Filtri ND

Filtri ND

Scopo principale di un filtro a Densità Neutra (Neutral Density o ND) è quello di diminuire la quantità di luce trasmessa attraverso un dato obiettivo. Come risultato, se la velocità dell’ otturatore è mantenuta inalterata, occorrerà aumentare l’apertura del diaframma dell’ottica di un fattore dipendente dalla gradazione del filtro ND impiegato per riottenere l’esposizione corretta.

Analogamente, se invece si desidera mantenere la stessa apertura sull’obiettivo, dopo aver apposto un filtro ND sulla lente frontale, dovrà essere ridotta la velocità dell’otturatore.

Il diagramma mostra chiaramente cosa accade con l’inserimento di un filtro ND: la linea rossa è la linea della corretta esposizione per la data fotocamera ad una certa sensibilità (guadagno). E’ evidente che tale corretta esposizione è ottenibile con un infinito insieme di coppie Apertura di diaframma/ Tempi Otturatore.

L’inserimento di un filtro ND ottiene come effetto che una quantità minore di luce passa attraverso l’obiettivo, pertanto la linea rossa trasla parallelamente verso il basso: ad una certa velocità dell’otturatore occorre aprire ulteriormente il diaframma per ottenere la corretta esposizione, coerentemente con quanto appena illustrato sull’effetto del filtro a Densità Neutra. Invertendo il ragionamento, mantenendo la stessa apertura di diaframma (cioè la stessa Profondità di Campo) occorrerà diminuire la velocità dell’otturatore per riottenere la corretta esposizione in presenza del dato filtro ND.

La densità ottica (D) esprime la misura dell’assorbimento di luce da parte del filtro. Teoricamente essa dovrebbe avvenire in modo uniforme, tale cioè da non alterare la colorimetria dell’ottica su cui è installato. Come è possibile intuire la densità ottica è in relazione con l’indice di Trasmissività (T), quota dell’intensità luminosa non riflessa dal filtro, secondo la semplice equazione:

D= log10 1/T

La densità è dunque funzione logaritmica della trasmissività e implica che quando la trasmissività è T=1, il valore di D = 0.5, quando la trasmissività scende al 50% (0.5)  D=0.3, quando la trasmissività scende al 25% (0.25),  D=0,6 e così via, secondo una prima tabella che è riassunta qui di seguito:

Frazione Luce Indice Trasmissività indice Densità
1 T=1 D=0
1/2 T=50% D=0.3
1/4 T=25% D=0.6
1/8 T=12.5% D=0.9
1/16 T=6.25% D=1.2
1/32 T=3.125% D=1.5

Tabella 1

A questo punto è utile porre in correlazione la Densità ottica con il numero di F-Stop di correzione per riottenere la corretta esposizione. Si ricorda che il numero F-Stop di un obiettivo è un parametro puramente geometrico (difatti, a rigore, sarebbe più opportuno parlare di T-Stop) che indica la luminosità di un’immagine formata da un obiettivo. Tale numero è intimamente legato alla profondità di campo ottenibile in una data inquadratura e dunque influenza anche il risultato artistico di una ripresa. Un numero di F-Stop più piccolo significa un’immagine più luminosa ma anche una profondità di campo corrispondentemente più compressa. Se f è la lunghezza focale dell’obiettivo in esame e d è la sua apertura effettiva, allora il suo F-Stop è dato da:

F-Stop= f/d

 

Dalla frazione appena espressa si nota che per una data ottica, maggiore è l’apertura effettiva (in relazione diretta con il diametro della prima lente) più piccolo sarà il numero F-Stop, cioè maggiore sarà la luminosità dell’obiettivo.

Si noti tuttavia che tale parametro, come già accennato, non rivela nulla sulle reali qualità ottiche dell’obiettivo: non dice infatti se tutta la luce incidente sull’apertura effettiva dell’ottica venga poi effettivamente trasmessa attraverso di essa. Può dunque accadere che due obiettivi con identico F-Stop ma diverse caratteristiche fisiche dei materiali ottici impiegati si evidenzino in diversi indici di riflessione e trasmissività: ciò risulterebbe in una diversa luminosità apparente dell’immagine riprodotta dalla macchina da presa o dalla fotocamera anche a parità di F-Stop impostato.

Per scongiurare tale pericolo è preferibile adottare quello che è denominato “T-Stop” (Transmission-stops) e definito come:

T − Stop = (F − Stop)/√T

La radice quadrata dell’indice di trasmissività (T) posta a denominatore “pesa” la frazione e ne fa tendere il valore al F-Stop geometrico se e soltanto se il valore di T tende ad 1, cioè al valore ideale. In tutti gli altri casi, cioè quanto più un’ottica è realizzata con vetri ottici scadenti o con trattamenti antiriflesso non adeguati, tanto più il valore T-Stop>F-Stop. Questa è una situazione assolutamente reale: le ottiche Canon sono le uniche che dichiarano un valore F-Stop molto prossimo al reale valore T-Stop. Altri costruttori presentano valori effettivi di luminosità che si evidenziano in fase di misura con differenze anche notevoli rispetto ai dati dichiarati.
E’ noto che la scala dell’Iris (o Diaframma) di un’ottica per cinematografia, televisione, Alta Definizione, Fotografia è incisa con una serie di marker contrassegnati con una serie di numeri in rapporto reciproco di

√2: 1.4, 2, 2.8, 4, 5.6, 8, 11, 16, 22.

 

 

La ragione di tale legge risiede nel fatto che la quantità di energia raccolta sul piano dell’immagine è direttamente proporzionale all’area della pupilla di entrata dell’obiettivo, mentre sul piano dell’immagine, l’energia per unità d’area è inversamente proporzionale all’area sulla quale l’immagine è formata. L’area della pupilla di entrata è proporzionale al quadrato del diametro della pupilla mentre l’area del piano dell’immagine risulta proporzionale al quadrato della lunghezza focale:

Energia Incidente  ∞ d2

Energia sul Piano Immagine ∞ 1/f2

Il rapporto tra queste due quantità è quindi una misura dell’illuminazione relativa prodotta sull’immagine. Un raddoppio della quantità espressa da tale rapporto esprime effettivamente un raddoppio della luminosità dell’immagine prodotta. Il rapporto semplice tra la lunghezza focale f e la apertura effettiva d dell’obiettivo è invece l’apertura relativa (F-Stop) e quindi solo il quadrato del valore della frazione è correlato corrisponde al raddoppio della luminosità dell’immagine.

Un aumento di √2 di tale valore corrisponderà ad un aumento di luminosità pari al 50%. Ora e quindi facile combinare la Tabella 1 aggiungendo il dato relativo all’apertura necessaria in termini di Stop necessaria a compensare la diminuzione di flusso luminoso causata dalla presenza del dato filtro ND:

Frazione Luce Indice Trasmissività indice Densità Apertura – F-Stop
1 T=1 D=0 0
1/2 T=50% D=0.3 1
1/4 T=25% D=0.6 2
1/8 T=12.5% D=0.9 3
1/16 T=6.25% D=1.2 4
1/32 T=3.125% D=1.5 5

Tabella 2

Si noti che esiste anche un’altra nomenclatura per i filtri ND, tale da evidenziare direttamente l’azione correttiva da apportare sulla ghiera del diaframma. In tal caso, essi sono indicati secondo la potenza di 2 avente come esponente il numero di Stop di correzione:

ND 0.3 = ND 2; (21 = 2)

ND 0.6 = ND 4; (22 = 4)

ND 0.9 = ND 8; (23 = 8 )

Pertanto la Tabella 2 può essere ancora riscritta aggiungendo un’ultima colonna come segue:

Frazione Luce Indice Trasmissività indice Densità Apertura – F-Stop Nomenclatura Alternativa
1 T=1 D=0 0
1/2 T=50% D=0.3 1 ND2
1/4 T=25% D=0.6 2 ND4
1/8 T=12.5% D=0.9 3 ND8
1/16 T=6.25% D=1.2 4 ND16
1/32 T=3.125% D=1.5 5 ND32

Tabella 3



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