Quale sensore per la fotografia dentale? Seconda parte - Fotografiadentale
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Quale sensore per la fotografia dentale? Seconda parte

Quale sensore per la fotografia dentale? Seconda parte

Riprendiamo il discorso sui sensori con la seconda parte dell’articolo. Non perdiamoci in molti preamboli e passiamo direttamente alla continuazione del nostro pezzo. 

Ma veramente siamo sicuri che chiudere completamente il diaframma sia la soluzione giusta per ottenere buone fotografie? Beh, a questo punto, giudicate voi!

PARTE SECONDA

Entra in gioco la diffrazione

La profondità di campo calcolata nel paragrafo precedente aumenta riducendo il formato di sensore a parità di diaframmautilizzato. Ma questo scenario è anche a parità di qualità? Purtroppo no, perlomeno nel caso della fotografia dentale (e della macrofotografia in generale) in cui si utilizzano tipicamente diaframmi molto chiusi. Il motivo è la diffrazione.

Per quanti non ne hanno mai sentito parlare, la diffrazione è un fenomeno fisico ineliminabile che si verifica ogni qual volta un fascio di luce incontra un ostacolo o attraversa una fenditura (come il diaframma di un obiettivo), e provoca un fenomeno di interferenza che a sua volta, in caso di apertura circolare, produce una figura di interferenza simile a quella visibile in figura.

Il cerchio centrale, noto come disco di Airy, può essere considerato come la punta del “pennello di luce” che disegna l’immagine sul sensore, e si allarga progressivamente chiudendo il diaframma.

È qualitativamente intuitivo che, qualora la punta di questo pennello fosse più grande dei singoli pixel, il sensore non potrebbe essere sfruttato al 100%. Ad esempio, un sensore quadrato da 1 Mpixel, 1000×1000 pixel, “dipinto” da un fascio di luce da 2×2 pixel, equivarrebbe a un sensore da 500×500 pixel (0,25 Mpixel).

La dimensione del disco di Airy è proporzionale solo alla lunghezza d’onda della luce, che ovviamente non è sotto il controllo del fotografo, e al diaframma di lavoro, secondo la semplice relazione:

DAiry = 2,44 * Lambda * f

In cui Lambda è la lunghezza d’onda della luce (per un’analisi di massima, è possibile considerare Lambda = 0,55 µm, corrispondente alla luce verde), ed f è il classico rapporto focale comunemente utilizzato in fotografia.

A esempio, nel caso di diaframma f/11, DAiry = 2,44 * 0,55 * 11  ≈ 15 µm.

Per ragioni connesse alla presenza del filtro AA e del filtro di Bayer, in fotografia la diffrazione gioca un ruolo importante NON quando il diametro di Airy supera la dimensione del singolo pixel, come parrebbe intuitivo, ma quando supera di 2-3 volte il diametro del singolo pixel del sensore.

Di nuovo, la fatidica domanda: ha importanza nell’ambito della fotografia dentale?!? Purtroppo, si. Molta.

Un sensore 35mm da 24 Mpixel, risoluzione oggi molto diffusa, ha un pixel pitch (distanza tra i pixel, che in prima approssimazione può essere considerata anche la dimensione del singolo pixel) di 6 µm, ed è per questo a “rischio diffrazione” già a f/11.

Per l’APS-C, il pixel pitch di un sensore sempre da 24 Mpixel scende a meno di 4 µm, per il MQT si scende a circa 3 µm. Evidente dunque che sensori da 24 Mpixel di formato inferiore a 35mm sono tutti in qualche misura penalizzati dalla diffrazione già a digramma f/11. E in fotografia dentale sono comuni aperture f/16, f/22, f/32…

Schematizzazione del disco di Airy.

SCHEMI ARTICOLO SENSORI. FD.007

Il problema non si porrebbe assolutamente per il fotografo ritrattista, che tipicamente privilegia diaframmi molto aperti. Questo dimostra, una volta ancora, come le generalizzazioni lascino il tempo che trovano, soprattutto in un ambito particolare come quello della fotografia dentale.

Un Sensore APS-C, a parità di ottica, consente all’operatore di rimanere più distante dal soggetto.
Il campo inquadrato da fotocamere APS-C e Full Frame, sempre a parità di ottica da 100mm .

Come si vede, il vantaggio dei formati inferiori si è pressoché annullato. Resta loro qualche altro vantaggio pratico? Uno: la maggior distanza dal soggetto.

Distanza dal soggetto    

Con l’APS-C, è sempre possibile utilizzare ottiche 35mm e, come mostrato nella tabella 5, allontanarsi dal soggetto. Questo non assicura vantaggi tecnici ma può dare vantaggi “umani” e logistici: il fotografo risulta meno invasivo dello spazio personale del soggetto, e corre meno rischi di metterlo in ombra a causa della vicinanza.

In linea di massima, questo vale anche per il formato MQT, compatibilmente però con la disponibilità di obiettivi macro con focale superiore ai 100mm equivalenti (decisamente rari).

Qualità fotografica

Finora abbiamo attribuito ai formati superiori una generica “maggior qualità”, ma in cosa consiste esattamente questa maggior qualità e, come sempre, esiste un tangibile beneficio per l’utente nel caso specifico della fotografia dentale? Effettivamente, si. Ecco perché.

Rumore e gamma dinamica

La gamma dinamica è l’intervallo di valori di luminanza compresi tra il punto più luminoso (“punto di bianco”) e quello più scuro (“punto di nero”) correttamente riproducibili dal sensore. Se parlassimo di TV anziché di fotocamere, la gamma dinamica equivarrebbe al più familiare rapporto di contrasto.

È un aspetto importante in fotografia dentale, laddove si trovano nella stessa scena denti bianchi fortemente illuminati e cavità in ombra. Una gamma dinamica ristretta aumenta il rischio di registrare zone cosiddette “bruciate”, in cui il dente è rappresentato da un bianco omogeneo privo di sfumature, quindi privo di informazioni utili alla valutazione della sua struttura anatomica e cromatica. Di fatto, l’immagine non svolgerebbe una delle sue funzioni più importanti.

Per capire come questo aspetto sia legato alla dimensione del sensore è possibile pensare ai singoli pixel del sensore come a dei secchi e alla luce come palline da ping-pong (i singoli fotoni) che piovono dal cielo. Il secchio può ovviamente raccogliere palline solo fino al suo riempimento, e non oltre. Il numero massimo di palline raccoglibili senza che trabocchi rappresenta il “punto di bianco”. Dopo la tracimazione, viceversa, il secchio non offre più una misura attendibile delle palline cadute – in fotografia, della quantità di luce ricevuta dal pixel. Il pixel è cioè “bruciato”, e non può più offrire informazione utile.

Il secchio vuoto rappresenta, per così dire, lo stato di “bruciato nero”. Intendiamo con questo che, come il pixel completamente bianco, anche il pixel completamente nero non contiene alcuna informazione utile.

Il “punto di nero” è dato infine dal numero minimo di palline misurabile. A differenza del vero secchio, infatti, non è possibile per il sensore contare un singolo fotone. Qual è il numero minimo? Dipende tutto dal rumore di fondo presente! Il minimo segnale rilevabile è quello discriminabile in modo sicuro dal rumore di fondo, quindi dipende tutto dal rapporto segnale/rumore.

Tutto ciò premesso, il rapporto tra il punto di bianco e il punto di nero, o tra il numero massimo e il numero minimo di palline, è il rapporto di contrasto o, nel caso di un sensore, la sua gamma dinamica.

Facile allora capire perché un sensore di grande formato è vantaggioso: a parità di risoluzione, maggiore area equivale a maggior dimensione del singolo pixel. Questo porta due vantaggi. Il primo è che il secchio è più grande, quindi aumenta il numero massimo di palline. Il secondo è che il rapporto segnale/rumore è più favorevole, quindi si riduce il numero minimo di palline. Per entrambi i motivi, la gamma dinamica aumenta.

Gamma dinamica a parte, un favorevole rapporto segnale/rumore è vantaggioso di per sé, dato che, come molti fotografi ben sanno, si traduce in immagine più “pulite”, meno affette da rumore soprattutto ad alti ISO. Nell’ipotesi realistica in cui il fotografo utilizzi dei flash per illuminare il cavo orale, la sensibilità di lavoro della fotocamera sarà impostata a 100 ISO, e l’aspetto rumore di fondo sarà normalmente trascurabile. Anche a sensibilità basse, il rumore può comunque emergere sovraesponendo molto il file in post-produzione, per recuperare informazioni da zone in ombra o, più banalmente, per rimediare a un errore del fotografo.

Naturalmente, l’area del pixel non è l’unico metro di giudizio per un sensore. Però, esiste la generale tendenza da parte dei produttori a considerare i sensori di grande formato come più pregiati, e nel dedicare loro maggiori attenzioni e risorse. Non è un caso se nella classifica DxO Mark di qualità dei sensori, le prime 45(!) posizioni sono occupate da sensori full-frame o superiori.

Sistema e accessori

Un ultimo ma importante criterio di valutazione del sistema fotografico ideale per fotografia dentale è la disponibilità, nel sistema in esame, di ottiche utili – a questo abbiamo agà accennato nel paragrafi precedenti – e di accessori, flash in primis.

La fotocamera in sé nulla può senza una buona ottica macro di focale 100mm (35mm equivalenti) o superiore e di un sistema di flash dedicati di livello professionale, anche (ma non necessariamente) anulari.

Da questo punto di vista, i più maturi sistemi reflex (35mm o APS-C) dei costruttori storici, vale a dire Canon e Nikon, sono in netto vantaggio.

 

Conclusioni

Come abbiamo visto, alcuni vantaggi tipicamente accreditati ai piccoli formati sono piuttosto relativi, specie nello scenario che all’interno dell’articolo abbiamo definito “a qualità costante”. Esiste indubbiamente un certo vantaggio economico ma, almeno fino al formato 35mm incluso, tale vantaggio non è enorme se si prendono in considerazione corpi macchina e obiettivi di analogo livello. Ancora meno significativi, per gli scenari di nostro interesse, i vantaggi logistici (peso e ingombri) e operativi.

Tra le fotocamere 35mm e superiori si trovano modelli di livello assoluto superiore alla top di gamma APS-C, e in questo caso i costi ovviamente lievitano. Come sempre, si ha ciò per cui si paga.

Al fotografo che predilige il formato 35mm può essere semmai richiesta una tecnica migliore, per sfruttare al massimo la maggiore potenzialità della sua attrezzatura – ad esempio, una buona tecnica di messa a fuoco per gestire correttamente la profondità di campo; diamo infatti per scontato che, chi effettua una scelta in questo senso, sia per principio votato alla qualità, e non si accontenti di un grande corredo “da sfoggiare”. Nulla di strano, tutto considerato. È naturale che una fotocamera professionale richieda di padroneggiare la tecnica, così come una supercar esige di padroneggiare la tecnica di guida. Come ultimo “accessorio” del suo corredo, il professionista che scelga il formato 35mm potrà allora optare per un corso di fotografia specializzato.

I nostri sistemi di test e controllo per fotocamere e obiettivi. Le prove pratiche, in vivo, associate a quelle tecniche sono la formula vincente per giudicare correttamente i sitemi fotografici.

Alberto De Bernardi
info@albertodebernardi.it
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