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Fotografia: L’otturatore

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CHE COSA E’ L’OTTURATORE?

In fotografia, l’otturatore è quel dispositivo meccanico o elettronico, che regola il tempo per il quale il sensore o la pellicola vengono colpiti dalla luce convogliata attraverso l’obiettivo. Unitamente al diaframma e al valore degli ISO, l’otturatore consente di dosare esattamente la quantità di luce che deve pervenire sul sensore o sulla pellicola. Nella corretta regolazione di questi tre dispositivi consiste l’effettuazione di una cosiddetta perfetta “esposizione”: impostazione e risultato sono condizionati anche dalla grandezza, risoluzione e tecnologia del sensore o dalla sensibilità della pellicola fotografica utilizzata. I due elementi del tempo d’otturazione e dell’apertura di diaframma sono tra di loro collegati in base alla legge di reciprocità che stabilisce la dipendenza diretta tra otturatore e diaframma: più breve è là velocità d’otturazione e più aperto deve essere il diaframma e viceversa, al fine di ottenere coppie di valori equivalenti quanto alla quantità totale di luce che raggiunge e impressiona correttamente il sensore o la pellicola.

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Otturatore a tendina avvolgibile con carica a molla, 1900-1910

STORIA DELL’OTTURATORE

Un tempo l’otturatore all’origine della fotografia era praticamente inesistente, ma in seguito è stato costantemente migliorato e ha avuto uno sviluppo tecnologico perlomeno simile a quello dell’apparecchio fotografico, degli obiettivi e dei materiali sensibili. Storicamente possiamo registrare alcune tappe fondamentali che hanno portato alla situazione attuale di mercato dove gli otturatori sono sistemi estremamente elaborati tecnologicamente. Agli albori della fotografia la bassa sensibilità dei materiali in uso imponeva lunghi tempi di otturazione, che arrivavano anche a ore. Bastava coprire, oscurare l’obiettivo prima e dopo l’esposizione con sistemi improvvisati e casuali, quali il cappello o la mano semplicemente appoggiati alla lente frontale, per raggiungere lo scopo. I progressi chimici della fotografia imposero, via via, tempi d’otturazione sempre più brevi difficilmente realizzabili con sistemi empirici e improvvisati. Nacque così la necessità di aprire l’obiettivo con meccanismi creati appositamente che, nei fatti, consentissero i tempi brevi e brevissimi, ormai indispensabili.

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Otturatore a tendina con carica a molla

Per questo si scatenò, nella seconda metà del XIX secolo, un’autentica gara tra ì vari costruttori. Frutto di tanti e volonterosi sforzi furono, nella maggior parte dei casi, otturatori molto approssimativi che avevano la sola qualità di presentarsi in modo variamente spettacolare, mentre la loro efficienza lasciava molto a desiderare. Si diffuse dapprima l’ otturatore a caduta, che consisteva in una semplice piastra che scivolava, dall’alto verso il basso per semplice caduta appunto, entro guide montate davanti all’obiettivo di ripresa. A metà della piastra, circa, c’era un foro circolare, del diametro uguale a quello della montatura esterna dell’ obiettivo, attraverso il quale entrava la luce, quando, evidentemente, questo si trovava in corrispondenza dell’ottica. La velocità di caduta della piastra, che poteva essere frizionata opportunamente per tempi d’otturazione più o meno lunghi, determinava la quantità di luce che raggiungeva la pellicola. Un altro otturatore degno di menzione storica è quello che veniva classificato a doppio battente. Anche questo andava posizionato davanti all’obiettivo e anche questo regolava l’otturazione con complessi sistemi di ante ribaltabili che si alternavano oscurando l’obiettivo stesso prima e dopo l’esposizione. L’intervallo più o meno lungo, che determinava cioè il tempo d’otturazione, era regolabile tendendo più o meno le astine che collegavano le due singole ante, o battenti.

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Otturatore pneumatico a lamelle

I momenti determinanti dell’evoluzione tecnologica degli otturatori sono l’invenzione del sistema collocato in prossimità del piano focale, dovuto al britannico William England che lo realizzò nel 1861, e l’invenzione dell’otturatore a lamelle, messo a punto dal tedesco Friedrich Deckel nel 1902 e dallo stesso perfezionato nel corso dei trent’anni successivi. I continui sviluppi e le continue elaborazioni di queste due prime invenzioni reali hanno portato l’otturatore fotografico al livello tecnologico odierno. Nelle ricerche via via effettuate nel corso degli anni, ci si è concentrati e ci si concentra su precise caratteristiche tecniche e di funzionamento che l’otturatore deve avere per ben combinarsi con gli altri elementi che influiscono sulla ripresa fotografica. In particolar modo si presta molta attenzione all’uniformità dell’esposizione su tutta l’immagine, a una estesa e completa scala di velocità d’otturazione, alla costanza e ripetibilità dei tempi, alla silenziosità e alla assenza di vibrazioni che possano ripercuotersi negativamente sulla ripresa.

COME E’ FATTO?

La grande distinzione tra gli otturatori riguarda soprattutto e in primo luogo il meccanismo in base al quale funzionano, che può essere meccanico o elettronico. L’otturatore meccanico, del tipo a tendina di stoffa è presente solo nelle vecchie fotocamere a pellicola, mentre nelle moderne fotocamere digitali sono presenti otturatori di tipo elettronico o ibrido.

Di seguito è descritto il funzionamento delle due diverse tipologie d’otturatore con i relativi pregi e carenze, di ciascuno.

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Otturatore meccanico a lamelle

L’OTTURATORE MECCANICO

Nelle moderne fotocamere reflex sono utilizzati diversi tipi d’otturatori meccanici composti da sottili lammelle metalliche di numero variabile, che in modo rapido mettono in esposizione il sensore e viceversa l’oscurano.

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Otturatore Canon EOS 5D Mark III

L’esposizione del sensore avviene in due differenti modi:

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Otturatore con tempi lenti

A – La prima tendina aprendosi mette in esposizione l’intero sensore, di seguito la seconda tendina chiudendosi conclude l’esposizione oscurandolo. Questa descrizione dell’azione dell’otturatore è riferita ad uno scatto con tempi moderatamente lenti, che di solito si aggirano attorno ad 1/250 e consentono alla fotocamera di funzionare in modalità “sincro-X” o “sincro-flash”, (caratteristica importante quando si utilizza il flash). Quando l’otturatore meccanico funziona in questo modo può essere paragonato all’otturatore elettronico, dove tuttii pixel dell’immagine vengono impressionati nello stesso istante. Simile azione è conosciuta anche come Global Shutter.

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Otturatore con tempi rapidi

B –Diversamente con tempi di scatto rapidi, la seconda tendina inizia a chiudersi quando la prima non è completamente aperta, lasciando che l’esposizione alla luce del fotogramma avviene in istanti diversi: in pratica frazioni di secondo. Quando l’otturatore meccanico lavora in questo modo può essere paragonato al Rolling Shutter dell’otturatore elettronico, dove appunto l’esposizione dell’immagine viene catturata in diverse frazioni minime di tempo.

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Da sottolineare che nelle fotocamere analogiche a pellicola, non si verificano alterazioni delle immagini scattate con tempi più rapidi di 1/250 durante l’utilizzo del rolling shutter. Questo perchè il rolling shutter dell’otturatore meccanico è di gran lunga più veloce di quello dell’otturatore elettronico, in special modo nelle fotocamere digitali che utilizzano sensori CMOS e che possono registrare video anche in formato HD.

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L’OTTURATORE ELETTRONICO

L’otturatore elettronico funziona in modo decisamente diverso dell’otturatore meccanico, in quanto non possiede lamelle o tendine in movimento. Il sensore è continuamente esposto alla luce, e quando avviene lo scatto l’immagine viene catturata dagli elettroni di ogni singolo pixel impressionato dalla luce. L’otturatore elettronico è presente e diffuso nelle fotocamere mirrorless, dove si riesce ad ottenere dei buoni risultati anche con sensori di piccole dimensioni.

Diverse sono le caratteristiche e i vantaggi dell’otturatore elettronico in confronto a quello meccanico:

1) Non essendoci parti meccaniche in movimento, non è soggetto ad usura e quindi risulta affidabile.

2) Privo di lamelle risulta completamente silenzioso, quindi idoneo in tutte le circostanze in cui il rumore dello scatto può rappresentare un fastido per i soggetti da riprendere: tipo animali, persone o in luoghi come teatri, aule per convegni, etc.. Inoltre l’otturatore elettronico per la sua silenziosità diventa utile nelle circostanze in cui il fotografo deve passare inosservato, come per la fotografia di reportage, street o investigativa.

3) Altro vantaggio è quello di eliminare qualsiasi rischio di ottenere foto mosse, a causa delle vibrazioni dell’otturatore utilizzato con tempi di scatto lenti.

4) Consente riprese con tempi di scatto molto rapidi, al contrario della maggior parte degli otturatori meccanici che arrivano fino1/8000, quelli elettronici possono spingersi ben oltre.

5) La totale assenza di tendine e del relativo movimento, consente meno consumo della batteria.

6) Nelle fotocamere mirrorless, migliora la velocità e il tracking dell’autofocus, in considerazione della caratteristica dei sensori AF che sono integrati all’interno del sensore principale, e quindi esposti sempre alla luce.

Con l’elencazione di questa serie di vantaggi viene spontaneo chiedersi il perchè l’otturatore elettronico non sia diffuso totalmente in tutte le fotocamere, anche se in pratica molte fotocamere che possiedono la funzione Live View e Video sono dotate di otturatore elettronico, e utilizzano l’otturatore meccanico esclusivamente per le normali riprese fotografiche. La ragione per cui l’otturatore elettronico non è diffuso in tutte le fotocamere sta nel capire i vantaggi o svantaggi del funzionamento dei vari tipi di otturatore elettronico attualmente disponibili:

A) Il primo tipo di otturatore elettronico funziona scansionando e registrando l’immagine sul sensore dall’alto verso il basso.

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Il problema nasce quando si riprendono soggetti in movimento, con tempi rapidi, dove la parte superiore del sensore e quella inferiore registrano l’immagine in attimi diversi, restituendo come risultato delle foto distorte. Per intendere meglio, è come se mentre si fa una fotocopia viene mosso leggermente il foglio.

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Effetto rolling shutter
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Differenza tra Rolling shutter e Global shutter

Questo indesiderato risultato è chiamato ‘effetto Rolling Shutter’, ed è causato dalla lentezza di scansione dell’otturatore elettronico: particolare del tutto assente negli otturatori meccanici di gran lunga più veloci. Sebbene in commercio vi siano fotocamere costose e di alto livello tecnico, il problema dell’effetto Rolling Shutter permane. Inoltre, quando si utilizzano luci artificiali può produrre l’effetto Banding, che consiste nel passaggio brusco da una tonalità cromatica all’altra e in fase di stampa possono apparire striature orizzontali.

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B)Il secondo tipo di otturatore elettronico, detto Global o Total Shutter, funziona registrando l’immagine in un singolo momento, esattamente come avviene con l’otturatore meccanico impostato con tempi lenti e con diaframma aperto.Ma con la differenza che l’otturatore Global Shutter registra l’immagine con qualsiasi tempo di scatto impostato, eliminando totalmente l’effetto del rolling shutter. Ma anche in questo caso esistono dei problemi con relativi svantaggi, in quanto diventa complicata la sua realizzazione perchè richiede un numero maggiore di circuiti all’interno di ciascun micro-sensore che converte i fotoni (quantità di luce) in elettroni nel sensore.Inoltre è ridotta l’area che raccoglie la luce, con il risultato che si ottengono foto più rumorose e carenti di gamma dinamica. Anche se in questi ultimi anni ci sono stati miglioramenti sullo studio e realizzazione dei sensori a vantaggio della qualità. Tra tutti i produttori, la Sony ha sviluppato la tecnologia Stacked, dove viene integrata una memoria Dram nel sensore al fine di conservare temporaneamente i dati prima di inviarle al processore.

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Otturatore ibrido

C) Un altro otturatore è quello di tipo Ibrido, detto anche a ‘prima tendina elettronica’, che si trova posizionato di fronte al sensore e il suo funzionamento si attiva quando viene impostata la modalità Silent Shooting (Scatto Silenzioso). In pratica la registrazione dell’immagine avviene in modo elettronico direttamente sul sensore e termina con la chiusura della tendina dell’otturatore meccanico che ha una velocità maggiore. Il vantaggio dell’otturatore ibrido è quello di essere silenzioso e di annullare l’effetto del rolling shutter e delle vibrazioni. L’otturatore ibrido è utilizzato maggiormente nelle fotocamere mirrorless.

A COSA SERVE?

Molto spesso si legge, invece di “tempo di otturazione”, l’espressione “velocità d’otturazione”.

È una imprecisione. Infatti quest’ultima definizione è fisicamente scorretta in quanto “tempo” e “velocità” sono due fenomeni e due cose completamente diverse. Ma nella pratica questa distinzione è improponibile, tanto è in uso utilizzare con indifferenza sia luna che l’altra espressione. Comunque sia è opportuno prestare la massima attenzione alla distinzione tra i due termini, onde evitare confusioni in cui si può, e si rischia di incorrere. Per esempio quando si dice “velocità maggiore” si deve intendere “tempo minore” e non il contrario. Dopo di che possiamo occuparci del tempo di otturazione, che è il tempo durante il quale il fascio di luce concentrato dall’obiettivo e anche regolato dal diaframma, raggiunge il sensore o la pellicola. Sulle apposite ghiere o display di selezione si trovano indicazioni numeriche che esprimono il valore frazionario del tempo cui si riferiscono. La scala dei tempi disponibile sulle attuali fotocamere reflex è la seguente:
1/32000 di secondo – 1/160001/8000 – 1/4000 – 1/2000 – 1/1000 – 1/500 – 1/250 – 1/125 – 1/60 – 1/30 – 1/15 – 1/8 – 1/4 – 1/2 – 1″ – 2″, ect..

Oltre a tempi pari a frazioni di secondo gli otturatori hanno sempre anche la possibilità di rimanere aperti per più secondi. Con la posa B (che sta per Hrief o per Bulb, secondo le interpretazioni) si può aprire l’otturatore manualmente e farlo rimanere aperto fino a che si tiene il dito sul pulsante di scatto. Per utilizzare la funzione B è necessario dotarsi di un treppiede stabile e di un telecomando, o di un filocomando, esterno. Tenere fisicamente premuto con il dito il pulsante di scatto per molti secondi, produrrebbe delle inevitabili vibrazioni anche se la macchina fosse posta su un robusto treppiede, con il risultato finale di ottenere delle foto non nitide. Alcuni apparecchi, specie del passato, e alcuni otturatori centrali di obiettivi per il grande formato, hanno anche l’impostazione di posa T (dall’inglese Time): con la quale premendo il pulsante di scatto si apre l’otturatore, che rimane aperto anche rilasciando la pressione sul pulsante stesso; per ottenere la chiusura occorre premere il pulsante di scatto una seconda volta.

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Quindi chi inizia ad imparare la fotografia deve familiarizzare da subito con i tempi d’esposizione, perchè, insieme al diaframma e al valore degli ISO, è una delle funzioni primarie che consentono di ottenere delle ottime immagini.

Di seguito una serie d’esempi descrittivi dei vari tempi d’otturazione utilizzati in diverse circostanze e generi fotografici :

SCATTI CON TEMPI LUNGHI DELL’OTTURATORE

I tempi lunghi sono utilizzati in diverse circostanze, uno dei quali è dove può esserci una scarsa illuminazione o dove bisogna catturare più dettagli possibili. Per evitare foto mosse è da ricordare sempre l’utilizzo del treppiede, del filocomando e la disattivazione dello stabilizzatore sugli obiettivi. Se possibile attivare il sollevamento dello specchio (Live View). I generi più diffusi dove vengono impostati tempi lunghi d’otturazione sono quelli di tipo notturno, di paesaggi e creativo.

Motion blur

Applicando la tecnica del motion blur è possibile creare immagini che danno il senso del movimento tra gli elementi immobili e quelli mobili della scena da fotografare. Impostando l’otturatore sui tempi lunghi, gli elementi fermi appaiono nitidi mentre quelli in movimento risultano sfocati.

E da sottolineare che aumentando di 1 stop il tempo d’otturazione, raddoppia la quantità di luce che colpisce il sensore (o pellicola) creando un’immagine più luminosa e con più effetto del movimento.

Al contrario se il tempo d’otturazione viene ridotto di uno 1 stop, l’immagine sarà più scura e con meno effetto del movimento.

A seguire alcune immagini d’esempio dove viene mostrata la differenza della luminosità dell’immagine e quella dell’effetto del movimento, al variare di 1 stop dei tempi e lasciando uguale il valore degli ISO e dell’apertura del diaframma. Il risultato del motion blur è che aumentando i tempi d’otturazione l’acqua appare sempre più setosa.

Panning con tempi lunghi

La tecnica del panning consente di scattare foto seguendo la direzione di un soggetto in movimento, esattamente come fa un cacciatore quando spara ad un animale in corsa. La finalità è quella di trasmettere la dinamicità del movimento del soggetto, che apparirà nitido e ben definito, mentre lo sfondo avrà un effetto mosso. Le modalità di scatto possono essere in manuale o a priorità di tempi per controllare il tempo di esposizione, che non deve essere superiore a 1/60 di secondo.

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Impostazioni tempi: 1/10 di secondo

La scelta dei tempi dell’otturatore devono essere calcolati in relazione alla velocità del soggetto, quindi se si deve fotografare un uomo in bicletta le impostazioni saranno indicativamente di 1/30 o 1/15. Invece se si tratta di riprendere una persona che cammina la scelta dei tempi andrà su 1/4 o 1/8 di secondo.

Con un pò di pratica sarà più semplice individuare i tempi di posa idonei al soggetto da riprendere. Inoltre sono da tenere presente altri particolari importanti per una buona riuscita della foto, uno dei quali è la disattivazione dello stabilizzatore della lente per evitare che la fotocamera elimini l’effetto mosso che invece si vuole ottenere. Se invece desiderate scattare utilizzando il flash, conviene impostarlo sulla seconda tendina scegliendo la funzione Rear.

Star Trail

La tecnica dello star trail consente di scattare foto che evidenziano il movimento delle stelle prodotto dalla rotazione della terra su se stessa, fenomeno che non è visibile all’occhio umano.

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© Anton Yankovoy

Per effettuare questo genere di fotografia l’uso del treppiede è d’obbligo insieme all’impostazione dello scatto intervallato, se in dotazione nella fotocamera, o in alternativa il telecomando con intervallometro. L’obiettivo idoneo sarebbe un grandangolo luminoso. I tempi sono da scegliere in relazione alla lunghezza focale da utilizzare, e comunque al di sotto di 25″, con telecomando/intervallometro impostato di 1 secondo tra uno scatto e l’altro per un totale che si aggira attorno ai 120/150 scatti. Occorre scattare in modalità manuale in modo da poter avere il controllo su tutte le funzioni della fotocamera. Gli ISO vanno impostati sui valori di 800/1600 circa. La qualità dell’immagine da scegliere è indifferente, anche se alcuni software che servono per la fusione di tutti gli scatti non supportano il formato RAW.

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© Anton Yankovoy
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© Anton Yankovoy

Light painting

La tecnica del light painting (dipingere con la luce) consente di scattare foto dove la protagonista assoluta è la luce di una torcia elettrica, utilizzata dal fotografo come un vero e proprio pennello, che viene indirizzata ritmicamente in tutte le parti del soggetto da ritrarre. Questa procedura effettuta in una stanza totalmente buia, restituisce immagini con effetti pittorici differenti in relazione a come viene indirizzato il fascio di luce.

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© Renato Marcialis Light painting

Dopo aver realizzato il set creando la composizione dei soggetti da ritrarre, impostare la fotocamera (sul treppiede) in manuale con tempi di 30 secondi e diaframma chiuso oltre f /18, in modo da avere una maggiore profondità di campo. Per evitare vibrazioni di qualsiasi natura durante lo scatto è meglio usare il filocommando o autoscatto, alzare lo specchio delle fotocamera e disattivare lo stabilizzatore. Per evitare rumore il valore degli ISO deve essere al minimo.

Spegnere la luce e durante lo scatto di 30 secondi iniziare a “pennellare” i soggetti con la luce della torcia. Illuminare i soggetti in modo che la luce sia più incisiva da un lato e minore dal lato opposto, per evitare di avere come risultato un immagine piatta. Comunque è da tenere presente che tutti i soggetti devono essere illuminati. La light painting è utilizzata per fare foto di still-life pubblicitarie professionali.

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© Renato Marcialis Light painting

 

SCATTI CON TEMPI MEDI DELL’OTTURATORE

I tempi medi dell’otturatore, come 1/125 – 1/250 – 1/500 – 1/800, sono quelli utilizzati con più frequenza per scattare ritratti, reportage di vario genere. Solitamente danno come risultato immagini nitide, specialmente se viene utilizzato il treppiede.

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Impostazioni: 1/100 di secondo, f / 3.2, ISO 1000 – © Alexei Kazantsev
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Impostazioni: 1/160 di secondo, f / 7.1, ISO 50 – © Alexei Kazantsev
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Impostazioni: 1/250 di secondo, f / 8, ISO 160 – © Jürgen Senz
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Impostazioni: 1/800 di secondo, f / 1.4, ISO 100 – © Alexei Kazantsev

SCATTI CON TEMPI RAPIDI DELL’OTTURATORE

I tempi rapidi dell’otturatore, da 1/1000 e oltre, sono ideali per catturare soggetti che si muovono ad alta velocità. Questi tempi richiedono un livello elevato di luminanza della scena, dove i valori del diaframma devono essere bassi e i valori degli ISO devono essere alti per consentire una corretta esposizione.

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Impostazioni: 1/800 di secondo, f / 8, ISO 250 – © Ivan Dimitrov
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Impostazioni: 1/1250 di secondo, f / 9, ISO 500 – © Yuliya Nazarenko
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Impostazioni: 1/2000 di secondo, f / 6.3, ISO 640 – © Jürgen Senz

Per avere maggiori informazioni riguardo il triangolo dell’esposizione, vi consigliamo di seguire questo link.



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