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livello medio
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ARGOMENTO: FOTOGRAFIA
PERIODO: XXI SECOLO
AREA: DIDATTICA
parole chiave: ottica subacquea
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Rifrazione
Abbiamo visto negli articoli precedenti come il fenomeno della rifrazione deformi le nostre immagini. Un efficace sistema per eliminare tale problema e, nello stesso tempo, mantenere la possibilità di cambiare gli obbiettivi, è utilizzare delle interfacce acqua-aria intercambiabili.
Nel caso di grandangolari sarà necessario utilizzare delle interfacce sferiche tali che il loro raggio sia centrato in modo che tutta la luce entrante abbia un angolo di 90°. Questo comporta però la necessità di compensare un effetto secondario in quanto l’interfaccia sferica si comporta nell’acqua come una lente negativa, che richiede una correzione. Ad esempio con i grandangolari più corti, da 8mm a 24mm, si genera il fenomeno di aberrazione cromatica, uno stiramento periferico dell’immagine che si attenua andando verso il centro dell’immagine in cui resta corretta. Per questi tipi di obiettivi si usa dotare la custodia subacquea di un oblò sferico che ripristina l’angolo di campo ottico.
Inoltre, le distorsioni “a barilotto“, tipiche dei grandangolari, possono essere corrette anche via software.
Uno dei maggiori problemi nel caso di utilizzazione di un’interfaccia piana è il fattore di ingrandimento M = 1,33, che riduce del 33% il campo dell’obiettivo. Di logica, per eliminare questo problema, occorrerebbe un sistema a “telescopio inverso”, con fattore di ingrandimento di 1/1,33. Si dovrebbe poi correggere la distorsione positiva causata dall’interfaccia. Un sistema per realizzare tutto questo, fu sviluppato da D. Rebikoff e A. Ivanoff un telescopio galileiano inverso, in cui la lente concava (negativa) era usata come interfaccia con l’acqua.
Il sistema di lenti sarà afocale se fp = fn + d dove fp è la lunghezza focale della lente positiva, fn la lunghezza focale della lente negativa e d la distanza tra le lenti. L’ingrandimento del sistema di lenti, detto 1/nw, è uguale al rapporto delle lunghezze focali:
Per una lente sottile la lunghezza focale è data in termini di curvatura delle due superfici:
dove R1 e R2 sono i raggi di curvatura delle superfici della lente e n è l’indice di rifrattività.
La lente di correzione Ivanoff – Rebikoff ha numerose utili proprietà:
– è afocale e puà essere usata con lenti da telecamera convenzionali di qualsiasi lunghezza focale
– la lunghezza focale ed il campo visivo della lente sono identici nell’acqua e nell’aria
– la distorsione “pincushion”, le aberrazioni cromatiche e quelle di altra natura vengono corrette perfettamente
– la profondità di campo viene aumentata di circa un fattore due rispetto a quella di un oblò piano con stesso obiettivo ed apertura.
Attenzione
Quando si usa una lente di correzione, la lente dovrebbe essere messa a fuoco secondo la reale (non apparente) distanza dall’oggetto.
La profondità di campo sarà molto grande se useremo obiettivi grandangolari con lenti di correzione. In pratica una o due posizioni focali saranno sufficienti per la maggior parte delle condizioni del soggetto; l’unica eccezione si avrà quando siano necessarie aperture d’obbiettivo molto grandi (piccoli valori di f), a causa di bassi livelli di luce. Una grande profondità di campo (grandi valori di f) offre vantaggi pratici molto importanti, poichè non sarà necessario mettere continuamente a fuoco la telecamera per bilanciare il movimento del soggetto.
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Contrasto
La possibilità di discernere all’interno delle fotografie i particolari è legata anche al contrasto. Per migliorare il contrasto in fotografia si dovranno utilizzare filtri speciali colorati durante le riprese (del tipo Warren per diminuire la componente blu), e in fase di stampa dovranno essere utilizzate pellicole e carte ad alta sensibilità (da 6000 ASA a 12.000 ASA, ottenute tramite tiraggio del negativo). Con l’avvento del digitale molte di queste correzioni possono essere fatte con programmi di editing di immagine agendo sulle curve di contrasto.
Fine parte V – continua
Andrea Mucedola
foto di copertina Francesco Pacienza
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Fonti
Tesi specialistica Ottica subacquea e sue applicazioni nella guerra mine, 1985, autore Andrea Mucedola
Underwater Optical Imaging: Status and Prospects di Jules S. Jaffe, Kad D. Moore, John McLean e Michael R Strand
In Water Photography”, Mertens, 1970
wikipedia
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ammiraglio della Marina Militare Italiana (riserva), è laureato in Scienze Marittime della Difesa presso l’Università di Pisa ed in Scienze Politiche cum laude all’Università di Trieste. Analista di Maritime Security, collabora con numerosi Centri di studi e analisi geopolitici italiani ed internazionali. Ricercatore subacqueo scientifico dal 1993, nel 2019, ha ricevuto il Tridente d’oro dell’Accademia delle Scienze e Tecniche Subacquee per la divulgazione della cultura del mare. Fa parte del Comitato scientifico della Fondazione Atlantide e della Scuola internazionale Subacquei scientifici (ISSD – AIOSS).