La luce

Il termine fotografia deriva dal greco phos (φως)= luce e graphis (γραφίς) = scrivere, ossia “scrivere con la luce”. La luce, quindi, è il principale parametro che in fotografia bisogna controllare. Solo un’accurata conoscenza di tale elemento permette ad un fotografo attento e consapevole di ottenere risultati ottimali in ogni condizione di illuminazione. La prima domanda che a questo punto bisogna porsi è: cosa è la luce?
Da un punto di vista fisico, la luce è una forma di energia che si trasmette nell’aria, così come in altri mezzi (acqua, vetro) in cui essa ha una caratteristica velocità di propagazione, che può essere schematizzata come quella di un’onda. Ad ogni radiazione luminosa corrisponde una propria caratteristica lunghezza d’onda ed intensità.
Normalmente, quando si parla di luce si fa riferimento ad un determinato e ristretto intervallo di radiazioni elettromagnetiche che possono essere percepite dall’occhio umano. In realtà si tratta di una piccolissima porzione di tutta la gamma di radiazioni che il sole è in grado di produrre e che investono la terra. Nello specifico, le radiazioni che appartengono allo spettro del visibile sono caratterizzate da lunghezze d’onda comprese tra 380-730 nm. Ad ogni specifica lunghezza d’onda appartiene una sola tonalità dei colori appartenente all’iride dell’arcobaleno.
Le tonalità del violetto sono comprese tra 380-430 nm, quelle del blu tra 430-490 nm, quelle del verde tra 490-560. Lo spettro del visibile termina con il rosso, compreso tra 630-730 nm. Con lunghezze d’onda più brevi delle radiazioni visibili ad occhio umano si trovano i raggi ultravioletti (UV) tra 1-380 nm, mentre dall’altro lato, rispetto allo spetto del visibile, si incontrano i raggi infrarossi vicini (730-1200 nm) utilizzati nella fotografia ad infrarosso, ed i raggi infrarossi lontani (1200-1000000 nm) percepiti non come luce ma come calore.
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Spettro elettromagnetico della radiazione luminosa

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Proprietà della luce

Riflessione

Le superfici perfettamente lisce e prive di asperità (come gli specchi) riflettono la luce secondo le leggi fisiche della riflessione, ossia l’angolo del raggio riflesso è uguale a quello del raggio incidente, rispetto alla normale creata sul piano nel punto di incidenza della luce.
        

I corpi non perfettamente levigati, invece, riflettono in tutte le direzioni la luce che li colpisce, provocando una diffusione; anche i mezzi trasparenti provocano la diffusione della luce, come avviene nel cielo.
Nella comune pratica fotografica, la luce riflessa generalmente è da evitare (si pensi al sole riflesso da una vetrata o al lampo riflesso nell’obiettivo da uno specchio). La diffusione della luce costituisce invece una condizione spesso ricercata accuratamente, come nel caso dell’utilizzo, negli studi fotografici, di pannelli e di ombrelli riflettenti.

Rifrazione

In fisica, la rifrazione rappresenta la deviazione che interviene su un fascio luminoso quando esso attraversa due mezzi di propagazione a densità differente. Oltre alla direzione di propagazione si verifica anche una contestuale variazione della velocità di trasmissione.
 

La progettazione degli obiettivi fotografici si basa per lo più sul controllo della rifrazione, oltre che di altre proprietà delle radiazioni elettromagnetiche. Una progettazione non accurata potrebbe essere responsabile, infatti, di una cospicua dispersione della luce generata anche da riflessioni interne alle lenti, procurando un deperimento sostanziale della qualità della luce.

La polarizzazione

I raggi luminosi vibrano lungo la direzione di propagazione su tutti gli infiniti piani che passano attraverso di essa. Alcune fonti luminose, come ad esempio un riflesso in uno specchio o il riflesso del sole in una pozza d’acqua, producono fasci luminosi composti da raggi la cui vibrazione si risolve per lo più su un piano di vibrazione comune.
 
 

I filtri polarizzatori hanno la capacità di filtrare la luce che vibra su uno stesso piano, riducendone l’intensità luminosa. Grazie a questa proprietà i polarizzatori possono essere utilizzati per evitate sgradevoli ed accecanti riflessi su superfici lisce che altrimenti apparirebbero bianche o molto chiare (sovraesposte). Allo stesso modo, il colore del cielo può essere reso più saturo riducendo la luce riflessa dal vapore acqueo e dalle particelle di pulviscolo presenti nell’aria. Per la stessa ragione la polarizzazione può essere utilizzata per una maggiore penetrazione della foschia e della nebbia.
 
 

Per massimizzare l’effetto di polarizzazione sul blu del cielo, è preferibile inquadrare il soggetto avendo il sole di lato; la miglior riduzione dei riflessi (da uno specchio, dalla superficie dell’acqua) si ottiene angolando l’ottica a circa 30/45° rispetto alla superficie riflettente. Il filtro è montato su una ghiera rotante atta ad aumentare o diminuire l’effetto polarizzante. Il filtro, in commercio, è disponibile in due tipi: lineare e circolare, quest’ultimo è indicato per l’utilizzo con obiettivi autofocus.
 
 
 

illuminazione

tipi di illuminazione

 

 

 

La conoscenza profonda e l’utilizzo consapevole della luce garantisce al fotografo di ottenere dalla fotografia il meglio come forma espressiva, e quindi, di avvicinarsi, quanto più possibile, con l’immagine all’immaginazione. In base al tipo di sorgente luminosa si può effettuare una prima distinzione tra luce artificiale e luce naturale: la prima è generata da lampade ed altre fonti create dall’uomo; la seconda è quella prodotta dal sole. Un’ulteriore differenziazione può essere effettuata in base alla relativa diffusione della sorgente stessa. Infatti, si possono distinguere fonti di luce puntiformi (o spot) e di luce diffusa. Questi due tipi di fonti si differenziano per le intensità dei fasci che esse producono: la luce spot è tipicamente una luce molto intensa, in grado di produrre ombre esasperate, generando soggetti fortemente contrastati; la luce diffusa è, al contrario, più tenue e produce ombre morbide e maggiormente dettagliate e soggetti poco contrastati. Un esempio di luce spot può essere il classico raggio di sole che entra in una casa da una piccola finestra, mentre per la luce diffusa si immaginino le luci di una stanza proiettate contro il soffitto od una parete, le lampade con strutture per diffondere la luce, o, in esterni, le giornate con cielo coperto o particolari condizioni in cui il soggetto è completamente in ombra. In questi ultimi esempi si può notare che, tranne per le lampade a luce diffusa, in tutti gli altri casi si fa riferimento alla luce riflessa, che forse è il tipo di luce diffusa più comune. La luce riflessa diffusamente è un tipo di luce indiretta, morbida e caratterizzata dalla tonalità di colore dell’elemento che la riflette. La direzione di provenienza della luce rappresenta un ulteriore indice di qualità della stessa. Si distinguono le seguenti tipologie:

 
La luce frontale rispetto al soggetto, ed in linea con la macchina fotografica, crea un’illuminazione senza ombre che appiattisce la tridimensionalità del soggetto. Bisogna prestare attenzione ad eventuali effetti sgradevoli che possono intervenire con l’utilizzo di materiali lucidi o riflettenti. Un classico esempio è l’illuminazione che si ottiene proiettando la luce di flash montato sulla slitta della macchina fotografica.
La luce radente produce ombre dai rilievi e mette in evidenza la trama del soggetto, facendone risaltare le rugosità o asperità che ne delineano meglio le forme. Inoltre, le ombre marcate che vengono a crearsi danno sfumature più drammatiche e personali all’immagine.
La luce posteriore (controluce) è quella che illumina il soggetto da dietro e frontalmente rispetto alla macchina fotografica; è probabilmente il tipo di illuminazione più difficile da utilizzare, ma anche quella più creativa e suggestiva. La difficoltà d’utilizzo consiste nella gestione dell’eccessivo contrasto che si viene a creare, tale da non permettere di riuscire ad esporre contemporaneamente in modo corretto sia le parti chiare che quelle scure. In questi casi il fotografo deve scegliere a cosa dare risalto nell’immagine finale. Tipicamente, questo tipo di illuminazione viene sfruttato per creare silhouette al tramonto o in teatro. Un ulteriore limite è rappresentato dagli obiettivi con scadenti qualità ottiche che possono creare aloni e riflessi non sempre prevedibili.
 
La maggior parte delle illuminazioni qui descritte sono normalmente riprodotte dalla luce naturale, nell’arco di un’intera giornata, a seconda delle diverse condizioni meteorologiche ed ambientali in cui ci si può venire a trovare:


alba e tramonto

La luce è radente, non molto forte e ricca di dominati, le ombre lunghe (azzurro all’alba, arancione al tramonto); la luce dell’alba e sempre più limpida a causa del minor contenuto di pulviscolo nell’aria;
 

mattina – primo pomeriggio

In una giornata serena la luce è molto forte. Le immagini risultano fortemente contrastate. È generalmente sconsigliato di scattare in queste ore;
 
 
 

cielo velato

La luce è abbastanza diffusa, le ombre sono presenti ma non marcate, il contrasto generale è ottimo per la fotografia a colori. Sopratutto in B/N, è possibile ottenere immagini piatte, le ombre non hanno particolari dominanti cromatiche;
 

fotografia scattata in condizioni di cielo velato. Le ombre sono poco marcate e la luce è generalmente diffusa.

cielo coperto

La luce è diffusa, mancano completamente le ombre. Può essere utile per fotografare soggetti molto contrastati o ricchi di dettagli, manca completamente di tridimensionalità. Le ombre tendono all’azzurro.
 

nuvole sparse

E’ probabilmente il tipo di illuminazione migliore per l’equilibrio dei colori; se le nubi sono molte, i raggi di sole che filtrano attraverso esse creano delle immagini particolarmente gradevoli.

 

 


i colori

La percezione del colore è un complesso processo psico-fisico legato all’interazione della luce con i nostri occhi. Non ha, infatti, alcun senso parlare di colore in completa assenza di luce. Il colore esiste in funzione della percezione che di esso hanno i nostri occhi e dell’elaborazione di tale percezione da parte del cervello. La percezione del colore è associata alla caratteristica composizione di radiazioni luminose che compongono la luce ambiente e alle caratteristiche proprie dei materiali che vengono da essa illuminati. In particolare, ogni materiale ha la capacità di assorbire determinate componenti della radiazione luminosa ed eventualmente di rifletterne altre. La nostra percezione del colore di un oggetto è effettivamente associata alla qualità della luce riflessa da ogni singolo oggetto. Diversamente dagli altri colori, la luce bianca è il risultato della completa mescolanza di tutti i colori dell’iride che compongono la luce visibile. Proprio per questa sua caratteristica la luce bianca può essere scomposta in uno spettro completo di colori, come ad esempio un arcobaleno (Figura 1).
 
Figura 1 – schematizzazione della scomposizione di un raggio di luce bianca nei colori primari che la compongono.
 

Sintesi additiva dei colori

In una stanza completamente buia vengono accesi, uno alla volta, tre fari, rispettivamente di colore rosso, verde e blu, in modo tale che essi si possano sovrapporre parzialmente l’un l’altro come rappresentato in Figura 2. Da questo schema emerge anche un’altra particolarità: ad ogni colore primario corrisponde un colore secondario ad esso negativo. Al blu, per esempio, corrisponde in opposizione il giallo, la cui sovrapposizione genera il bianco. Il giallo in fotografia prende spesso il nome di blu-negativo.
 
Figura 2 – schema del processo di sintesi additiva dei colori
 
Dalle reciproche sovrapposizioni dei fasci, a coppie, si ottengono altri tre colori: rispettivamente il ciano, il magenta ed il giallo. Questo processo, che si basa sulla somma di tre fasci colorati (verde, rosso e blu) per ottenerne degli altri (giallo, magenta e ciano) dalla loro reciproca sovrapposizione, prende il nome di sintesi additiva. Si noti che la sovrapposizione dei tre fasci al centro dell’immagine genera un quarto colore: il bianco. Esso, quindi, non solo può essere generato dalla sovrapposizione completa dei colori dell’iride, ma anche dalla semplice somma del rosso, blu e verde. Ciò in realtà accade solo se i tre colori hanno la stessa intensità luminosa. Questi colori vengono chiamati primari proprio per la loro capacità di generare tutti i colori visibili dalla loro reciproca miscelazione. Si ottengono infinite sfumature utilizzando fasci di colori primari con intensità luminose differenti. Da questo principio nasce lo schema di rappresentazione dei colori RGB (dall’inglese “red”, “green” and “blue”, ossia rosso, verde e blu).

Sintesi sottrattiva dei colori

Il processo opposto a quello della sintesi additiva è quello della sintesi sottrattiva. Esso si basa sull’utilizzo di tre filtri colorati con i tre colori secondari (ciano, magenta e giallo) per filtrare un fascio di luce bianca (Figura 3).
La sovrapposizione dei filtri a coppie genera quelli che sono stati descritti come colori primari. La sovrapposizione completa dei tre filtri produce il completo oscuramento della luce bianca: il nero! Questo processo di generazione dei colori è impiegato normalmente dalle stampanti ink-jet. Esse filtrano il colore bianco della carta attraverso i tre colori secondari contenuti nelle cartucce dei colori.
 
Figura 3 – schema della sintesi sottrattiva dei colori
 

temperatura del colore

Si è accennato in precedenza che il colore degli oggetti dipende dalla qualità della luce che li illumina e dal materiale che li compone. Infatti, ciò che noi percepiamo come colore di un oggetto è il riflesso della luce incidente, dopo esser stata parzialmente assorbita dall’oggetto stesso. In pratica, un oggetto illuminato con luce bianca apparirà blu perché la sola componente di luce che non è stata assorbita dal materiale che lo compone è appunto il blu. In pratica la componente gialla della luce è stata completamente assorbita. La qualità della luce incidente può essere descritta attraverso una scala denominata “Temperatura di colore”, espressa in gradi Kelvin (normalmente utilizzati per esprimere un livello di temperatura, al pari dei gradi Celsius). Tale scala mette in relazione la temperatura di un corpo idealmente nero incandescente ed il colore di luce che esso emette. Se un oggetto metallico viene riscaldato a temperature rispettivamente sempre più elevate la luce che esso emetterà subirà dei cambiamenti cromatici, passando progressivamente da rosso ad arancione, bianco ed infine azzurro. La qualità di una qualsiasi fonte luminosa può essere, quindi, rappresentata all’interno della scala delle temperature di colore (Figura 4). Un tipica lampadina ad incandescenza di tungsteno emette una luce con una forte dominante arancione, la sua temperatura sarà di circa 2800 K.
 
Figura 4 – scala della temperatura di colore

Nella Figura 5 è rappresentata la scala della temperatura colore sovrapposta ad un diagramma cromatico. Quest’ultimo riporta tutti i colori del visibile con le possibili sfumature. Al centro del grafico, in corrispondenza del valore di 5000 K è presente il colore bianco. Man mano che ci si allontana dal bianco verso uno dei tre vertici del diagrammi, si incontrano le varie sfumature dovute alla sovrapposizione dei tre colori primari. Ai vertici del diagramma sono rappresentati i tre colori primari alla loro massima saturazione.
 
Figura 5 – scala della temperatura di colore sovrapposto ad un diagramma cromatico

La mente umana, quando si trova in un contesto in cui la luce sorgente non è bianca, riesce automaticamente a discriminare il reale colore di un oggetto. Trovandosi, per esempio, in una stanza illuminata da luce ad incandescenza, la dominante della luce avrebbe una tonalità giallo-arancio. Una parete bianca risulterà quindi velata di un colore simile a quello della dominante della luce ambiente. La nostra mente, diversamente da pellicole e sensori fotografici, è in grado di riconoscere il colore originario della parete come bianco. In fotografia, al contrario, una tale scena apparirà colorata di giallo-arancio. Tale dominante può essere, ad ogni modo, corretta. Le pellicole (link) sono tarate per un particolare tipo di illuminazione che, il più delle volte, è quella naturale (il sole a cielo sereno a mezzogiorno). Per mantenere i colori naturali occorrerà, con luce artificiale, filtrare ((link) la luce che arriva sulla pellicola correggendo le varie dominanti od usare una pellicola corretta per quel tipo di luce. Con le fotocamere digitali la correzione della dominante è possibile grazie alla funzione di “bilanciamento del bianco”. Nella tabella in basso sono riportate le temperature colore di vari tipi di sorgenti luminose, che saranno utili per determinare la filtratura necessaria ad adattare la pellicola per una resa fedele del colore.
 

Tipo di illuminazione

Temperatura

Luce di una candela

1000 K

Lampada domestica a incandescenza da 40 W

2650 K

Lampada fluorescente extracalda

2700 K

Lampada domestica a incandescenza da 60 W

2760 K

Lampada domestica a incandescenza da 75 W

2820 K

Lampada domestica a incandescenza da 100 W

2900 K

Lampada domestica a incandescenza da 200 W

2980 K

Lampada fluorescente warm white (bianco caldo)

3000 K

Lampada Photoflood da 500 W per uso fotografico

3400 K

Lampada fluorescente white (bianco neutro)

3500 K

Lampada fluorescente cool white (bianco freddo)

4000 K

bianco puro

5000 K

Lampada fluorescente luce normalizzata (D50)

5000 K

Luce solare a mezzogiorno

5400 K

Luce solare al di fuori dell’atmosfera terrestre

5750 K

Luce d’ambiente in pieno giorno (luce diurna)

6500 K

Lampada fluorescente daylight (diurna)

6500 K

Luce del cielo nuvoloso

7000 K

Lampada fluorescente skywhite (superdiurna)

8000 K

Luce del cielo parzialmente nuvoloso

8000 – 10000 K

Luce del cielo sereno (il valore è più elevato per il cielo di colore azzurro intenso a nord)

10000 – 18000K

 


unità di misura

Fino a questo punto si è analizzato la misura qualitativa della luce in termini di temperatura di colore. Esistono, in realtà, diverse altre unità di misura, altrettanto importanti, connesse con la luce, da un punto di vista quantitativo. Tra di esse, le più utili per la fotografia sono le seguenti:
  • Watt
  • Candele
  • Lumen
  • Lux
  • E.V. (Esposition Value)
Ognuna di queste unità permette di quantificare aspetti diversi connessi con la luce. In particolare, il watt (W) permette di misurare la potenza del fascio luminoso generato da una sorgente; la candela (cd) misura l’intensità luminosa; il lumen (lm) rappresenta la misura del flusso luminoso; mentre il lux (lx) è l’unità di misura per l’illuminamento. Il valore esposimetrico (EV), diversamente da tutte le altre unità di misura prese in considerazione, è un indice relativo della variazione di intensità luminosa. Ogni spostamento sulla scala dei valori esposimetrici di un solo grado indica il dimezzamento o il raddoppio dell’intensità luminosa, a seconda che ci si sposti rispettivamente verso il basso o verso l’alto. L’EV, per convenzione, è sempre riferito a una sensibilità di 100 ISO. Se si utilizzano pellicole con sensibilità differente da questa è opportuno correggere l’esposizione di conseguenza.

perché il cielo è blu?

Come visto in precedenza, la luce del sole è composta da radiazioni visibili le cui lunghezze d’onda sono comprese tra 380-730 nm. Prima di raggiungere la Terra esse interagiscono con l’atmosfera, le cui componenti principali sono gas (ossigeno, azoto), vapore acqueo e particelle solide di pulviscolo costituite da polveri e ceneri. Le particelle di pulviscolo hanno spesso dimensioni più grandi delle lunghezze d’onda della luce visibile. Ciò genera una diffusione omogenea di tutte le componenti della luce in tutte le direzioni possibili. Le radiazioni rosse hanno lunghezze d’onda talmente ampie da superare in dimensioni le particelle più piccole presenti nell’aria, non interagendo o interagendo solo parzialmente con esse. Al contrario, le radiazioni con lunghezza d’onda più brevi (luce blu) hanno dimensioni compatibili con le particelle più piccole (gas e vapore) che ne diffondono la luce in tutte le direzioni, dando il caratteristico colore blu al cielo.
 
Oasis WWF di Torre Guageto (BR)
 

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