Fotografare l`invisibile

Fotografare l'invisibile
di Nicola Carlon
11 Gennaio 2010
Sommario
ultravioletti (UV), posti rispettivamente prima
- L'occhio umano percepisce una pic-
del rosso e dopo del viola.
colissima porzione dello spettro della radiazione
elettromagnetica, comunemente chiamata luce.
In questo articolo viene trattato il superamento
di tale limite attraverso il fotografare quello che
2 Eetti
normalmente l'occhio non può vedere con una fotocamera digitale, operazione molto più semplice
IR e UV sono entrambi invisibili all'occhio umano ma non per questo meno importanti: per esempio i primi sono usati dai gu per vedere in scarse
condizioni di luminosità, i secondi dalle api per riconoscere più facilmente i ori. Per non parlare dell'importante ruolo che hanno nelle scienze forensi e
nell'analisi di opere antiche.
Dal nostro punto di vista può essere interessante
fotografare nella banda degli infrarossi per il comportamento particolare che hanno alcuni materiali nei suoi confronti. L'acqua, ad esempio, li assorbe, quindi in una foto l'acqua di un ume o
di un lago risulterà quasi nera. Anche il cielo risulterà più scuro, addirittura nero se particolarmente limpido. Per contro la clorolla delle piante li riette quindi la foto di un prato d'erba a
primavera sembrerà un campo innevato d'inverno
oppure conferirà un aspetto particolare ad un albero, esaltando le foglie bianche sui rami scuri.
di quanto non fosse in passato con l' analogica.
1 Premessa
Tralasciando le profonde questioni del dualismo
corpuscolare/ondulatorio della luce e semplicando
al massimo, noi vediamo gli oggetti perché sono
colpiti dai fotoni, particelle di cui è composta la
luce.
A seconda della composizione degli oggetti alcuni di
questi fotoni saranno catturati, altri invece riessi
no ai nostri occhi. Ogni fotone vibra ad una certa
frequenza e le frequenze dei fotoni riessi dall'oggetto ci permettono di dire che quell'oggetto ha un
determinato colore.
Come prodotto delle reazioni nucleari nel Sole, sulla Terra arrivano fotoni che vibrano in
moltissime frequenze diverse. Alcune sono bloccate dal campo magnetico terrestre, altre dall'atmosfera, ma quelle che riescono a passare sono molte di più di quelle che noi vediamo sotto forma di colori dal rosso al viola.
Laguna di Venezia con ltro Hoya R72 e
Canon EOS 300D senza IR-CUT.
Figura 2.1:
Al centro dello schema c'è la porzione
(banda) della luce visibile o spettro del visibile. La
frequenza è il reciproco della lunghezza d'onda.
Figura 1.1:
Anche gli ultravioletti sono interessanti per la loro
proprietà di esaltare alcuni materiali bianchi o uorescenti, per fotografare ori e anche per eettuare
ritratti particolari.
Noi ci soermeremo sui due tipi di luce più vicini
allo spettro del visibile, gli infrarossi (IR) e gli
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3 Teoria
te luce solare (principale fonte di infrarossi).
L'occhio umano[1] percepisce dai 400 ai 700nanometri (1 nm=1 milionesimo di metro) mentre
i sensori delle fotocamere digitali (CCD) percepiscono dai 300nm ai 1000nm. Quindi le frequenze
comprese tra questi due ultimi valori sono normalmente visibili dalle fotocamere digitali e dalle
webcam.
Durante l'assemblaggio delle fotocamere i produttori applicano un ltro sopra il CCD in modo da
bloccare le frequenze che noi non vediamo per evitare che le immagini catturate abbiano colori 'alterati'
rispetto a quello ci si aspetta di vedere.
Questi ltri, chiamati IR-CUT, non sono perfetti (ideali), cioè lasciano passare un po' di queste
frequenze adiacenti allo spettro del visibile, attenuandole.
Grazie a questa attenuazione possiamo 'facilmente' fotografare in queste bande invisibili all'occhio
umano montando un ltro adeguato sull'ottica della nostra macchina fotograca digitale.
I problemi che sorgono quando si fotografa l'invisibile sono dovuti all'ottica, all'attenuazione e alla dierenza di piano focale.
Figura 4.1: Curve di taglio delle frequenze luminose.
Il punto di sovrapposizione dei due graci è la nestra
che consente la fotograa IR nelle Canon digitali non
modicate. Dati acquisiti con spettrofotometro e
illuminante D65, Università di Padova, DEI.
A questo punto sorgono altri tre problemi: il
puntamento, gli hot-spot e la messa a fuoco.
• Il ltro Hoya R72 è completamente nero alla
vista e impedisce l'inquadratura tramite mirino. Per questo si può usare un viewnder da
inserire nella slitta del ash o semplicemente
inquadrare prima di mettere il ltro.
• I produttori disegnano le ottiche tenendo con-
Figura 3.1:
to della loro resa nella luce visibile mentre gli
infrarossi possono comportarsi diversamente
quando attraversano il cammino ottico dei
sempre più sosticati obiettivi.
La presenza di un elevato numero di lenti, soprattutto negli obiettivi zoom/grandangolari,
può causare quelli che vengono chiamati hotspot cioè aree circolari particolarmente luminose al centro del fotogramma dovute a riessi
che nell'infrarosso vanno a sommarsi e che si
fanno molto visibili con diaframmi piccoli.
Dierenze di piano focale tra UV, Visibile
e IR.
4 Tecnica negli infrarossi
Il ltro più diuso e facilmente reperibile è
l'Hoya R72 che blocca tutta la luce con una lunghezza d'onda superiore ai 720nm (lunghezza d'onda del vicino infrarosso NIR).
Per contro il nostro IR-CUT montato dai produttori della nostra digitale blocca tutto ciò che sta al di
sotto degli 700nm quindi teoricamente montando il
ltro R72 non vedremo nulla.
Come già detto, grazie all'attenuazione dovuta alla non idealità del ltro si riuscirà comunque a fotografare, ma la luce sarà veramente scarsa e si dovranno impostare tempi
di posa lunghi e sempre in condizioni di for1
Hotspot: scattata con Canon EOS 450D e
Tamron 17-55 a f/22 e ltro Hoya R72.
Figura 4.2:
Le ottiche correggono l'aberrazione cromatica solo nel visibile.
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• Come abbiamo visto nella Figura 3.1, i raggi
IR-CUT che impongono tempi di posa abbastanza
elevati anche se un po' più veloci rispetto agli IR.
Anche la messa a fuoco sarà più problematica per il
fatto che il piano focale degli UV è avanzato rispetto al visibile, quindi la messa a fuoco va impostata
come se il soggetto fosse più lontano della posizione
eettiva. In più la messa a fuoco all'innito negli
UV sarà pressoché impossibile in quanto l'obiettivo
non può permettere la messa a fuoco oltre l'innito,
rendendo necessaria una chiusura del diaframma allungando ulteriormente i tempi.
Per quanto riguarda l'ottica, i trattamenti antiriesso di alcuni obiettivi assorbono parte degli
UV, quindi utilizzare ottiche vecchie può essere
una soluzione, così come usare obiettivi a focale
ssa perchè la quantità di lenti all'interno dell'obiettivo può incidere sull'attenuazione di questo
tipo di luce. Anche usare obiettivi specici come il
Nikkor UV 105mm f/4.5 può essere vantaggioso.
infrarossi hanno un piano focale arretrato rispetto a quello del visibile1 : operativamente se
si vuole fotografare qualcosa ad una certa distanza si deve mettere a fuoco come se il soggetto fosse più vicino della posizione eettiva.
Questo crea grossi problemi nelle digitali compatte che non hanno la possibilità di mettere
a fuoco manualmente perché la messa a fuoco automatica è resa impossibile dalla scarsa quantità di luce che entra nel sensore per
via dell'attenuazione citata prima. Anche nelle DSLR senza sistema LiveView il problema
impone l'esecuzione di una serie di scatti per
vericare la corretta messa a fuoco. Con alcuni obiettivi invece la messa a fuoco è agevolata
dalla presenza di una tacca di messa a fuoco
calibrata appositamente per gli infrarossi2 .
Figura 4.3: Alcuni modelli hanno un pallino rosso o
un riga rossa, altri come il Canon FD 50mm hanno una
'R ' o una 'IR '
Scattata con Canon EOS 450D, lampada
UV 100W, desaturata in post-produzione.
Figura 5.1:
• Una soluzione alternativa potrebbe essere te-
nere un diaframma molto chiuso, con tutte
le conseguenze del caso sugli eventuali hotspot e sui sicuri tempi di posa più lunghi che
possono peggiorare la qualità dell'immagine
in termini di rumore elettronico, trattandosi
di fotograa digitale.
6 Soluzioni
Prima di inizare bisogna vericare che il ltro
IR-CUT non sia troppo aggressivo puntando il telecomando del televisore verso l'obiettivo e premendo un qualsiasi tasto3 . Se si riesce a vedere il led
illuminato signica che la digitale in questione può
eettuare scatti negli infrarossi con un ltro Hoya
R72, comunque a patto di impostare tempi di posa
lunghi (circa 30sec) e un'ottica adeguata che non
produca hot-spot con diaframma chiuso.
Una possibile soluzione ai problemi di messa a fuoco
nell'IR e negli UV e di attenuazione dovuta all'assorbimento degli UV da parte dell'ottica potrebbe
essere usare la tecnica Pinhole[3] che però causerebbe in entrambi i casi una fortissima attenuazione
della luminosità.
La soluzione a quasi tutti i problemi che sorgono
Per questo prima di acquistare un ltro infrarosso è
meglio vericare di possedere un'ottica adeguata[2].
5 Tecnica negli ultravioletti
Per fotografare gli ultravioletti esistono due tecniche: l'utilizzo di una fonte luminosa unicamente
UV come le Lampade di Wood, spesso usate nelle
discoteche; oppure utilizzare un particolare ltro,
però dicile da reperire, come il B+W 403, l'Hoya
U-360 (fuori produzione) o il Kodak Wratten 18A.
Come per gli infrarossi ci sono gli stessi problemi di attenuazione dovuti alla presenza del ltro
2
Solitamente si riferiscono a lunghezze d'onda sugli 800nm e va considerato che più ci si allontana dal visibile più l'aberrazione
cromatica si farà più forte
3
Il telecomando è dotato di un led infrarosso con il quale invia i comandi al televisore, i comandi vengono inviati ad impulsi
quindi se non si ha la funzione LiveView bisogna eettuare più di uno scatto per essere sicuri di vederlo.
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durante la fotograa IR e UV è la rimozione del
ltro IR-CUT.
L'operazione è costosa, critica, laboriosa e soprattutto irreversibile.
Rimuovendo il ltro IR-CUT il problema dell'attenuazione sparirà, consentendo la messa a fuoco automatica (anche se non sempre questa funziona) e consentendo di fotografare con tempi di
posa convenzionali e diaframmi chiusi (se l'ottica è adeguata). Per contro una fotograa convenzionale scattata con una digitale senza ltro IR-CUT vira visibilmente sul rosso e anche dopo un adeguata personalizzazione del bilanciamento del bianco per eliminare il viraggio,
la vegetazione sarà più chiara, l'acqua sarà più
scura ed in generale i rossi saranno più chiari.
Figura 6.3: Visibile con Canon EOS 450D non
modicata, Canon FD 50mm a f/22 1/40sec ISO1600.
IR con Canon EOS 300D a cui è stato
rimosso il ltro IR-CUT, Canon FD 50mm a f/22
1/40sec ISO1600 con fuoco all'innito per infrarossi e
ltro HoyaR72 sull'obbiettivo.
Figura 6.1:
IR con Canon EOS 450D non modicata,
Canon FD 50mm a f/22 30sec ISO1600,con ltro
HoyaR72.
Figura 6.4:
Rimuovendo il ltro IR-CUT si guadagna anche
nelle alte frequenze quindi sarà possibile eettuare
fotograe UV più facilmente, accorciando i tempi
di posa anche se il problema della messa a fuoco
all'innito negli UV rimarrà comunque.
Riferimenti bibliograci
[1] Retina e CCD: due tecnologie a confronto
http://www.photocompetition.it/
articolo_page.php?id_articolo=13,
Nicola
Carlon.
IR e visibile con Canon EOS 300D a cui è
stato rimosso il ltro IR-CUT, Canon FD 50mm a f/22
1/40sec ISO1600 senza alcun ltro IR sull'obiettivo.
Figura 6.2:
[2] Tabella con i test delle ottiche.
http://heim.i.uio.no/ gisle/photo/ir.html
[3] Pinhole tutorial.
http://www.nital.it/experience/pinhole9.php
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