Il fltro UV è fatto per attenuare l'influenza negativa della componente ultravioletta della luce sulla nitidezza delle riprese a lunga distanza.  L'uso come "protezione" dell'obiettivo è improprio.

Protettivo o distruttivo? Scopriamo a che cosa (non) serve il filtro UV

Lezioni di fotografia N. 1 – 21 gennaio 2019 Successiva
(Aggiornato il 28 febbraio 2019)
Il filtro UV è "protettivo": Ci sono pagine e pagine di siti e-commerce (e di qualche importante costruttore di fotocamere) che vendono questo accessorio come "protezione" per la lente frontale dell'obiettivo. Ce ne sono di tutte le misure e di tutti prezzi, da pochi euro a diverse decine. Si consiglia di tenerlo sempre avvitato sull'obiettivo.
Ma è corretto? La risposta è: "dipende". In alcuni casi il filtro UV è utile per migliorare (di poco) la qualità delle riprese. In altri comporta solo un degrado. E per la protezione ci sono sistemi più efficaci. Vediamo perché.

Perché no

Quando un raggio di luce attraversa un corpo trasparente, subisce una serie di effetti legati alle leggi dell'ottica fisica. Alcuni sono utili, altri sono dannosi. Il primo effetto, quasi sempre voluto e calcolato, è la rifrazione. Questa è la deviazione che subiscono i raggi luminosi quando passano da un mezzo di trasmissione a un altro, caratterizzato da un diverso indice di rifrazione. L'immagine del remo che sembra piegato nel punto in cui si immerge nell'acqua è l'esempio più comune. La formazione delle immagini è il risultato della rifrazione calcolata dei raggi di luce che attraversano corpi trasparenti caratterizzati da superfici curve (una o più lenti che costituiscono un obiettivo – in italiano è un errore chiamarlo "lente").

Fig.1. L'aberrazione cromatica è data dalla dispersione dei raggi luminosi, che vanno a  fuoco a distanze diverse in funzione della lunghezza d'onda, cioè del colore. (Immagine da Wikipedia)
Sole sulla neve, una festa dell'ultravioletto. Il filtro UV ha contribuito alla nitidezza dei piani lontani, ma non ha potuto correggere il tono azzurrino, freddo, di tutta l'immagine. In casi come questi è più indicato il filtro Skylight, al quale sarà dedicato il prossimo articolo.

Effetti negativi sono provocati dalle aberrazioni ottiche, che degradano la qualità delle immagini. Il primo, per quanto ci interessa qui, è la dispersione. E' dovuta al fatto che  ogni frequenza della onde luminose (cioè ogni colore) presenta un angolo di rifrazione diverso, che cresce con l'aumentare della frequenza (cioè verso il blu). La dispersione è all'origine del noto esperimento in cui un raggio di luce bianca entra in un prisma ottico e ne esce scomposto nei colori dell'arcobaleno.

Ma l'effetto della dispersione è che le diverse lunghezze d'onda vanno a fuoco su piani diversi: i raggi di frequenza più bassa (verso il rosso) vanno a fuoco più lontano, mentre quelli di frequenza più alta (verso il blu-violetto) vanno a fuoco più vicino (vedi la fig. 1). Dunque i raggi ultravioletti, non visibili all'occhio umano, arrivano sfocati al sensore e diminuiscono la nitidezza complessiva dell'immagine.
E' la ben nota aberrazione cromatica (assiale o laterale), per la quale ogni colore va a fuoco su un piano differente.Viene corretta, entro limiti prefissati, nella progettazione del sistema ottico.

Dunque i passaggi aria-vetro e vetro-aria delle due superfici di un filtro alterano il sistema ottico calcolato da chi ha progettato un obiettivo. E' un'alterazione minima, ma che può essere avvertita nei forti ingrandimenti e nel confronto diretto tra immagini scattate con e senza filtri.

Non si devono confondere gli effetti dei raggi ultravioletti con la foschia, ben visibile in questa foto.
Il filtro UV in questi casi è del tutto inutile, perché è l'umidità dell'atmosfera a dare il velo azzurro allo sfondo, insieme al colore del cielo. Qualcosa in più potrebbe fare un filtro Skylight, come vedremo nel prossimo articolo.
In digitale è facile ristabilire i toni corretti con un ritocco alla temperatura di colore. Ma resta la scarsa  nitidezza dello sfondo (qui sotto).

Le due superfici aggiunte dal filtro provocano anche riflessi (in molti casi ben visibili), perché non tutta la luce viene trasmessa da un corpo trasparente. Una parte è riflessa, cioè "rimbalza" e prende direzioni non volute. E' una delle cause del flare, che abbassa visibilmente il contrasto di un'immagine o di una parte di essa.
I moderni trattamenti antiriflessi a strati multipli attenuano il problema, ma non lo eliminano, soprattutto nelle riprese in controluce.

Si aggiunga che il filtro può presentare granelli di polvere, impronte digitali, graffi e microlesioni dei trattamenti o dei vetri stessi, che possono trasformare un'ottica di qualità in un fondo di bicchiere.

Perché sì (e quando)

Il filtro UV, anche se appare trasparente, assorbe e blocca le frequenze più alte delle radiazioni luminose. Quindi, per i motivi che abbiamo appena visto, può rendere un po' più nitida un'immagine, eliminando una componente sfocata.
Ma questo effetto si verifica solo quando sono presenti raggi UV in misura tale da influire sulla qualità della fotografia. Accade quando la scena è illuminata da una fonte che emette anche raggi UV, come il Sole o una lampada ad alta temperatura. Le vecchie lampadine a incandescenza emettevano pochi raggi UV, le alogene un po' di più, mentre negli attuali sistemi di illuminazione a LED i raggi UV sono praticamente assenti.

Allora, quando la componente UV della luce è significativa (come si verifica sul mare o su una spiaggia), o in montagna, dove filtro naturale dell'atmosfera è meno spesso), il filtro svolge un ottimo lavoro, quello per il quale è stato inventato: l'assorbimento dei raggi ultravioletti.

In particolare, i raggi ultravioletti sono dannosi nelle riprese con il teleobiettivo, perché lo spostamento del fuoco dovuto all'aberrazione cromatica è proporzionale alla lunghezza focale, a parità delle altre condizioni. Per questo ci sono i teleobiettivi apocromatici, nei quali l'aberrazione cromatica è ridotta a valori molto bassi. Invece non ci sono obiettivi  grandangolari apocromatici, perché la minore lunghezza focale comporta una minore aberrazione cromatica, che può essere ulteriormente ridotta con uno schema ottico ben studiato.
In ogni caso, dall'uso del filtro UV non ci si devono aspettare miracoli, come si vede nell'esempio alla fine di questa pagina.

Dunque, quando si usa un teleobiettivo per riprese in luce naturale, soprattutto a lunga distanza, il filtro UV può essere utile. Offre vantaggi che compensano in larga misura gli svantaggi elencati all'inizio. Ma a condizione che sia di ottima qualità, dotato di trattamento antiriflessi a strati multipli. E pulito. I filtri che si possono comperare online per qualche euro sono di plastica e non trattati. Da evitare.

E la funzione protettiva? In qualche misura c'è, perché è meno costoso sostituire un filtro che una lente dell'obiettivo (o l'intero obiettivo) nel caso di una rottura dovuta a un urto, o anche per una meno devastante rigatura.
Ma la protezione più efficace è data dall'attenzione, dalla cura con cui sono usate, trasportate e manutenute le apparecchiature. E se proprio vogliamo una difesa "fisica" dell'obiettivo, è meglio tenere sempre in posizione di lavoro il paraluce. Lo vedremo in una delle prossime lezioni.

Le due foto qui sotto mostrano un caso-limite, perché sono scattate con un catadiottrico MT0 1100 f/10,5, vecchio più di quarant'anni, con gli specchi ormai leggermente opacizzati. A sinistra senza filtro, a destra con lo UV in dotazione.
Nell'immagine intera, in queste dimensioni, la differenza è quasi inavvertibile.
Nell'immagine ripresa con il filtro sembra di notare solo una saturazione di colori un po' più alta. Ma in un dettaglio ingrandito al 100% (sotto) l'effetto del filtro è evidente: il taglio delle radiazioni ultraviolette rende la foto un po' più nitida, nei limiti del possibile con questo obiettivo.

Aggiornamento del 28 febbraio 2019

Ho scattato questa coppia di immagini durante le riprese per la lezione sul paraluce. Con tutta questa foschia, ho pensato, forse può essere utile un filtro UV o Skylight.  Qui sotto con l'obiettivo "liscio", a destra il risultato con il filtro UV. Naturalmente il filtro è di buona qualità, con trattamento antiriflessi multiplo e accuratamente pulito. Con la luce radente, le due superfici aria-vetro abbassano il contrasto e generano riflessi. Un disastro, ma il filtro è "protettivo"...
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