Ci sono state alcune risposte molto buone, tuttavia ci sono alcuni dettagli che non sono stati menzionati. Innanzitutto, la diffrazione si verifica sempre, ad ogni apertura, poiché la luce si piega attorno ai bordi del diaframma e crea un " disco aerato ". La dimensione del disco arioso e la proporzione del disco che comprende gli anelli esterni e l'ampiezza di ciascuna onda negli anelli esterni aumenta all'aumentare dell'apertura (l'apertura fisica si riduce). Quando ci si avvicina alla fotografia in il modo in cui Whuber ha menzionato nella sua risposta:
Pensa a una scena composta da molti piccoli punti discreti di luce.
Ti rendi conto che ognuno di quei punti di luce, quando focalizzato dall'obiettivo, sta generando il proprio disco arioso sul supporto di imaging.
Per quanto riguarda il mezzo immagine
Va anche notato chiaramente che il limite di diffrazione non è in realtà una limitazione di un obiettivo. Come notato sopra, le lenti creano sempre un modello di diffrazione, solo il grado e l'estensione di quel modello cambiano quando l'obiettivo viene arrestato. Il "limite" della diffrazione è una funzione del mezzo di imaging. Un sensore con fotositi più piccoli o una pellicola con grana più piccola avrà un limite inferiore di diffrazione rispetto a quelli con fotositi / grani più grandi. Ciò è dovuto al fatto che un photosite più piccolo copre meno dell'area ariosa del disco rispetto a un photosite più grande. Quando il disco arioso aumenta di dimensioni e intensità quando si ferma una lente, il disco arioso influisce sui fotositi vicini.
Il limite di diffrazioneè il punto in cui i dischi aerati diventano abbastanza grandi da iniziare a influenzare più di un singolo photosite. Un altro modo per osservarlo è quando i dischi ariosi provenienti da due punti luce punti risolvibili dal sensore iniziano a fondersi. A una grande apertura, le sorgenti luminose a due punti immaginate da un sensore possono influenzare solo i singoli fotositi vicini. Quando l'apertura viene arrestata, il disco aerato generato da ciascuna sorgente luminosa punto cresce fino al punto in cui gli anelli esterni di ciascun disco aerato iniziano a fondersi. Questo è il punto in cui un sensore è "limitato dalla diffrazione", poiché le singole sorgenti luminose puntiformi non si risolvono più in un singolo photosite ... si stanno unendo e coprono più di un photosite. Il punto in cui il centro di ciascun disco aerato si fonde è il limite di risoluzione, e non sarai più in grado di risolvere i dettagli più fini indipendentemente dall'apertura utilizzata. Questa è la frequenza di taglio di diffrazione.
Va notato che è possibile che un obiettivo risolva un punto più piccolo dei pixel in un mezzo di imaging. Questo è il caso in cui i dischi ariosi messi a fuoco da un copriobiettivo coprono solo una frazione del photosite. In questo caso, anche se due sorgenti luminose a punti altamente risolti generano dischi ariosi che si fondono su un singolo photosite, il risultato finale sarà lo stesso ... il sensore rileverà solo una luce a singolo punto indipendentemente dall'apertura. Il "limite di diffrazione" di un tale sensore sarebbe più alto (diciamo f / 16) rispetto a un sensore che è in grado di risolvere distintamente entrambe le sorgenti luminose puntiformi (che potrebbe essere limitata dalla diffrazione in f / 8). È anche possibile e probabilequel punto le fonti luminose NON saranno perfettamente focalizzate sul centro di un fotosite. È del tutto plausibile che un disco arioso sia focalizzato al confine tra due fotositi o alla giunzione di quattro fotositi. In un sensore bianco e nero o un sensore foveon (sensori di colore sovrapposti), ciò causerebbe solo un ammorbidimento. In un sensore a colori, in cui una giunzione quadrata di 4 fotositi catturerà uno schema alternato di colori GRGB, poiché un disco arioso può influenzare il colore finale reso da quei quattro fotositi e causare ammorbidimento o risoluzione errata.
La mia Canon 450D, un sensore APS-C da 12,2 mp, ha un limite di diffrazione di f / 8,4. Al contrario, la Canon 5D Mark II, un sensore Full Frame da 21,1 mp, ha un limite di diffrazione di f / 10,3. Il sensore più grande, nonostante abbia quasi il doppio dei megapixel, può fare un ulteriore arresto prima di incontrare il suo limite di diffrazione. Questo perché le dimensioni fisiche dei fotositi della 5D II sono maggiori di quelle della 450D. (Un buon esempio di uno dei numerosi vantaggi di sensori più grandi.)
Chiavi nel mix
Spesso si possono incontrare tabelle su Internet che specificano un'apertura limitata per la diffrazione specifica per formati specifici. Vedo spesso f / 16 usato per i sensori APS-C e f / 22 per Full Frame. Nel mondo digitale, questi numeri sono generalmente inutili. L'apertura di limitazione della diffrazione (DLA) è in definitiva una funzione della relazione tra la dimensione di un punto di luce focalizzato (incluso lo schema arioso del disco) e la dimensione di un singolo elemento sensibile alla luce su un sensore. Per ogni data dimensione del sensore, APS-C o Full Frame, il limite di diffrazione cambierà in base alla dimensione dei fotositi. Un esempio di questo può essere visto negli anni con la linea di fotocamere EOS Rebel di Canon:
Camera | DLA
--------------------
350D | f/10.4
400D | f/9.3
450D | f/8.4
500D | f/7.6
550D | f/6.8
La storia dovrebbe essere simile per le dimensioni del grano del film. I film con grana più fine sarebbero in definitiva più sensibili all'ammorbidimento della diffrazione a aperture inferiori rispetto ai film con grani più grandi.
La frequenza di taglio di diffrazione
La diffrazione viene spesso propagandata come un killer di immagini e la gente parla del "limite di diffrazione" come il punto in cui non è più possibile risolvere un'immagine "utilmente". Al contrario, il limite di diffrazione è solo il punto in cui la diffrazione inizia a influenzare un'immagine per il particolare mezzo di immagine che si sta utilizzando. La frequenza di taglio di diffrazione è il punto in cui una nitidezza aggiuntiva è impossibile per una data apertura, e questa è effettivamente una funzione dell'obiettivo e dell'apertura fisica.
La formula per la frequenza di taglio di diffrazione per sistemi ottici (perfetti) è la seguente:
fc = 1 / (λ * f #) cicli / mm
Ciò afferma che il reciproco della lunghezza d'onda della luce messa a fuoco moltiplicato per il numero f dell'obiettivo è il numero di cicli per millimetro che possono essere risolti. La frequenza di taglio di diffrazione è generalmente il punto in cui la risoluzione raggiunge la lunghezza d'onda delle frequenze della luce stessa. Per luce visibile, λ tra 380-750nm o 0,38-0,75 micron. Fino a quando non viene raggiunta la frequenza di taglio per una determinata apertura, è possibile ottenere una risoluzione maggiore.
Esempi visivi
La sequenza di immagini di Whubers sopra è un esempio decente dell'effetto della diffrazione, nonché dell'effetto delle aberrazioni ottiche quando l'obiettivo è completamente aperto. Penso che soffra un po 'di un cambiamento di messa a fuoco a causa dell'aberrazione sferica, quindi ho creato una GIF animata che dimostra gli effetti della modifica dell'apertura di un obiettivo Canon 50mm f / 1.4 in giù dalla sua apertura più ampia alla sua più stretta, in stop completi .
(Nota: l'immagine è grande, 3,8 meg, quindi lasciala scaricare completamente per vedere il confronto della nitidezza ad ogni fermata.) L'immagine mostra una marcata aberrazione ottica quando si scatta a tutta apertura, in particolare aberrazione cromatica e qualche aberrazione sferica (potrebbero esserci leggera frange viola ... Ho cercato di mettere a fuoco.) Arrestato a f / 2, CA è notevolmente ridotto. Da f / 2.8 a f / 8, la nitidezza è ai vertici, con f / 8 ideale. A f / 11, la nitidezza diminuisce leggermente, a causa della diffrazione . A f / 16 e in particolare a f / 22, la diffrazione influenza visibilmente la nitidezza dell'immagine. Si noti che anche con la sfocatura di diffrazione, f / 22 è ancora notevolmente più nitido di f / 1.4 o f / 2.
