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Tipicamente una scena che si vuole fotografare contiene elementi di varia luminanza. L’intervallo di luminanza del soggetto (subject luminance range) è la differenza, in stop di esposizione, tra la parte più chiara e quella più scura di un soggetto e una differenza di 7 è considerata “normale”. Naturalmente l’intervallo di luminanza del soggetto dipende da

1. l’intervallo di illuminamento del soggetto: è considerato “normale” un intervallo di 3 stop, e
2. l’intervallo di riflettanza, tipicamente da 4% a 90%.

Esposizione ottimale

L’intervallo di riflettanza è difficilmente valutabile da parte di uno strumento o del sensore di una fotocamera. Uno strumento può misurare la luminanza complessiva, ed è comune misurare la luminanza complessiva media.

A questo intervallo di luminanze corrisponde un intervallo di esposizioni fotometriche, una parte del quale è “usabile” cioè produce un intervallo di numeri digitali proporzionali all’esposizione stessa.

Trovare l’esposizione ottimale significa far corrispondere in modo “appropriato” l’intervallo delle esposizioni fotometriche della scena con l’intervallo di sensibilità del sensore.

La parola “appropriato” può essere interpretata in due modi:

• misurare la massima luminanza riflessa dalla scena e farla corrispondere alla esposizione di saturazione; questa strategia è chiamata ETTR (expose to the right) e ha il vantaggio di fornire il migliore rapporto segnale/rumore per quella scena;
• far corrispondere la riflettanza di ogni oggetto della scena con un punto dell’intervallo delle esposizioni fotometriche.

Esposizione standard

In pratica e più semplicemente l’esposizione ottimale viene calcolata, per un data sensibilità ISO, in uno di questi modi alternativi

• stimando la luminanza (in cd/m²) media riflessa dalla scena;
• stimando l‘illuminamento (in lux) della scena.

Per scene tipiche un esposimetro a riflessione (reflected light meter) va bene. Tuttavia ci sono scene inusuali, in cui la luminanza media darebbe un risultato sbagliato. Per esempio in una scena con il sole la luminanza media è elevata e l’esposimetro tende ad abbassare l’esposizione fotografica e dunque la fotografia può risultare sottoesposta. Con queste scene sarebbe più opportuno misurare l’illuminamento della scena, cioè la luce incidente piuttosto che quella riflessa, evitando così il concetto di “luminanza media”, ma con un esposimetro integrato in una fotocamera non si può fare. Però si può simulare questa misura con un cartoncino grigio.

Cartoncino grigio

Un cartoncino grigio ha essenzialmente due usi in fotografia digitale:

• impostare il bilanciamento del bianco (deve avere una riflessione spettrale piatta a circa l’80%);
• impostare l’esposizione quando la scena non è standard (deve avere una riflessione complessiva del 12-18%).

Per il bilanciamento del bianco, se la curva di riflessione del cartoncino è abbastanza piatta, il cartoncino appare bianco (o comunque acromatico) sotto qualunque luce alla quale il nostro occhio è adattato. Ma questo la fotocamera non lo sa. Invece è più importante il fatto che la luce viene riflessa esattamente come è e dunque il cartoncino consente alla fotocamera di sapere quali rapporti di R, G e B rappresentano il colore dell’illuminazione. E questo a sua volta consente alla fotocamera di bilanciare questi rapporti e fare in modo che un’area grigia abbia numeri R, G e B uguali.

Per questa operazione è opportuno che il cartoncino non abbia un riflessione del 100% su tutto lo spettro, perché si rischia il clipping. Meglio che abbia una riflessione un po’ inferiore (per esempio 80%).

Esposizione con cartoncino grigio

Per impostare l’esposizione non occorre che la curva di riflessione del cartoncino sia piatta. Senza esposimetro, la fotografia di un cartoncino al 18% genera un istogramma con un picco circa al centro se l’esposizione (in camera o in postproduzione) è corretta (in uno spazio con gamma 2.2 è al 46%).

Invece con un esposimetro per riflessione occorre che il cartoncino simuli un “soggetto medio” cioè che rifletta la luce in percentuale “media” per la fotografia, dove una tipica scena da fotografare ha una riflessione media del 12-13%. Il cartoncino grigio può allora essere usato con un esposimetro a riflessione (reflected light meter) per misurare la luminanza di un soggetto medio.

Un cartoncino al 18% di riflessione letto con un esposimetro produce dati di apertura e tempo che danno una scena sottoesposta, ma se si tiene a 45° invece che ortogonale all’obiettivo la riflettanza diventa circa 13. Oppure si possono seguire le istruzione della Kodak Grey Card che consigliano di modificare leggermente i dati di esposizione letti da un esposimetro in riflessione:

Meter readings of the gray card should be adjusted as follows:

1. For subjects of normal reflectance increase the indicated exposure by 1/2 stop.
2. For light subjects use the indicated exposure; for very light subjects decrease exposure by 1/2 stop
3. If the subject is dark to very dark increase the indicated exposure by 1 to 1.5 stops

Vedi anche questo PDF di Kodak: Estimating Luminance and Illuminance With Reflection-Type Exposure Meters and an 18% Neutral Test Card.
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Se si conosce la luminanza della scena e l’esposizione fotometrica desiderata, si può determinare EV come segue.

L’equazione che fornisce l’esposizione fotometrica per un soggetto distante e sull’asse ottico è la seguente:

H = E Δt = π L Δt / 4F2

e dunque:

EV = log2L - (log2H + 0.3485)

Questa equazione mostra che, per ottenere una certa esposizione H sul sensore, l’impostazione EV da usare è legata al logaritmo in base 2 della luminanza della scena.

Per esempio per ottenere H = 0.008 lx s (esposizione richiesta per sviluppare a densità 0.1 un film in bianco e nero a 100 ISO), allora EV = log₂L + 6.6.