domingo, 11 de junio de 2017

Profundidad de campo en fotografía

Tengo que decir que ayer por la tarde la pase pensando en la respuesta  a una pregunta que me hizo una persona por mail respecto de cuanto alcanza en metros un objetivo en función de la focal aquí en el blog, después de pensar dije que no estaría mal escribir algo de esto que aunque seguro que está muy repetido, pero quería dar yo mi versión, hay que reconocer que es un artículo ya de fotografía avanzada pero creo que aquí en mi blog caben también estas entradas, ¿no os parece? ¿me dejáis? me ha costado un poco porque tiene alguna fórmula pero son sencillas.

Vamos al meollo, este alcance yo lo definiría como esa “zona nítida” que el objetivo de la cámara genera en el sensor al enfocar en un punto y que se llama profundidad de campo.

Está claro que puede haber definiciones más restrictivas teniendo en cuenta zonas de una cierta resolución (dentro de esa profundidad de campo claro está), por ejemplo algo así.



Frente a algo así:



Aquí la restricción es simplemente de resolución aunque este enfocado.

Pero creo que es más técnico hablar de profundidad de campo porque es más general e intuitivamente se entiende también mejor.

La definición concuerda con esta imagen que he generado donde d es el punto enfocado y d1 y d2 las distancias en las que se ve nítido.


Para que no haya duda la profundidad de campo es esa zona d1-d2  que el ojo cree ver nítido cuando enfocamos a una cierta distancia d desde la cámara.



Y digo que el ojo cree ver nítido, porque como sabéis un objetivo sólo enfoca en un solo punto (d) y no en una zona, pero gracias a la imperfección del ojo no vemos solo un punto enfocado si no que vemos una zona enfocada que es esta profundidad de campo, acordaros de lo que os explique de los círculos de Airy en más de una entrada y que son los responsables de marcar la nitidez entre d1-d2.




Esta profundidad de campo en general depende de cuatro propiedades del sistema (hay efectos de segundo orden que no entro en ellos por estar muy por debajo como por ejemplo el ruido térmico del sensor, por cierto muy interesante del que puedo hablaros otro día).

  1. Distancia focal del objetivo. Ya sabéis que menor distancia focal implica mayor profundidad de campo, por ejemplo en una cámara de 30mm de focal se ve mucha más profundidad de campo que la misma cámara enfocada a 90mm a igualdad de condiciones.

  1. Apertura del diafragma, cuanto más cerrado esté el diafragma mayor será la profundidad de campo, siempre con el límite que os conté de la interferencia que se genera por la difracción.
Como sabéis un rayo de luz al pasar por un agujero genera difracción que no es más que un frente de onda interferente, esta interferencia se incrementa con la disminución del diafragma y por tanto el tamaño de los círculos de Airy son mayores de ahí la pérdida de nitidez al cerrar el diafragma . En este esquema  se puede ver este efecto. No explico más porque ya lo he contado, pero si tenéis dudas me preguntáis.


  1. Distancia de la cámara al plano enfocado. Cuanto más cerca esté el plano enfocado menor será la profundidad de campo, esto es algo muy lógico de entender si lo pensamos.

  1. Ampliación de la pantalla y distancia de observación de la misma. Esto quiere decir que a mayor distancia de observación, mayor sensación de nitidez y de Profundidad de Campo, también a mayor tamaño de monitor, menor sensación de nitidez y de Profundidad de campo, por eso en el cine es bueno ver la pantalla a una cierta distancia de hecho existe una distancia óptima de visualización que esta entre dos veces y media y tres veces la diagonal de la pantalla, distancia esta que yo busco cuando saco entradas en el cine….. Muchas veces mis amigos me preguntan el porqué de esa fila en concreto, todavía no se lo he contado aunque están moscas.
Visto esto,  se puede hacer un cálculo sencillo de esta distancia de zona enfocada.

Me vuelvo apoyar en este dibujo definiendo además algún parámetro más: DF como distancia focal, f el diafragma que usemos y c el círculo de confusión (esto viene del círculo de Airy)



No voy a demostrar las fórmulas aunque es muy sencillo con saber algo de geometría, simplemente os las pongo aquí.

La distancia d1 límite lejano de la nitidez es:



Y la distancia d1 límite cercano de nitidez es:




Por lo que la Profundidad de campo (zona enfocada)

Zona enfocada = d1-d2

Veamos un ejemplo, pensad en una cámara de de focal 15 mm y diafragma f: 11 enfocada a 5m ¿cuánta zona enfocada tiene alrededor de los 5 m por delante y por detrás? O lo que es lo mismo ¿Cuánto “alcanza”? si por ejemplo c fuese 0,003  (pongo números de una cámara de video por salirme un poco del ejemplo de siempre de cámara FF o APSC)

Pues con lo que te os contado es muy fácil

La distancia más cercana a la cámara enfocada es:



Y la distancia más lejana es



Luego el campo nítido de imagen es de  15,87m ¡¡chupado!! ¿no?

Fuera de esta distancia todo se verá borroso y por tanto para mi es el alcance que buscábamos.
Perooooooooooooo….fijaros (esto es ya de nota y algo más complejo de ver pero seguro que lo entendéis) Imaginad que queréis saber cuál es la distancia perfecta para enfocar fijando una cierta profundidad de campo dada ¿verdad?  Pensad en la pregunta que estoy haciendo, porque es una pregunta muy interesante.

Vosotros como yo dirías posiblemente que en el centro de la profundidad de campo sería el punto óptimo de enfoque, porque pensaríais, si lo pongo en el medio ¡zas! es lo mejor y estoy en el punto óptimo…pues no, os equivocaríais de plano, ese no sería el mejor punto para enfocar, salvo que la profundidad de campo fuese muy muy pequeña.

Claro primero voy a a definiros que es el enfoque óptimo  ya que es importante entenderlo y es aquel que al enfocar a ese punto obtendréis los dos puntos d1 y d2 enfocados también pero con el menor número f posible que podamos usar. ¿Por qué? Pues por dos razones:

La primera porque existe un efecto que se llama desplazamiento de foco que ocurre en todos los objetivos que hace que el foco se desplace hacia atrás según aumentas el valor del diafragma, esto es una verdadera torpeza de la naturaleza, pero es algo físico y hay que tenerlo en cuenta si buscamos la máxima nitidez.

Y la segunda y más clara de ver es que podéis elegir un diafragma que resulte que no os cubra el punto d1 y el d2, mirad esta imagen y lo entenderéis. Las flechas azules marcan la profundidad de campo del diafragma elegido.




Bueno pues existe una fórmula que es muy compleja de obtener pero sencilla de recordar, el punto óptimo de enfoque es este:



En nuestro caso anterior con diafragma de f: 11 teníamos que d1 era 18,75m y d2= 2,88m bueno pues deberíamos enfocar a




¿Os suena esta distancia?

Pues si los 5m de antes y  viene a corroborar lo dicho previamente con las fórmulas anteriores que ya lo tienen en cuenta enfocando a esos 5m y es que el enfoque perfecto que aprovecha toda la profundidad de campo, no está en el medio de esa distancia entre 18,75m y 2,88m (aprox 10,815m) sino mucho más cerca  a esos 5m, casi a 1/3 de la distancia por delante y 2/3 de la distancia por detrás de la profundidad de campo, esto se conoce como regla de 1/3  2/3 ya que si se aplica estos valores sale aproximado a lo calculado con la fórmula.

En fin espero que esto os de un poco más de visión técnica fotográfica y aprendamos más de este tema.

2 comentarios :

  1. Buena explicación aunque hay que leerla despacito para no perder detalle. Y una pregunta para hacer una fotografía de paisaje, ¿como se calcula bien el punto de enfoque? porque es algo que nunca he sabido hacer bien.
    Saludos

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    1. Antonio, en las fotografias de paisaje debes normalmente enfocar a la distancia hiperfocal, si quieres ver un poco mas sobre este tema, aqui en mi blog tengo explicaciones de esto que les puedes echar un vistacito.
      En mis libros también está, no se si me pediste alguno, si es asi tambien ahi lo tienes, pero vamos aqui en el blog con el buscador puedes encontrar entradas sobre el tema.
      Si luego tienes dudas puedes preguntarme ya sobre lo que veas que no entiendes :-)
      Y efectivamente esta entrada hay que leerla despacio, pero te aseguro que es muy interesante :-)

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