La "Profondità di Campo"

Scopo di questo breve articolo é di dare delle indicazioni un po' più precise ed un po' meno vaghe di quello che dovrebbe essere un concetto chiaro per tutti ... la Profondità di Campo.

Cominciamo quindi con la definizione :

 
Si definisce Profondita di Campo (PDC, DOF in inglese) quell'intervallo attorno al piano focale in cui l'immagine rimane definita ("a fuoco").
 

Come sappiamo La PDC varia in funzione di vari parametri : l'obiettivo, l'apertura, la distanza di messa a fuoco, ma fondamentalmente ... la sua percezione varia in funzione della dimensione dell'immagine che osserviamo e della distanza da cui la osserviamo.
Essa non é una cosa che crea una separazione netta tra un piano in cui tutto é a fuoco ed al di la del quale l'immagine é sfocata, ma é piuttosto una cosa progressiva, che va a sfumare. Di fatto, tutto ciò che si trova davanti o dietro il piano di messa a fuoco perde piano piano di nitidezza sino ad arrivare allo sfocato.
 
 

 
 

Detta così la cosa é ... piuttosto "pratica", ma un po' poco scientifica, per cui dobbiamo introdurre un concetto che, invece, ci permette di definire più correttamente (scientificamente) la cosa : il "circolo di confusione" ... oggetto che definisce quanto un punto debba essere sfocato affinché la sfocatura sia apprezzabile ad occhio umano.

In particolare, quando il "circolo di confusione" diventa distinguibile ad occhio umano, significa che ciò che stiamo osservando é fuori dalla PDC e quindi la sua nitidezza non é più accettabile.

 

Nell'immagine di esempio sopra riportata, il "circolo di confusione" é stato volutamente fatto molto grande (direi addirittura spropositatamente grande ) con il solo scopo di illustrare il concetto. Nella realtà esso ? molto piccolo e copre solo una parte infinitesimale del sensore (o ... della pellicola ) della nostra fotocamera.

OK, ma quando é che il "circolo di confusione" diventa visibile ai nostri occhi e come possiamo definirlo ?

Il "circolo di confusione" é definito come un'area la cui sfocatura passerebbe inosservata se guardassimo un immagine stampata su un formato 20 x 25 cm. (8 pollici x 10 pollici) da una distanza di circa 30 cm. (1 piede).
A tale distanza di visione e di dimensioni di stampa, il "circolo di confusione" é trascurabile se non é più grande di 0,2 mm (questo perché un normale occhio umano distingue 5 linee per millimetro alla distanza di 25 centimetri quindi il "circolo di confusione" corrisponde circa a 0,2 mm.).

Partendo da quest'ultimo valore facilmente si possono calcolare i valori anche per le altre dimensioni (es. per i 24 x 36 mm. della pellicola), rapportandoli all'immagine 20 x 25 cm.
Un fotogramma 35 mm. (24 x 36 mm.) deve essere ingrandito 7,06 volte per raggiungere le dimensioni di 20 x 25 cm. (che abbiamo definito come riferimento) quindi, il "circolo di confusione", sarà calcolato come (0,20 mm. / 7,06) = 0,028 mm. Al diminuire o all'aumentare di questo valore l'immagine risulterà rispettivamente più o meno nitida.

Tale "valore" viene utilizzato dai produttori di obiettivi per disegnare, sugli obiettivi stessi, i riferimenti di "messa a fuoco" in funzione del diaframma scelto.

 

Come abbiamo visto, la dimensione del "circolo di confusione" é funzione della grandezza dell'immagine che si osserva e della distanza di osservazione.

Nel caso del digitale essa é anche funzione di un altra grandezza ... la "dimensione del pixel".

Difatti, nel caso di un monitor, il "circolo di confusione" potrebbe addirittura essere più piccolo della dimensione stessa del singolo pixel, con la ovvia conseguenza di ingannare la nostra percezione di PDC.Dall'altro lato, risulta atrettanto ovvio che, la PDC é influenzata dalle dimensioni del singolo pixel del sensore della fotocamera (sempre in rapporto alle dimensioni del "circolo di confusione").

E' a questo punto interessante notare che la PDC impone solo un massimo per il "circolo di confusione", ma non descrive cosa succede quando si é al di fuori della PDC, ossia nelle zone dello "sfocato". Due immagini che hanno esattamente la stessa PDC, possono avere un sfocato completamente diverso, funzione del tipo di diaframma dell'obiettivo, delle lenti, ecc. ecc.



Anche se le dimensioni dell'immagine e la distanza di osservazione sono fattori molto importanti, che influenzano quanto grande é il "circolo di confusione", l'apertura e la distanza focale sono in realtà i due fattori principali che determinano la nostra PdC (... e, di conseguenza, il limite di sfocatura sul ns. sensore).

Diaframma molto aperto (quindi basso F) e distanze focale corta, sono gli elementi che favoriscono una PDC piuttosto breve. Ecco un esempio di immagine in cui viene variata solo l'apertura del diaframma :

 

 

... ed in cui risulta ben visibile il ridursi della PDC in funzione del ridursi del numero di diaframma F.

Non abbiamo sino qui parlato della "lunghezza focale" di un obiettivo e di che influenza essa abbia sulla PDC. In realtà non é la "lunghezza focale" in se ad influenzare la PDC, ma l'uso che noi siamo soliti fare dei vari obiettivi con differenti lunghezze focali !

Mi spiego meglio, normalmente noi usiamo un tele obiettivo per effettuare foto da lontano ed un obiettivo con focale più corta per effettuare riprese di soggetti più vicini. Bene, se ora prendessimo due obiettivi, un tele ed un grand'angolo, e facessimo in modo di inquadrare lo stesso oggetto in modo che esso occupi esattamente lo stesso spazio nel mirino (ovvero ci appaia delle stesse dimensioni, ovviamente avvicinandoci nel caso del grand'angolo ed allontanandoci nel caso del tele) scopriremmo che la PDC é la stessa !!!
Una bellissima dimostrazione pratica di quanto affermato, messa a punto da tale Michael Reichmann ? visibile _QUI_

Se questo é vero, non é altrettanto vero che la sua ripartizione tra la parte davanti al piano focale e la parte dietro il piano focale sia esattamente al 50%, anzi, essa é proprio funzione della "lunghezza focale". A minore lunghezze focali corrisponde una ripartizione nettamente a favore della parte dietro al piano focale, ripartizione che tende piano piano ad avvicinarsi al 50% all'aumentare della lunghezza focale.


E' dunque possibile, fissato un certo "circolo di confusione", calcolare con precisione la PDC e la sua ripartizione davanti e dietro al piano focale ?

La risposta é si, ma per farlo dobbiamo introdurre un altro concetto, quello di ... "distanza iperfocale" .. che altro non é che quella distanza di messa a fuoco per cui la PDC si estende dietro al piano focale fino all'infinito e davanti al piano focale per il 50% della suddetta distanza di messa a fuoco.

Se definiamo le seguenti abbreviazioni :

H = distanza iperfocale in mm.
f = focale dell'obiettivo in mm.
s = distanza di messa a fuoco mm.
c = circolo di confusione in mm.
A = apertura espressa in F-stop

potremo esprimere la distanza iperfocale come :

 

H = (f² / A*c) + f

... con cui calcolare l'estendersi dalle PDC difronte e dietro al piano di messa a fuoco (s) :

 

PDC davanti = s*(H - f) / (H + s - 2*f)

PDC dietro = s*(H - f) / (H - s)

E vediamo un esempio pratico ...

Obiettivo da 85 mm ( f ), apertura F2 ( A ), distanza del soggetto 10 mt ( s ), circolo di confusione 0.02 mm ( c ) ...

H = 180,7 mt ; PDC davanti = 9,46 mt ; PDC dietro = 10,58 mt ... da cui la PDC si estende davanti al soggetto per 54 cm e dietro per 58 cm.


Per chi fosse interessato _QUI_ é possibile trovare il necessario per stamparsi dei simpatici "regoli calcolatore" per effettuare rapidamente il calcolo della PDC dei propri obiettivi


Spero che tutto cioé abbia chiarito un po' di più il concetto della PDC ed abbia mostrato come essa non é un qualche cosa di approssimato, ma frutto di precisi calcoli matematici.

Buon divertimento.
 

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