La non mia Sony A7r con i miei obiettivi

3 Gennaio 2014

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Indice

In questo articolo, voglio semplicemente mostrare la resa di alcune mie ottiche Pentax su corpo full frame Sony A7r da 36 MPixel.
Prima di tutto vorrei ringraziare il gentilissimo Benedetto, uno dei primi, se non il primo possessore italiano di questa nuova fotocamera, che mi ha fatto visita in un nebbioso pomeriggio d'inverno ed ha avuto la pazienza di aspettare le mie elucubrazioni mentali mentre fotografavo come indemoniato il muro di una cabina Enel, lasciando che l'umidità padana entrasse nelle sue ossa (io penso ormai di esserne immune, ma lo imparerò tra qualche anno :-) 

Il test non è scientifico, è pratico, e a mio parere riesce a far capire con poche immagini, vari aspetti del comportamento delle lenti prese in esame.

Ma come tutti i test, non pretende di essere esaustivo di tutte le caratteristiche di un obiettivo.

Le immagini sono state scattate ovviamente con cavalletto e con autoscatto a 2 secondi di ritardo; non siamo riusciti a trovare al volo l'impostazione per attivare il telcomando IR, che avevamo preso con noi: Sony, chissà perchè, ha deciso di nascondere per bene l'attivazione di questa funzione, ma lo abbiamo scoperto una volta a casa, guardando il manuale...

La fotocamera è rimasta sempre in bolla (abbiamo utilizzato una livella a bolla inserita nella slitta flash) e gli scatti sono stati eseguiti a 50 ISO con esposizione automatica e obiettivo in stop down.

Le lenti pentax sono state montate su A7r tramite un anello adattatore di origine cinese, molto più economico di altri adattatori tedeschi o americani, ma privo di evidenti difetti.

Tutte le immagini sono state scattate in RAW e convertite con Camera RAW con le impostazioni mostrate di seguito:

  • Bilanciamento del bianco fissato per tutte le immagini
  • Cursori del Whites e Blacks impostati in modo da aumentare il contrasto, per non appiattire i dettagli a causa della luce molto diffusa
  • Tutti gli altri cursori impostati a 0 (disattivati), compresi quelli per l'unsharp mask che è stata eseguita successivamente con Photoshop


Ed ecco le impostazioni utilizzate per l'unsharp mask, piuttosto forti, ma in grado di mostrare perfettamente i dettagli a fuoco

In ultimo, abbiamo pensato fosse utile fare la conversione in due modi, lasciando disattivata la compensazione per le aberrazioni cromatiche, così da vedere il comportamento reale dell'obiettivo, e con la compensazione attivata, in modo da pulire un po' l'immagine, visto che questa impostazione, nelle condizioni reali, viene quasi sempre attivata.


Come leggere i test

Per ogni obiettivo, la prima animazione serve per visualizzare rapidamente la vignettatura ai vari diaframmi. Già da questa miniatura/animazione, è possibile dare un giudizio anche sulla distorsione, essendo il muro a mattoni un ottimo soggetto per questa valutazione. Nella miniatura sono anche evidenziate le due aree che rappresentano i crop successivi: a sinistra il bordo e a destra il centro del fotogramma.

Passando il mouse sopra i crop, si passa dall'immagine convertita senza compensazioni delle aberrazioni cromatiche all'immagine con la compensazione.

Facendo click sul crop si apre l'immagine a tutta risoluzione.

Consiglio di usare l'indice per spostarsi velocemente da un'obiettivo all'altro.

Nota: la pagina è molto pesante, occorre attendere il caricamento completo per visualizzarla correttamente, con le animazioni e il passaggio da crop CA corretto a quello non CA corretto con il semplice spostamento del mouse.


SMC PENTAX 1:3.5/15

Questa è la prima lente Pentax che ho voluto provare. La uso fin dai tempi della pellicola (anni '90), quando la montavo sulla Pentax Z1, ma da allora fino ad oggi non ero riuscito ancora a provarla su full frame digitale. La sua è una storia affascinante e un po' misteriosa, che si può leggere in un bellissimo articolo di Marco Cavina. Sembra che il progetto ottico risalga ad un breve periodo di collaborazione tra Pentax e Zeiss. Il primo prototipo è del 1972 e fu messo in produzione inizialmente includendo una lente asferica in vetro, come da progetto originale Zeiss, poi, per via di costi troppo alti, la lente asferica fu sostituita con una normale sferica, modificando un po' lo schema. In questa pagina c'è uno dei pochissimi confronti in rete tra i due obiettivi, con e senza lente asferica. Il risultato migliore è quello dell'obiettivo senza lente asferica, come sostiene anche l'autore, per lo meno all'infinito. Anche in quest'altra pagina c'è una bella descrizione di questi obiettivi, che si rifa, tra l'altro, ad un articolo di Dario Bonazza comparso nel numero di Luglio 2001 della rivista italiana Spotmatic (Collaborazione Asahi-Zeiss e nuove informazioni sul 15mm).
L'esemplare in mio possesso ha la scritta SMC maiuscola, non ha il numero 4 nella scala della distanza (ft) e ha numero di matricola 5118310, per cui dovrebbe essere la versione con lente sferica prodotta tra il 1975 e il 1977.

Anni in produzione: 1975 - 1984 (2004 in versione KA)
Schema ottico: 13 elementi in 12 gruppi
Range apertura: f/3.5 ~ f/22
Minima distanza di messa a fuoco: 0.3 m
Diametro / lunghezza / peso: 80mm / 82mm / 600g
Scheda tecnica completa


Considerazioni: il centro diventa molto nitido a partire da f/5.6, mentre i bordi faticano a recuperare anche a f/11, che comunque risulta il diaframma migliore per questa lente.

Data la focale estrema e l'anno di provenienza di quest'ottica, il risultato è tutto sommato molto buono.


SMC PENTAX-FA 1:2.8 20mm

Quest'obiettivo eredita lo schema ottico dal più famoso 20mm Pentax, il PENTAX-A 1:2.8 20mm che risale al 1985 quando ancora non c'erano corpi Pentax con autofocus. E' considerato il miglior 20mm realizzato da Pentax, e per questo, ad essere sincero, mi aspettavo un risultato più esaltante e non così deludente.

Anni in produzione: 1995 - 2004
Schema ottico: 10 elementi in 9 gruppi
Range apertura: f/2.8 ~ f/22
Minima distanza di messa a fuoco: 0.25m
Diametro / lunghezza / peso: 70mm / 43.5mm / 255g
Scheda tecnica completa

Considerazioni:

La risoluzione al centro diventa molto buona a f/8, mentre ai bordi non convince mai, anche per la presenza di forti aberrazioni cromatiche. Inoltre, in particolare al centro, si nota una insolita mancanza di macrocontrasto (MTF basso per basse frequenze spaziali): il nero di sfondo alla scritta "MIRA OTTICA" risulta sempre sporcato da un eccessivo velo, in gergo "glare".

Potrebbe essere il mio esemplare ad avere dei difetti, anche se ad un'ispezione esterna le lenti non sembrano in cattivo stato, oppure potrebbe soffrire del problema del "ghosting", ovvero di luce riflessa dal sensore stesso, che torna indietro perchè ancora riflessa dalla lente posteriore dell'obiettivo.

In questa pagina ci sono alcuni esempi di questo difetto, del quale soffrono alcuni obiettivi.


Nikon AF 20mm f/2.8 D

Anni in produzione: 1984 - ancora in produzione
Schema ottico: 12 elementi in 9 gruppi
Range apertura: f/2.8 ~ f/22
Minima distanza di messa a fuoco: 0.25m
Diametro / lunghezza / peso: 69mm / 43mm / 270g
Scheda tecnica completa

Considerazioni:

Questa è l'unica ottica non Pentax testata nella stessa sessione. Si tratta di un obiettivo ancora in produzione, ma nato come il Pentax negli anni '80, per cui ero curioso di metterli a confronto.
La sorpresa principale è stata l'esagerata vignettatura, che abbiamo poi scoperto essere generata non dall'obiettivo, ma dall'anello adattatore Nikon-NEX.

In realtà la colpa non è nemmeno del particolare anello adattatore, perchè ad un esame più attento abbiamo notato che l'oscuramento dei bordi deriva dal diametro troppo piccolo dell'innesto NEX per questo particolare schema ottico. Infatti abbiamo ottenuto lo stesso risultato vignettato anche con un secondo anello adattatore di altra marca, ma anche solo ad un'analisi visiva, si può notare come il "tubo" esterno dell'anello abbia un diametro maggiore rispetto al bocchettone e quindi la colpa non può che essere della flangia NEX troppo piccola.

Nota: è questo particolare obiettivo Nikon ad avere problemi con l'adattatore Nikon-NEX, non è una regola generale; abbiamo provato anche un 35mm Nikon senza notare vignettature di questo tipo.

In ogni caso, otticamente il 20 Nikon si è rivelato decisamente superiore al Pentax, in quanto la risoluzione al centro è subito molto buona e non c'è traccia di perdita di contrasto come nel Pentax. I bordi invece soffrono abbastanza di aberrazioni cromatiche e di scarsa risoluzione, anche chiudendo il diaframma. Con la correzione della CA attivata la situazione migliora molto.


SMC PENTAX 1:3.5/28

Questo è un obiettivo piuttosto conosciuto dagli estimatori di Pentax, insieme al fratello PENTAX 3.5/35, perchè, pur essendo parecchio datato, gode di ottima fama per la sua qualità. E in effetti non tradisce nemmeno sul full frame digitale. Si trova ancora nei mercatini al prezzo di 100-150 euro, se lo vedete non fatevelo sfuggire.

Anni in produzione: 1976 - 1977
Schema ottico: 8 elementi in 7 gruppi
Range apertura: f/3.5 ~ f/22
Minima distanza di messa a fuoco: 0.3 m
Diametro / lunghezza / peso: 63mm / 47mm / 261g
Scheda tecnica completa

Considerazioni:

Vignettatura e distorsione sono molto contenute. Ha un'ottima uniformità centro/bordi, e anche se ai bordi estremi non riesce mai ad essere nitido come al centro, la perdita di nitidezza è del tutto accettabile.

SMC PENTAX-FA 1:1.8 31mm AL Limited

Questa è la stella di questo test. E' l'ottica che meglio riesce a mantenere nitidezza fino ai bordi pur avendo un angolo di campo piuttosto ampio. Lo schema ottico è molto complesso, essendo di 25 anni più giovane rispetto al 28 3.5 con cui si confronta. La lente asferica in vetro, quella a bassissima dispersione e quella a bassa dispersione e alta rifrazione gli permettono una nitidezza e un contrasto davvero invidiabili.
Non a torto viene soprannominato "
lo sprecato" perchè attualmente utilizzabile solo su corpi Pentax APS e non full frame.

Anni in produzione: 2001 - ancora in produzione
Schema ottico: 9 elementi in 7 gruppi
Range apertura: f/1.8 ~ f/22
Minima distanza di messa a fuoco: 0.3 m
Diametro / lunghezza / peso: 65mm / 69mm / 345g
Note: 1 lente extra low dispersion (ED), 1 lente high refraction / low dispersion, 1 lente asferica in vetro
Scheda tecnica completa

Considerazioni:

E' una focale un po' insolita, che si propone di sostituire sia il 28mm che il 35mm. Già a f/5.6 è ottimo fino ai bordi. A f/8 dà il suo massimo sui 36 Mpixel della Sony A7r.


SMC PENTAX-FA 1:1.8 77mm Limited

Questo è il fratello maggiore del 31 limited, essendo nato 2 anni prima. Sinceramente mi aspettavo un po' di più, avendolo utilizzato molto su formato APS. E' una focale adatta al ritratto, per cui si dovrebbe usare ai diaframmi più aperti; invece, per avere una qualità molto buona occorre chiudere il diaframma. Nello schema ottico non sono presenti lenti speciali, nonostante non costi poco....

Anni in produzione: 1999 - ancora in produzione
Schema ottico: 7 elementi in 6 gruppi
Range apertura: f/1.8 ~ f/22
Minima distanza di messa a fuoco: 0.7 m
Diametro / lunghezza / peso: 64mm / 48mm / 270g
Scheda tecnica completa

Considerazioni:

Per avere il centro ad ottimi livelli occorre chiudere a f/4; certo i bordi non sono ancora eccellenti, ma in genere nei ritratti i bordi estremi hanno un' importanza relativa in quanto si tendono a sfocare. Comunque, per avere il massimo occorre chiudere a f/8: qui i bordi si avvicinano molto al centro. Le aberrazioni cromatiche sono molto ben corrette, nonostante abbia la fama opposta e anche il contrasto direi che è ottimo.


SMC PENTAX-M 1:2 85mm

Questa è un ottica che non ha mai goduto di ottima fama in casa Pentax: è un obiettivo della serie M, quindi molto compatto, come compatte erano le reflex Pentax negli anni '70. Però direi che tutto sommato fa la sua bella figura, in quanto non si discosta in modo eclatante dal più giovane e costoso 77 Limited.

Anni in produzione: 1977 - 1984
Schema ottico: 5 elementi in 4 gruppi
Range apertura: f/2 ~ f/22
Minima distanza di messa a fuoco: 0.3 m
Diametro / lunghezza / peso: 63mm / 43mm / 250g
Scheda tecnica completa

Considerazioni:

Come per il 77 limited, per avere il centro eccellente occorre chiudere a f/4. Per avere anche i bordi molto buoni occorre chiudere a f/8 e attivare la compensazione delle aberrazioni cromatiche, che comunque sono abbastanza contenute. Il contrasto è buono, ma inferiore al 77 Limited.


SMC PENTAX-A ZOOM 1:3.5 35~105mm

Ero molto curioso di provare questo zoom, perchè ai tempi della pellicola veniva considerato al pari di ottiche fisse. Ha uno schema ottico molto complesso, è un vero zoom, in quanto mantiene la messa a fuoco al variare della focale, è relativamente luminoso, il lato grandangolare non è molto spinto, quindi era un ottimo candidato per essere accoppiato alla Sony A7r. Putroppo non ha mantenuto tutte le promesse....

Anni in produzione: 1984 - 1989
Schema ottico: 15 elementi in 13 gruppi
Range apertura: f/3.5 ~ f/22
Minima distanza di messa a fuoco: 1.5 m
Diametro / lunghezza / peso: 70mm / 98mm / 615g
Scheda tecnica completa
@35mm
@50mm
@105mm

Considerazioni:

Il centro è già ottimo a f/5.6, però purtroppo i bordi non riescono a stargli dietro, nemmeno chiudendo molto il diaframma. f/11 è l'apertura ideale per questo zoom. La compensazione delle aberrazioni cromatiche va assolutamente lasciata attivata.Distorsione pronunciata alle focali estreme.


SMC PENTAX-F ZOOM 1:3.5-4.5 28~80mm

Ero molto curioso di vedere anche questo zoom. Sulla pellicola mi ha sempre dato grandi soddisfazioni, nonostante non goda di fama eccezionale in casa Pentax. L'unico difetto evidente che gli trovavo era forse un'eccessiva distorsione a barilotto a 28mm, ma non mi dava fastidio più di tanto perchè la sua nitidezza mi esaltava a tutte le focali e a tutti i diaframmi, sia al centro che al bordo. Purtroppo la Sony A7r lo ha messo alle strette e il risultato non è dei più esaltanti.

Anni in produzione: 1987 - 1991
Schema ottico: 12 elementi in 9 gruppi
Range apertura: f/3.5-4.5 ~ f/22-32
Minima distanza di messa a fuoco: 0.25m
Diametro / lunghezza / peso: 65.6mm / 75mm / 390g
Scheda tecnica completa
@28mm
@50mm
@80mm

Considerazioni:

Anche per questo obiettivo si raggiungono livelli molto buoni /ottimi al centro, ma i bordi non riescono mai a recuperare. E' ottimizzato per la focale di 50mm, dove a f/11 restituisce un risultato direi molto buono.

E' da notare che è presente un po' di curvatura di campo, cioè la messa a fuoco non giace su di un piano, ma su una superficie semisferica; lo si può notare per esempio nella foto a 28mm a f/8: se notate, la mira in basso a sinistra risulta sfocata, ma se scendete fino all'erba, potete vedere come la nitidezza riappaia; situazione opposta si ha al centro, in cui la mira è a fuoco mentre l'erba in basso è sfocata.

In certi tipi di fotografia, come nel paesaggio o nel ritratto, un po' di curvatura di campo non dà fastidio, a volte non si nota nemmeno; diverso è il discorso se si fa foto di architettura.

In questo test avrei dovuto ripetere tutti gli scatti rifocheggiando sulla mira nel bordo, in modo da mettere meglio in evidenza l'eventuale curvatura di campo di ogni lente, ma proprio non c'era tempo di farlo; ho dovuto anche fare una cernita delle lenti da provare, perchè nei pomeriggi invernali la luce se ne scende in fretta.


Considerazioni tecniche

Vorrei mettere in evidenza che la scarsa risoluzione e le elevate aberrazioni cromatiche ai bordi potrebbero non essere colpa solo dell'obiettivo; infatti davanti al sensore è sempre presente un filtro IR (per bloccare gli infrarossi) e a volte anche un filtro AntiAlias per evitare il Moirè (non nel caso della A7r che ha solo il filtro IR).

Se un'ottica è stata progettate ai tempi della pellicola, anche se perfettamente corretta, potrebbe avere dei problemi se usata con un sensore elettronico.

Vediamo per esempio lo schema di un'ottica apocromatica, cioè che mette a fuoco perfettamente sul piano di messa a fuoco per tutte le lunghezze d'onda della luce:

Bene, se interponiamo un filtro, quindi se aggiungiamo un'ulteriore passaggio aria/vetro, nasce un nuovo fenomeno di rifrazione che va a compromettere l'apocromaticità del progetto ottico:

Nello schema, molto semplificato, ho messo in evidenza le cosiddette aberrazioni cromatiche longitudinali (o assiali), ma lo stesso discorso vale per le aberrazioni cromatiche laterali, schematizzate nella figura seguente:

Quindi, se il filtro non è molto sottile, le aberrazioni non sono trascurabili e sono tanto più evidenti quanto più i raggi luminosi sono angolati.

Se la lente posteriore dell'obiettivo è piccola, allora saranno molto angolati i raggi periferici e diventeranno evidenti le aberrazioni cromatiche laterali, che non si attenueranno nemmeno chiudendo il diaframma; e tanto più la lente posteriore sarà vicina al sensore, tanto maggiori saranno le aberrazioni, quindi particolarmente critici saranno gli schemi grandandolari simmetrici, che hanno la lente posteriore vicinissima al sensore.

Invece lenti posteriori molto grandi, fanno nascere più facilmente le aberrazioni cromatiche longitudinali (o assiali), però il fenomeno si riduce fino a sparire chiudendo il diaframma; le ottiche interessate da questo problema sono quelle luminose e/o a lunga focale, come per esempio i 300mm f/2.8, i 50mm f/1.2 ecc.

Ecco che, a seconda della scelta del progettista, ci possono essere differenze anche molto significative tra il comportamento del sensore di una fotocamera e quello di un altra: per me è emblematico il confronto tra le foto scattate con obiettivo Leica 18mm su fotocamera Leica e su fotocamera Sony A7r, di seguito un crop relativo ai bordi:


Forse è per questo che le prime fotocamere digitali Leica montavano un filtro così sottile davanti al sensore da provocare fastidiosi shifting di colore dovuti alla presenza di raggi infrarossi non bene filtrati (Infrared / Ultraviolet pollution). Le successive fotocamere Leica non hanno più sofferto di questo problema, ma evidentemente il filtro IR è rimasto molto sottile, proprio per ridurre al minimo il problema delle aberrazioni.

Bisogna poi osservare, che tanto più i pixel sono piccoli e tanto più sarà evidente il problema, in quanto il cono di luce introdotto dall'interposizione del filtro, darà meno problemi se i pixel sono di dimensioni più grandi, perchè andrà ad eccitare meno pixel intorno al pixel di corretta messa a fuoco.

A titolo di esempio voglio mostrare un crop di un confronto preso in rete, in cui viene utilizzato lo stesso obiettivo (Sony FE 3.5-5.6/28-70 OSS, quello venduto in boundle con la Sony A7) sia sulla A7 che sulla A7r.
Il crop si riferisce alla parte periferica dell'immagine (a 28mm) e si può notare quanto sia più dettagliato lo scatto a 24 Mpixel rispetto quello a 36 Mpixel


Al centro del fotogramma, invece, è più dettagliato lo scatto a 36 MPixel:


Quindi le strade da percorre per i progettisti sono 2:

  1. Rendere trascurabile l'effetto del filtro IR/AA facendolo sempre più sottile fino ad andare ad eliminarlo
  2. Progettare delle ottiche che tengano conto dell'ulteriore rifrazione dovuta al filtro

La Leica sembra abbia intrapreso la strada 1, mentre la Sony sembra abbia intrapreso la seconda

Questo lo deduco da un documento firmato da Zeiss, in cui, in particolare a pagina 12 si può leggere:

" If the filter plate is not considered in the design of the lens, the edge definition will suffer"

e anche:

"This is why filters in digital Leicas are very thin – to remain compatible with older optics"

A mio parere il problema non è trascurabile e deve essere una decisione molto critica da prendere per i progettisti, nonostante sia un problema praticamente sconosciuto al grande pubblico.

La strada 2, potrebbe essere quella vincente nel breve periodo, perchè il costruttore può realizzare il proprio parco ottiche ottimizzandolo meglio della concorrenza sul proprio sensore, però poi si vincola a tenere un filtro con caratteristiche fisiche fisse nel tempo, finchè non deciderà di rinnovare il parco ottiche.

D'altro canto, la tecnologia fa passi da gigante, per cui vincolarsi con un particolare tipo di filtro può essere un problema se tutta la concorrenza potrà poi disporre di sensori nuovi e privi di questo problema.

Questo, secondo me, potrebbe essere uno dei motivi che ha spinto Nikon, con la D800E, a inventarsi un sistema macchinoso per non togliere il filtro AA, come hanno fatto le altre case. Probabilmente Nikon ha già in catalogo obiettivi ottimizzati per i propri sensori.


Addendum 30 Gennaio 2014

Da un articolo di Roger Cicala di Lens Rental, che ha smontato completamente una Sony A7r, sembra che il filtro di protezione del sensore, quello che blocca anche i raggi infrarossi, abbia uno spessore di 1.5mm, contro uno spessore di 0.75mm della Canon 5D MarkII , di 0.8mm per la Leica M9 e di solo 0.5 mm nel caso della Leica M8.
Questo supporta ulteriormente la mia tesi che il cattivo comportamento di certi obiettivi non sia da attribuire completamente alle lenti, ma anche al sensore.

Un'altra peculiarità del sensore elettronico rispetto alla pellicola è la presenza di piccole lenti poste sopra a ciascun pixel, che aiutano ad aumentare la sensibilità del sensore.

Queste "lentine" hanno un angolo di campo ben definito, per cui, se i raggi luminosi hanno un angolazione troppo spinta, non vengono catturati dai pixel interessati e ciò fa nascere nuove aberrazioni sconosciute negli scatti a pellicola.

In questo caso sia Leica che Sony hanno adottato la soluzione di traslare le lentine di un passo via via crescente, man mano che ci si sposta verso i bordi.

Di seguito gli schemi presentati dai due produttori:

Leica

Sony

Questa tecnica, come è evidente, aiuta a catturare i raggi luminosi angolati, ma non è in grado di ridurre per nulla il problema visto prima della rifrazione parassita dovuta al filtro IR/AA.


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