Gli articoletti di Marco Cavina

MTF & COMPANY

E’ possibile quantificare oggettivamente la qualità di un obiettivo?

     Conoscere a priori la qualità di un obiettivo nell’imminenza dell’acquisto è una ragionevole richiesta per il futuro utente , specialmente se il marchio famoso ed il prezzo importante generano forti aspettative.

     Il problema è articolato e non si inquadra facilmente, sviluppato com’è su differenti piani :

1)       Occorre trovare uno standard, una struttura formale che permetta una verifica attendibile ed aderente alla realtà, evidenziando e premiando le qualità che – nel contesto reale – contribuiscono ad elevare tangibilmente la resa dell’immagine finale;

2)       E’ necessario che tutti gli obiettivi vengano testati in condizioni uniformi per garantire che i valori siano sempre confrontabili ;

3)       Soprattutto, c’è da chiedersi “cosa significa” obiettivo buono ; definire così un’ottica senza altro specificare è riduttivo : ad esempio un’ottica per architettura nitidissima con distorsione visibile sarà insoddisfacente; un’ottica da ritratto morbida ma plastica sarà ottima, etc.

     Sostanzialmente i test che dagli anni ’70 ad oggi hanno messo alla sbarra gli agognati obiettivi si sono basati su due sistemi :

1)       La RISOLUZIONE, espressa il linee per millimetro (l/mm) o in coppie di linee per millimetro, misurata fotografando apposite mire ottiche standard (es: USAF 1952) composte da coppie di linee bianche e nere sempre più piccole e disposte su un tabellone a distanza prefissata disposte nelle varie zone del campo; le linee delle mire hanno doppio orientamento : parallelo e perpendicolare alle diagonali.

2)       L’MTF , complesso sistema che misura il trasferimento di modulazione del contrasto, cioè rileva il contrasto residuo del soggetto ( posto come 100% all’origine) dopo il passaggio attraverso l’obiettivo , riferendosi a varie FREQUENZE SPAZIALI, cioè – in parole povere – al contrasto residuo di dettagli sempre più piccoli.

     Vantaggi e svantaggi di entrambi:

1)       la RISOLUZIONE si può misurare con relativa facilità ed in modo economico anche in casa, e posizionando numerose mire sul tabellone è possibile valutare minuziosamente tutte le zone del campo d’immagine, dal centro fino ai bordi ; il doppio orientamento a 90° delle linee permette valutazioni anche sull’aberrazione di ASTIGMATISMO ; d’altro canto dice poco sul contrasto, specialmente il MACROCONTRASTO dell’obiettivo, caratteristica molto importante per la resa finale dell’immagine ; altro limite consiste nella distanza di ripresa: normalmente le mire sono dimensionate per effettuare il test da una distanza di 25 o 50 volte la lunghezza focale, quindi su valori sostanzialmente molto ravvicinati; questo penalizza certi obiettivi, soprattutto i grandangolari. Ad esempio, un 17mm posto a 25 volte la sua lunghezza focale si troverà a soli 42,5 cm dal tabellone, ed a tale distanza un grandangolo spinto esibirà di certo una forte CURVATURA DI CAMPO, aberrazione che colloca la messa a fuoco su un piano aereo curvo, emisferico, impedendo di focheggiare simultaneamente le varie zone del tabellone; questo produrrà un giudizio falsato, perché alle normali distanze tale difetto sarà ampiamente corretto, e con soggetti tridimensionali , complice anche la PROFONDITA’ DI CAMPO, la qualità effettiva delle immagini sarà molto più alta. Infine il sistema deve sottostare a molte variabili (la messa a fuoco corretta, il micromosso, la pellicola utilizzata ed il suo trattamento, la planeità focale del film, il contrasto scelto per le mire, ad es. 100:1 o 1000:1) che inficiano la riproducibilità del sistema.

2)       L’MTF preleva direttamente l’immagine aerea dall’ottica eliminando virtualmente gli ultimi problemi di cui sopra ; fornisce una valutazione sul contrasto che spesso è più importante – ai fini pratici – del valore di risoluzione puro e semplice ; è possibile scegliere FREQUENZE SPAZIALI di riferimento via via più piccole senza soluzione di continuità, ottenendo un monitoraggio molto accurato della risposta dell’obiettivo su dettagli da grossolani a via via più piccoli, dando indicazioni anche sulle minime sfumature della “personalità” di un obiettivo. Svantaggi : un banco MTF Odeta completo ha un costo inavvicinabile ; non fornisce indicazioni dirette sulla risoluzione pura e semplice, anch’esso non tiene conto della curvatura di campo, obbligando il manovratore ad ottimizzare la messa a fuoco durante il test punto per punto adeguandosi al profilo reale del piano di messa a fuoco; per ottenere valori attendibili occorrono moltissime misurazioni, complicazione accettabile per monitorare la resa tipica di un prototipo ma non per testare la serie. Infine, l’MTF in sé (Leica Docet) non è sufficiente a definire il “blend” di un obiettivo , in quanto è parte del più complesso OTF (funzione di trasferimento ottico), che comprende anche il PTF (o funzione di trasferimento di fase) , che fornisce indicazioni anche sul COMA:

      In pratica, per capire l’MTF , potremmo schematizzare il passaggio chiaro-scuro che consente di definire visivamente un dettaglio prendendo i valori di luminanza delle due zone chiare e scure; disponendoli sul piano sotto forma di barre ravvicinare avremo come un’onda quadra, una barra alta pari ad alta densità ed una bassa pari a bassa densità (sull’immagine) ; se replichiamo nello spazio la sequenza di barre e colleghiamo i picchi dei rispettivi valori, otteniamo un’onda simile ad un sinusoide, la cui ampiezza evidenzia – appunto – l’MTF residuo;  a mano a mano che i dettagli si fanno piccoli diviene sempre più difficile per l’obiettivo mantenere la differenza di luminanza fra le parti chiare e scure di essi, quindi il trasferimento di contrasto si ridurrà e le due barre che evidenziano alte luci ed ombre saranno più ravvicinate, quindi anche l’ampiezza del sinusoide che collega i loro apici sarà minore; integrando la funzione, con dettagli molto piccoli l’obiettivo non riuscirà a trasferire alcuna differenza di contrasto fra alte e basse luci e le due barre saranno della stessa altezza, col sinusoide che le collega ridotto ad una linea piatta ; flatline, siete morti! (fotograficamente parlando).

    Semplicemente, con dettagli così piccoli l’obiettivo avrà un MTF pari a zero, quindi non fornisce alcuna informazione su di essi, palesando i suoi limiti fisici di resa; viceversa, con frequenze spaziali molto basse, ovvero con dettagli molto grandi l’MTF può essere anche del 100%.

     Qual è l’attinenza pratica di questi astrusi sistemi di misurazione ? Occorre un’ampia premessa; i tecnici della Zeiss – forse l’azienda col maggiore know-how, frutto di oltre un secolo di studi – hanno valutato con attenzione quali parametri della resa siano da privilegiare nel progetto al fine di un’immagine VISIVAMENTE PiU’ NITIDA, anche all’occhio del profano e non solo sulla carta.

     Tramite stampe dello stesso soggetto ottenute con ottiche dalla resa caratteristica differente, hanno concluso che un obiettivo fornito di alto MACROCONTRASTO e risoluzione media fornisce un’IMPRESSIONE DI NITIDEZZA maggiore di un altro dotato di RISOLUZIONE molto superiore ma contrasto più fiacco.

     MACROCONTRASTO e MICROCONTRASTO evidenziano la capacità di riprodurre con vigore dettagli più grossolani e dettagli minuti , ovvero un MTF più alto alle BASSE o alle ALTE FREQUENZE SPAZIALI.

     L’ing. Heynacher della Zeiss ha compiuto uno studio sistematico sulla visione dell’immagine, giungendo alla conclusione che non tutti i dettagli contribuiscono alla formazione del giudizio di qualità, ma solo quelli caratterizzati da una certa dimensione, che si mantiene più o meno costante dato che è un meccanismo automatico allontanare gli occhi all’aumentare della diagonale di formato della stampa, mantenendo di fatto un rapporto costante fra le due variabili.

     Più semplicemente: un dettaglio enorme non fornisce informazioni sulla qualità dell’obiettivo; d’altro canto uno troppo piccolo non fornisce ancoraggi visivi e viene trascurato; fra l’altro il limite di visione dell’occhio umano si attesta su un minuto di arco, cioè non risolve più oggetti a partire da una distanza 2500 volte superiore al loro diametro (con vista perfetta).

    Esiste invece una gamma di rapporti di riproduzione dentro la quale i dettagli forniscono all’osservatore il materiale necessario per giudicare la qualità; Heynacher fornì un valore alle varie frequenze spaziali privilegiando quelle che corrispondono ad un ingrandimento dei dettagli che sulla stampa finale soddisfano appunto tale condizione, dando vita alla sua famosa formula:

H = 16log ( 0,5 + 0,9T10 + 1,155T20 + 0,49T40 ) – 7,737

     Questa formula esprime la qualità assoluta dell’immagine ( H ) corrispondente ad un valore sempre negativo , da 0 (ottica perfetta) a -10 (obiettivo scadente) ; i valori indicati con T10 , T20 e T40 rappresentano il contributo al giudizio soggettivo di qualità dell’immagine apportato dalla risoluzione dei dettagli corrispondenti ad un ingrandimento sul film da 10 , 20  e 40 l/mm.

    Concludendo, la Zeiss considera ottimale ai fini della valutazione soggettiva di nitidezza un obiettivo dotato di curve MTF alte alla frequenza spaziale di 20 l/mm.

     Cosa realmente ci serve per ottenere buone fotografie ? Innanzitutto occorre chiarire l’ambito di utilizzo predisposto per l’obiettivo che intendiamo acquistare; infatti ogni schema ottico è stato ottimizzato su certe distanze, a certi diaframmi, su certi parametri e per certi soggetti, ed è bene esserne a conoscenza; per una foto notturna con luci puntiformi l’aberrazione di COMA (punti luminosi ridotti a sfere ovali o ad immagini a forma di “V”) è molto sgradevole; per il ritratto è fondamentale che l’obiettivo abbia uno SFUOCATO gradevole ; per gli edifici la DISTORSIONE dev’essere inavvertibile ; nel paesaggio un vigoroso MACROCONTRASTO è benvenuto, etc.

    Giudicando un TEST, quindi, prendete in considerazione anche altri parametri oltre a MTF o risoluzione, che negli obiettivi moderni di buona famiglia sono di solito più che sufficienti alla bisogna, privilegiando esemplari corretti dove serve realmente sul campo.

    E non è finita: i TEST al meglio ci forniranno un valore di qualità sul piano di fuoco, mentre – di norma – LA MAGGIORANZA DELL’IMMAGINE si trova fuori fuoco, quindi la sfumatura progressiva, la gradevolezza dei colori e delle forme indistinte, il Bo-Keh dei punti luminosi fuori fuoco acquistano importanza vitale e non c’è TEST che ce ne parli, troppo difficile mettere in piedi un sistema standard di valutazione: sarà ancora la nostra esperienza – con qualche compiacente scatto diretto su pellicola – a fornirci le risposte ; in linea di principio obiettivi nitidissimi, taglienti sul piano di fuoco non eccellono nello sfuocato; la sua gradevolezza e sfumatura indistinta dipendono – infatti – dalla curva dell’ABERRAZIONE SFERICA, che deve essere leggermente sottocorretta, penalizzando però sul piano di fuoco .

     Il colore, infine: ogni Casa ha il suo blend, ed anche da esemplare ad esemplare vi sono differenze legate al tipo di vetro e/o all’antiriflessi; non sottovalutate questo parametro: esistono obiettivi non nitidissimi ma dotati di una riproduzione commovente dei colori principali, altri sono puri e brillantissimi…anche in questo caso, un test casalingo con la pellicola preferita che ben conosciamo sarà risolutore.

    Infine, la meccanica: i test non la valutano ma tutta la struttura poggia su una precisa centratura ottica, che deve restare tale e priva di giochi anche dopo un impiego rude e continuativo ; questo ci allaccia ad un argomento spinoso e taciuto sovente in quanto scomodo: la costanza di resa.

    E’ assodato che nell’ambito della serie, anche fra le migliori marche, esistono differenze di rendimento ottico legate alle tolleranze di produzione e/o montaggio; in soldoni, non è garantito che il gemello del fuoriclasse uscito a pieni voti dai test che vi siete affrettati ad acquistare abbia lo stesso picco di resa: un tempo Zeiss Ikon per i suoi Contarex effettuava test singoli sulla produzione, uno ad uno; oggi i costi e la concorrenza sempre più agguerrita e votata al prezzo aggressivo hanno portato a tagliare i controlli in fase di produzione e quelli finali , generando questa incresciosa situazione; occhi aperti dunque, e l’augurio da parte mia che – dopo tanti travagli e peripezie – l’obiettivo “perfetto” PER VOI finisca nelle vostre mani e vi faccia finalmente felici.

                                                                                                                                                                              (MARCO CAVINA)