Obiettivi manuali su fotocamere digitali
Parte terza: Zeiss Distagon 28/2.8 per Contax/Yashica
Nella terza parte dei nostri articoli sugli obiettivi a fuoco manuale usabili su fotocamere digitali, ci occupiamo del Distagon 28/2.8 realizzato da Carl Zeiss per la serie di fotocamere reflex a pellicola Contax e Yashica degli anni '80.
Raccomandiamo di leggere la prima e seconda puntata per una adeguata introduzione:
Parte prima: Introduzione
Parte seconda: Gli obiettivi Zeiss Distagon
Non è facile progettare obiettivi reflex con ampia copertura angolare. Alle notevoli difficoltà di conciliare grande angoli di campo, adeguata luminosità e buone prestazioni ottiche, si aggiunge il vincolo della distanza tra l'ultimo elemento posteriore e il piano di formazione dell'immagine: che deve essere sufficiente a permettere la rotazione dello specchio. Nella puntata precedente abbiamo visto che per garantire spazio sufficiente al sistema reflex si usano schemi retrofocus; abbiamo anche notato che lo schema retrofocus, essendo fortemente asimmetrico, complica molto la correzione delle aberrazioni. La storica ditta Carl Zeiss ha prodotto grandangolari retrofocus, per vari formati fotografici e cinematografici, fin dagli anni '50, con le famiglie Flektogon e Distagon. Oggi ci occupiamo di un Distagon per il formato fotografico 35mm, costruito per le reflex Contax/Yashica, particolarmente interessante per le sue elevate qualità ottiche abbinate ad una notevole compattezza e un prezzo (usato) ragionevole.
Carl Zeiss Distagon 28/2.8 Contax/Yashica
Lo schema ottico del Distagon 28/2.8:
Schema ottico retrofocus dello Zeiss Distagon 28/2.8 per Contax/Yashica
Si nota il tipico schema retrofocus: un gruppo anteriore divergente (sulla sinistra dell'immagine) seguito da un gruppo posteriore convergente.
Ecco la scheda tecnica riassuntiva del Carl Zeiss Distagon 28/2.8 Contax/Yashica:
| Carl Zeiss Distagon T* 28/2.8 CY | |
| Elementi / gruppi | 7/7 |
| Angolo di campo | 75° (diagonale) |
| Lunghezza focale effettiva | 28.5mm |
| Misura filtri | 55mm |
| Diametro | 62.5mm |
| Lunghezza (sporgenza dal corpo macchina) | 50mm |
| Peso | 280g |
| Aperture | 2.8 - 4 - 5.6 - 8 - 11 - 16 - 22 |
| Distanza minima di messa a fuoco | 0.25m |
| Diametro pupilla di uscita | 19.3mm |
| Distanza lente posteriore - piano immagine | 37.8mm |
Si tratta dunque di un obiettivo relativamente compatto e leggero, per essere un retrofocus 24x36.
La ghiera di messa a fuoco è morbida e con una ragionevole demoltiplicazione: serve poco meno di mezzo giro -circa 160°- per andare dalla minima distanza di messa a fuoco (25cm, per un rapporto di ingrandimento di circa 1:8) all'infinito.
I moderni obiettivi autofocus hanno una ghiera molto più diretta, che rende più difficile una precisa messa a fuoco manuale tramite Live View.
E le prestazioni?
Cominciamo analizzando i documenti originali Zeiss, con le prestazioni dichiarate:
Risoluzione
MTF pubblicato da Zeiss per Distagon T* 28/2.8 Contax/Yashica. Valori per 10, 20, 40 cicli/mm
Il grafico a sinistra, relativo al comportamento a tutta apertura, mostra buone prestazioni fino a 2/3 del cerchio di copertura; sull'immagine 24x36, significa buone prestazioni fino a circa l'80-85% della larghezza del fotogramma.
Oltre questa zona, le prestazioni decadono rapidamente, con valori MTF molto ridotti negli angoli del fotogramma.
Generalmente, e in particolar modo nel caso di grandangolari retrofocus, una veloce caduta dell'MTF negli angoli è sintomo di curvatura di campo: la superficie di fuoco dell'obiettivo non è sufficientemente piana, incurvandosi sensibilmente negli angoli del fotogramma.
Il grafico mostra una ragionevole vicinanza tra le curve MTF tangenziali (tratteggiate) e sagittali (continue): sintomo di una discreta correzione dell'astigmatismo.
Spostandoci sul grafico a destra, relativo al comportamento a f/5.6, notiamo un deciso miglioramento per la parte centrale del fotogramma: entro un cerchio di 10mm di diametro, le prestazioni dell'obiettivo sono sensazionali. Il contrasto dei dettagli (curve a 10 e 20 cicli/mm) rimane molto buono fino ai bordi laterali del fotogramma, con una caduta solo negli angoli estremi. La capacità risolvente, però (grafico dei 40 cicli/mm), non riesce a migliorare rispetto al valore a tutta apertura. Un'interpretazione può essere che la forte curvatura di campo non riesce a rientrare nella profondità di campo neanche a f/5.6; vedremo se questa ipotesi troverà conferma con le prove sperimentali.
Notiamo inoltre, a questo valore dell'apertura, un brusco scostamento tra le linee radiali e tangenziali negli angoli (estremità destra del grafico): indica un astigmatismo pronunciato, probabile segnale di aberrazione cromatica agli angoli dell'immagine.
Distorsione
Andamento della distorsione pubblicato da Zeiss per Distagon T* 28/2.8 Contax/Yashica
Purtroppo la forte asimmetria dello schema retrofocus rende difficile ottenere una buona correzione della distorsione per un grandangolare reflex.
In questo modello troviamo una distorsione "a barilotto" che aumenta via via che ci si allontana dal centro dell'immagine, fino a raggiungere il non trascurabile valore di 1.75% ai bordi del fotogramma.
E' una distorsione ben visibile con soggetti geometrici, che rende questo obiettivo poco adatto a certi tipi di fotografia (come la foto di architettura) a meno di non correggere il difetto con strumenti software; che però, agendo tramite interpolazione, inducono una perdita di nitidezza tanto maggiore quanto più è forte la correzione richiesta.
Se non altro, il Distagon 28/2.8 CY mostra un andamento regolare del grafico della distorsione: è un aumento progressivo, che rende abbastanza semplice trovare la giusta correzione software.
E' interessante paragonare il comportamento del Distagon 28/2.8 con quello del Biogon 28/2.8, che non essendo reflex (e non avendo quindi necessità di un'elevata distanza ottica posteriore) è caratterizzato da uno schema pressoché simmetrico:
Andamento della distorsione pubblicato da Zeiss per Biogon T* 28/2.8 ZM
Salta subito all'occhio la distorsione molto inferiore: non solo il valore massimo è circa dimezzato rispetto al Distagon, ma l'andamento è molto più morbido e progressivo, quindi ancora più facile da correggere in caso di necessità.
L'elevata distorsione dei grandangolari retrofocus è tra i motivi che spingono i fotografi di architettura ad evitare, quando possibile, i sistemi reflex; laddove invece le corte focali degli apparecchi a corpi mobili sono quasi sempre a schema simmetrico.
Vignettatura
Andamento della vignettatura pubblicato da Zeiss per Distagon T* 28/2.8 Contax/Yashica
A tutta apertura, la caduta di luce è molto pronunciata, arrivando a 2.5 EV negli angoli.
Questa è probabilmente la conseguenza di aver progettato un elemento frontale relativamente piccolo (ricordiamo che il diametro dei filtri è solo 55mm), per contenere costi, peso e ingombro.
Chiudendo due diaframmi si vede che la situazione migliora nettamente, con una caduta di luce negli angoli quasi trascurabile (circa 3/4 EV).
E ora, i risultati delle misure sperimentali che abbiamo effettuato.
Risoluzione misurata
Metodo
Per misurare la nitidezza dell'obiettivo abbiamo utilizzato una reflex Canon 5DmkII; il metodo utilizzato è quello dello Slanted Edge Test, con mire ottiche a medio contrasto poste ad una distanza almeno pari a 75 volte la lunghezza focale nel caso dei grandangolari, e almeno 20 volte la lunghezza focale nel caso dei teleobiettivi.
Le immagini, scattate su cavalletto con specchio alzato e sensibilità base (100 ISO nel nostro caso) sono state convertite con Raw Therapee v4 (algoritmo AMaZE) senza applicare sharpen né riduzione rumore né altre correzioni e analizzate con il software Imatest.
Spiegazione del grafico
Ciascun grafico presenta 4 curve: sono gli andamenti al variare del diaframma della funzione Trasferimento di Contrasto (MTF) al centro e ai bordi del fotogramma 24x36, calcolati alla frequenza di 20 cicli/mm e alla frequenza massima catturabile dal sensore (frequenza di Nyquist, pari a circa 78 cicli/mm nel caso della Canon 5DmkII).
Le curve a 20 cicli/mm danno un'indicazione del contrasto dei dettagli; le curve alla frequenza di Nyquist danno un'idea dell'effettiva capacità risolvente dell'obiettivo (in combinazione con il sensore della macchina) e del "margine" di risoluzione ancora potenzialmente presente per sensori con più megapixel.
Grafici MTF Distagon 28/2.8 CY su Canon 5DmkII, messa a fuoco al centro
Analisi
Il grafico sperimentale conferma i documenti Zeiss: il Distagon 28/2.8 CY, utilizzato sulla Canon 5DmkII, ha sempre un'ottima nitidezza al centro del fotogramma, già da tutta apertura; la nitidezza cala a f/16 per effetto della diffrazione.
Ai bordi del campo le prestazioni sono nettamente inferiori fino a f/4; a f/5.6 c'è un deciso miglioramento e da f/8 i bordi raggiungono la stessa nitidezza del centro del fotogramma.
La "riserva di potenza" è buona: alla massima risoluzione di cui il sensore della 5DmkII è capace, tra f/5.6 e f/8 viene ancora trasferito circa il 20% del contrasto originale su buona parte del fotogramma.
Precedentemente avevamo ipotizzato che il calo di prestazioni ai bordi fosse dovuto in parte alla curvatura di campo, che manda fuori fuoco le estremità del fotogramma.
Per verifica, abbiamo effettuato una seconda serie di scatti mettendo questa volta a fuoco il bordo del fotogramma, anziché il centro. Abbiamo quindi ricalcolato i grafici usando, per i bordi, questa seconda serie di misure.
Grafici MTF Distagon 28/2.8 CY su Canon 5DmkII, messa a fuoco separata centro e bordi
In effetti, si vede che mettendo a fuoco il bordo per compensare la curvatura di campo le prestazioni del Distagon 28/2.8 CY ai lati del fotogramma migliorano apprezzabilmente, attestandosi a livelli ottimi già a f/5.6.
Questo aiuta poco quando si necessiti della massima nitidezza sull'intero fotogramma, però se il soggetto importante per una certa foto è decentrato, è sufficiente regolare la messa a fuoco su quel punto anziché sulla zona centrale per renderlo con elevata nitidezza.
Aberrazione cromatica misurata
L'aberrazione cromatica è dovuta al fatto che l'indice di rifrazione del vetro (e di molti altri materiali) varia con la lunghezza d'onda della luce.
Quindi, ad esempio, l'indice di rifrazione per la luce rossa sarà minore di quello per la luce blu; come conseguenza, le varie componenti spettrali della luce di un punto della scena ripresa formeranno punti-immagine diversi.
Quando l'entità dell'aberrazione cromatica è significativa, si notano i caratteristici "bordi colorati", specialmente attorno alle zone ad alto contrasto.
Nonostante il fenomeno alla base dell'aberrazione cromatica sia uno solo, si distinguono in ottica due tipi di difetti: l'aberrazione cromatica longitudinale (o assiale) e quella laterale (o trasversa).
L'aberrazione cromatica longitudinale è dovuta al fatto che le diverse componenti della luce vanno a fuoco a distanze diverse sull'asse dell'obiettivo. Quella laterale è causata dal diverso rapporto di ingrandimento per i vari colori, per cui questi formano punti distanti tra loro sul piano dell'immagine.
Da queste descrizioni si intuisce che la componente assiale è praticamente impossibile da correggere sull'immagine acquisita (non si possono "rimettere a fuoco" i diversi colori), mentre la componente trasversale può essere ridotta effettuando un opportuno ridimensionamento dei piani colore (per correggere il diverso ingrandimento al variare del colore).
E' bene tener presente però che ingrandimenti e riduzioni degradano sempre l'immagine: molto meglio, quindi, avere la minima aberrazione cromatica possibile in fase di ripresa.
Per misurare l'aberrazione cromatica longitudinale ci serviamo della parte centrale della mira ottica; mentre per quella laterale utilizziamo una zona vicina al bordo. In effetti, anche ai bordi è presente una certa componente longitudinale, ma è normalmente trascurabile rispetto alla componente laterale.
Ecco come si comporta lo Zeiss Distagon T* 28/2.8 C/Y:
Grafico aberrazione cromatica Distagon 28/2.8 CY su Canon 5DmkII; messa a fuoco al centro
Anche qui le prestazioni sono buone: a parte un picco relativo a f/4, l'aberrazione cromatica laterale è piuttosto contenuta. Anche quella longitudinale non è mai eccessiva; il valore è massimo a tutta apertura, causando i caratteristici "aloni blu" attorno ai bordi ad altro contrasto (come nel controluce).
Completiamo il discorso con la tabella del Subjective Quality Factor (SQF).
Proposto nel 1973 da ricercatori Kodak, questo parametro fornisce un'indicazione della nitidezza percepita in una stampa da un osservatore umano.
Tiene quindi conto di una serie di parametri legati alla nostra percezione visiva, applicati a stampe fotografiche di varie dimensioni.
Noi abbiamo scelto tre dimensioni di stampa: 30x45cm, 40x60cm e 60x90cm, da intendersi come "effettive", cioè senza bordi o passepartout.
Per calcolare l'SQF, abbiamo adottato una distanza di osservazione proporzionale alle dimensioni dell'immagine (ricordando lo storico criterio "le foto si osservano da una distanza pari alla diagonale della stampa").
Le stampe digitali necessitano di un passo di maschera di contrasto, quindi abbiamo adottato un passo di sharpen sempre uguale: raggio 1 pixel, intensità 100%.
Poiché il formato di cattura è 24x36mm, gli ingrandimenti corrispondenti sono 12.5x, 16.7x, 25x.
Tabella SQF Distagon 28/2.8 CY su Canon 5DmkII, messa a fuoco al centro
Secondo il parametro SQF, lo Zeiss Distagon T* 28/2.8 Contax/Yashica utilizzato sulla Canon 5DmkII è in grado di assicurare ottimi risultati fino a stampe 60x90cm, purché si chiuda il diaframma ad almeno f/5.6.
Conclusioni
Pregi
Compatto e leggero, specie in rapporto ai moderni obiettivi autofocus
Costruzione solida con buone finiture e materiali (quasi tutto in metallo)
Prestazioni ottiche molto buone nel complesso
Messa a fuoco adeguatamente morbida e demoltiplicata
Difetti
La curvatura di campo pregiudica il rendimento ai bordi ad aperture maggiori di f/5.6
Forte distorsione: poco adatto ad alcuni tipi di fotografia, a meno di intervenire tramite correzione software
Vignettatura molto pronunciata a tutta apertura
Nel complesso, uno dei migliori obiettivi Carl Zeiss per Contax/Yashica: senz'altro consigliato per avere una buona qualità d'immagine anche su fotocamere "pieno formato" 24x36, a prezzo contenuto: generalmente si trova attorno ai 300 euro.
Fernando Carello - 29/11/2013
