I ricercatori dell’Università tedesca di Kiel (CAU) hanno sviluppato sistemi a forma di cupola stampati in 3D a basso costo che ottimizzano l’illuminazione per la fotografia naturalistica.

GLI SCIENZIATI DELLA KIEL UNIVERSITY STAMPANO IN 3D CUPOLE PER ILLUMINAZIONE FOTOGRAFICA A BASSO COSTO E OPEN SOURCE

I dispositivi di illuminazione modulari offrono un’alternativa più economica e meno complessa alle configurazioni di illuminazione esistenti, pur rimanendo in grado di supportare la micro e la macrofotografia scientifica. Avendo reso i file STL disponibili al pubblico, il sistema del team Kiel è anche progettato per essere personalizzato, permettendogli di adattarlo al campione fotografato.


L’importanza delle cupole per l’illuminazione della fotografia

Nonostante la crescente adozione di tecnologie moderne come la tomografia micro-computerizzata (µCT), la fotografia rimane il metodo ottimale di imaging di oggetti biologici. Gli studi di tassonomia e morfologia si basano ancora su foto ad alta risoluzione delle specie nel loro habitat, così come i musei di storia naturale, che si rivolgono sempre più alla digitalizzazione.

Le immagini di alta qualità sono particolarmente importanti nella fotografia accademica, poiché la risoluzione è fondamentale per catturare caratteristiche chiave, caratteri diagnostici e una vista dettagliata dell’habitus. Per raggiungere il livello di dettaglio richiesto per tali studi biologici, è essenziale un’illuminazione adeguata. È necessario un livello elevato di luce diffusa per fotografare strutture microscopiche in grande dettaglio, in particolare quando si utilizzano ingrandimenti zoom maggiori.

Al contrario, una cattiva illuminazione può portare a una sovraesposizione involontaria di eventuali macrostrutture vicine. La cosiddetta “illuminazione intensa” può anche causare abbagliamento e bagliore per avere un impatto negativo sulla qualità finale dell’immagine e distorcere le caratteristiche degli oggetti fotografati. Precedenti ricerche condotte presso l’ Università della California Riverside hanno rivelato che le cupole emisferiche sono altamente efficaci nella diffusione della luce e forniscono un’illuminazione uniforme.

Poiché la luce viene emessa dalla base della cupola, l’oggetto fotografato viene illuminato solo dalla luce diffusa dalla superficie interna della cupola, determinando un’illuminazione diffusa e morbida. Nonostante i vantaggi dei sistemi a cupola, i dispositivi commerciali possono essere molto costosi e, se l’oggetto è troppo piccolo, la risoluzione può non essere ottimale. Alcuni animali sono anche notevolmente più grandi dei sistemi esistenti basati su cupola, limitando la loro applicazione in determinati ambienti.


Il sistema di illuminazione stampato in 3D della Kiel University

Per superare le dimensioni e le limitazioni dei costi dei sistemi di illuminazione disponibili in commercio, i ricercatori si sono rivolti alla stampa 3D Fused Deposition Modeling (FDM). La bassa spesa operativa per l’esecuzione di macchine FDM ha portato sempre più alla loro adozione in ambienti di laboratorio. Utilizzando il software CAD, gli oggetti possono anche essere prodotti in modo personalizzabile e scalabile, consentendo potenzialmente di personalizzare le geometrie della cupola a seconda del soggetto.

Utilizzando la stampa 3D, il team di Kiel ha fabbricato una cupola modulare basata su LED con una serie di aggiornamenti rispetto ai dispositivi esistenti. Per massimizzare la resa luminosa, è possibile montare sul sistema un diaframma a iride opzionale e la sua funzione di “tavolo scorrevole” consente di riorganizzare l’oggetto target secondo i desideri del fotografo. Inoltre, utilizzando semplicemente la stampa 3D per produrre il sistema, offre una migliore qualità, durata e riproducibilità rispetto ai modelli di illuminazione esistenti.

Utilizzando una stampante 3D Prusa i3 MK3S e un filamento PLA bianco poco costoso, i ricercatori hanno creato cupole in tre diverse dimensioni. Il test dei sistemi di illuminazione del team ha comportato lo scatto di fotografie di insetti tassidermizzati che sono stati presi in prestito da un museo zoologico locale. Gli insetti imbalsamati venivano fissati a un disco di vetro o attaccati a una capsula di Petri se si trattava di un esemplare subacqueo.


Sono state quindi scattate immagini a fuoco sovrapposto dello stesso campione in ciascuna delle cupole, con strisce LED bianche calde o neutre utilizzate per il confronto. Per oggetti più grandi, una piastra di estensione e un anello di schermatura della luce sono stati posizionati sulla parte superiore del tavolo della cupola, consentendo di adattarlo a specie di dimensioni diverse. Nel complesso, il team è stato in grado di acquisire immagini ad alta risoluzione di un’ampia varietà di esemplari diversi, con insetti, molluschi, vertebrati, fiori e fossili.

I ricercatori di Kiel hanno concluso che il loro sistema LED è più durevole ed economico rispetto a quelli prodotti nella ricerca precedente e che potrebbe essere in grado di competere con i dispositivi commerciali. Rendendo il loro progetto il più facilmente accessibile possibile, il team spera anche che in futuro venga adottato dagli studenti e dai laboratori più piccoli, per aiutarli a scattare immagini ad alta risoluzione con un budget limitato.

“La nostra cupola rappresenta un importante miglioramento dei metodi di illuminazione scientifica, che aumenta notevolmente la sua accessibilità alla comunità scientifica”, hanno affermato i ricercatori di Kiel nel loro articolo. “Si spera che in futuro si rivelerà uno strumento utile per molti studi. Studenti, laboratori e persone con un budget limitato possono ora avere la possibilità di generare immagini significative e professionali per competere finalmente con laboratori all’avanguardia “.

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