Le aperture più piccole forniscono una maggiore profondità di campo oltre il limite di diffrazione, anche se la nitidezza del picco soffre?

In Understanding Exposure (3a edizione, a pagina 48 ), Bryan Peterson ha quello che potrebbe essere definito uno sfogo contro la moderna saggezza convenzionale online sui limiti di diffrazione. Le risposte su questo sito web sono praticamente in linea con quella saggezza convenzionale; vedi Cos'è un "limite di diffrazione"? e qual è il vantaggio di una minuscola apertura?

Ma Peterson è particolarmente sprezzante nei confronti dei "siti Web dei forum di fotografia" e afferma che "vuole mettere le cose in chiaro". C'è un granello di verità in ciò che dice o è totalmente fuori base?

In particolare, afferma che f / 22 è "la più piccola apertura dell'obiettivo che, a sua volta, produce la massima profondità di campo" con un obiettivo grandangolare, e che f / 22 è quindi l' unico modo per registrare la nitidezza da davanti a dietro . Fermarsi oltre il limite di diffrazione darà una nitidezza su tutto il campo più coerente, anche se forse non è così nitida, forse? O il limite di diffrazione significa che a un certo punto, molto prima di f / 22 su dSLR APS-C, tutto è tanto nitido quanto andrà e, oltre a ciò, tutto peggiora?

Peterson dice anche "La questione di usare f / 22 è stato mai un problema durante i giorni in cui noi tutti film girato, e dovrebbe non essere un problema di oggi." In questa risposta su questo sito , jrista (in modo convincente, ho pensato) sostiene che il limite è una funzione del supporto di registrazione. Peterson, nonostante le credenziali come autore di fotografia più venduto, non dà abbastanza credito alla differenza tra film e digitale?

Prima di tutto, è stato un problema per il cinema. Se Bryan Peterson non ne era a conoscenza al momento, mostra solo ciò che non sapeva, non che in realtà non fosse un problema.

Ci sono state differenze però. Prima di tutto, non disponevamo di dati EXIF ​​e la maggior parte delle persone non ha tenuto abbastanza appunti abbastanza per sapere davvero perché lo scatto X è uscito un po 'più nitido dello scatto Y. Anche per quelli che hanno tenuto appunti, facendo test reali, come prendere 100 scatti dello stesso soggetto, mentre variando le impostazioni della fotocamera per vedere che cosa ha funzionato bene e che cosa ha fatto non era abbastanza lavoro che molto poche persone ogni davvero cercato.

In secondo luogo, per la maggior parte delle persone gli standard erano molto più bassi. Guardare le immagini sul monitor di un computer, in particolare, rende molto più facile lo zoom in modo ravvicinato, al punto che vedi difetti davvero minori che non avresti mai visto in una stampa di dimensioni ragionevoli o proiettando una diapositiva, anche molto grande .

Terzo, c'è qualcosa di un effetto psicologico coinvolto. Quando scatti af / 22, tutto è un po 'sfocato, quindi tendi (ad esempio) a non guardarlo abbastanza da vicino. La maggior parte delle persone non se ne accorgerà mai molto, perché hanno la tendenza a smettere di guardare più da vicino quando (di solito inconsciamente) si rendono conto che non ci sono più dettagli da vedere lì. Al contrario, se si scatta a, diciamo, f / 5.6 le parti dell'immagine che hanno esattamente le stesse dimensioni di CoF rispetto a af / 22 sembrerebbero sfocate, perché è possibile (almeno di solito) vedere parti che sono sostanzialmente più nitida.

In quarto luogo, molto dipende dalla qualità dell'obiettivo coinvolto. Se guardi / giochi con obiettivi di (diciamo) 50 o 60 anni fa, puoi praticamente dipendere dal fatto che secondo gli standard attuali sono piuttosto terribili quando sono spalancati. Un obiettivo f / 2 potrebbe essere facilmente necessario arrestarlo fino a f / 8 o giù di lì prima ancora che sia abbastanza buono per gli standard moderni. Le aberrazioni quando erano spalancate erano abbastanza cattive che la qualità stava ancora migliorando fino a f / 11 o addirittura a f / 16 in molti casi. Un ottimo obiettivo e un obiettivo davvero scadente sono quasi uguali a f / 22 - ma a f / 8 il grande obiettivo sarà molto meglio.

Per avvicinarti alla tua domanda diretta: sì, la dimensione del sensore ha un effetto considerevole. Con un sensore più grande, devi essere più vicino al soggetto per ottenere la stessa inquadratura con la stessa lunghezza focale dell'obiettivo. Ciò significa che un sensore più grande normalmente riduce il DoF apparente in modo da ottenere di più fermandosi. In secondo luogo, quando si utilizza un sensore più grande, si ingrandisce di meno per ottenere la stessa dimensione di stampa. Ciò evita che la perdita di nitidezza da una piccola apertura sia altrettanto evidente.

Per fare un esempio estremo, molti dei più noti fotografi "classici" come Adams e Weston appartenevano a quello che chiamavano il club f / 64. Scattando una fotocamera 8x10 (o anche più grande), avevano bisogno di una minuscola apertura per ottenere qualsiasi DoF, e (ovviamente abbastanza dal nome) consideravano f / 64 l'apertura ideale. La perdita di nitidezza non importava molto, per la semplice ragione che raramente ingrandivano molto. A partire da un negativo 8x10, anche una stampa 24x30 era solo un ingrandimento 3: 1 - un ingrandimento leggermente inferiore rispetto alla produzione di una stampa 3x5 da una fotocamera digitale a pieno formato.

Modifica: prima di tutto, f / 22 è necessario solo raramente dal punto di vista di DoF. Considera le distanze iperfocali per un obiettivo da 50 mm a varie aperture:

f/8:  41 feet
f/11: 29 feet
f/16: 21 feet
f/22: 15 feet

Il punto più vicino a fuoco è la metà di quel numero in ciascun caso, quindi passare da f / 16 a f / 22 ti fa guadagnare circa 3 piedi di primo piano a fuoco. Ci sono indubbiamente volte che guadagnare 3 piedi vale quasi tutto . Siamo onesti però: non è molto comune - e probabilmente il 95% delle volte che puoi usare f / 22 per fare il lavoro, potresti usare il focus stacking (per un esempio) per ottenere lo stesso risultato e ottenere una nitidezza molto maggiore complessivamente.

Per un paesaggio tipico, raramente è assolutamente necessario. Considera, ad esempio, una fotocamera FF con un obiettivo da 50 mm tenuto a livello degli occhi (diciamo 60 "da terra) con il terreno vicino approssimativamente piatto e livellato. Per semplicità, supponiamo che stiano tenendo la fotocamera approssimativamente a livello .

In questo caso, il primo piano più vicino al molto bordo dell'immagine è di circa 250 pollici (poco meno di 21 piedi) di distanza. Ciò significa che f / 8 è abbastanza piccolo da far rientrare l' intera immagine nel DoF. Qualcuno come sembra davvero vicino il molto bordo dell'immagine potrebbe essere in grado di notare che è solo leggermente più morbida rispetto al centro - ma quello che stiamo vedendo è ancora un po 'più nitida sul bordo e un sacco più nitida al centro che, se si avevo scattato la foto af / 22.

Mi sento in dovere di aggiungere, tuttavia, che DoF non è l'unico motivo per usare una piccola apertura. A volte uso un'apertura minuscola appositamente per dare un'immagine piuttosto morbida, a basso contrasto. L'impostazione di f / 22 (o f / 32, se disponibile) può essere un'alternativa davvero economica a un obiettivo con messa a fuoco morbida, e quando desideri un aspetto morbido e sognante come ti aspetteresti da una fotocamera a foro stenopeico, f / 32 può essere facile sostituire.

Bottom line: È del tutto possibile produrre delle immagini davvero belle scattando a f / 22 o f / 32 - ma quando / se lo usi, dovresti farlo basandoti almeno su un'idea di cosa aspettarti e sapendo che tu vuoi il tipo di immagine che otterrai. Non non farlo perché Bryan Peterson (o chiunque altro) si ha assicurato che è la cosa giusta da fare, e non si dovrebbe farlo in attesa di un quadro af / 22 ad uscire anche vicino al tagliente come uno af / 11.

Vorrei chiudere con una breve serie di immagini. Questi sono stati tutti presi da un treppiede con lo specchio prediletto, tutti a pochi secondi l'uno dall'altro, quindi la luce è cambiata molto poco, ecc. Prima uno scatto generale:

Quindi colture al 100% a f / 11, f / 16, f / 22 e / f32:

Ora, è vero che stiamo facendo capolino almeno in una certa misura qui, ma è anche vero che la perdita di qualità in f / 22 e (specialmente) f / 32 è abbastanza ovvia. Francamente, anche se la maggior parte dei test mostra una perdita di f / 16 quando si scatta obiettivi piatti e ad alto contrasto, qui su un'immagine reale, f / 16 non si presenta come così diverso da f / 11.

OTOH, af / 22 la perdita di qualità è abbastanza evidente, e af / 32 il risultato è francamente piuttosto terribile.

Oh, e questi sono tutti presi a 200mm. Se ritieni che una lente lunga ti salverà dagli effetti della diffrazione, preparati ad alcune delusioni ...

Sulle fotocamere digitali la Diffraction Limited Aperture (DLA) è determinata dalla dimensione dei pixel del sensore. Con il film aveva la dimensione dei grani nell'emulsione, quindi il DLA della stessa combinazione fotocamera / obiettivo variava in base al film utilizzato. Questo perché è correlato alla dimensione del cerchio di confusione per una data apertura. Con un sensore digitale il DLA è l'apertura alla quale la dimensione del cerchio di confusione diventa più grande dei pixel del sensore e inizia a influenzare visibilmente la nitidezza dell'immagine a livello di pixel. La diffrazione al DLA è appena visibile se visualizzata al 100% (1 pixel = 1 pixel) su un display. All'aumentare della densità dei pixel del sensore, ogni pixel si riduce e il DLA si allarga.

DLA non significa che non si dovrebbero usare aperture più strette. È qui che la nitidezza dell'immagine inizia a essere compromessa per aumentare il DOF. I sensori a risoluzione più elevata generalmente continuano a fornire maggiori dettagli ben oltre il DLA rispetto ai sensori a risoluzione inferiore fino a quando non viene raggiunta la "Frequenza di taglio di diffrazione" (un'apertura molto più stretta). La progressione da nitida a morbida non è brusca.

La DLA può variare notevolmente da una fotocamera all'altra. Tra la gamma attuale di Canon, la DLA più alta è f / 11 per la 1D X con 18.1MP su un sensore full frame (36X24mm). Ogni pixel ha una larghezza di 6,9 micrometri. I ribelli 7D, 60D e T2i tramite T4i condividono tutti lo stesso sensore di base che comprime 18,0 MP in un formato APS-C (22,3 X 14,9 mm) che utilizza pixel di 4,3 micron. Ciò si traduce in un DLA di f / 6.9. La 5D originale si estendeva 12,8 MP (8,2 micrometri di larghezza) su un sensore FF per un DLA di f / 13.2. Il segno 1D II utilizzava 8,2 MP con la stessa dimensione di pixel su un sensore APS-H per lo stesso DLA di f / 13.2.

Quindi cosa succede quando si seleziona un'apertura oltre la DLA? La diffrazione inizia a influire negativamente sulla nitidezza nel punto di messa a fuoco assoluto. In cambio l'apertura più stretta aumenta la profondità di campo che è a fuoco nominale. Esistono tecniche che ti consentono di massimizzare la profondità di campo utilizzando la massima apertura possibile. Imparare a calcolare la distanza iper-focale (o trasportare un grafico per ogni lunghezza focale che usi) ti consente di posizionare il punto di messa a fuoco il più vicino possibile alla fotocamera, consentendo a tutto ciò che va oltre quel punto fino all'infinito di rimanere accettabilmente messo a fuoco. A distanza ravvicinata e ad ampie aperture, la profondità di campo si trova equamente davanti e dietro il punto di messa a fuoco. All'aumentare della distanza del soggetto e / o l'apertura si restringe,Ecco un link a un calcolatore DOF che puoi usare per illustrarlo.

Quindi Peterson ha ragione o no quando dice che usare f / 22 non è un problema? Dipende. Su una fotocamera con pixel più grandi sarà meno un problema che su una fotocamera con più pixel stipati su un sensore più piccolo. Se l'immagine risultante verrà ridimensionata per la visualizzazione Web a dpi relativamente bassi e alta compressione, non sarà molto, se non altro, un fattore. Se l'immagine viene stampata in formati relativamente piccoli, non sarà un grosso problema. Se, d'altra parte, l'immagine verrà utilizzata per una stampa di grandi dimensioni ad alta risoluzione o ritagliata pesantemente quando viene visualizzata su un monitor, diventerà molto più un problema.

So che questa non è una risposta adeguata alla tua domanda, ma volevo evitare di allungare il thread dei commenti sulla prima (e buona) risposta.

Ho appena preso un modello di test Siemens (da http://fotofreaks.de/fototechnik/siemensstern/Siemensstern_v1.1.pdf ) e controllato la mia DSLR (Pentax K-20D con zoom Pentax 18-135mm). I miei test hanno dimostrato che, a varie lunghezze focali, ottengo sempre immagini significativamente più nitide a f / 11 che a f / 32. Ciò mi suggerisce che in effetti le piccole aperture sopra f / 16 tendono a causare una diffrazione negativa invece di aumentare la nitidezza. Ciò spiegherebbe anche che non è possibile ottenere una profondità focale maggiore poiché la diffrazione funziona di nuovo questo obiettivo, giusto?

Certo, questa non è una spiegazione, solo un esempio, e fatta da qualcuno con una conoscenza non troppo approfondita della fisica coinvolta. Ma ti incoraggio a fare test simili.

Non strettamente una risposta al commento di OP su Peterson, ma utile ad alcuni:

La sfocatura della diffrazione è molto ben definita. Conoscendo il f / stop e la lunghezza focale, la sfocatura può essere rimossa con pochissimi artefatti. SmartSharpen in PS, In-focus da Topaz e Piccure + da Piccureplus possono fare tutto questo. La deconvoluzione è computazionalmente costosa. P + ha un modo per impostare l'elaborazione in batch in modo da poterlo eseguire su una serie di pix durante la notte. Funziona in modo ottimale come primo passo nel flusso di lavoro di elaborazione delle immagini.