Mini guida alla fotografia digitale - 3.1 La gamma dinamica

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Cos'è la gamma dinamica / La gamma dinamica nella fotografia digitale / Come incrementare la gamma dinamica / Mini guida: prima parte (il funzionamento automatico) / Seconda parte: il funzionamento manuale

Vedi anche: 

Macchine fotografiche digitali / Macchine fotografiche analogiche / Mini guida fotografica / La bella foto

   

Cos'è la gamma dinamica

 

Immaginiamo una scena naturale piuttosto comune, un ruscello, circondato da alberi, in un giorno di sole, con alcuni grossi sassi bianchi vicino all'acqua. Il nostro sguardo si sposta dall'acqua che riflette la luce del sole mandando luccichii, ai massi bianchi, sui quali però possiamo scorgere particolari, piccole ombre dovute alle loro asperità, e all'ombra sotto gli alberi, che però non è buio assoluto perché riusciamo a scorgere zone più scure e meno scure. Questa capacità di riconoscere i dettagli sia nelle parti più scure che in quelle più chiare si chiama tecnicamente gamma dinamica, e la gamma dinamica più ampia che conosciamo è quella che ci garantisce il nostro sofisticato sistema visivo. Nell'esempio citato, ad esempio, l'iride che si apre al massimo o si chiude al massimo passando lo sguardo dalle zone più scure e più chiare e il nostro cervello che regola la sensibilità visiva in base al contesto.

I sistemi di rilevazione delle immagini messe a punto dalla tecnologia non riescono a raggiungere le stesse prestazioni del nostro sistema visivo, soprattutto perché non possono variare dinamicamente, come facciamo noi, il livello di "attenzione" tra una zona chiara (alte luci) ed una scura (basse luci) mentre un'unica immagine deve comprenderle entrambe. La gamma dinamica delle pellicole fotografiche e' dipendente dalla sensibilità e quindi dalla qualità. La più alta gamma dinamica (nelle pellicole si usava il termine più legato alla tecnica di esposizione: latitudine di posa) si ha con le pellicole ad alta sensibilità, che però comportano come conseguenza una grana più elevata.
La massima gamma dinamica ottenibile con una pellicola chimica è nell'ordine di 18 stop (coppie tempo / diaframma) contro i 24 stop equivalenti del nostro sistema visivo. Un differenza considerevole e comunque raggiungibile a scapito della qualità.

 

La gamma dinamica nella fotografia digitale

 

Nella fotografia digitale c'è una continua ricerca e una serrata competizione tra i produttori per incrementare questo parametro molto importante, per offrire sul mercato macchine fotografiche in grado di scattare foto corrette anche nelle condizioni di luce più difficili. I numeri in spot sono destinati quindi a rapida obsolescenza perché l'incremento è continuo e sta raggiungendo la pellicola fotografica. Anche per i sensori digitali vale la relazione con la sensibilità del sensore, nel senso inverso però: la gamma dinamica più elevata si raggiunge impostando una bassa sensibilità, quindi a scapito della velocità di scatto. In altre parole, nella nostra ipotetica foto del ruscello si potrebbe sfruttare al massimo la gamma dinamica abbassando la sensibilità e utilizzando tempi di posa lunghi, al limite ricorrendo al cavalletto.

Le prestazioni relativamente al dynamic range (DR) delle fotocamere digitali è quindi rappresentato con un diagramma che mostra la gamma in numero di spot al variare della sensibilità impostata. Quello che segue (dal sito DXO Labs) è il diagramma della Sony NEX-6.

Qui è a confronto con un altro apparecchio, e si vede che raggiunge i 13 stop, ma a meno di 100 ISO di sensibilità, a 1600 ISO si riduce a 10 stop, a 6400 ISO 8 stop. In questo altro diagramma (dal sito clarkvision.com) sono mostrati a confronto alcune fotocamere SLR tra le migliori in commercio, ma non molto recenti. Come si vede la migliore, la Canon 1D Mark III, un apparecchio professionale presentato nel 2007, sotto questo aspetto ha prestazioni inferiori (curva più ripida) rispetto ad un modello semiprofessionale più recente (per altri rimane comunque superiore).

 

Come incrementare la gamma dinamica

 

Ma lasciamo perdere questi grafici (peraltro a volte non univoci, dipendono dai criteri di misura) dai quali apprendiamo solo che i sensori delle macchine digitali almeno a sensibilità medie sono equivalenti alle pellicole chimiche, e vediamo cosa può fare la tecnica digitale per estendere la gamma dinamica con altri sistemi.
La tecnica digitale consente infatti di incrementare ulteriormente la gamma dinamica ricorrendo ad una specie di simulazione del nostro sistema visivo, chiamato praticamente da tutti HDR (High Dynamic Range).
La macchina digitale scatta una sequenza di foto (3 di solito) in rapida successione con diversa esposizione (l'ampiezza di questa diversità può essere regolata dal fotografo negli apparecchi più avanzati come ad esempio nella Nex-6 citata prima) e il processore digitale poi le ricompone, le fonde in un'unica immagine prendendo automaticamente le alte luci da quella con esposizione minore e le ombre da quella con esposizione superiore.
Naturalmente le tre immagini devono essere identiche il più possibile e quindi scattate a brevissima distanza e con tempi di posa molto rapidi, su soggetti fermi. Questo pone dei limiti tecnici anche al processore stesso e al sistema di memorizzazione, e quindi limita di solito le dimensioni e quindi la qualità delle immagini. Per esempio nella Sony NEX-6 questa tecnica è disponibile alla massima qualità (RAW) solo per immagini in bianco e nero, mentre per le foto a colori si deve passare al JPEG e quindi ad immagini compresse e quindi di dimensioni inferiori. Inoltre, la funzionalità è disponibile solo in modalità semiautomatica, e non in modalità automatica, che richiede una maggiore complessità di calcolo e quindi tempi di elaborazione più impegnativi da parte del processore digitale.
Il risultato però, come si può vedere nella immagine seguente, ripresa nel borgo provenzale di Saint Paul de Vence, è immediatamente apprezzabile.

 

Il vicolo di Saint-Paul-de-Vence a colori in semi-automatico. Esposizione sull'arco in ombra per evitare che rimanga troppo scuro e senza particolari.

Il vicolo in B&N con HDR: sono scattate tre foto in rapida successione e il risultato è composto in una sola foto.

Particolare della zona illuminata dal sole (la strada principale era in ombra). I particolari si perdono.

Lo stesso particolare nella foto con HDR. La esposizione è corretta.

 

Come si vede anche dal particolare ingrandito la foto scattata con il sistema HDR (ma in bianco e nero) è corretta e bilanciata in tutte le sue parti e approssima bene la capacità dell'occhio umano. Non si può avere tutto perché alcuni particolari dell'acciottolato in basso a destra si perdono, e l'arco (vedi la seconda foto) è più scuro, anche se i particolari si possono ancora vedere, con un effetto complessivamente più naturale. Da notare che queste riproduzioni sono ricavate dalla immagine in JPEG. Utilizzando la immagine RAW si potrebbe migliorare ancora la immagine se contenesse una zona di particolare interesse. (Le foto sono state scattate con una Sony Nex-6 nel 2014).

 

Le alternative

 

Altrimenti, se anche l'HDR non basta o non è applicabile (ad esempio per foto d'azione) o se i requisiti dell'immagine non lo consentono, non rimane che fare una scelta, definire una priorità nella composizione e dell'immagine, e quindi sacrificare o le alte luce o le ombre in base alla loro rilevanza per la efficacia dell'immagine.
La possibilità di controllare immediatamente l'immagine, tipica della fotografia digitale, consente di effettuare confronti tra le varie soluzioni, fino ad individuare quella più efficace. Una funzionalità ulteriore che viene in aiuto, disponibile praticamente in tutte le fotocamere semi professionali o professionali, è il bracketing. Vengono scattate in questo caso 3 foto distinte con esposizione diversa (di 1 stop o più) e si potrà poi scegliere quella che fornisce il miglior compromesso.
Infine, rimane sempre il lavoro in post produzione, con correzione diversa per le aree più chiare e quelle più scure. Un procedimento comune in camera oscura, nella fotografia analogica con processo chimico, e possibile anche con maggiore efficacia nella fotografia digitale, a patto di memorizzare le immagini in formato RAW, utilizzando software di post produzione come Lightroom.

 

Un elemento importante

 

Si può concludere quindi che la gamma dinamica standard di un apparecchio è un parametro importante nella scelta della nostra macchina fotografica ideale e lo è, appena un gradino più in basso, anche la efficienza del sistema HDR.

 

Note

 

Le immagini utilizzate per illustrare la pagina, quando non originali, sono tratte da Internet e considerate di pubblico dominio, in quanto pubblicate senza vincoli o disclaimer. La scelta delle fotocamere illustrate è solo esemplificativa della tecnologia digitale e non costituisce alcuna indicazione di acquisto. Per qualsiasi osservazione può essere contattato il webmaster del sito.

 

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© Alberto Maurizio Truffi - Musica & Memoria Maggio 2015

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