Test di planarità della pellicola: 3 portapellicola nel primo confronto quantitativo

Questo articolo documenta un tentativo di confrontare quantitativamente la planarità della pellicola in tre portapellicole per la scansione con DSLR. Il metodo si basa su un'analisi depth-from-focus con una slitta macro. La precisione di misura è limitata, i risultati mostrano tendenze e differenze relative, non valori assoluti.

Perché la planarità della pellicola è importante

La planarità della pellicola è il problema più lamentato nella community della scansione con DSLR. La pellicola si incurva nel portapellicola e gli angoli perdono nitidezza. La fisica alla base è nota: con le impostazioni di scansione tipiche, la profondità di campo è di appena frazioni di millimetro. Una curvatura di 0.3 mm basta a produrre una perdita di nitidezza visibile negli angoli.

Molte opinioni, nessun dato misurato

Nei forum e su Reddit si trovano numerose affermazioni sulla planarità della pellicola: «Gli angoli sono morbidi», «Il portapellicola X è meglio di Y». Quello che non si trova: dati di misura. Secondo le nostre ricerche, nessuno ha determinato quantitativamente e pubblicato la deviazione di una pellicola in un portapellicola. Tutti i confronti si basano su una valutazione soggettiva della nitidezza delle scansioni.

Questo articolo è un tentativo di cambiare le cose.

La striscia di prova

La striscia di prova utilizzata, Kodak Gold 200, scattata con una Olympus OM-2n e Zuiko 50mm f/1.8 a f/5.6. Negativo relativamente denso con informazioni d'immagine distribuite in modo uniforme.

Per tutte le misurazioni sono stati utilizzati la stessa striscia di pellicola e lo stesso fotogramma. La scelta del soggetto è rilevante: il metodo depth-from-focus ha bisogno di texture nell'immagine (grana della pellicola, bordi) per determinare il punto di messa a fuoco. Un soggetto uniformemente chiaro o scuro (cielo, parete, neve) non fornisce alcun segnale utilizzabile. Rami e foglie sono adatti: fitti, ricchi di contrasto, distribuiti in modo uniforme sull'intero fotogramma.

Metodo A: il controllo dei riflessi (qualitativo)

La superficie della pellicola riflette la luce. Se tieni la pellicola inserita sotto una lampada da soffitto, le irregolarità diventano visibili come linee di riflesso distorte. Questo metodo è semplice e mostra dettagli fini, ma non si può tradurre in numeri.

La stessa striscia di pellicola in quattro supporti, fotografata ogni volta sotto la lampada da soffitto:

Riferimento: la stessa pellicola tenuta solo a mano, senza supporto

Cosa si vede a occhio nudo: nessuno dei supporti tiene la pellicola perfettamente piatta, le linee di riflesso sono distorte in tutti e tre. Ma tutti e tre fanno visibilmente un lavoro migliore rispetto a nessun supporto. Quale ottenga il risultato migliore si può al massimo intuire dalle immagini dei riflessi. La curvatura non è quantificabile: se la deviazione sia di 50 o 500 micrometri non si può leggere dal riflesso. Da qui il secondo metodo.

Come i tre supporti guidano la pellicola

I tre supporti testati utilizzano principi costruttivi diversi per mantenere la pellicola in posizione. Questo influisce su dove e quanto la pellicola può incurvarsi.

Negative Supply: La base ha un gate in formato panoramico, la pellicola è guidata solo sui due lati lunghi (sopra e sotto). In lunghezza non c'è alcuna guida. Esistono maschere che si inseriscono dal basso (per half frame, 35mm o panorama), ma anche con la maschera la pellicola resta libera in senso longitudinale. Ciò significa che al centro del gate la pellicola ha il massimo margine per flettersi.

Valoi: Per ogni formato di pellicola esiste un supporto dedicato, fuso in un unico pezzo. La pellicola è guidata sia in larghezza sia in lunghezza. La struttura della guida longitudinale non è visibile dall'esterno, poiché è integrata nel corpo.

Ausgeknipst: Una combinazione dei due approcci. La base, come quella di Negative Supply, ha un gate in formato panoramico e guida la pellicola solo sui lati. Sopra si montano top intercambiabili che guidano la pellicola dall'alto anche in lunghezza e la premono. Senza top il supporto si comporta come l'approccio di Negative Supply (solo guida laterale). Con il top si aggiunge la guida longitudinale.

Cosa significa per i bordi della pellicola: Tutti e tre i sistemi guidano la pellicola proprio sulla superficie che bisognerebbe lasciare libera per scansionare anche la perforazione e le scritte sul bordo. Un portapellicola che mostra il bordo non può più tenere la pellicola in quel punto, e la misurazione di controllo più in basso mostra dove si va a finire: senza piastra di copertura, la stessa striscia si discosta dal piano di 381 µm RMS, cioè 2,3 volte di più. Con questa costruzione, scansione dei bordi e planarità si escludono a vicenda. Se vuoi entrambe le cose, non puoi fare a meno di due vetri anti-Newton, e lo paghi in velocità, perché ogni fotogramma va inserito singolarmente.

Questa differenza nella guida è rilevante per la misurazione: poiché la larghezza del gate è diversa per ogni portapellicola, l'analisi è stata limitata all'80 % interno del fotogramma. Le zone marginali contengono poche informazioni d'immagine e vengono comunque tagliate durante la scansione, quindi non rientrano nel confronto.

Metodo B: misurazione Depth-from-Focus (quantitativa)

La fotocamera si sposta su una slitta macro a passi definiti attraverso il piano della pellicola. In ogni posizione viene scattata una foto. Ogni regione dell'immagine raggiunge la massima nitidezza in un fotogramma diverso, a seconda di quanto è distante dall'obiettivo. Dalla posizione del massimo di nitidezza si può calcolare l'altezza della superficie della pellicola in ogni punto.

Configurazione

Configurazione di misura: fotocamera su slitta macro, portapellicola sulla sorgente luminosa. I Post-It sotto il piano luminoso fungono da spessori: compensano minime differenze di altezza agli angoli, così che il piano della pellicola sia parallelo al sensore.

Primo piano: slitta macro con comparatore, passo di 0.1 mm

I dettagli:

• Fotocamera: Sony ZV-E10
• Obiettivo: Carl Zeiss Jena Tessar 50mm f/2.8 su soffietto macro
• Diaframma: f/2.8 (tutto aperto, per la massima sensibilità agli spostamenti di messa a fuoco)
• Slitta macro: passo di 0.1 mm, 21 scatti per passaggio
• Allineamento: metodo dello specchio

Allineamento con lo specchio: il riflesso dell'obiettivo deve trovarsi esattamente al centro, affinché l'asse ottico sia perpendicolare al piano della pellicola

Analisi

Uno script Python si occupa dell'analisi. Divide ogni immagine in una griglia e determina per ogni cella in quale fotogramma la nitidezza è massima. Da qui si può calcolare l'altezza della superficie della pellicola in ogni punto. Seguono due correzioni: primo, viene eliminata l'inclinazione globale (il sensore non è mai perfettamente parallelo alla pellicola). Secondo, viene rimossa la curvatura di campo dell'obiettivo, così che resti solo la pura topografia della pellicola.

Tre passaggi per portapellicola, in ordine alternato, poi mediati.

Dettagli tecnici sull'elaborazione dei dati

Per l'analisi, lo script suddivide ogni immagine in una griglia di 20 x 30 celle. Per ogni cella viene calcolata, su tutti i 21 frame, la Laplacian Variance, una misura di quanto contrasto ad alta frequenza (grana della pellicola, bordi) contiene la rispettiva cella. La cella è più nitida quando il piano di messa a fuoco coincide esattamente con la superficie della pellicola.

La curva di nitidezza risultante ha un picco per ogni cella. La sua posizione viene determinata tramite interpolazione parabolica a 3 punti, per ottenere una risoluzione in Z più fine del passo (0.1 mm). Successivamente un piano di best fit viene adattato all'intera mappa Z e sottratto (correzione del tilt). Nel confronto tra più portapellicola, la media di tutte le mappe Z viene sottratta come bias di sistema (Common-Mode Rejection), il che elimina la curvatura di campo dell'obiettivo, identica in tutte le misurazioni.

L'analisi viene eseguita sull'80 % interno del fotogramma. Le zone marginali vengono scartate: contengono poca o nessuna informazione d'immagine e vengono comunque tagliate durante la scansione.

Gli script sono scritti in Python (numpy, opencv, matplotlib). Chi vuole verificare il codice o ricalcolare i dati grezzi può contattarci; in caso di critiche fondate al metodo, adatteremo l'analisi e pubblicheremo i risultati corretti.

Riferimento worst case: pellicola guidata solo ai bordi, senza piastra di copertura, flessione massima

Risultati

Tre run per portapellicola, mediati. Misurato sull'80 % interno del fotogramma (zone marginali escluse, poiché i portapellicola guidano la pellicola su larghezze diverse, vedi sopra). Curvatura di campo dell'obiettivo eliminata tramite Common-Mode Rejection.

PV = Peak-to-Valley: la deviazione massima tra il punto più alto e quello più basso.
RMS = Root Mean Square: la deviazione media, nettamente più robusta del PV, perché un singolo valore anomalo non falsa il risultato.

Heatmap

Le heatmap mostrano la topografia del piano della pellicola. Rosso significa: la pellicola si incurva verso l'obiettivo. Blu: si abbassa allontanandosi. Il bianco è il piano ideale. La scala indica i micrometri.

Confronto tra 3 portapellicole: rosso = pellicola più vicina all'obiettivo, blu = più lontana

Misurazione di controllo senza piastra di copertura (a sinistra): deviazione nettamente maggiore rispetto ai portapellicole con piastra di copertura

E le singole heatmap, ciascuna mediata su tre run:

Ausgeknipst, mediata su 3 run

Valoi, media su 3 run

Negative Supply, media su 3 run

Cosa dicono i dati

Validazione: il metodo funziona?

Il controllo Sprocket (pellicola senza piastra di copertura) mostra valori RMS 2.3x più alti rispetto al miglior supporto. È il dato più importante dell'intera misurazione: conferma che il metodo rileva differenze reali nella planarità della pellicola e che i risultati non si perdono nel rumore di misura.

Ausgeknipst (RMS 163 um)

Il valore RMS più basso del test. La heatmap mostra una distribuzione relativamente uniforme, senza hotspot dominanti. Il top intercambiabile preme la pellicola sia ai lati sia nel senso della lunghezza, il che si riflette in una guida uniforme. La variazione run-to-run (quanto differiscono i risultati inserendo più volte la stessa pellicola) è stata di 176 um, paragonabile a Negative Supply.

Valoi (RMS 175 um)

Appena dietro Ausgeknipst. La heatmap mostra leggeri motivi ondulati, che potrebbero dipendere dalla guida a curva a S del design a canale di Valoi, durante l'inserimento la pellicola viene guidata attraverso un canale curvo. La variazione run-to-run, con 210 um, è stata leggermente più alta rispetto agli altri due supporti. Se ciò dipenda dalla costruzione o dal modo in cui la pellicola viene inserita, non si può dedurre dai dati.

Negative Supply (RMS 202 um)

Il valore RMS più alto dei tre supporti. La heatmap mostra più contrasto rispetto agli altri due, le zone con curvatura più marcata sono visibili in modo più evidente. Negative Supply guida la pellicola solo sui lati lunghi, non nel senso della lunghezza. La mancanza di una guida longitudinale potrebbe spiegare perché la deviazione al centro del gate risulta leggermente più alta. Allo stesso tempo, la variazione run-to-run, con 175 um, è stata la più bassa del test, la pellicola si posiziona in modo costante nello stesso punto a ogni inserimento.

Il confronto

Il fattore tra il supporto migliore e quello peggiore è 1.2x (163 vs. 202 um RMS). In numeri assoluti: 39 micrometri di differenza. È meno dello spessore di un capello umano.

Per dare un'idea: a f/8, il diaframma a cui scansiona la maggior parte delle persone, la profondità di campo sul negativo è di circa 500 micrometri. Tutti e tre i supporti mantengono la pellicola entro questa tolleranza. La differenza di 39 um non sarà visibile in una scansione finita a questo diaframma.

Con diaframmi più aperti (f/4 o f/2.8, come avviene nei setup di scansione high-end) la profondità di campo si riduce a meno di 200 um. In questo intervallo le differenze misurate potrebbero diventare rilevanti, ma anche in quel caso l'effetto è difficile da separare da altre fonti di errore (allineamento del sensore, curvatura di campo dell'obiettivo, curl della specifica striscia di pellicola).

Come sono le scansioni reali fatte con il supporto per 120?

La misurazione qui sopra è stata fatta con pellicola 35 mm sulla slitta macro, a tutta apertura e con una sola striscia di prova. Le quattro immagini qui sotto mostrano come sono le scansioni fatte con il nostro supporto in un normale flusso di lavoro. Il fotografo italiano Osea Costantini ha testato il nostro supporto per pellicola 120 in formato 6×6 con i propri negativi in bianco e nero, nel suo setup di scansione. I supporti glieli abbiamo forniti noi per il test.

Avvertenza: vendiamo una parte dei prodotti che compaiono qui. L'articolo è comunque pensato prima di tutto come aiuto e non come testo di vendita.

Per prima cosa abbiamo guardato gli angoli, perché quando la pellicola si incurva in un portapellicola senza vetro sono i primi a perdere nitidezza. In queste scansioni la nitidezza tiene fino al bordo dell'immagine. Lo si vede bene nel pittore nel campo di girasoli: in basso a destra la cucitura sulla tasca della sua giacca è nitida quanto la tela al centro dell'immagine. In basso a sinistra si riconoscono chiaramente le venature delle foglie dei girasoli.

Non si tratta di una misurazione. I negativi sono diversi dalla nostra striscia di prova, il formato è più grande e qui nell'articolo i file sono in dimensioni ridotte per il web. Le immagini mostrano solo come appare il risultato quando qualcuno digitalizza i propri rullini con il portapellicola.

Scansioni: Osea Costantini, pellicola 120 in formato 6×6, digitalizzata con il nostro portapellicola e pubblicata con il suo permesso. Altri suoi lavori si trovano sul suo canale YouTube.

Conclusione

Tutti e tre i supporti mantengono la pellicola in modo misurabilmente più piatto rispetto a una striscia di pellicola non supportata. Le differenze tra loro sono ridotte, il fattore tra il risultato migliore e quello peggiore è 1.2x.

I prodotti si differenziano per molti altri aspetti (materiale, workflow, compatibilità, prezzo). La planarità della pellicola è un fattore tra tanti. Per questo singolo fattore, i tre supporti testati sono vicini tra loro.

Nota sul setup

La misurazione è stata effettuata a f/2.8 (tutta apertura). Non è una scelta usuale per la scansione, a tutta apertura la resa ottica dell'obiettivo diminuisce, soprattutto negli angoli. Il motivo del diaframma aperto: la profondità di campo deve essere abbastanza ridotta perché nel piano della pellicola emergano differenze misurabili. A f/5.6 o f/8 la DoF sarebbe troppo ampia per rilevare il curl della pellicola. Un macro 100mm con rapporto di riproduzione 1:1 e leggermente diaframmato sarebbe stato lo strumento di misura migliore, ma non era disponibile.

Alla community: aiutaci a misurare meglio

Questo esperimento è stato un primo tentativo con un’attrezzatura limitata. Il metodo ha dei punti deboli, documentati sopra. Se qualcuno nella community conosce un metodo più preciso e accessibile (interferometria laser, topografia moiré o altro), saremo felici di ricevere la segnalazione. I test verranno ripetuti e i dati grezzi pubblicati.

L’obiettivo non è un confronto di marketing. L’obiettivo è migliorare la nostra costruzione sulla base di dati misurati.