La lunghezza focale è una delle specifiche tecniche che compare sugli obiettivi fotografici. È molto importante perché ci dà indicazione sul tipo di obiettivo che abbiamo tra le mani.
Dalla lunghezza focale infatti dipendono caratteristiche come l’angolo di campo (che porzione della scena l’obiettivo riesce ad inquadrare) e la profondità di campo (la parte “a fuoco” della scena). Obiettivi con lunghezza focale corta riescono ad inquadrare un’ampia porzione di scena (grandangoli), obiettivi con focale lunga riescono a darci un grande ingrandimento del soggetto inquadrato (teleobiettivi).
Detto in maniera molto brutta: più è lunga la lunghezza focale, più l’obiettivo riesce a zoomare lontano.
Definizione
La lunghezza focale f di una data lente è definita come la “distanza tra il centro ottico (punto nodale) e il fuoco, quando la lente è attraversata da un fascio di raggi paralleli”. È espressa in millimetri ed è caratteristica della lente.
Questa definizione è valida nel caso particolare di raggi paralleli, cioè provenienti da un punto posto a distanza infinita. Per esempio, quindi, una lente con f=50mm, metterà a fuoco un punto posto all’infinito, a 50mm dal suo centro.
In altre parole in questo caso, la pellicola o il sensore devono essere a 50mm dal centro ottico della lente, se vogliamo che il nostro ipotetico punto a distanza infinita sia a fuoco.
Nel caso generale osserviamo invece la formula:
Dove:
- d1 indica la distanza tra un punto e il centro della lente
- d2 indica la distanza a cui questo punto viene messo a fuoco.
- f indica la lunghezza focale
In questo caso, se per esempio consideriamo una focale di 50mm ed un punto posto a d1 = 2m dalla lente, otteniamo un valore d2 = 51,28mm, cioè il punto viene messo a fuoco ad una distanza superiore della focale.
Da questo si capisce che:
- La focale f rappresenta la distanza minima tra lente e sensore.
- a parità di lunghezza focale, più piccola è la distanza tra soggetto e lente (cioè minore è la distanza a cui vogliamo mettere a fuoco), più grande sarà la distanza tra lente e sensore.
- a parità di distanza soggetto-lente, più grande è la lunghezza focale, più grande sarà la distanza lente-sensore.
È per questi motivi che, generalmente, obiettivi con lunga focale e obiettivi macro, sono più lunghi.
Inoltre si capisce anche come i tubi di prolunga per le foto macro (anelli da inserire tra obiettivo e corpo macchina, che semplicemente aumentano la distanza lente-sensore), permettano di ridurre la minima distanza di messa a fuoco dell’obiettivo.
Nella realtà gli obiettivi fotografici hanno al loro interno più di una lente (per correggere difetti ottici come la distorsione e le aberrazioni cromatiche, e per renderli più compatti), perciò la questione è più complicata, ma i concetti espressi qui sopra sono comunque validi.
Angolo di campo
L’angolo di campo è la misura, espressa in gradi, della visuale coperta da un dato obiettivo, ovvero di quanta “scena” viene inquadrata. È determinata dalla lunghezza focale e dalla dimensione del fotogramma.
Nell’immagine di esempio qui sopra si vede come, con una focale lunga, si riesca ad ottenere la stessa inquadratura di una focale corta, ma aumentando la distanza dal soggetto. In realtà è scorretto parlare di “stessa inquadratura”, in quanto lo sfondo apparirà ad un diverso ingrandimento; è più corretto infatti parlare di stesso “rapporto di ingrandimento” del soggetto inquadrato.
Se invece manteniamo macchina e soggetto nella stessa posizione, variando la lunghezza focale otterremo diverse inquadrature, come vediamo sintetizzato nell’immagine seguente:
I valori dell’esempio precedente si riferiscono ad una immagine scattata con sensore Full Frame 35mm.
Anche la dimensione del sensore infatti, influisce sull’angolo di campo generato da un obiettivo di una data lunghezza focale.
Matematicamente
Per ricavare l’angolo di campo generato da una data lunghezza focale e da un dato formato del fotogramma, ci viene in aiuto la trigonometria:
Per ricavare l’angolo di campo α, generato da una lunghezza focale b, si può procedere partendo dalla relazione:
tra l’angolo α/2 e i due lati del triangolo rettangolo che si vede in figura. Sostituendo poi tramite la relazione d = 2a si ottiene:
E ricavando poi l’angolo α:
Con questa formula è possibile ottenere l’angolo di campo di qualsiasi lunghezza focale. Vediamo per esempio, su un sensore 35mm (la cui diagonale è circa 43,26mm), una lunghezza focale di 28mm genererà un angolo di campo pari a:
Da cui:
Qui di seguito una tabella con alcuni valori di angolo di campo calcolati per i principali formati fotografici:
E una visualizzazione grafica degli angoli di campo per un sensore Full Frame (35mm):
Classificazione degli obiettivi
A seconda del formato e della focale, gli obiettivi vengono classificati in alcune categorie:
- Normali: Sono obiettivi che offrono una resa prospettica ed un angolo di campo (40-50°) grossomodo equivalenti alla “visione centrale” dell’occhio umano. La lunghezza focale normale è equivalente alla diagonale del formato utilizzato (per il formato 35mm per esempio: la diagonale del fotogramma è circa 43mm. Solitamente si considerano normali focali tra 40-60mm. L’obiettivo normale per eccellenza è il 50mm).
- Grandangolari: Sono obiettivi con lunghezza focale inferiore a quella normale (per il formato 35mm: focali inferiori a 40mm).
- Teleobiettivi: Sono obiettivi con lunghezza focale superiore a quella normale (per il formato 35mm: focali oltre i 60mm).
Ecco un esempio di come uno stesso soggetto appaia diverso, scattato con obiettivi diversi:
Di seguito i singoli fotogrammi:
Conversioni
Come abbiamo visto, il formato del fotogramma influisce sull’angolo di campo generato da un dato obiettivo. Se abbiamo una macchina Full Frame 35mm, sappiamo che un obiettivo 50mm (normale), ci darà un angolo di campo di circa 47°. Questo stesso obiettivo, su un sensore APS-C (più piccolo), si comporterà come un teleobiettivo, dandoci un angolo di campo di circa 30°.
Per ottenere, con un sensore APS-C, una focale equivalente ad un sensore Full Frame, in termini di angolo di campo, è necessario dividere per 1,6 (Canon) o 1,5 (Nikon). Nella pratica, montando un 50mm su un APS-C, ottengo lo stesso angolo di campo di un 80mm (50 x 1,6 = 80) su Full Frame.
Con sensori ancora più piccoli questo “fattore di conversione” (crop factor) aumenta, ed è anche per questo motivo che nelle macchine compatte difficilmente troviamo grandangoli molto spinti, ma facilmente teleobiettivi molto potenti.
