DreamVideo è un digital magazine mensile con focus specifico sulla produzione e post-produzione video, rivolto a videomaker e filmmaker, che siano professionisti o semplici appassionati.    |     Anno XII nr.148-2022    |     ISSN 2421-2253

Le ottiche a Zomm per la TV (11)

 

È pensiero comune che più alto è il potere di risoluzione di un'ottica e migliore sarà l'immagine che si otterrà; questo non è vero per le ottiche dedicate alla televisione, anzi al contrario il superare certi valori di risoluzione peggiora l'immagine televisiva.


Qui di seguito si tenta di spiegare questo concetto.

La prestazione di un'ottica viene sovente espressa come il suo potere di risoluzione; il potere di risoluzione viene determinato fotografando un cartello con linee di vario spessore e osservando come allontanandosi con l'obbiettivo quest'ottica può ancora separare e riprodurre le linee.

È comunque risaputo tuttavia che un'ottica con un alto potere di risoluzione esprime solo il valore per il limite alto; il dato in sé non fornisce informazioni circa le prestazioni alle basse frequenze spaziali, questo risulta particolarmente importante se relazionato alle ottiche a zoom per la TV.

Una telecamera converte l'immagine in segnali elettrici, la larghezza di banda del percorso di trasmissione del segnale limita la "finezza" del dettaglio (frequenza spaziale) che può essere riprodotta.

La "frequenza spaziale" è  la misura della "finezza" di una griglia; la frequenza spaziale quantifica il numero di linee (numero di coppie di linee, una bianca e una nera) contenute in un millimetro.

La frequenza video (fv) e il numero di linee televisive sono collegate dalla seguente formula:

oppure

Per "Diagonale dell'immagine" s'intende la diagonale del rilevatore espressa in millimetri.

Nel sistema NTSC (USA) la larghezza di banda di trasmissione è limitata a 4 MHz (6 MHz per il PAL) che corrisponde alle seguenti frequenze sul piano immagine:

Grandezza immagine
(formato rilevatore)

Frequenza spaziale
corrispondente a 4MHz

1" + ¼

12.3 linee/mm

1"

16.5 linee/mm

2/3"

24 linee/mm

½"

33 linee/mm

Da questa tabella (per NTSC) risulta chiaro che se l'ottica ha un potere di risoluzione di 75 linee/mm o di 100 linee/mm questo non produce assolutamente alcuna differenza.

Ciò che invece risulta essere importante è la riproducibilità (contrasto) dell'immagine a frequenze più basse come alle 24 linee/mm di un'ottica per il formato 2/3".

La prestazione totale di un'ottica viene valutata secondo la sua funzione di trasferimento della modulazione (MFT) chiamata anche Optical Transfert Function (OTF).

Parlando della MFT di un'ottica possiamo assimilare questa funzione al comportamento di un amplificatore audio e di come vengono fatte le sue misure elettriche.

Supponete che una forma d'onda con frequenze gradualmente crescenti (uno sweep) venga applicata all'ingresso di un amplificatore audio e si misuri l'uscita dell'amplificatore; fino ad una  certa frequenza l'ampiezza della forma d'onda in uscita rimarrà costante ma al crescere della frequenza l'ampiezza della forma d'onda diminuirà sino a zero.

La risposta in frequenza dell'amplificatore può essere quindi identificata ed è possibile disegnare un grafico la cui curva rappresenta la risposta in frequenza (frequenza sull'asse orizzontale e ampiezza sull'asse verticale) Fig.1.

Fig.1
In un sistema elettrico la curva è dritta e poi scende di colpo.

Per la MFT il concetto è il medesimo ma viene applicato ad un'ottica. Se un obbiettivo viene usato per focalizzare un'immagine di un cartello sul quale le linee (bianche e nere) diventano via via più vicine, al divenire più vicine le linee il contrasto dell'immagine decadrà sino al punto in cui le linee non possono più essere discriminate.

Quando le linee sono separate di molto tra loro il contrasto viene riprodotto al 100%, il bianco è bianco e il nero è nero; al divenire più vicine e sottili le linee bianche e nere non si distingueranno più e si otterrà un grigio uniforme e quindi un contrasto uguale a zero.

Dato che la MFT esprime la riproducibilità del contrasto, la caratteristica della MFT viene mostrata da un grafico che ha la frequenza spaziale sull'orizzontale e la riproducibilità del contrasto sulla verticale - Fig.2.


Fig.2
In un sistema ottico il contrasto scende con una curva meno ripida, ma continua.

Il grafico seguente (Fig.3) mostra la MFT di due ottiche la "A" e la "B".


Fig.3
Comparazione delle prestazioni di due ottiche all'MTF.

Quale delle due ottiche è più adatta all'uso televisivo?

Se osserviamo solo il potere di risoluzione vincerebbe l'ottica "B"; il fatto che essa risolva più di 100 linee/mm significa che può risolvere alte frequenze spaziali, tuttavia la banda passante della telecamera è limitata comunque e come detto sopra al valore di 24 linee/mm corrispondente al massimo valore riproducibile con un rilevatore da 2/3" (NTSC).

Per l'uso televisivo sarà quindi più indicata l'ottica "A" che possiede una MFT più alta a frequenze spaziali più basse.

Deve essere anche detto che l'introdurre frequenze spaziali superiori al potere di risoluzione del rilevatore della telecamera produrrà alias (difetti) non desiderati nell'immagine televisiva.

 
Autore: Rolando Pellacani
 
 
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