Cuando los fotógrafos hablan de difracción del objetivo, se refieren al hecho de que una fotografía crece progresivamente menos nítida a valores pequeños aperture – f/16, f/22, y así sucesivamente. A medida que se detiene en el objetivo hasta llegar a unas aperturas tan pequeñas, el detalle más fino de las fotografías comenzará a nublarse. Con razón, este efecto puede preocupar a los fotógrafos principiantes. Sin embargo, si usted entiende cómo la difracción impacta sus fotografías, puede tomar decisiones informadas y tomar las fotografías más nítidas posibles en el campo. En este artículo, exploraremos el tema de la difracción de la lente en detalle y hablaremos sobre las diferentes técnicas que puedes utilizar para evitarlo.
Los efectos de la difracción – que su nitidez disminuye en aperturas cada vez más pequeñas – se muestran en la siguiente comparación. Tenga en cuenta que se trata de cultivos bastante extremos:
<(Para ver las diferencias de nitidez con mayor claridad, haga clic en la imagen. Preste especial atención al patrón de puntos de color en la cara de la mujer.)
La razón por la que esto ocurre se basa en los principios de la física; en resumen, a medida que la apertura se hace cada vez más pequeña, las ondas de luz se propagan e interfieren entre sí cada vez más. Esto hace que los pequeños detalles de sus fotografías se desdibujen.
Sin embargo, esta explicación es demasiado simple, y todavía puede ser confusa para los fotógrafos principiantes. ¿Qué, físicamente, causa la difracción? ¿En qué momento la difracción comienza a desdibujar las fotografías? ¿Hay algo que pueda hacer para prevenir la difracción? ¿Son las lentes caras mejores para controlar la difracción? Las respuestas a todas estas preguntas se explicarán en profundidad a continuación.
1) ¿Qué es la difracción?
Al explicar la difracción, puede ser difícil cruzar la línea entre evitar y abrazar las referencias a la física óptica. La mayoría de los fotógrafos están interesados en el conocimiento del día a día más que en la información de fondo, pero es imposible hablar de difracción sin describir cómo funciona a un nivel fundamental. Dicho esto, esta sección está pensada para que sea comprensible aunque no seas físico; te recomendamos que la leas, ya que te proporcionará una base más sólida para entender la difracción.
En su forma más básica, la difracción es el concepto de que las ondas -incluidas las ondas de luz- pueden interferir entre sí. De hecho, cada vez que las ondas pasan a través de una rendija, ellas interfieren . Para que esto sea fácil de visualizar, considere las olas de agua. Si se deja caer una roca en un lago perfectamente quieto, se formará una onda de pequeñas olas. Estas ondas se extienden en círculos concéntricos, al igual que la imagen de abajo:
(Imagen adaptada de Wikimedia Commons )
¿Qué sucede si se crea una barrera para bloquear el paso de estas ondas? Sencillamente, detendrías su movimiento. Esto es aburrido:
(Las ondas en el lado izquierdo, por supuesto, seguirían rebotando; eso no se muestra en este diagrama.)
Para hacerlo interesante, entonces, se hace un agujero en la barrera para que el agua pueda pasar. Ahora, ¿qué tipo de patrones crearían las olas?
Las ondas se ven similares a como usted podría esperar, aunque hay algunos patrones adicionales que se forman aparte de la onda primaria:
(Observe que este diagrama está ligeramente simplificado. En el mundo real, sólo se vería el patrón exacto de las ondas en el lado derecho si las ondas entrantes fueran perfectamente paralelas.)
Estos patrones adicionales son artefactos de la onda que se dobla alrededor de las esquinas. Surgen porque las dos esquinas actúan, esencialmente, como fuentes individuales de ondas – ondas que pueden chocar entre sí. En ciertas áreas de colisión, las ondas se anulan entre sí (interferencia destructiva); es por eso que algunas áreas del diagrama se ven completamente inmóviles. En otros lugares, sin embargo, las ondas se suman (interferencia constructiva), lo que provoca que se forme un patrón adicional hacia los lados.
Para visualizar esto, digamos que hay un sensor en el extremo derecho del diagrama. Este sensor mide la intensidad de las ondas en un punto dado, que aumenta con la amplitud de la onda. A continuación se muestra un gráfico de la intensidad:
Claramente, el patrón central es el más significativo. Los patrones a un lado todavía están presentes , pero no tienen casi la misma intensidad que el del centro. Esto significa que el patrón central es más significativo en la fotografía, como veremos en un momento. Por ahora, sin embargo, veamos qué pasa con una abertura grande contra una estrecha en la barrera. Tenga en cuenta que las imágenes de abajo se han simplificado, y sólo se incluye el patrón de onda central:
La principal diferencia entre estas dos imágenes es que la abertura más pequeña resulta en una mayor dispersión de las ondas, mientras que la abertura más grande causa mucha menos dispersión.
Echa un vistazo a la comparación entre los gráficos de las dos ondas:
Aunque inicialmente pueda parecer inusual que una pequeña abertura conduzca a una mayor propagación de las ondas, las ilustraciones anteriores deben mostrar que tiene sentido lógico. Esencialmente, las aberturas más grandes permiten que las ondas pasen sin mucha interferencia. Como las olas no son particularmente perturbadas, siguen un camino relativamente recto hacia el borde de la piscina. Las aberturas más pequeñas, sin embargo, afectan a una onda de manera más significativa, haciendo que se doble en ángulos más duros. (Esto es una ligera simplificación; para más información técnica, recomiendo leer la página de Wikipedia en el Principio de Huygens .
Por último, tenga en cuenta que una apertura “pequeña” es relativa. De hecho, la abertura sólo causa difracción cuando es similar en tamaño a la longitud de onda que pasa a través de ella. Esta es la razón por la que la luz, que tiene una longitud de onda diminuta, no se difractará significativamente si pasa a través de una abertura de diez pies de ancho – aunque el océano lo haga.
Felicitaciones! Ahora entiendes la física de la difracción. En lo más básico, una pequeña abertura causa que las ondas se doblen e interfieran entre sí; esto, a su vez, extiende su señal.
2) Difracción en fotografía
Claramente, la difracción es un concepto importante en la física. De hecho, un experimento similar (con dos rendijas en lugar de una) jugó un papel importante en probar que la luz puede comportarse como una onda – uno de los descubrimientos más importantes en la historia científica. Pero, ¿cómo afecta esto a la fotografía de todos los días?
(Imagen de Wikimedia Commons )
Todo se reduce a la apertura de una lente. Como se muestra en la fotografía de arriba, las láminas de apertura de un objetivo actúan como una sola rendija que pasa las ondas de luz. Un patrón de la intensidad de la luz es exactamente lo que usted esperaría ver:
¡Esto me resulta familiar! Esto se debe a que la luz, similar al agua, viaja en olas. (Imagen de Wikimedia Commons .)
Esto, sin embargo, es un gráfico bidimensional. En el mundo real, un punto de luz se proyecta en tres dimensiones. Por lo tanto, un gráfico más preciso aparece a continuación:
(Imagen de Wikimedia Commons .)
Este patrón tridimensional ocurre cada vez que la luz brilla a través de la apertura del objetivo de la cámara. Cuando se proyecta en el sensor de la cámara, se ve así:
(Imagen de Wikimedia Commons .)
La figura de arriba muestra lo que se conoce como un disco Airy . Esto es, simplemente, la aparición de un patrón de difracción cuando golpea el sensor de su cámara. La región central es la más brillante, y tiene el mayor efecto en sus fotografías.
No es difícil saber por qué este disco Airy puede hacer que una fotografía se desdibuje. Ya sabemos que una pequeña abertura – o, una pequeña abertura – causa que las ondas se extiendan. Esto significa que, en aperturas pequeñas, el disco Airy se hace mucho más grande. Si puede imaginar que el disco Airy golpea el sensor de su cámara, obtendrá una imagen como esta, donde la cuadrícula representa los píxeles de su sensor:
(Observe que, en realidad, el disco Airy se oscurece a medida que la apertura se estrecha; para simplificar el diagrama, este efecto no se muestra aquí).
Ahora, piensa en una escena como si estuviera compuesta de innumerables fuentes de luz diminutas. Cada pequeño punto de luz viaja a través de la apertura de su objetivo; como resultado, cada parte de su fotografía se proyecta en su sensor como un disco Airy. Éstos, como se muestra arriba, se vuelven más borrosos con valores de apertura pequeños. Esta es la razón por la que se ve la difracción!
3) Cámaras de alto vs. cámaras de bajo megapíxel
La comparación anterior, que muestra un disco Airy golpeando los píxeles de su sensor, podría dar lugar a una pregunta: si los píxeles fueran más grandes , ¿no sería menos probable que el disco Airy se desangrara?
De hecho, eso es completamente cierto! Los píxeles grandes – los que son más grandes que el disco Airy – no muestran difracción en las mismas aberturas que una cámara de píxeles pequeños. Tal vez pueda parar hasta f/11 en el Nikon D700 de 12 megapíxeles antes de notar cualquier difracción, mientras que el D800/D810 de 36 megapíxeles mostraría una difracción visible en cualquier apertura menor que f/5.6. Sin embargo, estos números no están grabados en piedra; recomiendo probar su propia cámara para ver cuándo la difracción comienza a ser notoria (y, lo que es más importante, cuándo comienza a ser objetable).
Sin embargo, esto no es un problema con los sensores de alta resolución. De hecho, si todos sus ajustes son iguales, un sensor de alta resolución siempre capturará más detalles que un sensor de baja resolución del mismo tamaño. Más píxeles nunca llevarán a un detalle más bajo, incluso en las aperturas más pequeñas. Esto significa que, si imprime sus fotos en el mismo tamaño, una foto Nikon D800/D810 siempre tendrá más detalles que una Nikon D700, todo lo demás es igual.
Dicho esto, si usted compra el Nikon D800/D810, es muy probable que desee imprimir en grande o en pixel-peep. Si este es el caso para usted, la difracción es absolutamente un problema mayor de lo que hubiera sido con un sensor de baja resolución! Para obtener la mejor nitidez posible de un D800/D810, debe prestar atención si su apertura es inferior a f/8. Una vez más, le recomiendo que compruebe los límites exactos de su cámara usted mismo.
NIKON D800E + 105mm f/2.8 @ 105mm, ISO 100, 1/3, f/7.1
4) Sensores pequeños contra grandes
A menudo se dice que las cámaras con sensor de recorte (es decir, las cámaras DX Nikon) muestran la difracción más fácilmente que las cámaras de fotograma completo (FX Nikon). ¿Es un mito o es cierto?
Empecemos con lo que sabemos. En una abertura dada en una lente, el disco Airy siempre tendrá el mismo tamaño físico. No importa qué sensor se utilice; esta es una propiedad de la física que sólo depende de la apertura en sí misma. Por ejemplo, si coloco un objetivo de 50 mm f/1,8 en la montura completa D750 o en el sensor de cultivos D3300, el tamaño de la proyección de su disco Airy será idéntico (suponiendo la misma apertura).
Entonces, ¿dónde está la confusión? El problema surge del hecho de que el mismo disco Airy ocupa un porcentaje mayor de una cámara con sensor de recorte que una cámara de fotograma completo. Echa un vistazo al ejemplo de abajo:
De hecho, a un tamaño de impresión igual, una cámara DX mostrará más difracción que una cámara FX. Esto se debe a que el sensor DX es esencialmente un recorte del sensor FX; en otras palabras, amplía todo lo que hay en su fotografía – incluyendo la difracción – al igual que el recorte en la postproducción.
La cantidad de difracción adicional es la misma que la de su factor de cultivo. Por lo tanto, para una cámara con sensor de recorte de 1,5x, multiplique su apertura por 1,5 para ver la difracción equivalente en una cámara de fotograma completo. Por ejemplo, el disco Airy a f/11 en una cámara DX ocupa aproximadamente el mismo porcentaje de su sensor que el disco Airy a f/16 en una cámara de fotograma completo.
Por supuesto, si utiliza una cámara DX, es posible que no imprima tan grande como lo haría con una cámara FX. Para muchos fotógrafos, por lo tanto, no hay ninguna diferencia práctica; las impresiones más pequeñas de una cámara DX anulan la difracción adicional. Si imprime a gran tamaño con una cámara DX, tenga en cuenta que la difracción será más significativa en una apertura dada.
NIKON D7000 + 24mm f/1.4 @ 24mm, ISO 100, 1/250, f/5.6
5) Difracción y profundidad de campo
La difracción disminuye la nitidez de una fotografía en aperturas pequeñas. Sin embargo, al mismo tiempo, las pequeñas aperturas aumentan la cantidad de profundidad de campo en una fotografía. Esto no es una contradicción, aunque puede ser confuso al principio. Vea, por ejemplo, la siguiente comparación:
Como puede ver, la foto f/22 tiene mucho más de la escena dentro de su profundidad de campo. Si quiero que todo este tema sea nítido, es mucho mejor que la fotografía de f/5.6. Sin embargo, veamos el punto de enfoque más de cerca:
Como puede ver, la foto f/5.6 es mucho más nítida. (Haga clic en la imagen para verla más claramente.)
Esto, por supuesto, no significa que deba tomar todas las fotografías en f/5.6. Si necesita una gran profundidad de campo, siéntase libre de usar aperturas más pequeñas; a veces, vale la pena la ligera reducción de la nitidez por difracción.
6) Elegir la apertura más aguda
Siempre hay difracción en cada apertura de su lente. Esto tiene que ser cierto; la luz siempre tiene que doblarse a través de una abertura, incluso si es muy grande. Sin embargo, en aperturas anchas como f/2.8 o f/4, el disco Airy es mucho más pequeño que los píxeles de su fotografía. Esto significa que la difracción es esencialmente imposible de ver en aperturas tan grandes.
Sin embargo, esto no significa que las aperturas grandes sean las más agudas en un objetivo determinado. Como usted probablemente sabe, un lente tiende a estar en su punto más agudo cuando su apertura se detiene ligeramente hacia abajo. Por ejemplo, mi objetivo de 20 mm f/1,8 es más nítido en el centro con f/4. A continuación se muestra una tabla de nitidez para una lente de este tipo:
Entonces, ¿por qué el pico está en una apertura de f/4 en lugar de f/1.8? Esto está un poco más allá del alcance de este artículo, pero la esencia es que – en aperturas más grandes – más luz viaja a través de los bordes de una lente. Dado que el centro de un objetivo es la región mejor corregida, esto disminuye la nitidez de la fotografía (y aumenta su aberradura esférica ). Una apertura más pequeña en realidad bloquea la luz que ha viajado a través de los bordes de un objetivo, lo que mejora la nitidez de una fotografía.
Este efecto, equilibrado con la disminución de la nitidez de la difracción, es la razón por la que f/4 da la mayor nitidez en un objetivo como el de 20 mm f/1,8.
¿Cómo se puede saber cuál es la apertura más aguda de la lente? Simplemente mire los resultados de las pruebas en línea. Sin embargo, no se preocupe demasiado por disparar siempre a la apertura “perfecta”. Por un lado, incluso estos resultados de las pruebas pueden ser ambiguos. En la tabla anterior, por ejemplo, las esquinas de la lente son realmente más nítidas en f/8. Por lo tanto, dependiendo del sujeto, es posible que prefiera esquinas más nítidas en lugar de un centro lo más nítido posible.
Al mismo tiempo, incluso las aperturas por debajo de lo óptimo no son horriblemente borrosas. He hecho algunas impresiones grandes de fotografías tomadas a f/16, y su calidad es más que suficiente para mis necesidades. Si necesita una apertura como esta – generalmente para aumentar su profundidad de campo – no tenga miedo de usarla.
(Si necesita la mayor profundidad de campo posible en una fotografía, como muchos fotógrafos de paisajes, le recomiendo leer sobre distancia hiperfocal . Hay muchas similitudes entre estas dos propiedades de la fotografía.)
NIKON D800E + 24mm f/1.4 @ 24mm, ISO 100, 6/10, f/16.0
7) Evitar la difracción
Ahora que entiendes la difracción, ¿cómo te aseguras de evitarla en tus fotografías?Desafortunadamente, la respuesta es que no se puede. La difracción es un resultado de la física. No importa lo buena que sea su lente; la difracción robará la nitidez en aperturas más pequeñas sin importar qué.
Aunque no se pueden eludir las leyes de la física, hay una forma de evitar la difracción en las fotografías: utilizar una apertura mayor. Si usted necesita la fotografía más nítida, esta es la única manera de evitar los efectos de la difracción. ¿Estás fotografiando una escena que necesita una gran profundidad de campo? Pruebe a una apertura de f/5,6 o f/8, donde la difracción es mínima.
Al mismo tiempo, si ha utilizado una pequeña apertura (por ejemplo, f/16 o f/22), puede mejorar el detalle aparente de una fotografía afilando en el posprocesamiento . Esto no elimina los efectos de la difracción, pero es una forma sencilla de mejorar las fotos tomadas en aperturas pequeñas.
En teoría, es posible corregir la difracción mediante un proceso de afilado conocido como afilado por deconvolución. Este tipo de afilado es más efectivo cuando se tiene un modelo perfecto de la lente en cuestión, incluyendo sus características ópticas exactas. Por esta razón, el afilado de la deconvolución genérica no reduce los efectos de la difracción a un grado significativo; sin embargo, se sabe que la NASA utiliza tal método para mejorar la nitidez de las fotografías del Telescopio Hubble. (Algunos fabricantes de cámaras, incluyendo Pentax, pueden tener una opción de menú de reducción de difracción; sin embargo, esto no es más que una máscara de desenfoque estándar cocinada en su archivo RAW.) Si desea probar el afilado por deconvolución, aumente el control deslizante “Detalle” tanto como sea posible en Lightroom como en Camera Raw. Por supuesto, no será específico para su lente, lo que sería necesario para una verdadera reducción de difracción.
Sin embargo, aunque puede afinar sus fotografías en el post-procesamiento, la mejor manera de disminuir la difracción es simplemente usar una apertura más grande.
NIKON D7000 + 105mm f/2.8 @ 105mm, ISO 100, 1/40, f/6.3
8) Información adicional
La apertura es un tema técnico, al igual que la interacción entre la luz y el sensor de la cámara. Parte de la información anterior se presenta como un escenario de caso aburrido, y la realidad puede ser ligeramente más compleja. La mayor parte de la siguiente información no afectará a la apariencia real de sus fotografías, pero vale la pena cubrir algunos de estos casos especiales.
Por ejemplo, la luz con grandes longitudes de onda se difractará más fácilmente que la luz con longitudes de onda más cortas; esto significa que la luz roja (con una longitud de onda de aproximadamente 650 nm) conduce a un disco Airy más grande que la luz azul (aproximadamente 475 nm) en la misma abertura. Así que, en teoría, verás un poco menos de desenfoque de la difracción si estás trabajando con luz extremadamente azul; en la práctica, este efecto es lo suficientemente pequeño como para que tenga poco impacto en tus fotografías.
Además, en la mayoría de las cámaras, los píxeles que se combinan para hacer una fotografía no detectan todas las mismas longitudes de onda de luz. Para los sensores con una matriz de píxeles de Bayer (incluidas las cámaras Nikon, Canon y Sony DSLR/sin espejo), el número de píxeles de detección verde es el doble del número de píxeles rojos y azules. Esto significa que el diagrama de píxeles presentado anteriormente es una ligera simplificación; sin embargo, esto no cambia el hecho de que el desenfoque por difracción aumenta debido al tamaño del disco Airy.
Finalmente, la representación del disco Airy en este artículo es un poco más simple de lo que parecería en el mundo real. Arriba, lo mostré como una serie de anillos concéntricos; en realidad, sin embargo, eso sólo ocurriría si la apertura fuera perfectamente circular. La mayoría de los objetivos tienen siete, ocho o nueve hojas de apertura, que (incluso cuando están curvadas) no son exactamente círculos. Así, el “disco Airy” se convierte en un “octógono Airy”. Sin embargo, no hay ninguna diferencia práctica en la apariencia de la difracción en sus fotografías; sus fotos serán tan borrosas como si se detuvieran en el objetivo.
Si tiene alguna pregunta sobre los puntos más finos de la difracción, por favor siéntase libre de hacer una pregunta en la sección de comentarios; un solo artículo es demasiado corto para explicar todo lo que hay que saber sobre un tema tan complejo.
NIKON D7000 + 17-55mm f/2.8 @ 55mm, ISO 100, 1/250, f/5.6
9) Conclusión
Dadas todas estas advertencias técnicas, la difracción puede parecer un tema inusual para discutir. Sin embargo, sus efectos son claros y significativos en sus fotografías, y vale la pena considerarlos mientras toma fotografías. Especialmente para los fotógrafos de paisajes y arquitectura -o para cualquiera que quiera tomar fotos nítidas con una gran profundidad de campo- es importante entender las ventajas y desventajas que se derivan de la toma de fotografías con una pequeña apertura.
La difracción está presente en todas tus fotografías y, si no tienes cuidado, puede robar algo de nitidez de tus imágenes favoritas. Sin embargo, una vez que vea sus efectos en la práctica, la difracción se convertirá en una segunda naturaleza.
