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La Tecnica Della Esposizione Lunga

Nella fotografia di paesaggio la tecnica della esposizione lunga è molto usata soprattutto per riuscire a conferire dinamicità alle scene fotografate. Viene utilizzata principalmente in quei contesti dove c’è qualcosa in movimento: acqua, nuvole, piante, foglie, animali, persone, ecc.

L’argomento è molto vasto, per cui non è semplice fornire dei riferimenti allo stesso tempo sintetici e completi. Si tratta di una guida di base, per cui la maggior parte delle indicazioni saranno generiche e riferite alla fotografia di paesaggio.

Questa breve guida integra e viene integrata da quest’altra guida sui filtri a densità neutra (Neutral Density o ND).

Definizione

LE = Lunga Esposizione (dall’inglese Long Exposure) anche se la traduzione esatta sarebbe Esposizione Lunga. :-)

La tecnica della esposizione lunga prevede di lasciare l’otturatore aperto per tempi solitamente superiori al secondo per cercare di conferire dinamismo o carattere ad una foto.

Cosa Serve

  1. Macchina fotografica
  2. Batteria a piena carica e possibilmente una batteria di scorta (se si ha intenzione di fare esposizioni molto lunghe, la durata delle batterie si accorcia notevolmente!)
  3. Panno per la pulizia di lenti e filtri
  4. Cavalletto (o in alternativa un posto stabile dove poter poggiare la macchina fotografica)
  5. Filtro Neutral Density (opzionale): ecco un articolo in cui si parla di filtri Neutral Density
  6. Telecomando per scatto remoto (opzionale): ci sono diversi tipi di telecomando a seconda del tipo di scatto che si vuole fare. Un telecomando da pochi euro solitamente svolge bene il suo compito.
  7. Tabella o applicazione per il calcolo tempo di scatto (opzionale): questa tabella consente un calcolo veloce del tempo di scatto nel caso si utilizzino uno o più filtri ND, allego in questo articolo due tabelline che ho costruito io come riferimento
  8. Torcia (opzionale): spesso le esposizioni lunghe si effettuano in condizioni di luce scarsa… una torcia è fondamentale per controllare le impostazioni o per montare i filtri.

Cavalletto

tripod

Telecomando

camera_remote

Filtro A Densità Neutra Circolare (ND)

Haida ND3.0 PRO II

Haida ND3.0 PRO II

Filtro A Densità Neutra A Lastra Digradante (GND)

Haida GND0.9 Hard 100mm

Haida GND0.9 Hard 100mm

Cosa Fare Prima Di Una Esposizione Lunga

  • Pulizia obiettivi e filtri: questo passo è fondamentale… scattando LE anche le macchie più piccole acquisiranno più carattere… è buona pratica pulire bene le lenti ed i filtri prima di iniziare a scattare… durante gli scatti spesso lenti e filtri si sporcano (schizzi d’acqua, umidità, etc…), quindi è bene controllare di tanto in tanto che non ci sia bisogno di fare di nuovo pulizia.
  • Scatti di prova: solitamente prima di fare una esposizione lunga è consigliato ricercare la composizione ottimale con degli scatti veloci (se di giorno senza filtro, se di sera con ISO molto alti); questi scatti servono solo come riferimento per la composizione e per trovare il punto di ripresa ottimale (scattare direttamente con il setup definitivo per trovare lo spot migliore richiederebbe troppo tempo).
  • Posizionamento del cavalletto, delle manopole e della piastrina: anche questo passo è fondamentale, per evitare di cestinare molti scatti (o un’intera sessione!). A costo di ripeterlo fino alla noia, una LE richiede tempi lunghi, per cui se la piastrina del cavalletto non è stretta bene sul corpo macchina o se il cavalletto non è posizionato in maniera stabile (ad esempio sulla sabbia!) molto probabilmente lo scatto risulterà mosso, perché con il tempo possono esserci dei movimenti di assestamento. E’ bene ricordarsi di:
    • Posizionare il cavalletto in modo che sia stabile
    • Stringere bene le varie manopole di regolazione
    • Stringere bene la piastrina sul corpo macchina (soprattutto per scatti verticali!)
  • Ricontrollare tutte le impostazioni della macchina: non è raro accorgersi troppo tardi di avere qualche impostazione errata. Spesso solo in fase di sviluppo ci si accorge di qualche errore, quando ormai è troppo tardi. 
  • Modalità di messa a fuoco: accertatevi che la messa a fuoco sia impostata su manuale!

Le Impostazioni Da Utilizzare

Non esiste una ricetta unica per le impostazioni da usare (proprio questo è il bello della fotografia!). Ci sono però degli aspetti che è bene tenere in considerazione riguardo ciascuna impostazione. Generalmente le esposizioni lunghe richiedono tempo, per cui bisogna minimizzare il margine di errore ove possibile.

Per minimizzare il margine di errore, è bene scorrere e impostare tutte le regolazioni in anticipo. E’ importante non lasciare (ove possibile) nessuna impostazione in AUTO, per evitare che la macchina faccia delle scelte diverse da quelle desiderate, soprattutto considerando che si stanno sovrapponendo dei filtri e quindi alterando la percezione della luce.

In particolare:

  1. Lunghezza Focale: dipende dalla composizione e dalla creatività. Solitamente si usano focali tra i 15mm ed i 24mm su full frame, ma nulla impedisce di effettuare esposizioni lunghe con altre focali.
  2. Tempo di scatto: è l’aspetto più delicato. A volte sarà necessario partire da un tempo di scatto desiderato e calcolare residualmente le altre impostazioni, a volte invece avverrà il contrario. Di seguito verranno analizzate diverse modalità di calcolo.
  3. Diaframma / Apertura: ove possibile (a meno di voler ottenere effetti particolari / creativi) è bene impostare il diaframma tra f/8 e f/11 che sono le misure di diaframma ottimali per nitidezza per quasi tutti gli obiettivi. A volte non è possibile usare il diaframma voluto perché c’è troppa o troppo poca luce, per cui, se non si hanno filtri idonei per controllarla, si possono usare anche aperture diverse. Ciascun obiettivo si comporta diversamente, è bene conoscere le caratteristiche della propria lente in modo da selezionare un diaframma appropriato per non sacrificare troppo la qualità in termini di nitidezza. Chiaramente il diaframma va scelto anche per ottenere la desiderata profondità di campo.
  4. ISO: utilizzare ISO 100 (o inferiori se la vostra macchina lo consente) ove possibile. Purtroppo non sempre lo sarà (anche qui dipenderà dall’intensità di luce o dal tipo di filtri a disposizione), per cui anche questa regolazione andrà adattata in base alla situazione specifica. Tenere il valore di ISO molto basso aiuta a contenere il rumore, che nelle esposizioni lunghe aumenta con l’aumentare del tempo di scatto, a causa anche dell’incremento della temperatura del sensore (e quindi del rumore termico).
  5. Messa a fuoco: la messa a fuoco nelle esposizioni lunghe è fondamentale, certo lo è sempre… ma sbagliarla in una esposizione lunga richiede poi dover reimpostare tutto e magari perdere il momento giusto (a causa dei tempi lunghi necessari). Dividiamo questo punto in due casi:
    • Buona visibilità (luce diurna): usare la messa a fuoco automatica per mettere a fuoco il punto di interesse, poi bloccare la messa a fuoco (spostandola in manuale) prima di montare eventuali filtri.
    • Scarsa visibilità (luce notturna): in questo caso è molto più difficile… e la messa a fuoco manuale è l’unica soluzione. Si consiglia di usare il Live View (ove disponibile) con massimo ingrandimento per mettere a fuoco un dettaglio. In alcune situazioni può aiutare usare una torcia per illuminare un dettaglio da poter mettere a fuoco. Per i più tecnici, il consiglio è di usare l’iperfocale se si vuole tutto a fuoco.
  6. Bilanciamento del bianco: sarebbe bene usare un bilanciamento del bianco prescelto, per evitare che la macchina lo cambi tra uno scatto e l’altro quando si scatta in AUTO. Si consiglia di scattare in RAW per poter gestire il punto di bianco in fase di sviluppo. In condizioni estreme, potrebbe essere molto difficile recuperare un impostazione di bianco sbagliata.
  7. Blocco dello specchio: la maggior parte delle macchine fotografiche digitali ha questa funzione, serve per minimizzare i movimenti dello specchio quando si apre l’otturatore. Il consiglio è quello di verificare se la macchina ha questa funzione e procedere al blocco dello specchio prima di scattare LE. La maggior parte delle macchine solleva lo specchio quando si utilizza il Live View, per cui se si scatta in questa modalità, non sarà necessario sollevare manualmente lo specchio. Le mirrorless chiaramente non hanno questo problema.
  8. Timer di scatto: anche questa impostazione come la precedente serve a minimizzare i movimenti della macchina, è bene impostare il timer a 2 secondi, per evitare che la pressione manuale dell’otturatore provochi un movimento indesiderato della macchina. Anche con il telecomando il consiglio è quello di mantere tale intervallo, perché spesso quel tempo è necessario per appoggiare il telecomando da qualche parte (evitando di doverlo tenere tra le mani durante tutto il tempo di esposizione).
  9. Formato immagine: il formato migliore è il RAW, perché include una quantità di informazioni superiore rispetto al JPG. Scattando foto con esposizioni lunghe il sensore acquisirà anche una quantità maggiore di rumore (anche a ISO 100!), per cui è importante avere un’immagine che offra il massimo delle possibilità in fase di sviluppo.
  10. Riduzione rumore esposizione lunga: alcune macchine hanno questa funzione e per tempi molto lunghi potrebbe essere opportuno attivarla. E’ bene sottolineare che questa funzione procede ad effettuare in automatico un nuovo scatto (al termine dello scatto principale) ad otturatore chiuso per poter poi sottrarre il rumore termico allo scatto principale, ottenendo così uno scatto con meno rumore e meno hotpixels. Lo svantaggio è che per ogni scatto servirà il doppio del tempo. Ad esempio per foto da 1min serviranno due minuti: 1min per lo scatto principale e 1min per il dark frame (scatto necessario a ridurre il rumore termico del sensore).
  11. Chiusura dell’oculare o copertura del mirino: in caso di molta luce (soprattutto in direzione del mirino) è buona cosa coprire l’oculare per evitare infiltrazioni di luce. In alcuni casi infatti queste infiltrazioni di luce possono arrivare sul sensore, rovinando la foto. Alcune macchine hanno un pulsante dedicato, altre invece forniscono un accessorio apposito (spesso attaccato alla cinghia) che va inserito rimuovendo il gommino sul mirino.

Calcolo Del Tempo Di Scatto Senza Filtri

Solitamente l’esposimetro della macchina fotografica funziona bene quando si scatta in condizione di buone luce e senza filtri. Quindi basta affidarsi al tempo di scatto calcolato dalla macchina come punto di partenza. Nel caso in cui l’istogramma dello scatto non sia soddisfacente, si potranno eventualmente applicare le correzioni necessarie.

Nella fotografia con esposizione lunga, l’otturatore viene lasciato aperto per diversi secondi (in casi estremi diversi minuti) e calcolare in maniera corretta l’esposizione è fondamentale per evitare di perdere il momento buono (o semplicemente perdere molto tempo!).

Aggiungendo filtri il calcolo diventa sempre più complesso, anche perché con l’aumentare del tempo, aumenta anche la probabilità che la luce cambi mentre l’otturatore è aperto.

Ecco alcuni suggerimenti utili per il calcolo dei tempi di scatto.

Calcolo Del Tempo Di Scatto Con I Filtri

L’utilizzo di filtri a densità neutra (Neutral Density o ND) consente di aumentare notevolmente i tempi di scatto anche in condizioni di molta luce. Tali filtri si chiamano a densità neutra perché riducono la quantità di luce che arriva sul sensore, ma la riducono in maniera per l’appunto neutra, cercando di minimizzare l’alterazione di toni e colori. I filtri ND quindi consentono di effettuare LE anche in pieno giorno, cosa che sarebbe impossibile in condizioni normali perché non sarebbero disponibili delle combinazioni di Tempo, Apertura e ISO valide.

Quanto deve durare una esposizione lunga?

Premessa: NON ESISTE IL TEMPO IDEALE DI SCATTO.

La durata di un’esposizione lunga dipende da diversi fattori, dalla creatività e dal gusto, ecco qualche suggerimento a seconda del soggetto:

  • Onde del mare: tra 1/4s e 1s
  • Ruscelli e cascate: tra 1/8s e 2s
  • Laghi (effetto «congelamento» acqua): tra 5s e 30s
  • Mare (effetto «congelamento» acqua): tra 30s e 4m
  • Nuvole (effetto movimento, dipendente dal vento): tra 30s e 4m
  • Scie di auto: tra 30s e 4m (a seconda del traffico e dell’effetto)

I valori segnalati sono soltanto indicativi come suggerimento, a seconda delle condizioni è possibile che altri valori diano dei risultati migliori in termini artistici e di dinamismo.

E’ dunque fondamentale conoscere la modalità di calcolo del tempo di scatto corretto per ottenere l’effetto voluto.

Calcolo Base Del Tempo Di Scatto

  • Il calcolo di base va fatto senza aver montato il filtro!
  • Impostare la modalità di scatto AV (priorità di diaframmi)
  • Scegliere l’apertura di diaframma desiderata: tendenzialmente tra f/8 e f/11 (come specificato più sopra)
  • Scegliere la sensibilità ISO: tendenzialmente ISO 100 (come specificato più sopra)
  • Fare uno scatto di prova e controllare il tempo di scatto calcolato in automatico dalla macchina grazie al proprio esposimetro e annotarlo

Il valore del tempo di scatto di base è fondamentale, perché serve per il calcolo del tempo effettivo di scatto quando vengono aggiunti i filtri.

Ecco qualche tabella di supporto per il calcolo del tempo di scatto con i filtri a densità neutra.

Tabella 1: Calcolo tempi di scatto per diversi valori di f/stop - Filtri A Densità Neutra

Tabella 1: Calcolo tempi di scatto per diversi valori di f/stop – Filtri A Densità Neutra

Tabella 2: Relazione tempi e diaframmi - Filtri A Densità Neutra

Tabella 2: Relazione tempi e diaframmi – Filtri A Densità Neutra

 

Tabella 3: Densità dei vari filtri - Filtri A Densità Neutra

Tabella 3: Densità dei vari filtri – Filtri A Densità Neutra

Tabella 4: Tempi di scatto per i filtri a densità neutra più diffusi

Tabella 4: Tempi di scatto per i filtri a densità neutra più diffusi

La Tabella 1 consente di accoppiare velocemente per ciascun tempo di scatto il nuovo tempo con gli f/stop sottratti dai filtri.

La Tabella 2 è più complessa ma fornisce una visione alternativa di tempi e diaframmi in funzione degli EV.

Alternativamente potrete utilizzare questo tool sviluppato appositamente per il calcolo del tempo di esposizione: Long Exposure Calculation

Per maggiorni informazioni sui filtri ND è possibile fare riferimento a questo articolo: Filtri A Densità Neutra

Come veloce riferimento queste sono semplici regole:

  • ND8 => Tempo di scatto in secondi moltiplicato per 8, il che vuol dire -3 f/stop. 8 è l’equivalente di 2 elevato alla terza (2^3), dove 3 sono per l’appunto f/stop.
  • ND64 => Tempo di scatto in secondi moltiplicato per 64, il che vuol dire -6 f/stop. 64 è l’equivalente di 2 elevato alla sesta (2^6), dove 6 sono per l’appunto f/stop.
  • ND1024 => Tempo di scatto in secondi moltiplicato per 1024, il che vuol dire -10 f/stop. 1024 è l’equivalente di 2 elevato alla decima (2^10), dove 10 sono per l’appunto f/stop.

I filtri a densità neutra possono anche essere sovrapposti, ed in quel caso gli f/stop si sommano, da cui si ricava che i tempi invece si moltiplicano.

Alcuni esempi pratici:

  • L’esposimetro rileva un tempo di scatto pari a 1/125s: con un filtro ND8 il tempo di scatto diventa 1/15s, mentre con un filtro ND64 il tempo di scatto in automatico diventa 1/2s (mezzo secondo).
  • L’esposimetro rileva un tempo di scatto pari a 1/15s: con un filtro ND8 il tempo di scatto diventa 1/2s, mentre con un filtro ND64 il tempo di scatto in automatico diventa 4s.
  • L’esposimetro rileva un tempo di scatto pari a 1/250s: con un filtro ND8 + un filtro ND64 si ottiene una riduzione complessiva di luce di 9 f/stop, per cui dalla tabella risulta che il nuovo tempo da impostare diventa 2s.

Per chi ha la passione della matematica il calcolo è molto semplice: ogni f/stop di luce sottratto equivale a dover raddoppiare il tempo di scatto (regola delle potenze del 2).

Arrivati a questo punto, se il calcolo di base dell’esposizione si avvicina all’intervallo desiderato, baserà impostare la macchina su modalità manuale (M) ed impostare tutti i parametri e scattare (ricontrollando i vari passi elencati più su!). Altrimenti sarà probabilmente necessario un calcolo più complesso.

Calcolo Avanzato Del Tempo Di Scatto

In alcuni casi il tempo determinato con il calcolo di base fornisce un tempo di scatto molto diverso da quello desiderato. In questo caso sarà necessario correggere tale calcolo intervenendo sulle altre variabili che determinano l’esposizione: Apertura / Diaframma e ISO.

Le regole di base sono sempre le stesse:

  • ISO: la scala degli ISO segue le potenze del due. Ecco gli incrementi “interi” di ISO: 50, 100, 200, 400, 800, 1600, 3200, 6400, etc. (basta continuare a moltiplicare per 2). Ad esempio per poter dimezzare il tempo di scatto mantenendo un’esposizione corretta, sarà necessario raddoppiare gli ISO. Se nello scatto di base gli ISO erano impostati a 100 per un tempo di 1m, basterà aumentare gli ISO a 200 per avere un tempo di 30s.
  • Apertura / Diaframma: la scala dei diaframmi segue le potenze della radice di 2. Ecco gli intervalli “interi” di diaframma: 1.0, 1.4, 2.0, 2.8, 4.0, 5.7, 8.0, 11.3, 16.0, 22.6, 32.0, etc. (basta continuare a moltiplicare per radice quadrata di 2). Ad esempio per poter dimezzare il tempo di scatto mantenendo un’esposizione corretta, sarà necessario aprire il diaframma di un f/stop, ovvero ridurlo di radice di due. Se nello scatto di base il diaframma era impostato a f/8 per un tempo di 1m, basterà aprire il diaframma fino a f/5.6 per avere un tempo di 30s.

Nella Tabella 1 ci sono i riferimenti per i vari incrementi di f/stop a seconda dei livelli di apertura e ISO.

Solitamente è bene avere a disposizione filtri di diversa densità, per poter cambiare il tempo di esposizione cercando sempre di mantenere ISO tra 50 e 100 e diaframma tra f/8 e f/11. Ove ciò non sia possibile, sarà necessario ricalcolare la combinazione di parametri che più si avvicina al tempo di scatto desiderato.

Soprattutto le prime volte sarà necessario fare diversi calcoli e tentativi prima di trovare il tempo ideale di scatto. La fotografia richiede pazienza. Le esposizione lunghe ne richiedono di più!

Sono disponibili diverse applicazioni per il calcolo dei tempi di scatto corretti.

 

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Ecco qualche scatto di esempio:

le_como_lago

le_norway_alta_camping

le_paris_arc_de_triomphe

le_latina_lago_dei_monaci

le_latina_rio_martino

le_latina_rio_martino_alt

le_latina_rio_martino_dock

 

Altri link interessanti su Digital Photography School:

Step By Step Guide To Long Exposure Photography by Francesco Gola

10 Common Mistakes In Long Exposure Photography by Francesco Gola

Lee, NiSi And Haida Neutral Density Filters: Tests On Color Cast, Calibration And Vignetting

Neutral density filters are widely used in Landscape photography. These filters are needed to increase the duration of the exposure: (a) when we don’t want to alter aperture or ISO on our setup and (b) when it isn’t dark enough to achieve the desired exposure time by just changing ISO and/or aperture.

I started using neutral density filters some years ago and at that time the average quality of ND filters wasn’t so high. Today a lot of brands are available and there are some quite good ones.

I often get questions about the best ND filters on the market and since the answer is not that simple I have decided to write this article trying to clarify what I think is important to consider when choosing a Neutral Density filter.

Here are some of the aspects that need to be evaluated especially for Landscape photography:

  1. Color cast: to increase the duration of exposure, filters needs to be “darkened” and the material used to darken the filters may not be color neutral.
  2. Vignetting: adding “stuff” (filters, holders, adaptors, etc.) on top of the lens may increase vignetting.
  3. Ease of use: screw filters may be easier and quicker to mount than square filters systems.
  4. Sharpness: in case the quality of the filter isn’t good enough, sharpness can be compromised.
  5. Calibration: some filters do not have a “regular” coat, this may result in a “patched” exposure (this is often an issue for variable neutral density filters).
  6. Flare: some filters are more prone than others towards flares and unwanted reflections.
  7. Resistance: filters may fall… some filters are made of resin which may be more resistent than glass in case of a fall.
  8. Holder: in the case of square filters, some holders are better than others because they can improve few aspects and the final user experience (possibility to use a polarizer, light leaks, stability,  etc.)

It isn’t easy to evaluate all these aspects, especially when it’s not possible to test in advance some of the available filters on the market. This is why I decided to perform some tests/analysis on four different Neutral Density filters from three well known brands to be able to compare them on a few aspects that (IMHO) are important in Landscape photography.

DISCLAIMER: even if all tests had been performed in a controlled light environment, I cannot exclude that other variables could have in some way influenced the results. Moreover, all results are only related to the sample of filters tested and cannot be referenced as benchmarks for the same type of filters in the market (same filters type may have been produced from different factories or with different materials over time). Please make sure you understand that the sole goal of the test is to assess the quality of the filters I own.

 

Neutral Density Filters

The neutral density filters tested in this review are:

  1. Lee ND 1.8 (Little Stopper) [Square – 6 stops – Glass]
  2. NiSi ND 1.8 Nano Coating IR [Square – 6 stops – Glass]
  3. Haida ND 1.8 “100 Series” [Square – 6 stops – Glass]
  4. Haida ND 1.8 PRO II MC Slim [Screw – 6 stops – Glass]

Tests Performed

Here is a list of the tests/analysis I performed:

  • A. Color Cast
  • B. Density Calibration
  • C. Vignette

Let’s go through each of these aspects and analyze the results.

A. Color Cast

To be able to test color cast I took a series of shots in a “controlled light” environment using a color checker card (I placed the color checker card in the middle of the frame).

The basic settings for the camera to get a properly exposed photo were as follows:

  • Canon EOS 6D
  • Canon EF 16-35 f/4 IS
  • Focal Length: 16mm
  • Exposure: 1/60s
  • Aperture: f/4
  • ISO: 100

I first took a few photos of the set with only the lens (no holder, no filter), to get the appropriate WB (White Balance) of the scene and then I forced that metered WB for all other shots (of the same scene) with filters.

The metered value for WB was 5600K (color picker on neutral gray), so nearly perfect Daylight (I was in a room with controlled lighting conditions).

I then took some other shots just with holder and no filters (to check if the holder was in some way influencing the lighting or colors) and finally with filters (switching one by one) by adjusting the exposure for 6 stops (6 stops was the declared amount of stops for all the filters used).

The settings used for taking all photos with filters were as follows:

  • Canon EOS 6D
  • Canon EF 16-35 f/4 IS
  • Focal Length: 16mm
  • Exposure: 1s (1/60s + 6 Stops)
  • Aperture: f/4
  • ISO: 100
  • WB: 5500k (Daylight)

I took at least 3 shots for every combination, just to make sure to avoid outliers, but all shots were almost identical for each set, so this confirms that the light didn’t change during the shooting session.

I finally selected 6 different shots to be compared for color cast:

  1. No Filters (16mm – 1/60 – f/4 – ISO 100)
  2. Holder With No Filters (16mm – 1/60 – f/4 – ISO 100)
  3. Lee ND 1.8 (16mm – 1s – f/4 – ISO 100)
  4. NiSi ND 1.8 (16mm – 1s – f/4 – ISO 100)
  5. Haida ND 1.8 (16mm – 1s – f/4 – ISO 100)
  6. Haida ND 1.8 Screw (16mm – 1s – f/4 – ISO 100)

I then aligned all six shots in Photoshop (to make sure to pick exactly the same point on the color checker) and added 3 color pickers almost in the middle of the first 3 neutral colors starting from white (averaging 5×5 pixels). I also checked that around the selected pixels color was regular and not changing much. Color pickers were set to Lab measurement, to be able to distinguish color cast just by looking at single component values (a and b): if a and b are equal to ZERO then the color is neutral, while for different values then there is a color cast.

Here are few simple rules that can help in understanding how Lab can measure color cast:

  • L: measures Luminance from 0 to 100
  • Greater values for L mean brightest colors, while lower values for L mean darker colors
  • a: measures color tones from green to magenta/red (from -128 to 127)
  • b: measures color tones from blue to yellow (from -128 to 127)
  • Negative values for a and b are for cool colors
  • Positive values for a and b are for warm colors

So by using Lab color pickers we are able to determine whether there is a color cast on the neutral colors or not when using filters.

Table 1: Color Cast Analysis

ND Color Cast Analysis

Neutral density filters color cast analysis (click to enlarge)

Table Caption:
Columns labeled 1, 2, 3: these are the values of the 3 different pickers on the images attached below
Average: the average value of the 3 different pickers
Delta: the delta of each average value compared to the average values from the “No Filters” photo
Absolute Delta: the absolute value of the delta, the greater the number the lesser the performance compared to the “No Filters” photo. To provide a visual highlight of the difference, colors have been used in the cell background: color scale is from green to red, where green is better than red (colors are related to each column “L a b” independently
AWB: this value has been determined by another different shot with Automatic White Balance with filters on, greater absolute differences from the “No Filters” photo AWB means worse performance in terms of color cast

Here are all images captured to determine color cast numbered from 1 to 6.

  1. No Filters (16mm – 1/60 – f/4 – ISO 100)
    All 3 pickers show no color cast (just +1 in the b channel for the brightest neutral color)
  2. Holder With No Filters (16mm – 1/60 – f/4 – ISO 100)
    All 3 pickers show no color cast (just -1 in the b channel for the darkest neutral color)
  3. Lee ND 1.8 (16mm – 1s – f/4 – ISO 100)
    All 3 pickers show evident color cast on cool colors especially in the blue channel (on average a -4.7 and b -10.3)
  4. NiSi ND 1.8 (16mm – 1s – f/4 – ISO 100)
    Light color Cast (on average a 2.3 and b -1.7)
  5. Haida ND 1.8 (16mm – 1s – f/4 – ISO 100)
    Light color cast (on average a -1.3 and b 1.0)
  6. Haida ND 1.8 Screw (16mm – 1s – f/4 – ISO 100)
    Light color cast (on average a 0.7 and b -2.0)

Images

No Filters Color Cast

No Filters Color Cast: neutral colors remain neutral

Lee ND1.8 Color Cast

Lee ND1.8 Color Cast: strong color cast on cool colors, especially blue channel

NiSi ND1.8 Color Cast

NiSi ND1.8 Color Cast: light color cast towards magenta and blue

Haida ND1.8 Square Color Cast

Haida ND1.8 Square Color Cast: really light color cast towards green and yellow

Haida ND1.8 Screw Color Cast

Haida ND1.8 Screw Color Cast: light color cast towards magenta and blue

B. Density Calibration

Not all filters are calibrated properly in terms of effective “stops” of light. This aspect impacts on two different points of view: exposure and vignetting. We will investigate vignetting in the following point, while in this step we will consider the effective amount of stops of light subtracted for each of the filters (measured around the center of the frame).

To measure the effective calibration of the filter, I have metered the L value (in Lab color space) for neutral colors in the color checker and I adjusted the exposure in the shots taken with the filter, to match the same L value of the shot without the filter. This method is not perfectly accurate, but it should provide a good indication.

None of the filters tested were perfectly accurate, but NiSi was the one with the better result in terms of calibration, while Haida filters (both screw and square) were the ones with the highest delta in respect of the declared amount of stops (again: keep in mind that the samples tested may vary from other samples produced on different dates, in different factories or using different raw materials).

Table 2: Density Calibration Analysis

ND Calibration Analysis

Neutral density filters calibration

C. Vignette

Vignette is another collateral aspect of using neutral density filters and it could be related to incorrect calibration, consistency of the raw materials, thickness and other factors .

To be able to test vignette, I shot against a neutral wall and I have measured the difference in stops from the center of the frame towards the corner. I took three different points: center, upper right corner and a point in the middle between the previous two.

To make sure the test wasn’t influenced by different holders, I used the same holder for all tests (apart from the screw filter).

In this test, NiSi was the best performer (just 1.3 stops delta, almost identical to lens only vignetting!), while Haida and Lee returned a fairly heavy vignette (almost 3 stops of difference between the center and the corner). I have to mention that Haida results were influenced by the quite heavy calibration (around 6.75 stops, instead of 6) and this could have impacted on the strong vignette on the borders.

Table 3: Vignette Analysis

ND Vignette Analysis

Neutral density filters vignette analysis (click to enlarge)

Table Caption:
Columns labeled 1, 2, 3: these are the values of the 3 different pickers on the images attached below (from center to the top left angle)
Delta L: the delta between each L pairs (1 vs 2, 1 vs 3, 2 vs 3) to measure the change in luminosity between each point in the same photo
Average Decay: the average of the 3 Delta L values, this amount indicates how much light falls (on average) from the center of the frame towards the corner. The greater the number, the greater the decay
Effective Stops Delta: the two columns indicates the difference in terms of stops (measured by Adobe Camera Raw) of the pairs picker #1 vs picker #2 (center of the frame vs intermediate) and picker #1 vs picker #3 (center of the frame vs top left corner)

Here are all images captured to determine color cast numbered from 1 to 6.

Images

No Filters Vignette

No Filters Vignette

No Filters + Holder NiSi Vignette

No Filters + Holder NiSi Vignette

Lee ND 1.8 Vignette

Lee ND 1.8 Vignette

NiSi ND 1.8 Vignette

NiSi ND 1.8 Vignette

Haida ND 1.8 Square Vignette

Haida ND 1.8 Square Vignette

Haida ND 1.8 Screw Vignette

Haida ND 1.8 Screw Vignette

Conclusions

After all the tests, we can infer that Haida and NiSi samples were the best performers overall: Haida had slightly better performance on Color Cast (similar absolute results for both square and screw filters), while NiSi had better performance on calibration and vignetting (even though vignetting was likely affected by the “heavy” calibration of the Haida filters).

Just keep in mind the disclaimer at the top of the article: all these tests are valid only for the samples tested and cannot be referred to as a benchmark for all filters on the market.

Should you have any question, you can contact me through the contact form on this website, or you can find me on all major social networks.

 

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