martes, 3 de agosto de 2010

Hiperenfocando

A ver si consigo explicar, sin meter mucho la pata, este curioso efecto que acabo de descubrir y que casi me parece magia negra xD (y eso que soy físico, me temo que debería saber de esto xD).

La regla: contra más cerrado el diafragma, más profundidad de campo.
Vayamos por partes, en primer lugar, la "profundidad de campo" ("depth of field" o "dof" en inglés). La profundidad de campo cuando vayamos a tomar una foto es la diferencia entre la mínima y la máxima distancia a la que podemos poner un objeto de nuestra cámara (sin variar el enfoque del sistema óptico que estemos usando) saliendo "aceptablemente" enfocado.

Según la óptica geométrica, sólo se enfoca en un plano perpendicular al eje óptico (el plano objeto), sin embargo, sabemos que hay una zona de "tolerancia". Esta zona no es igual en cualquier circunstancia: un ejemplo típico es cerrar el diafragma, de tal manera que sólo pasan los rayos más paralelos al eje, siendo su intersección menos "clara" que si fuesen más perpendiculares (aunque matemáticamente sigamos hablando de un "punto").

La forma anteriormente descrita es la más conocida y básica para ampliar la profundidad de campo. De ella se deduce que, si queremos desenfocar el fondo de un retrato, debemos hacer la foto con el diafragma totalmente abierto, mientras que si queremos enfocar todo un paisaje (desde el primer plano al horizonte) deberemos mantener éste lo suficientemente cerrado... hasta cuando?

La difracción es un efecto ondulatorio de la luz. Aquí no vale considerar a la luz como "rayos", sino que hay que considerar que también es una "onda" y eso tiene sus implicaciones: cuando una onda pasa por una rendija, se difracta. Según el principio de Huygens, cada punto de un frente de onda puede ser considerado como una fuente, de tal manera que al pasar una rendija puntual podemos considerar que "es como si hubiese una fuente puntual" en ese punto del espacio (la cual produciría frentes de onda esféricos). Traducido al resultado al hacer la foto, esto significa que "emborrona" el resultado. El efecto es máximo cuando la rendija tiende a ser puntual, decreciendo con la anchura de la misma.

Las dos maneras diferentes de estudiar la óptica.
Resumiendo: si queremos aumentar la profundidad de campo, debemos cerrar el diafragma, pero si nos pasamos, empezarán a notarse los efectos de la difracción estropeando el preciado enfoque que andamos buscando.

 Cerrar al máximo el diafragma "no es Jauja" por lo que hemos visto, pero además tiene el problema de la luz: contra más cerrado esté, menos luz pasa y deberemos esperar más tiempo para obtener una foto bien expuesta (es decir, para que no nos salga oscura por la disminución de la cantidad luz).

Así que si queremos mejorar la profundidad de campo tenemos que lidiar con la difracción y los altos tiempos de exposición? Pues la respuesta (que yo desconocía hasta el momento) es que no. La solución viene de mano de "la distancia hiperfocal" (y ahora es cuando empieza realmente la entrada xD... me parece que me he pasado con "la intro" xD).

Sin entrar en la física (quien quiera entrar, aquí lo explico), la distancia hiperfocal es esa distancia mágica y misteriosa a la cual, si enfocamos, obtenemos una profundidad de campo desde la mitad de esta distancia hasta el infinito (vamos!, un chollo :p!). Esta distancia depende (para una cámara dada) de la focal del objetivo que estemos usando y del "número f" (asociado con la apertura del diafragma y en las fórmulas llamado "N" para joder xD). Matemáticamente, viene dada por:


Donde "f" es la focal, "N" es el "número f" (odio esta nomenclatura) y "c" es el círculo de confusión, que depende de la cámara que estemos usando (un valor típico es de 0'02 mm).

Pongamos un ejemplo: si tenemos un objetivo de 18mm, disparamos con una apertura del diafragma f/5 (N=5), con un círculo de confusión de 0'02 mm, tenemos una distancia hiperfocal de H=3258 mm (= 3 metros y pico, con pico=258mm :p). Eso significa que si disparamos en estas condiciones, enfocando a 3 metros y pico, el campo de enfoque irá desde el metro y medio hasta el infinito (y más allá :p).

En la foto de arriba se ha enfocado a una distancia próxima a la hiperfocal, pero no la correcta, por lo que, al tener el diafragma muy abierto (f/5), la foto sale desenfocada (sólo enfocaría un plano a 3m de la cámara, y en este caso no hay nada que ver allí). En la segunda imagen, se ha acertado más o menos con la distancia hiperfocal, con lo que no sale un solo plano enfocado, sino toda la foto (y sin cambiar la apertura del diafragma!). Pinchad para ver más grande.

Qué hemos conseguido? Pues nada más ni nada menos que hacer una foto con una profundidad de campo bestial con un diafragma bastante abierto, o lo que es lo mismo, hemos aumentado la profundidad de campo saltándonos a la torera las limitaciones por difracción y tiempo de exposición (magia negra, como decía al principio :p!).

Qué aplicaciones tiene esto? Pues cualquiera que se te ocurra ;)!, pero hasta que inventes algo nuevo :p, la gente lo utiliza para la fotografía paisajística, porque allí es importante la imagen en conjunto y más que destacar un detalle por enfoque selectivo (que a veces también) lo que quieres es tenerlo todo enfocado. Otra aplicación interesante que he visto es la de la fotografía en condiciones de iluminación deficientes, como es el caso la fotografía submarina y la nocturna. En el primer caso, además, el movimiento hace imprescindibles velocidades de disparo rápidas, lo que significa diafragmas abiertos, haciendo de esta técnica una herramienta utilísima.

Cómo enfoco a la distancia hiperfocal? Pues ahí, amigo mío, están mis mayores dudas xD! Los objetivos antiguos tienen una especie de tabla impresa que nos dice dónde tenemos que enfocar (ver más información). Los demás podemos calcularlo con la fórmula, con aplicaciones basadas en ella (he aquí un ejemplo muy citado por lo que he visto o este otro basado en java para el móvil), o con tablas (como esta, de la misma página) y enfocar a mano a la distancia obtenida, lo cual puede ser difícil si ni siquiera tenemos marcas en nuestro objetivo. No sé si alguien tiene una sugerencia mejor (que la ponga en comentarios ;)!), pero creo que toca hacer varias pruebas y rezar porque atinemos en alguna :p!

Espero que os haya sido tan "reveladora" esta información como ha sido para mí :), ya tenéis un truquillo más que aplicar ;)!

Qué más te puede interesar ahora? Pues si te ha interesado este tema y quieres ahondar en la física de la distancia hiperfocal te recomiendo leer esta entrada donde trato de explicarla, y si lo tuyo no son tanto las ecuaciones como ver dibujitos, te recomiendo mis simulaciones por ordenador para ver gráficamente la profundidad de campo.

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