
Un altro aspetto importante che influenza la riproducibilità delle valutazioni bokeh è la natura delle parti dell'immagine fuori fuoco.
Situazioni a basso contrasto avranno meno probabilità di sorprendere lo spettatore rispetto a scene con luci speculari o forti contrasti.
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Riferimenti
[1] - Harold M. Merklinger, "A technical view of bokeh," Photo Techniques, May/June 1997.
[2] - Sidney F. Ray, Applied photographic optics, 3rd ed., Focal Press, 2002, p. 88.
[3] - http://www.stacken.kth.se/~maxz/defocuscontrol/
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Cultor College
