I TRE ELEMENTI BASE DELLA FOTOGRAFIA: ISO, diaframma, otturatore.

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Quando decidiamo di scattare alcune fotografie in modalità manuale, avendo cioè il pieno controllo della macchina, non possiamo prescindere dal conoscere i tre elementi principali che dovremmo impostare:

-ISO

-DIAFRAMMA

-OTTURATORE

La combinazione di questi tre elementi costituisce il triangolo dell’esposizione. Essi sono come le marce il volante ed i pedali di un’automobile: se non sappiamo a cosa servono e non li sappiamo far funzionare all’unisono non saremo mai in grado di guidare, o al massimo riusciremo a partire ma difficilmente raggiungeremo il luogo desiderato. Allo stesso modo se non conosciamo il triangolo dell’esposizione non riusciremo ad usare le tecniche avanzate indispensabili per la fotografia astronomica. Siccome noi non vogliamo limitarci a qualche semplice foto di famiglia in modalità automatica andiamo subito al nocciolo della questione e spulciamo bene ognuno di questi tre parametri. 

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ISO detti anche GAIN:

Tanti li definiscono come la sensibilità della macchina fotografica. Questa definizione è scorretta sia dal punto di vista formale che tecnico e deriva dalla vecchia tecnologia del rullino fotografico; infatti, prima dell’avvento del digitale, si usavano pellicole che avevano una loro sensibilità alla luce: ad esempio se si scattava in condizioni di scarsa luminosità si usavano rullini più sensibili per evitare foto buie, se si scattava in una spiaggia assolata si usavano rullini meno sensibili per non avere foto troppo bianche (bruciate), ma noi ora abbiamo un sensore digitale unico, che non è intercambiabile e la sua “sensibilità” nel ricevere i fotoni è sempre la stessa. Per simulare gli stessi effetti del rullino si è fatto ricorso ad un semplice amplificatore di segnale che funziona così: il sensore digitale è composto da tanti diodi che rispondono al principio fotoelettrico; in pratica quando i suoi diodi vengono colpiti da un fotone di luce rilasciano un elettrone che viene contato da un convertitore analogico digitale(ADC = analog to digital converter). Più fotoni arriveranno al sensore e più questo libererà elettroni  che verranno poi  contati. Se noi usiamo un amplificatore di segnale potremmo moltiplicare il numero di elettroni ed il contatore crederà che il sensore ha ricevuto più luce; uno stratagemma non da poco!!! Il convertitore tradurrà poi questo conteggio in un valore di luminosità che verrà assegnato ad un pixel specifico dell’immagine. Poi quel valore di luminosità e la sua posizione nell’immagine verranno salvati nella nostra memory card. Gli iso quindi ci indicano quanto stiamo amplificando il segnale ricevuto, non quanto è sensibile il sensore digitale installato sulla nostra camera. Al lato pratico se stiamo scattando con poca luce sarà sufficiente aumentare quanto basta gli iso per non avere una foto buia. Al contrario se stiamo scattando a mezzogiorno possiamo abbassare gli iso per non avere foto troppo bianche (bruciate). Ai tempi dell’analogico invece bisognava prima finire un rullino per poi aprire la macchina e metterne un’altro con una diversa sensibilità! Nella maggior parte delle fotocamere astronomiche, invece, gli ISO vengono chiamati GAIN (guadagno) e si impostano in funzione dell’inquinamento luminoso, del soggetto che dobbiamo riprendere e di altri parametri della macchina che vedremo in seguito.

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DIAFRAMMA o APERTURA:

Il diaframma è un meccanismo composto da lamelle disposte a cerchio che possono aprirsi o chiudersi (fig.1) con lo scopo principale di regolare la quantità di luce in ingresso nel sistema ottico, ne più ne meno di come fa l’iride dell’occhio umano che si adatta  alla quantità di luce presente.

Ma il diaframma può essere usato saggiamente per sfruttare a proprio vantaggio anche un’altro principio ottico che rende speciali tante foto: la profondità di campo, parametro che incide direttamente sullo sfuocato! Avete mai visto, sopratutto nella fotografia di ritratto,  come si tende a sfocare lo sfondo e mettere a fuoco solo il viso per dargli più risalto? Lo si fa per “staccarlo” dal contesto generale mettendolo, appunto, in primo piano rispetto al resto. Questo effetto è dato da una corta profondità di campo che si ottiene usando una grossa apertura del diaframma. Una maggiore  profondità di campo si traduce, come suggerisce la parola stessa, in un campo più profondo messo a fuoco contemporaneamente e si usa spesso nella fotografia di paesaggio. Essa si ottiene chiudendo il diaframma. In ogni caso la profondità di campo è un parametro marginale nella fotografia astronomica perché in questa pratica non si usa lo sfocato; ne ho parlato solo per completezza di informazioni. Per semplificare ancora di più le cose si può anche dire che l’apertura nella fotografia astronomica ha quasi sempre un valore fisso perché si utilizzano principalmente telescopi privi di diaframmi, ma è comunque importante sapere cosa sono poiché ne sentiremo parlare spesso.

NB: se state approcciando una reflex per la prima volta e non avete dimestichezza con questi concetti, ricordate che l’apertura in uso non viene mai indicata in modo diretto: il dato che leggiamo sull’obiettivo o sul display della macchina fotografica si riferisce al rapporto focale, un parametro che mette in relazione l’apertura con la lunghezza focale. Esso è indicato con f ed il suo valore ci fa capire comunque che diaframma stiamo usando: se f è basso allora abbiamo un diaframma largo (sempre fig.1); se il valore è alto il diaframma è stretto (il contrario di quel che penserebbe un non addetto ai lavori. Più avanti parleremo di rapporto focale e vi renderete conto quanto è semplice questo concetto. Una volta trattato l’argomento -in questo il link- saremo in grado di calcolare esattamente l’apertura del diaframma in millimetri partendo dal rapporto focale e dalla lunghezza focale).

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OTTURATORE

L’otturatore non è altro che la porta d’ingresso dalla quale far entrare la luce che arriverà al sensore digitale della nostra fotocamera. Come ogni porta saremo noi a decidere per quanto tempo tenerla aperta, introducendo così un concetto fondamentale nell’astrofotografia: il tempo di esposizione. L’otturatore infatti è costituito da una tendina che si apre e si chiude a nostro piacimento e questo ci fa subito capire che più la terremo aperta più luce potremo raccogliere; infatti la luce arriva in modo costante a noi e più terremo il sensore esposto alla luce (da qui il termine esposizione) più saremo in grado di catturare immagini anche in luoghi molto scuri. Catturare la luce di nebulose e galassie è molto complesso poiché esse sono talmente deboli da non essere percepite neppure dall’occhio umano, per questo si usa la tecnica della lunga esposizione. Questa tecnica però introduce alcune difficoltà che dovranno essere tenute a bada con opportuni stratagemmi; il problema principale quello del mosso: il sensore digitale registra ogni movimento della fotocamera quindi quando l’otturatore è aperto bisogna tenere la fotocamera perfettamente immobile su un treppiede. Questo vale se dobbiamo fotografare soggetti immobili. Se invece dobbiamo fotografare soggetti in movimento, magari un’auto da corsa che sfreccia in pista, si dovrà usare un’esposizione di pochi centesimi (o addirittura millesimi) di secondo per “congelare” l’istante. E se con esposizioni così brevi non riesco a catturare abbastanza luce e le foto vengono troppo scure? In questo caso si compenserà aprendo di più il diaframma ed eventualmente aumentando anche gli ISO. Ecco che abbiamo impostato per la prima volta quel famoso triangolo dell’esposizione che ho menzionato nell’introduzione. Ma torniamo a bomba sulla fotografia astronomica dipingendo lo scenario classico che ci si presenta di solito, ad esempio se dobbiamo fotografare una galassia qualsiasi: in questo caso abbiamo un soggetto debole, talmente debole che l’occhio umano non è in grado di vederlo che inoltre è in movimento; tutta la volta celeste infatti ruota attorno all’asse terrestre (moto apparente). Il video seguente è una ripresa velocizzata in cui si nota come tutte le stelle ruotano attorno alla polare

Questo moto appare ai nostri occhi appare trascurabile e guardando il cielo le stelle sembrano ferme, ma posso garantire che con un comune telescopio, ad ingrandimenti neppure troppo spinti, esse corrono, ed anche parecchio. Ecco una simulazione fatta con Stellarium, un software scaricabile gratuitamente:

Questa è una simulazione molto realistica della velocità di movimento che ha la galassia vortice nella costellazione dei cani da caccia ripresa con un telescopio da 750mm di focale ed una fotocamera astronomica. Si può vedere che il problema del mosso oltre certi ingrandimenti è notevole. Se uso un obiettivo fisheye (grandangolare) o un obiettivo che comunque simuli il campo visivo dell’occhio umano posso tenere l’otturatore aperto per parecchio tempo prima che si vedano le strisce lasciate dalle stelle, ma più vado a zoommare su un soggetto piccolo e più questo moto apparente si farà evidente, costringendomi a chiudere l’otturatore anzitempo per non avere problemi. Tutto questo stride con la necessità di acquisire tanta luce e non potrò neppure compensare aprendo il diaframma ed aumentando gli ISO come ho fatto nell’esempio dell’auto da corsa perché non basterà. Come fare allora?? L’ingegno umano ha creato delle montature motorizzate su cui piazzare i nostri strumenti di ripresa: queste sono in grado di inseguire il moto della volta celeste in modo da tenere la fotocamera sempre puntata verso la stesa porzione di cielo consentendomi di allungare a dismisura i tempi di esposizione. Logicamente ad alti ingrandimenti i difetti meccanici dei motori di inseguimento possono giocare brutti scherzi perché non sono precisissimi ed allora sono arrivate in soccorso le montature computerizzate che puntano una stella guida e la seguono facendo correzioni in tempo reale sull’errore meccanico. Si potrebbe dire ancora tanto sulle tecnologie e sulle tecniche, amatoriali o professionali, create dall’uomo per sfruttare le lunghe esposizioni a scopo astronomico ma non basterebbero 100 giga sul server per scrivere tutto!!! Per ora ci accontentiamo di sapere che più vogliamo scrutare a fondo nel cosmo e più dovremo usare strumenti precisi (e quindi costosi) in grado di inseguire perfettamente i nostri “bersagli”!!!!

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Dopo queste doverose premesse siamo pronti comprendere le tecniche di base dell’astrofotografia, sopratutto grazie al concetto di LUNGA ESPOSIZIONE che è il pilastro, il cardine, di molte tecniche che tratteremo in seguito e che non dovremo mai dimenticare. Quindi passiamo subito oltre ed andiamo a vedere i generi di astrofotografia nel prossimo articolo.