miércoles, 11 de marzo de 2009

CLXII: Macro: Cálculo de la profundidad de campo a partir de la distancia hiperfocal

Si llamamos H a la distancia hiperfocal y a la distancia a la que enfocamos d.

El punto más cercano enfocado es:

CERCA = (Hxd) / (H + (d-F))

Mientras que el punto más lejano enfocado es:

LEJOS = (Hxd) / (H - (d-F))

Como por regla general la distancia de enfoque es mucho más grande que la distancia focal normalmente podemos despreciar el objetivo y calcular suponiendo que F es cero.

Estas fórmulas se han determinado realizando ciertas aproximaciones que, en resumen, se concretan en que la distancia de enfoque es bastante mayor que la focal. Como regla práctica empleamos estas ecuaciones cuando la distancia de enfoque es de más de diez veces la focal. Para un 50mm, (0,05 metros) la ecuación es válida para distancias mayores a medio metro (0,5 metros, 500mm).

CLXI: Macro: Distancia hiperfocal en cámaras con anillo de diafragma

Las cámaras que tienen anillo de diafragma y marcas de enfoque permiten ajustar la distancia hiperfocal y la profundidad de campo con unas sencillas operaciones.
Las anillas de estos objetivos son tres, dos móviles y una fija. Las móviles son una para enfocar, marcada en metros (y pies), y otra para el diafragma. La anilla fija tiene escritos los números f de forma simétrica a partir del centro y alrededor de la marca de enfoque.
Para conocer la distancia hiperfocal para un diafragma ajustamos éste y colocamos el anillo de enfoque de manera que


CLX: Macro: Distancia hiperfocal

La distancia hiperfocal es aquella más corta a la que hay que enfocar el objetivo para que el espacio enfocado se extienda hasta infinito. Sin que sea evidente la distancia desde la cámara hasta el punto enfocado más cercano es la mitad de la hiperfocal.
Así si la distancia hiperfocal es de, por ejemplo, tres metros significa que el espacio enfocado se extiende desde metro y medio hasta el horizonte. Si la hiperfocal es de cinco metros, el espacio enfocado va desde los dos y medio hasta infinito.
La distancia hiperfocal puede determinarse mediante esta ecuación:







Donde F es la distancia focal del objetivo. C el diámetro del círculo de confusión en el fotograma y f el número f de luminosidad. (La distancia hiperfocal es directamente proporcional al cuadrado de la longitud focal del objetivo e inversamente proporcional al diámetro del círculo de confusión y al diafragma).
Cuanto más largo sea el objetivo, más lejos estará la hiperfocal. Cuanto más cerrado sea el diafragma, más cercana. Si por ejemplo un objetivo a tiene una hiperfocal de cuatro metros con un diafragma f:8 al cerrar a f:11 la hiperfocal se hará la mitad -dos metros- y si abrimos a 5,6 será el doble -ocho metros-.


CLIX: Macro: Profundidad de foco

Así como en la escena hay un espacio en profundidad que queda (más o menos) enfocado alrededor de la distancia a la que hemos enfocado la cámara también hay una zona, dentro de la cámara, dentro de la que la imagen queda (más o menos) nítida. Este espacio es del que disponemos para colocar el material sensible.
La profundidad de foco es mayor cuanto menor es la distancia focal y cuanto mayor es el diafragma. Con aperturas bajas (números f pequeños) la profundidad de foco puede ser tan pequeña que incluso sea menor que el espesor de la película. En estos casos las tolerancias mecánicas de fabricación del sistema de posición del material sensible juega en nuestra contra, dándose el caso de que los sensores de estado sólido pueden quedar desenfocados con diafragmas amplios y enfocados cuando diafragmamos.



CLVIII: Macro: Pérdida de luz mediante el tiraje

La luminosidad real del objetivo (el diafragma real) al realizar el tiraje es:

Donde f real es el diafragma que realmente estamos utilizando. Tiraje es el tamaño de la anilla de extensión, en milímetros, Focal es la distancia focal del objetivo.
(El diafragma real es directamente proporcional al diafragma ajustado, a la suma del tiraje más la longitud focal e inversamente proporcional a la longitud focal).
Por ejemplo, un objetivo de 50mm al que hemos ajustado un diafragma f:8 y una anilla de extensión de 12mm tiene un diafragma real de:
freal=8*(50+12)/50 = 10

El diafragma ajustado de f:8 en realidad ha aumentado hasta f:10.


CLVII: Macro: Objetivos invertidos

La inversión del objetivo es una solución que suele proporcionar buena calidad de imagen. Los objetivos forman la imagen a corta distancia por detrás de ellos, por tanto si les damos la vuelta su comportamiento, para enfocar a corta distancia, es bastante mejor que a distancias normales. Para invertirlos pueden adquirirse unas anillas de inversión que consiste en unos adaptadores de poco grosor que se roscan en la montura de los filtros del objetivo y se montan en la bayoneta del cuerpo. Naturalmente esta forma de trabajar desconecta el objetivo y la cámara.
La pérdida de luz es mínima y las aberraciones no empeoran.


CLVI: Macro: Las lentes de aproximación

Son lentes de potencia positiva (convergentes) que se colocan delante del objetivo y que modifican su longitud focal permitiéndonos acercarnos más a los objetos.
Una lente de aproximación es la solución más barata para conseguir el macro pero no convierte a un objetivo normal en uno de este tipo. Una lente de aproximación modifica el comportamiento del objetivo y por regla general empeora sus aberraciones. Su ventaja es que apenas modifica la luminosidad del objetivo.
Sobre cómo afecta a la relación de ampliación hablaremos más tarde.

CLV: Macro: Fuelles



Los fuelles se intercalan también entre la cámara y el objetivo pero a diferencia de las anillas no producen alargamientos fijos. Los fuelles dan extensiones contínuas y graduables.
Los fuelles son bastante más caros que las anillas, más engorrosos y menos resistentes. Normalmente tienen una tabla de cálculo que indica la pérdida de luz para cada relación de ampliación.
Los fuelles se intercalan también entre la cámara y el objetivo pero a diferencia de las anillas no producen alargamientos fijos. Los fuelles dan extensiones continuas y graduables.
Los fuelles son bastante más caros que las anillas, más engorrosos y menos resistentes. Normalmente tienen una tabla de cálculo que indica la pérdida de luz para cada relación de ampliación.



CLIV: Macro: Anillas de extensión

Son unos anillos que se intercalan entre el objetivo y el cuerpo de la cámara alejándolos. Normalmente se encuentran en juegos de 3 anillos de diferente tamaño. Como los anillos pueden montarse unos con otros tenemos varias longitudes de extensión fijas.
Un anillo de extensión no hace que un objetivo que no sea macro se convierta en macro. Por tanto lo apropiado es emplear los anillos con objetivos macro. Es decir, con objetivos pensados para enfocar a corta distancia.
Las anillas son rígidas, por tanto son duras y tienen bastante resistencia mecánica. Como separan el objetivo del cuerpo desconectan ambos mecánica y eléctricamente. En cámaras manuales esto solo afecta a la transmisión del diafragma, pero en cámaras autofoco y automáticas también se ven afectados los sistemas automáticos. Las anillas de marcas baratas, como kenko, pueden dar problemas con cámaras que exigen la conexión eléctrica. Una buena anilla que mantenga las transmisiones mecánicas y eléctricas son más caras que las que no las mantienen.
Sobre la pérdida de luz de las anillas y la variación de la relación de ampliación hablamos más adelante en otro epígrafe.
La relación entre la distancia focal, la distancia de enfoque y el desplazamiento del objetivo es la siguiente: la distancia que hay que alejar el objetivo de la montura es el cuadrado de la focal dividido entre la diferencia entre la distancia a la que queremos enfocar y la longitud focal. Es decir:

Por tanto si quieres saber el anillo para enfocar a una distancia a tienes que multiplicar la longitud focal del objetivo por si misma por un lado, por otro lado restar a la distancia de enfoque la longitud focal y dividir el primer número entre éste segundo.
La pérdida de iluminación, en proporción, se puede determinar desde el factor de ampliación así: suma al factor de ampliación uno y multiplica este valor por si mismo. Por ejemplo, para un factor de ampliación 1:2, en el que el tamaño de la imagen es la mitad del tamaño del objeto (el numerador es la imagen, el denominador es el objeto) tenemos 0,5 como ampliación. Al sumar 1 a 0,5 tenemos 1,5 que al multiplicarlo por si mismo es 1,5x1,5 = 2,25 que es el factor de pérdida de exposición. Una ampliación de 3:1, en el que la imagen es 3 veces mayor que el objeto tenemos como pérdida 1+3 que son 4, es decir, 2 pasos.


CLIII: Macro: Objetivos macros

Un objetivo macro es un objetivo fabricado de manera que ofrezca su mejor rendimiento en distancias cortas, presenta menos aberraciones a distancias de enfoque cortas que otro no fabricado como macro. Esto significa que por alejar un objetivo «normal» no conseguimos que mejore su comportamiento a corta distancia, solo conseguimos que enfoque objetos cercanos.


CLII: Macro: Técnicas de aproximación

Para enfocar a corta distancia hay que alejar el objetivo de las lentes o cambiar su longitud focal.
Las soluciones que podemos encontrar en el mercado para alejar el objetivo de la película son:
  1. Anillas de extensión.
  2. Fuelles de extensión.
Las soluciones para modificar la longitud focal son:
  1. Lentes de aproximación.
  2. Inversión del objetivo.

CLI: Macro: Problemas del macro

Los objetivos están fabricado de manera que enfoquen a distancias grandes. Típicamente a diez o más veces su longitud focal. Las aproximaciones matemáticas que con se que estudian las lentes solo tienen en cuenta los rayos de luz que entran paralelos al eje de la lente o con poco ángulo, sin embargo la luz que entra con ángulos grandes en el objetivo descuadran los cálculos. Las figuras muy cercanas a la cámara arrojan su luz con ángulos grandes, por lo que no encajan bien en los cálculos simplificados usuales. Como resultado, los objetivos no están preparados para enfocar a corta distancia, precisamente el reino de la fotografía macro.
Por tanto si queremos hacer una fotografía a corta distancia de calidad necesitamos objetivos fabricados ex-profeso para enfocar a corta distancia.
Para enfocar a corta distancia hay que alejar el objetivo de la película. Cuanto más lejos la lente de la película, más cerca enfocamos. Pero la luminosidad de un objetivo depende de la posición del objetivo. Cuanto más lejos está de la película, menos iluminancia produce en el interior de la cámara. El número f es, por definición, el diámetro de la mancha de luz en el centro óptico de la lente equivalente al objetivo dividida entre la longitud focal el objetivo, pero la iluminancia depende del cuadrado del número f. Por tanto, al enfocar a corta distancia el número f se hace más oscuro. Al enfocar a corta distancia perdemos luz.
La profundidad de campo es menor cuanto menor sea la distancia de enfoque. Por tanto en macro vamos a tener problemas, que pueden llegar a ser muy serios, de enfoque. Un cambio pequeño en la posición de la cámara, por ejemplo el debido al temblor de la mano, hace que se pierda el enfoque.


CL: Macro: Qué es la macrofotografía

Macro fotografía es, estrictamente hablando, aquella en la que la imagen del objeto es mayor, en longitud, que la propia del objeto. A la hora de la verdad llamamos macro fotografía a aquella en la que la imagen es aproximadamente igual que el objeto en tamaño.
Microfotografía es la fotografía en la que el motivo son objetos de tamaño microscópico. Según la definición anterior toda micro fotografía es también macro aunque establecemos la diferencia en la necesidad, para la micro, de emplear un microscopio.
A parte de lo dicho, por macro en realidad entendemos la fotografía a distancias muy cortas.