EL ANGULO VISUAL

En la entrada OBJETIVOS e IMAGENES ya vimos que, cuanto menor es la distancia focal de un objetivo, más próximas (y por consiguiente más pequeñas) son las imágenes que forma.

Supongamos que preparamos una escena y obtenemos su imagen utilizando dos objetivos de distancias focales distintas, cada uno de ellos situado a la misma distancia del sujeto e instalados en cámaras de formato idéntico.

La imagen producida por el objetivo de distancia focal más corta verá que abarca mucha más superficie del sujeto que su compañero (suponiendo que el poder de cobertura del objetivo sea suficiente). Así debe ser porque  las imágenes procedentes del objetivo de foco corto son más pequeñas, permitiendo con ello que se incluya más cantidad del sujeto dentro de un mismo formato.

 

 Un objetivo de focal corta (arriba) cubre más cantidad del sujeto que otro de focal larga (centro) usado con el mismo formato. Sin embargo, el mismo objetivo de foco largo abarca más cantidad del sujeto cuando se usa con un formato más grande (abajo). Por lo tanto, la “inclusión del sujeto” varía con la distancia objetivo-imagen y el tamaño del formato del sensor.

Imaginemos ahora que tenemos dos objetivos de distancia focal idéntica, y que los colocamos en cámaras de formato muy distinto. También ahora, suponiendo en el objetivo suficiente poder de cobertura, la cámara de mayor formato abarcará mayor superficie del sujeto. Como es natural, ambos objetivos dan imágenes del mismo tamaño, pero la cámara mayor reproduce más cantidad del sujeto en su plano focal, que es asimismo mayor.

Angulo visual de una combinación objetivo-formato. El ángulo visual se ensancha al aumentar el formato del sensor CCD o CMOS y disminuir la distancia focal.

Por lo tanto, podemos decir que la cantidad de sujeto visto por una cámara depende de dos factores:

a) La distancia objetivo-imagen (tamaño de la imagen).

b) El tamaño del formato de la cámara.

Si trazamos la trayectoria de los rayos luminosos desde los límites de la superficie del sujeto que acaba de abarcar una combinación objetivo/formato, podemos trazar dos líneas imaginarias que denotarán el «ángulo visual», de la cámara. 

En fotografía, el ángulo visual se considera referido a un objetivo enfocado al infinito, y en relación a la diagonal del formato del fotograma-sensor . Por esta razón, cuando se enfoca un objetivo a sujetos cercanos aumenta la distancia objetivo-imagen, y su ángulo visual efectivo se reduce. 

La mayoría de tamaños de sensor son rectangulares, de modo que el ángulo horizontal visual difiere del vertical. Para evitar confusiones y la necesidad de tener que citar dos cifras, el ángulo visual se refiere siempre a la diagonal del fotograma-sensor.

«Ángulo visual»: Es el ángulo formado entre el objetivo y las  partes más separadas de un sujeto distante que quedan incluidas dentro de los límites extremos de la diagonal del sensor-fotograma. El ángulo varía con la distancia focal del objetivo y la diagonal de los formatos dentro  de su poder de cobertura.

El ángulo visual de un objetivo con relación a una serie de formatos utilizables viene señalado por el fabricante. Por lo demás, el ángulo visual correspondiente a cualquier combinación objetivo/formato puede determinarse rápidamente trazando un triángulo a escala, en el cual la diagonal del nsensor forma la base, y la distancia focal, la altura. El ángulo del vértice es entonces el ángulo visual de la combinación.

La mayoría de objetivos para uso general están diseñados de modo que den un ángulo visual de unos 60⁰. Los objetivos gran angulares de foco corto, construidos especialmente, tienen suficiente poder de cobertura para dar 100⁰ o más.

Un objetivo que no tiene suficiente poder de cobertura cuando se usa para un sujeto distante puede usarse satisfactoriamente para trabajo a corta distancia a causa del pequeño ángulo visual efectivo que se requiere en este caso.

Puesto que el ángulo visual cambia con la distancia focal,  un juego de objetivos permite al fotógrafo lo siguiente:

1) Variar la cantidad de sujeto abarcada desde la misma distancia.

2) Tomar la misma cantidad del sujeto desde distancias distintas.

Volveremos a insistir más adelante sobre estos importantes puntos.

LA CAPACIDAD DE COBERTURA

Ahora sabemos algo sobre lo que es un objetivo fotográfico y de qué se compone: un complejo juego de elementos que refractan la luz, con un poder colectivo de desviación de la misma, o distancia focal. 

Para una determinada distancia del objeto, la distancia focal determina la posición y, por lo tanto, el tamaño de la imagen. La cantidad de luz que penetra por el objetivo viene regulada por una abertura variable, y el poder de admisión de la luz que tiene el objetivo (para objetos distantes) se indica mediante números f.

El otro aspecto que ahora nos toca determinar es el verdadero tamaño de la imagen que producirá el objetivo. Ello nos dirá qué tamaño de sensor (o de "cuadro") podemos utilizar, y la cantidad de sujeto que quedará registrada en este sensor o negativo.

Entonces podremos estudiar por qué motivo el profesional considera que merece la pena correr con los gastos de adquirir una serie de objetivos para su cámara, así como el efecto que éstos pueden tener sobre las fotografías que el fotógrafo profesional produzca.

LA CAPACIDAD DE COBERTURA

Por desgracia, hasta un objetivo compuesto forma una imagen fotográfica aceptable sólo en una porción limitada del plano focal. Podemos comprobarlo instalando una cámara de modo que mire por una ventana. Córranse unas cortinas opacas y sujétense con alfileres alrededor de la cámara a fin de bloquear toda iluminación, salvo la que penetre por el objetivo. 

Ahora, sosteniendo una hoja grande (50 x 40 cm) de cartulina blanca como pantalla, examínese cuidadosamente la imagen proyectada.

El objetivo reproducirá tan sólo una imagen de la escena exterior de un círculo de iluminación, algo así como una vista a través del ojo de una cerradura. Todo alrededor del centro de esta porción luminosa, en el eje del objetivo, la imagen aparece definida con claridad y sin deformación.

Avanzando a través del plano focal hacia zonas más alejadas del eje del objetivo, se ve, sin embargo, que los detalles de la imagen van haciéndose confusos y que la iluminación disminuye rápidamente.

 Objetivo colocado en posición

Existen tres razones para esta «disminución»:

1) Las aberraciones de los objetivos sólo pueden corregirse en un grado limitado, a lo largo del plano focal. Los rayos que forman imagen cerca del eje del objetivo son corregidos más fácilmente que los rayos oblicuos que llegan a las zonas exteriores.

2) La luz procedente del objetivo y que llega hasta las zonas exteriores de la imagen, se desplaza a mayor distancia que la luz que se dirige al área central. Cada punto objeto cuya imagen se forma oblicuamente en las zonas exteriores resulta por este motivo cada vez mayor y más tenue (ley del cuadrado inverso).

3) Visto oblicuamente desde las zonas de imagen exteriores, el diafragma del objetivo aparece como una elipse, en lugar de un círculo. La profundidad del cuerpo metálico del objetivo bloquea también la iluminación en proporción creciente, hasta quedar oscurecidos todos los rayos angulares extremos. Este efecto es conocido con el nombre de viñeteado.

Si diafragmamos el objetivo se reducen la mayoría de aberraciones de este último, y la calidad de imagen de las zonas exteriores puede verse que mejora constantemente. También se reduce algo el viñeteado, ya que al diafragmar, la mayoría de rayos que normalmente son recibidos tan sólo por las porciones centrales de la imagen y oscurecidos para las zonas exteriores, son detenidos por la abertura.

Por lo tanto, un objetivo producirá una iluminación y una definición de imagen aceptables sólo en una porción limitada del plano focal. A esta porción se le da el nombre de campo «cubierto» por el objetivo.

 

El campo cubierto por un objetivo debe ser, naturalmente, mayor que el tamaño del fotograma (negativo o sensor) con el cual se quiere emplear. En cambio, sería una tontería gastar dinero para corregir aberraciones innecesariamente, utilizando un objetivo que tuviera un «poder de  cobertura» excesivo. Tal objetivo echaría a  perder gran parte de su iluminación en el fuelle de la cámara, donde puede reflejarse algo de luz, hasta, incluso, velar la imagen producida.

Un objetivo debe estar diseñado para un formato determinado de fotograma o cuadro. Debe cubrir este formato a la abertura máxima, con una razonable superficie sobrante, a fin de que podamos utilizar los movimientos de cámara (de los que ya hablaremos).

Poder de cobertura: Es la superficie de iluminación circular proyectada por un objetivo dentro de la cual puede dar imágenes con una definición e iluminación aceptables. El campo cubierto por un objetivo (a abertura máxima y enfocado al infinito) debe ser mayor que el formato de cuadro de la cámara que se use: este exceso debe ser considerable si se intenta emplear movimientos de cámara.

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.