Hace unos meses escribimos un extenso artículo sobre factores del cultivo sensor y equivalencia . En ese post cubrimos varios temas: la historia de los formatos de los sensores recortados, el brillo de la escena, la perspectiva, depth of field, el ruido y diffraction . En el post de hoy quiero centrarme en (si me disculpan el juego de palabras) y ampliar dos de estos temas:
- Perspectiva
- Profundidad de campo (DOF)
Nada en este post tiene que ver con el número de megapíxeles que tiene tu cámara, ya que veremos comparaciones lado a lado escaladas al mismo tamaño de pantalla – de la misma manera que estarías viendo tus fotos en tu tableta, monitor de computadora o en tus álbumes de fotos.
1) Cámaras con sensores grandes o pequeños: ¿pueden tomar fotos idénticas?
A la hora de empezar, vamos a establecer que puedes tomar fotos de aspecto idéntico con dos cámaras muy diferentes si eliges la configuración adecuada. Si necesita convencerse, mire el ejemplo de abajo. Primero, vemos una foto que tomé con mi iPhone 6 ‘s back-facing camera. Debajo, puedes ver la foto que tomé unos segundos después con mi Nikon D600 FX DSLR con el objetivo Nikkor 24-70mm f/2.8G , ajustado a f/16. Observe lo similares que son en términos de perspectiva, enfoque y desenfoque de fondo. Con el mismo aumento se ven más o menos idénticos. Esto no es una coincidencia!
Cámara trasera iPhone 6 4,15mm f/2,2 @ 4,15mm, ISO 32, 1/2600, f/2,2 
Nikon D600 con Nikkor 24-70mm @ 31mm, ISO 100, 1/125, f/16.0, recortado a una relación de aspecto 4:3.
El iPhone tiene un sensor *tiny* y una lente *tiny* en comparación con el Nikon, pero se supone que debemos creer que el tamaño importa. ¿Cómo podemos resolver esta paradoja?
Por cierto, si eres observador, ya has notado que la imagen DSLR de Nikon fue recortada (ligeramente) para lograr una relación de aspecto 4:3 idéntica a la del iPhone. También verá que los valores ISO y las velocidades de obturación de estas dos fotografías eran muy diferentes. Estas son notas complementarias interesantes e importantes, pero por ahora no hacen nada para resolver nuestra paradoja.
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El recorte necesario para que coincida con la relación de aspecto de las dos cámaras.
Hay una fórmula sencilla que puede utilizar para calcular la profundidad de la equivalencia de campo, incluso entre una cámara DSLR Nikon FX y un iPhone, como acaba de ver.
2) Cómo comparar el DoF y el campo de visión de las cámaras con diferentes tamaños de sensor (factores de recorte)
¿Cómo pueden dos cámaras que difieren tanto en tamaño físico como en tamaño de sensor producir imágenes que, a todos los efectos, son algo indistinguibles?
Trataré de mantenerlo simple y realmente lo es, pero necesitarás saber qué es el factor de recorte de una cámara crop factor . Entonces, una simple multiplicación hace el truco:
La distancia focal efectiva (que de hecho debería llamarse campo de visión equivalente , ya que no hay cambio en la distancia focal física) tiene implicaciones similares a la distancia focal física en una cámara sensorial más grande. Por ejemplo, la regla recíproca, que establece que la velocidad del obturador de mano debe ser más rápida que 1 dividida por este número, sigue siendo cierta. El campo de visión también se ve obviamente afectado, por lo que el término “campo de visión equivalente” es más apropiado, ya que se trata de un encuadre similar, a pesar de las diferencias en la distancia focal física. El número f efectivo, por otro lado, sólo es relevante para la profundidad de campo – no lo usará para calcular la velocidad de obturación requerida, ISO o cualquier otra cosa.
Para que dos cámaras puedan tomar fotos idénticas de la misma escena (en términos de perspectiva y profundidad de campo), hay tres requisitos importantes:
- Las dos cámaras deben estar a la misma distancia física del sujeto que está fotografiando.
- Las distancias focales de los objetivos de la cámara deben ajustarse de forma que los campos de visión vistos por las cámaras sean similares(= la distancia focal efectiva debe ser similar).
- Las pupilas de entrada de las lentes (el tamaño de apertura que se ve cuando se mira a cada lente) debe ser físicamente el mismo (= los números F efectivos deben ser idénticos).
Por ejemplo
- Un objetivo de 100 mm ajustado a f/2,8 en una cámara Nikon FX (que tiene un factor de recorte de 1,0) le proporciona el mismo campo de visión y profundidad de campo que un objetivo de 50 mm ajustado a f/1,4 en una cámara μ4/3 (que tiene un factor de recorte de 2,0).
- El iPhone 6 tiene un factor de recorte de 7,21, una distancia focal de 4,15 mm y una apertura máxima de f/2,2. Este iPhone te ofrece un campo de visión y una profundidad de campo similares a las de una cámara de fotograma completo con un objetivo de 30 mm ajustado a f/16.
3) Perspectiva y campo de visión
Ahora podemos examinar estos fenómenos con un poco más de detalle. Si quiere jugar con los números usted mismo, hay algunas calculadoras DOF que le permiten hacerlo online .
3.1) Campo de visión y tamaño del sujeto
A una distancia determinada del sujeto, el uso de un sensor más pequeño tendrá el mismo efecto que recortar una parte de la foto de la cámara con sensor más grande.
Lo interesante es que este campo de visión reducido hace que el sujeto aparezca más grande cuando se ven las dos fotos una al lado de la otra. Es fácil ver que usted habría obtenido el mismo efecto si hubiera aumentado más el zoom del objetivo de la cámara con sensor más grande, sin cambiar la distancia al sujeto. Esta es la razón por la que se multiplica la distancia focal del objetivo por el factor de recorte para obtener la distancia focal efectiva / campo de visión equivalente. Lo que es más interesante, esta ampliación adicional también amplía el desenfoque del fondo, reduciendo la profundidad de campo efectiva (más información más adelante).
3.2) Perspectiva
En artículos anteriores, ya hemos establecido el hecho de que la perspectiva sólo cambia cuando la distancia de la cámara al sujeto cambia y la perspectiva no se ve afectada por la distancia focal. Si usted está confundido por esto, aquí hay algunos puntos básicos para reiterar el punto. Foreshortening se refiere al fenómeno de cómo cambia el tamaño percibido con su distancia del observador, y los tamaños relativos cambiantes del fondo y el tema.
La escorzo juega un papel importante en el arte, y ha sido ampliamente estudiada a lo largo de los años. Los artistas originalmente sólo necesitaban aprender la forma en que los objetos distantes aparecen más pequeños para un observador humano . Los humanos ven el mundo a través de sus ojos que tienen una distancia focal constante de aproximadamente 22mm f/2.1, pero que tienen una distancia focal efectiva de 43mm. ¿Podría decir, por tanto, que nuestros ojos tienen un factor de cultivo de 2,0? Se pueden encontrar más detalles aquí .
Nuestro equipo de cámara nos da la oportunidad de cambiar la distancia focal. Esencialmente, las distancias focales más largas reducen las diferencias relativas de tamaño entre un sujeto y el fondo distante, mientras que los ángulos amplios exageran esta diferencia.
La perspectiva (es decir, el tamaño relativo de diferentes objetos en el marco) sólo depende de la distancia del sujeto. Por esta razón, dos cámaras con sensores de diferentes tamaños necesitan estar a la misma distancia de sus sujetos para crear fotografías con una perspectiva similar.
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Ejemplo del mundo real de diferencias de perspectiva causadas por diferentes distancias del sujeto. Observe que el coche es del mismo tamaño en ambas fotografías, pero las montañas no lo son.
4) Profundidad de campo
4.1) Qué sucede cuando un objeto está “desenfocado”
Primero veamos lo que sucede en el proceso de imágenes. El modelo de lente en el diagrama es mucho más sencillo, pero captura el proceso esencial:
Hay una distancia específica a la que la lente enfoca. Esta distancia (llamada distancia de enfoque) se puede ajustar, pero en cualquier momento dado todos los puntos a esta distancia se proyectan como puntos en el plano de la imagen.
Siempre que un punto está más lejos del objetivo que esta distancia de enfoque única, sus rayos de luz ya no se enfocan en el sensor, sino que se intersectan en algún lugar del aire delante del sensor. Estos rayos de luz vuelven a divergir después de su punto de cruce, terminando como un círculo borroso en el sensor. Del mismo modo, cuando un objeto está más cerca que la distancia de enfoque, los rayos de luz correspondientes golpean el sensor antes de que converjan, formando también un círculo borroso en el sensor. Puede que ahora entiendas mejor los bonitos círculos bokeh que obtienes al fotografiar luces lejanas mientras el objetivo está enfocado en un sujeto cercano. La forma de este punto borroso es en realidad la misma que la de la apertura del objetivo, y puede ser manipulada en formas usando un recorte de papel para hacer una apertura en una forma personalizada como un corazón.
4.2) Círculo de confusión
Como vimos en el diagrama de rayos de luz anterior, sólo hay una distancia única a la que incluso una lente ideal enfocará la imagen perfectamente . Una fuente puntual a cualquier otra distancia se difumina a una burbuja circular en el plano de la imagen que se llama círculo de confusión (CoC) . En la práctica, sin embargo, hay un rango en el que el CoC es imperceptible, ya que sus ojos no son lo suficientemente buenos como para decir que la luz está borrosa para formar un disco de tamaño no nulo. La transición de imperceptible a perceptible difuminado varía de persona a persona, pero en promedio subtende un ángulo de aproximadamente 1 minuto de arco, visto desde el ojo.
Ahora podemos definir Profundidad de campo : es la región donde el CoC es menor que un cierto valor, es decir, donde la imagen completa o un área particular de la imagen se percibe como “suficientemente nítida”. Por lo tanto, la profundidad de campo se basa en alguna definición de nitidez “aceptable” y es esencialmente una especificación arbitraria. El tamaño de corte del CoC que define la profundidad de campo depende en última instancia de la resolución del ojo humano, así como de la ampliación con la que se ve la imagen.
A una distancia de lectura normal, 1 minuto de arco representa un diámetro de aproximadamente 0,063 mm en un pedazo de papel, casi tan ancho como el grosor de un cabello humano. Curiosamente, la comunidad fotográfica hace mucho tiempo y por alguna razón poco clara decidió que en su lugar se conformarían con un límite más grueso al círculo de confusión, aproximadamente 0,167 mm, lo que significa que usted podría encontrar la profundidad de las escalas de campo impresas en algunos objetivos para ser un poco demasiado optimista. Estas escalas DOF son, por lo tanto, una regla general más que nada útil.
4.3) Tres ejemplos de cómo un sensor más pequeño influye en la profundidad de campo
4.3.1) Sensor más pequeño = de profundidad de campo plegada (si la distancia de enfoque es idéntica, la distancia focal física y el número f físico)
Cuando coloca fotografías de dos cámaras una al lado de la otra para compararlas, normalmente está mirando estas imágenes al mismo tamaño . Sin embargo, los sensores de imagen que generaron estas dos imágenes pueden ser muy diferentes en tamaño. Por ejemplo: el iPhone tiene un sensor que es menos de una séptima parte del tamaño de una DSLR de 35mm en cada una de sus dimensiones. Esto significa que la imagen física que se proyectó en el plano de la imagen del iPhone se amplió en un factor más de siete veces mayor que la imagen de la cámara digital DSLR, de modo que se pudo mostrar con el mismo tamaño en la comparación lado a lado en este mensaje.
Esta ampliación lo amplía todo, también las imperfecciones y la borrosidad de la imagen proyectada. Esto significa que, a la misma distancia del sujeto, a la misma distancia focal física y a la misma apertura, una cámara con un sensor más pequeño tendrá una profundidad de campo menos profunda que la de un sensor más grande. Las imágenes tendrán la misma perspectiva, pero diferentes campos de visión (enmarcado), así que es un poco como una comparación de manzanas y naranjas. Sin embargo, el resultado es real, y va en contra del conocimiento común y de lo que uno podría haber esperado!
4.3.2) Sensor más pequeño = in profundidad de campo plegada (si la distancia de enfoque es idéntica, la distancia focal efectiva y el número f físico)
Como vimos, el número f efectivo de una cámara con un sensor más pequeño en términos de profundidad de campo es mayor por un factor igual a su factor de cultivo. Esto se debe a que a una distancia dada del sujeto, la profundidad de campo depende del tamaño de la pupila de entrada física. Para tener un campo de visión equivalente, la cámara del sensor más pequeño necesita tener una distancia focal física más corta. Con el mismo número f físico, esto corresponde a un tamaño de pupila de entrada más pequeño y, por lo tanto, a una profundidad de campo más profunda.
4.3.3) Sensor más pequeño = in en profundidad de campo plegada (si el tamaño del objeto es idéntico, distancia focal física y número f físico)
Con la misma distancia focal física, la cámara del sensor más pequeño tiene un campo de visión más estrecho. Para que el sujeto de la cámara con sensor más pequeño llene la misma proporción de la imagen que en la cámara con sensor más grande, tenemos que estar más lejos de ella. Si se aleja más del objeto, aumenta la distancia de enfoque, lo que aumenta considerablemente la profundidad del campo. En términos muy generales, la profundidad de campo aumenta con el cuadrado de la distancia de enfoque. Este efecto se ve contrarrestado por la menor profundidad de campo debido al aumento explicado anteriormente, pero debido a la relación más poderosa entre la ley cuadrada y la ley cuadrada, el aumento en DoF domina, produciendo un aumento neto.
Para las ecuaciones matemáticas reales, siga este enlace .
5) El resultado final
Con dos cámaras que tienen sensores de tamaño muy diferente, usted puede tomar fotografías que tengan exactamente el mismo aspecto, en términos de profundidad de campo y perspectiva. Sin embargo, una cámara con sensor grande le da más libertad creativa en la capacidad de aislar su objeto del fondo de la imagen.
Estas dos lentes no tienen un rendimiento equivalente en términos de DoF
No puede sustituir simplemente los objetivos de fotograma completo por alternativas de distancia focal “equivalente” en cámaras con sensores más pequeños porque f/2,8 puede no ser el mismo f/2,8 al que está acostumbrado. Y si observamos las lentes realmente rápidas que nos dan resultados similares en términos de capacidades de aislamiento del sujeto (f/1.4 o lentes más rápidas), puede que nos decepcione un poco descubrir que son más caras, o que no ofrecen capacidades de autoenfoque.
En el caso anterior, Olympus debería ofrecerte un objetivo de 12-35 mm f/1,4 para ofrecerte una versatilidad similar a la que ofrece el objetivo de 24-70 mm f/2,8 de montura completa. Desafortunadamente, tal lente no existe, no importa cuánto dinero quiera gastar. Simplemente no se puede vencer a la física!
Nada ha cambiado realmente desde los días de la película – las películas más grandes y los sensores más grandes tienen una ventaja para capturar más detalles, para producir imágenes más limpias y una mejor capacidad para aislar a los sujetos. ¿Estoy diciendo que más grande es siempre mejor? No, por supuesto que no, ya que cada sistema tiene sus ventajas y desventajas. En términos de detalles puros y calidad de imagen, las cámaras más pequeñas producen hoy en día imágenes impresionantes que las cámaras con sensores grandes no podían igualar hace unos pocos años. El grado de realización de las posibilidades de un sensor más grande depende en parte de la habilidad del fabricante de la cámara. Además, estas ventajas tienen implicaciones sobre el tamaño, el peso y el coste. Para muchos fotógrafos, las ventajas y desventajas que exige un sistema de sensores de gran tamaño son demasiado para aceptar.
La elección de un sistema de cámaras se reduce hoy en día a las necesidades de cada uno. Para la mayoría de los fotógrafos, los sistemas más pequeños van a ser más prácticos. Profesionales y aspirantes a profesionales elegirán sistemas más grandes debido a las ventajas antes mencionadas. Por lo tanto, no hay nada de correcto o incorrecto en escoger un sistema sobre otro.
