La Pentax K5 e le ottiche ultraluminose

Circolano su vari forum e sulla stampa specializzata alcuni articoli a proposito della capacità (o meglio dell'incapacità) dei moderni sensori digitali di raccogliere tutta la luce proveniente dall'obiettivo in presenza di ottiche ad elevata luminosità relativa.

In un interessante articolo (1) del laboratorio DxO (dxomark.com) si rileva sostanzialmente che la sensibilità del sensore diminuisce al crescere dell'apertura relativa dell'ottica in uso. I fotodiodi sono infatti diversamente sensibili alle diverse direzioni di provenienza della luce e, visto che le ottiche luminose inviano la luce al sensore da un angolo più ampio, il beneficio di disporre di un ottica molto luminosa viene quindi ridotto quando non completamente vanificato.

Il motivo per cui il fotografo non si accorgerebbe dell'effetto è attribuito all'elettronica del sensore, che, per compensare la perdita di luce, aumenterebbe automaticamente la sensibilità equivalente in proporzione all'apertura in uso.

La conclusione a cui si potrebbe giungere è che sia sostanzialmente inutile disporre di un ottica ad elevata apertura (ad esempio f/1.4 ) visto che proprio nell'uso dei preziosi diaframmi più aperti il sensore spreca una maggiore quantità di luce e compensa la cosa alzando gli iso. Tanto varrebbe quindi utilizzare sensibilità più elevate ed un ottica meno luminosa, più economica e leggera.

L'incapacità di sfruttare la luce proveniente da direzioni oblique annullerebbe anche la capacità di separazione dei piani legata alle maggiori aperture riducendo quindi anche il tanto ricercato effetto sfuocato offerto da obiettivi di grande apertura relativa. Il vantaggio di disporre di un ottica luminosa si ridurrebbe quindi alla maggiore luminosità del mirino reflex.

Analizzando con attenzione i grafici del laboratorio francese si evince però che le cose non stanno così, o almeno non stanno così con tutte le macchine fotografiche. Va infatti verificato quale sia l'assorbimento effettivo in funzione del diaframma in uso. Laddove l'assorbimento si mantenesse al di sotto di 1 EV l'effetto non annullerebbe comunque i vantaggi offerti da un ottica luminosa. Dalle misurazioni effettuate emerge che tale limite viene superato solo da alcune macchine fotografiche e solo nell'utilizzo di diaframmi estremamente aperti (f/1.4).

L'effetto sembra inoltre proporzionale alla dimensione dei singoli pixel, quindi risulta più vistoso su sensori piccoli ad elevata risoluzione.

Per verificare le cose ho effettuato un rapido test con la mia Pentax K5. Il risultato ottenuto non può quindi ritenersi valido in generale ma solo per questa specifica fotocamera.

Le seguenti immagini sono tutte scattate con un obiettivo Sigma 30mm f/1.4 utilizando differenti aperture e compensando la differenza di apertura con l'incremento degli iso. Si riproduce quindi il comune comportamento del fotografo che sia vincolato all'utilizzo di un certo tempo di scatto minimo, ad esempio per evitare i mosso a mano libera, e debba quindi utilizzare la massima apertura disponibile in accoppiamente con la sensibilità minima possibile. Si vuole quindi verificare se scattare a f/1.4 con 800 iso porti effettivamente dei vantaggi rispetto alla medesima esposizione con una ottica meno luminosa e una sensibilità superiore (in questo caso f/2.0 con 1600 iso e f/2.8 con 3200 iso).

Le immagini sono estratte dal file RAW generato dalla fotocamera con i settaggi standard senza alcuna elaborazione successiva. I JPG sono tutti generati a qualità 100% per minimizzare il degrado dato dalla compressione.

Le tre immagini in analisi con i relativi dati di scatto

Già dall'immagine complessiva, nonostante la risoluzione fortemente ridotta, si può notare la diminuzione della profondità di campo al passaggio ad aperture superiori, anche su aperture elevate (ad esempio da f/1.4 a f/2.0). L'effetto risulta più evidente ingrandendo al 100% due dettagli a fuoco e fuori fuoco. Il dettaglio a fuoco evidenzia anche la maggiore morbidezza, o minore risolvenza, dell'ottica a tutta apertura.

Dettaglio al 100% di una parte a fuoco

Dettaglio al 100% di una parte fuori fuoco

Vista l'ottima resa ad alti ISO della Pentax K5 in esame, per evidenziare l'aumento del rumore è però necessario analizzare dei dettagli scuri a forte ingrandimento.

Dettaglio dello sfondo in ombra ingrandito al 100%

Dettaglio della foglia in primo piano ingrandito al 100%

Come ulteriore step ho applicato su tutte le immagine una maschera di contrasto (unsharp mask) di intensità media. Tale operazione è un comune passaggio di post produzione e comporta un certo aumento del rumore permettendo di evidenziare ulteriormente la differenza tra le immagini in esame.

Dettaglio dello sfondo in ombra con maschera di contrasto

Dettaglio della foglia in primo piano con maschera di contrasto

Come si può vedere dalle immagini la diminuzione dell'apertura, ed il relativo aumento di sensibilità portano comunque ad un aumento del rumore anche in presenza di aperture massime elevate, cioè ad esempio passando da f/1.4 a f/2. Si verifica inoltre che nel medesimo caso si modifica in modo visibile anche l'intensità dello sfuocato.

La prova è qualitativa ed essendo oltretutto limitata ad una sola tipologia di fotocamera, non ha certo la pretesa di confutare le rilevazioni di DxO mark che restano valide, ma vanno evidentemente verificate sulla propria fotocamera.

Posso quindi concludere che, almeno per la Pentax K5 in esame, l'utilizzo di lenti ad elevata apertura non viene vanificato dall'effetto in esame.

Letture collegate:

1. http://www.dxomark.com/index.php/Publications/DxOMark-Insights/F-stop-blues
2. http://www.luminous-landscape.com/essays/an_open_letter_to_the_major_camera_manufacturers.shtml
3. http://photo.stackexchange.com/questions/4459/do-dslrs-play-games-with-iso-when-used-with-fast-lenses