EL DESENFOQUE Y LA NITIDEZ

Antes de que dejemos los objetivos como tales, debemos ver más de cerca un aspecto muy práctico de la formación de la imagen. Se da el caso de que la imagen dada por un objetivo no es imprescindible que sea críticamente nítida para que la aceptemos como nítida visualmente.

Existe alguna latitud tolerable en el enfoque y en las distancias de los sujetos que pueden reproducirse nítidamente en una graduación dada de enfoque.

TIPOS DE NITIDEZ

Imaginémonos que en nuestra cámara digital desenfocamos de manera que el sujeto quede demasiado cerca o demasiado lejos del objetivo para que pueda recibir una imagen nítida. Si tomamos una fotografía y la observamos, se verá que la luz reflejada desde cada una de las grandes luces del sujeto se reproduce en forma de disco o mancha circular de iluminación. En realidad, los puntos del sujeto aparecen representados como manchas circulares de luz superpuestas, dando naturalmente, un efecto general de «borrosidad».

Una imagen desenfocada es en verdad una masa de tales «círculos de confusión». También se suele utilizar el término japonés “bokeh” para referirse a la calidad que puede ofrecer el desenfoque.

Cuanto más alejada está la placa de enfoque de la posición de foco nítido para un sujeto, mayores serán dichos círculos. Las grandes luces de un fondo desenfocado pueden aparecer como grandes y nebulosos discos de luz, lo cual se emplea mucho como efecto en la fotografía publicitaria.

Por ejemplo, supongamos que se coloca un producto - un frasco de perfume - sobre una placa de vidrio y perfectamente delante de una lámina de papel de estaño arrugado. Las arrugas de este papel reflejan luz en forma de intensas grandes luces individuales, y si el objetivo está enfocado sobre el perfume, dichas grandes luces quedan suficientemente desenfocadas para que difundan unos grandes pero todavía individualizables discos de luz superpuestos. El efecto da una impresión visual de destello y misterio.

Frasco con papel de plata de fondo

Papel de plata arrugado utilizado

En cambio, otros objetos más técnicos exigen que su imagen sea nítida en su totalidad. Pero, ¿hasta qué punto debe estar a foco una imagen «nítida»?  Afortunadamente, el ojo humano tiene un limitado poder de resolución.

Una imagen puede estar aceptablemente «a foco» aun cuando cada punto del sujeto sea reproducido, de hecho, por una diminuta mancha circular de luz. Esto nos procura una importante flexibilidad en el enfoque.

«Círculos de confusión»: Manchas circulares de luz que representan cada punto luminoso del objeto y que, superponiéndose, componen las imágenes «no nítidas».

Con tal que los círculos de confusión tengan un diámetro suficientemente pequeño, el ojo los acepta como puntos, y la imagen aparece «aceptablemente nítida».

 Bokeh en papel de plata arrugado

El círculo de confusión máximo permisible que es aceptable visualmente en una fotografía como punto, debe depender, naturalmente, de la vista de la persona que observa la fotografía, y de la distancia a que tal persona se encuentre respecto de la copia. Una moneda de 1 euro vista a 100 metros de distancia puede parecer poco más que una motita de arena vista a 15 cm.

Se da generalmente por aceptado que en el caso de la mayoría de adultos un círculo de 0,25mm de diámetro aparece indistinguible de un punto, a la distancia normal de visión (unos 25cm).

Recuérdese, sin embargo, que la mayoría de copias son ampliaciones de fotogramas más pequeños. Los fotogramas digitales de 18x24 mm exigen mayores tipos de nitidez que los formatos más grandes (full frame o 6x6), si queremos que den copias aceptables de buen tamaño.

Esto nos llevaría al concepto de “profundidad de foco”, que será en el siguiente artículo ya que ahora vale la pena detenernos a experimentar sobre las posibilidades del desenfoque selectivo o “bokeh”.

En la calidad general del desenfoque, influye la construcción de la lente y  el número de elementos que tenga el diafragma iris de nuestra cámara. Con un número de al menos 8 elementos, las formas en el desenfoque de luces empezarán a ser bastante redondeadas, mientras que en objetivos con menos elementos, las formas tenderán a ser más poligonales en vez de circulares. Así si por ejemplo usamos un objetivo con 5 aspas, las formas que veremos serán pentagonales, mientras que si usamos uno con 7 aspas, las formas serán heptagonales, que son los más comunes.

Además de la forma de la abertura, en el desenfoque influirá la focal que estemos usando, así como la distancia focal. Cuanto más cerca estemos del punto de enfoque y más alejado el fondo, obtendremos un mayor desenfoque, aunque no tiene porque ser mejor. La cantidad en este caso no tiene una relación directa con la calidad. Mientras que la calidad sí está en relación con la calidad general del objetivo y con el número de elementos del diafragma iris.

Forma de la abertura de nuestra lente

 

La forma de los círculos de confusión que forman las zonas borrosas pueden personalizarse utilizando un pequeño truco que nosotros mismos podemos hacer.

Lo principal para poder crear este tipo de efecto bokeh es tener una lente con suficiente abertura. Es recomendable usar una apertura de f2.8 o menos para que funcione el efecto.

Vamos a necesitar los siguientes elementos:

• Cartulina negra
• Cuchilla
• Tijera
• Lápiz
• Cinta adhesiva

 Bokeh con forma de T en papel de plata arrugado

Pasos a seguir:

• Cortamos la cartulina negra de modo que cubra la lente de la cámara.
• Cortamos un agujero con la forma que queramos en el medio de unos 2cm x 2cm aproximadamente. 

 

Para que funcione el efecto se debe verificar lo siguiente:

• Tomamos la foto en la máxima apertura.
• Acercamos la plantilla al objetivo lo más que podamos.
• Buscamos una fuente de luz pequeña como una vela, luces de navidad, focos de la calle… No funciona si apuntamos a una ventana , ya que la fuente de luz es muy grande.  

Bokeh con forma de corazón

LOS OBJETIVOS Y LA ILUMINACION

IMÁGENES CON LENTE SIMPLE

 Autorretrato en el espejo con cámara y objetivo simple (lupa) © GUILLERMO PASCUAL

Hasta aquí hemos venido estudiando nuestra lente u objetivo simple, y localizamos la imagen que forma en variadas condiciones. 

Ahora tocaría volverse más realistas, y echar un vistazo inicial a los objetivos que utilizamos realmente en nuestra cámara: los objetivos compuestos.  Pero esto lo haremos más adelante.

También sería un buen punto de partida empezar a pensar en el control de la cantidad de luz que pasa por el objetivo.  ¿Cuál es, exactamente, el efecto de la abertura del diafragma sobre la luminosidad de la imagen?, ¿Por qué tienen los números f una sucesión numérica tan curiosa? ¿Y por qué debe ser aumentado el tiempo de exposición cuando el sujeto está muy próximo?

Para responder a éstas y otras preguntas tendremos que utilizar nuestra ley del cuadrado inverso, algo de geometría sencilla y matemáticas. Sin embargo, ante todo seamos un poco más realistas sobre la construcción de un objetivo.

 

OBJETIVOS COMPUESTOS

Hasta aquí tanto en el texto como en los diagramas e imágenes los objetivos son elementos simples. Esto facilita ver cómo se forman las imágenes, porque lo relativo a las zonas imagen/objeto y ampliación sirve tanto para los objetivos sencillos como para los compuestos.

Fotografía realizada con cámara digital y lupa en vez de objetivo © GUILLERMO PASCUAL

La deficiente calidad de imagen producida por sólo una lente hace que ésta sea inaprovechable como objetivo fotográfico comercial y de alta calidad. Puede probarse esta afirmación sustituyendo el objetivo de la cámara por un simple cristal de aumento o lupa, y mirando la imagen resultante en la placa de enfoque. En estas fotografías que ilustran el articulo, se ha utilizado un cuentahilos (lupa) sencillo, fijado a la cámara con un soporte rígido, excepto en la siguiente fotografía, en la que muestro la lupa utilizada.

 Lupa utilizada para acoplar en el hueco del objetivo

Ciertamente produce una imagen, pero no llega a ser nítida en los bordes y en el centro del plano focal al mismo tiempo; los objetos blancos aparecen con franjas de color; las líneas rectas se curvan; y el conjunto de la imagen tiene un aspecto «neblinoso». Éstos son los efectos combinados de varios defectos o aberraciones propios de las lentes.

 Fotografía realizada con cámara digital y lupa en vez de objetivo © GUILLERMO PASCUAL

No hay ningún elemento óptico que pueda ser «curado» individualmente de sus aberraciones. Lo mejor que puede hacerse es utilizar sólo la luz que pase por la zona central de la lente, que es donde las aberraciones son menos pronunciadas. Éste es el motivo por el cual las cámaras sencillas que utilizan un solo elemento óptico (que a veces es plástico moldeado) deben tener aberturas muy pequeñas.

  © GUILLERMO PASCUAL

Detalle de aberración cromática producida por la refracción y las longitudes de onda de la luz

Un objetivo actual para trabajo profesional de calidad es un instrumento óptico complicado, y por lo tanto es caro. La selección del vidrio, curvatura de superficies y espaciado de cada elemento se calculan en la actualidad mediante dispositivos de metrología con software avanzado. La posición exacta definitiva de cada elemento en el «barrilete» del objetivo exige una elevada precisión técnica.

Fotografía realizada con cámara digital y lupa en vez de objetivo © GUILLERMO PASCUAL

El perfeccionamiento de los objetivos fotográficos depende de los progresos de la química de los nuevos vidrios ópticos, de la matemática del diseño y de la técnica en el montaje. Ésta es una de las razones por la cual los objetivos fotográficos de calidad tienden a ser fabricados en tan sólo unos pocos países con tecnología y capacidad suficiente.

ALGUNOS EJEMPLOS

En esta serie de fotografías comprobamos el efecto especial que tiene la lente simple en una cámara réflex digital. La distancia de la lente al sensor debe variarse ligeramente para conseguir "algo" de foco. No existe diafragma, y sólo puede regularse la velocidad de obturación y la sensibilidad. 

By-pass norte madrileño © GUILLERMO PASCUAL

Ya que el experimento es de fabricación casera, nos es posible mover de diferente manera el soporte de la lente . El efecto de foco diferencial oblícuo de algunas de  las fotografías  es debido al desplazamiento de la lupa en sus dos ejes vertical y horizontal  (este efecto lo veremos más adelante en el artículo sobre los movimientos en la cámara (shift y tilt). 

 

 De paseo, futura mediana © GUILLERMO PASCUAL

Contraluz de Chamartín © GUILLERMO PASCUAL

Destellos geodésicos © GUILLERMO PASCUAL

OBJETIVOS E IMAGENES: LA DISTANCIA FOCAL

¿A qué le llamamos distancia focal? ¿Qué se tiene en cuenta para calcular la distancia focal en nuestros objetivos? Antes de responder a estas preguntas, y para poder entenderlo mejor, veamos como desvía la luz una lente positiva simple:

El « poder de desviación de la luz» de un objetivo es una combinación de todos los factores que regulan la refracción: índice de refracción, ángulo de incidencia y longitud de onda. 

El efecto de la longitud de onda  (la aberración cromática, por ejemplo) queda prácticamente reducido a cero mediante el uso de varios elementos en un objetivo «compuesto», que son los utilizados más extensamente. 

Para una distancia dada del sujeto, el poder de desviación de la luz de un objetivo depende de los factores siguientes:

1) El índice de refracción del vidrio del objetivo, y

2) El no paralelismo de las superficies anterior y posterior (que determinarían el ángulo de incidencia en cada uno de estos límites).

Un cristal de bajo índice de refracción convertido en un objetivo «grueso» puede producir la misma desviación general de la luz que otro cristal de alto índice de refracción convertido en objetivo «delgado». Por lo tanto, el índice de refracción no es por sí mismo ninguna guía para determinar el poder de desviación de nuestro objetivo.

Al contrario, combinamos la forma y el índice de refracción en una nueva unidad, llamada distancia focal. 

Supongamos que un objetivo se emplea para hacer converger luz procedente de un objeto situado a una distancia relativamente tan grande que los rayos luminosos llegan al objetivo virtualmente paralelos (o sea un objeto situado «en el infinito»). 

El punto en que se enfocan estos rayos se conoce con el nombre de «foco principal» del objetivo. La medición de la distancia entre el foco y el centro de un objetivo positivo simple, como el de la figura de abajo, nos da la distancia focal del objetivo. 

Un cristal de aumento, por ejemplo, cuando concentra los rayos solares hasta quemar un trozo de papel debe estar a su distancia focal respecto de dicho papel.

La distancia focal es una medición del poder que tiene un objetivo de desviación de la luz, tomando en cuenta el índice de refracción y la forma. En el caso de un objetivo positivo simple, puede considerarse la distancia entre el centro de la lente y el punto en que los rayos incidentes paralelos quedan reunidos a foco.

EL OBJETIVO POSITIVO SIMPLE

Para poder producir una imagen brillante y clara, necesitamos las lentes u objetivos, que nos van a permitir dirigir la luz hacia el lugar (concretamente el "plano" donde va a formarse la imagen).

Como hemos visto en anteriores artículos de este blog, la luz es refractada hacia la línea normal cuando penetra oblicuamente en un medio más denso. 

Si al pasar a un medio menos denso (por ejemplo del vidrio al aire) la luz acelera, su frente de onda se «tuerce» y su dirección es desviada, apartándose de la normal trazada pasando por el punto de contacto. 

Comportamiento de la luz al pasar por un vidrio de caras paralelas

Por lo tanto, si hacemos pasar un haz de rayos de luz a través de un bloque de vidrio de caras paralelas, el haz se aproxima a la normal en el primer límite del vidrio, y se aleja de la normal al pasar el segundo limite del vidrio. Así, el haz luminoso se ha desplazado pero es paralelo a la dirección original.

Comportamiento de la luz al pasar por un vidrio de caras no paralelas

  

Cuando incide luz oblicua sobre un bloque de vidrio de caras no paralelas, el haz se acerca a la primera normal v se aleja de la segunda, como sucede con los prismas. No obstante, puesto que estos dos límites no son paralelos, se produce un cambio general en la dirección del rayo.

Comportamiento de la luz al pasar por un vidrio de caras esféricas 

Ajustando un bloque de vidrio en un disco con superficies esféricas no paralelas puede hacerse converger un haz de rayos divergentes sobre el sujeto. Este objetivo se conoce con el nombre de convergente simple o «Positivo».

Lente convergente simple

Obsérvese que cada rayo debe aún obedecer las leyes de la refracción en los dos límites. Sólo un rayo que se aproxime perpendicularmente a los dos límites del vidrio es transmitido sin refracción.

Todo objetivo tiene un eje que pasa por su centro óptico. Las dos superficies de vidrio están conformadas como partes de esferas y el eje del objetivo puede considerarse que une los centros imaginarios de las dos esferas.

Los rayos luminosos que divergen a partir de un punto del sujeto son reunidos por el objetivo hasta un solo punto de foco, creando una imagen del punto sujeto. Una placa o película fotográfica colocada a través del eje en el punto de foco se dice que está en el plano focal de este sujeto.

La lente convergente capta más luz y crea imágenes más brillantes y más nítidas que cualquier abertura puntual

En este plano focal quedarán también enfocados nítidamente los sujetos que estén a la misma distancia del objetivo, pero encima o debajo del eje.

Después de crear así nuestro objetivo simple, podemos hacer que sustituya al primitivo orificio de la cámara sin objetivo, y comprobemos la mejoría que experimenta la imagen. Inmediatamente, ésta aparece mucho más luminosa y brillante porque la gran apertura reúne más rayos luminosos procedentes del sujeto. 
También aparece más nítida a medida que el objetivo va reproduciendo los puntos del sujeto como puntos (si no hubiese lente, serían manchas, también llamadas círculos de confusión). 
 Pero al mismo tiempo la imagen sólo se produce nítidamente (en foco) a una determinada distancia entre el objetivo y el plano focal, para cada distancia del sujeto.

Esto puede comprobarse con una placa de enfoque situada en el plano focal.