MANUAL BÁSICO DE TECNOLOGÍA AUDIOVISUAL Antonio Cuevas antoniocuevas@gmail.com
Tema 5
LOS OBJETIVOS – Parámetros básicos 5.1
Introducción
5.2
Poder de cobertura
5.3
Ángulo visual y tamaño de la imagen
5.4
Distancia focal equivalente
5.5
Distancia del sujeto a la cámara – Control de nitidez
5.6
Factor de ampliación
5.7
Tipos de objetivos según su distancia focal
5.8
Diafragma y abertura relativa
5.9
Diafragma geométrico y diafragma fotométrico
Los objetivos. Parámetros básicos – Antonio Cuevas – Pág. 1 de 30
INTRODUCCIÓN Sabemos que al añadir una lente convexa al orificio de entrada de un estenopo o cámara oscura, obtendremos una imagen mucho más luminosa y nítida. Sin embargo la calidad que se obtiene solo con una lente simple está todavía muy lejos de la excelencia que se necesita para la calidad profesional. Existen algunas aplicaciones que utilizan una única lente simple: lentes de contacto, gafas, visores de cámaras de vídeo, semáforos, lupas de bolsillo y algunos (pésimos) proyectores de transparencias. Al observar con cuidado la imagen producida por una lente simple se advierten múltiples defectos ópticos conocidos como aberraciones. Ciertamente se produce una imagen reconocible, pero ésta 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 borroso. Estos son las consecuencias combinadas de varios defectos, llamados aberraciones, propios de las lentes simples y de los que hablaremos Imagen producida por una única lente convexa más adelante. Si se desea una imagen de calidad, la obtenida con una lente simple no es suficiente, necesitamos un objetivo, un grupo de lentes dispuesto de forma cuidadosamente calculada. El objetivo es, sin duda, el elemento que mayor influencia tiene en la creación de una buena imagen cinematográfica, mucho más que la propia cámara. El objetivo define la calidad intrínseca de la imagen fotoquímica (color, contraste, acutancia, nitidez), la luminosidad o cantidad de luz que llegará a la película, el correcto enfoque de la escena a fotografiar, la profundidad de campo y la sensación visual, además de intervenir de manera fundamental en la composición. Los cálculos necesarios para determinar las curvaturas de las superficies de vidrio óptico de cada una de las lentes que componen un objetivo exigen dibujar la trayectoria de miles de rayos luminosos imaginarios a través de los elementos. Hoy se hace con ayuda de un ordenador, pero hasta hace no muchos años no había más remedio que trabajar a mano. Se dice que el matemático húngaro Josef Petzval <1>, que en 1841 diseñó el prestigioso objetivo que llevaba su nombre - y que además fue el primero en diseñarse en el Los objetivos. Parámetros básicos – Antonio Cuevas – Pág. 2 de 30
actual sentido del término, es decir, científicamente, y no por ensayo o acierto/error - contó con los servicios de toda una compañía militar de ingeniería para realizar sus cálculos. Un objetivo está constituido por una serie de lentes simples, que a su vez forman grupos; su diseño es una muy compleja combinación matemática de diferentes elementos colocados con absoluta precisión en el barrilete (estructura) del objetivo, junto con el diafragma y el mecanismo de enfoque. En el diseño se calcula la superficie necesaria en la parte Diseño típico de un frontal y posterior de cada objetivo normal de 50mm elemento, el tipo de vidrio óptico para cámaras fotográficas adecuado y el espacio de de paso universal. Está separación entre elementos formado por siete lentes, cinco convergentes y dos dentro del barrilete. El divergentes. pulimento de cada una de las lentes debe también hacerse con la máxima precisión para garantizar un rendimiento óptico máximo.
El objetivo Nikkor 105mm F/2.5 por dentro y por fuera. Una óptica clásica de cinco elementos y excelentes prestaciones para retrato fotográfico
Los objetivos están construidos sobre dos o más cilindros a modo de bastidor o chasis, interconectados por un paso de rosca helicoidal de manera que puedan Objetivo Zeiss de la serie Master Primes desplazarse con para cinematografía en 35mm; entre lo precisión uno respecto mejor de la tecnología óptica actual. al otro. Dentro de cada cilindro se encuentra una combinación de lentes simples unidas entre sí con un cemento transparente llamado bálsamo del Canadá <2>. Todo objetivo tiene al menos dos anillos de control: el anillo de regulación del enfoque y el anillo del diafragma. Cualquier objetivo, con independencia de marca, modelo, diseño y formato de imagen, se caracteriza por tres parámetros ópticos: poder de cobertura, ángulo visual, y abertura máxima. Los objetivos. Parámetros básicos – Antonio Cuevas – Pág. 3 de 30
IMAGEN CREADA POR UNA LENTE SIMPLE Una lente simple crea una imagen mejor (más luminosa y más nítida) que la que se consigue con un estenopo (cámara oscura). Sin embargo su calidad todavía está muy lejos de la que necesitamos en cinematografía, televisión y vídeo profesional. > * No llega a ser nítida en los bordes y en el centro al mismo tiempo (en los bordes tiene aspecto borroso) * Los objetos blancos aparecen con franjas de color * Las líneas rectas se curvan Es decir, tiene aberraciones ópticas
EL OBJETIVO
En cine, el objetivo es más importante que la cámara: define la calidad intrínseca de una imagen (color, contraste y acutancia), la cantidad de luz que llegará a la película o bloque CCD, el enfoque de la escena, la profundidad de campo y sensación de perspectiva, además de intervenir de manera fundamental en la composición.
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Cámara Petzval Voigtlander, la primera de construcción metálica del mundo. Debajo el objetivo y su esquema.
<1> En 1841, el húngaro József Miska Petzval, profesor de matemáticas en la Universidad de Viena, utilizando por primera vez el cálculo matemático, inventó para la firma alemana Voigtländer (por entonces un gran fabricante de telescopios, de ahí la curiosa forma de la cámara) un objetivo específico para retrato mucho más rápido (luminoso) que cualquier otro conocido hasta la fecha. El sistema, formado por cuatro lentes, dos dobletes espaciados en el aire, hizo posible reducir los largos tiempos de exposición, de unos 10 minutos, característicos del sistema de placas húmedas ideado por Daguerre, a exposiciones de unos dos minutos. La invención de Petzval tuvo gran relevancia para la fotografía de la época, dado que permitía posar durante un tiempo aceptable, lo que hizo posible en la práctica el retrato de personas. No es de extrañar que los fotógrafos de entonces se refiriesen a este objetivo como “objetivo de retrato”. Los primeros objetivos Petzval fueron comercializadas en Austria por Peter Freidrich Voigtlander, el creador de la venerable marca Voigtlander hoy propiedad de la japonesa Cosina. Los objetivos Petzval de Voigtlander tuvieron enorme éxito y de inmediato fueron imitados tanto en Europa como en los EE.UU.
<2> El bálsamo del Canadá es una resina fluida obtenida de una especie de abeto de este país llamado abeto balsámico o abeto de Navidad (Abies balsamea). Se trata de una conífera de tamaño entre pequeño y mediano, de copa cónica muy estilizada y el ápice puntiagudo. La resina líquida de este abeto se emplea para unir entre sí elementos ópticos de los objetivos. Tiene un índice de refracción casi idéntico al del vidrio por lo que resulta prácticamente invisible. Algunos autores afirman que el bálsamo amarillea con el tiempo, aunque en realidad este proceso tarda al menos treinta años en iniciarse. Los objetivos. Parámetros básicos – Antonio Cuevas – Pág. 5 de 30
UN POCO DE HISTORIA
Los primeros objetivos fotográficos constaban de una única lente biconvexa. Solo el centro de la imagen resultaba algo nítido. >
El inglés William Hyde Wollaston (cámara lúcida) la sustituyó por un menisco, con notable mejora en la nitidez.
En 1827 (diez años antes de la aparición del daguerrotipo) el óptico francés Charles Chevalier mejoró el objetivo simple de Wollaston al incorporar un diseño que contemplaba dos elementos: una lente convexa y una lente cóncava. Fue el primer objetivo de dos elementos de la historia. 375mm, F/14 Objetivo Petzval de cuatro elementos, en dos grupos, con una distancia focal de 150mm y una luminosidad de f/3.6 asombrosa para época. Los objetivos de Daguerre Chevalier) eran f/14 (32 veces menos luminosos que el diseño de Petzval)
El tiempo de exposición de los retratos en estudio se redujo a “solo” menos de un minuto
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PODER DE COBERTURA Todo objetivo forma la imagen dentro de un área circular ubicada en el plano focal; sin embargo, no toda esa área resulta de buena calidad fotográfica. Incluso en los mejores objetivos cinematográficos, la mayor calidad de la imagen en cuanto a luminosidad y nitidez, sólo se forma en una zona del plano focal en forma de círculo alrededor del eje principal. Fuera de esta zona, y conforme nos vamos alejando, la imagen va oscureciéndose, deformándose, y perdiendo nitidez. La porción útil de la imagen, en forma de círculo, proyectada en el interior de la cámara es lo que denominamos poder de cobertura de un objetivo. En otras palabras: poder de cobertura es el área máxima del plano focal sobre la que el objetivo es capaz de formar una imagen de luminosidad y definición aceptables. El hecho de que no toda la imagen sea aprovechable se debe sobre todo a que algunas aberraciones ópticas - asunto que veremos enseguida - son más pronunciadas en los bordes que en el centro <3>. El poder de cobertura de un objetivo es siempre mayor que el formato para el que está diseñado; veamos porqué. En la práctica, la mancha de imagen en la figura superior sería insuficiente si la película cinematográfica o el sensor CCD o CMOS tuvieran un área de imagen como la del cuadrado A. El objetivo de la figura daría buena calidad a partir del interior del cuadrado B siendo el C la zona mejor. Es por tanto esencial utilizar un objetivo cuya zona de mejor calidad óptica cubra con creces el formato de película o sensor electrónico; en caso contrario la calidad en los bordes de la imagen se resentirá gravemente, es decir, la cobertura del objetivo ha de ser siempre suficientemente mayor que el tamaño de la superficie fotorreceptora (negativo o sensor electrónico) <4>. En la práctica profesional no es posible el error puesto que los objetivos que utilizamos vienen diseñados para cada formato en particular. Pero, ¿qué ocurre cuando utilizamos deliberadamente un objetivo diseñado para otro formato? Si utilizamos un objetivo para obtener imágenes en un formato de inferior tamaño, la calidad óptica producida será excelente en todo el área de imagen ya que solo aprovechamos el mero centro pero, lógicamente, el ángulo visual se verá reducido es decir, si el objetivo en cuestión es un angular en su formato original, en el formato de menor tamaño dejará de serlo para convertirse en un objetivo normal. Igualmente, un objetivo normal se convertiría en un modesto objetivo de distancia focal larga si se utiliza en un formato de inferior tamaño. La explicación es simple: del total de área de imagen producida por el objetivo sólo se utiliza una parte central, la correspondiente al área del formato pequeño, el resto se desperdicia (no se registra) porque excede del área de imagen del formato menor, la imagen total válida es menor. El efecto final es el mismo que si hubiéramos utilizado un objetivo de mayor distancia focal. Un objetivo de una focal dada que fuera un gran angular para cámara de cine de 35mm, resultaría un objetivo normal en cámara de 16mm. Si se cambia de formato, cambia de familia el objetivo. No hay Los objetivos. Parámetros básicos – Antonio Cuevas – Pág. 7 de 30
que olvidar que cuando usamos un gran angular extremo en un formato menor, el grado de distorsión no se ve modificado y pese a obtener una imagen que cubre menos área su distorsión original se mantiene. Es muy corriente en la práctica profesional adaptar objetivos de 16mm y 35mm en cámaras de vídeo. En el caso de objetivos de 16mm sobre cámaras de vídeo de sensor de 2/3’ la variación es muy poca ya que el tamaño del bloque CCD o CMOS en 2/3’ (11mm de diagonal) es solo ligeramente menor que el fotograma de la película de 16mm (12,7mm de diagonal). En el caso de ópticas de 35mm adaptadas a 16mm o vídeo de sensor de 2/3’, el ángulo visual se reduce prácticamente a la mitad y mucho más de la mitad en el caso de ópticas de fotografía en paso universal adaptadas a camascopios de sensores en 1/3 o 1/4 de pulgada <5>. El caso inverso no es posible. Si utilizamos un objetivo de 16mm sobre una cámara de 35mm lo más probable es que no consigamos cubrir con él toda el área de imagen del negativo y, en el difícil caso de que se cubriera enteramente, observaremos una enorme pérdida de calidad en los bordes que haría inaceptable la imagen.
¿ QUÉ OCURRE CUANDO UTILIZAM OS UN OBJETIVO DE UN FORMATO SOBRE UNA CÁMARA DE FORMATO DISTINTO ? Caso A: un objetivo de formato mayor (35mm) en una cámara de vídeo 2/3’ (formato menor) > 1.- Desperdicio del poder de cobertura del objetivo, que se traduce en menor ángulo visual captado > 2.- Mejor calidad (se utiliza solo el centro del poder de cobertura) >
Poder de cobertura del objetivo Imagen registrada en el formato mayor Imagen registrada en el formato menor
Caso B: Un objetivo de formato menor (16mm) en una cámara de formato mayor (35mm) > No es posible el uso ya que el objetivo no cubre por completo el formato mayor. Aparecería solo una imagen circular central.
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<3> La luminosidad y la definición disminuyen progresivamente hacia los bordes. La definición, a consecuencia de las aberraciones, disminuye bruscamente a partir de cierto punto, tanto más próximo al centro cuanto mayor sea la abertura. <4> El poder de cobertura de un objetivo es siempre mayor que el formato para el que está diseñado. Sin embargo, si ha de utilizarse en una cámara técnica con movimientos del plano focal, debe tener un poder de cobertura aún superior, capaz de tolerar la desalineación con el plano de la película. <5> Algunos fabricantes esgrimían como argumento comercial que sus camascopios MiniDV (6.4 x 4.8mm de tamaño de CCD en el mejor de los casos) podían utilizar los objetivos que estos mismos fabricantes habían diseñado para sus cámaras fotográficas de paso universal (24 x 36mm). En la práctica, y por la diferencia de tamaño entre ambos formatos, incluso un gran angular de 35mm aplicado a una cámara MiniDV se convierte en un objetivo de ángulo visual normal. Por tanto, la afirmación de los fabricantes (Canon específicamente, en referencia a los entonces populares camascopios de la serie XL) aún siendo cierta, no aclara que la diferencia de formatos y, por tanto, de ángulo de visión, hace que este uso esté restringido a ángulos visuales medios y estrechos. Nunca se conseguirá que un angular de 35mm funcione como tal angular en MiniDV. El argumento de ventas que esgrimía Canon era, por tanto, engañoso.
PODER DE COBERTURA Poder de cobertura Mala Aceptable Excelente
Efecto “sandía”
Todo objetivo forma una imagen circular; sin embargo, no toda ella de suficiente calidad fotográfica (a medida que nos acercamos a los bordes la calidad decrece). La porción útil de la imagen con buena calidad y en forma de círculo es lo que denominamos poder de cobertura. >
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ÁNGULO VISUAL Y TAMAÑO DE LA IMAGEN La mayor o menor cantidad de escena del original que queda proyectada dentro del poder de cobertura del objetivo enfocado al infinito y que por tanto, puede ser captada por la cámara se denomina ángulo visual.
Arriba: ángulo visual de los objetivos corrientemente utilizados en fotografía de 35mm. Debajo, ángulo visual correspondiente al formato de vídeo en 2/3 de pulgada, usual en cámaras de alta gama
El ángulo visual o ángulo que es capaz de cubrir un objetivo al tomar una escena, es función de la distancia focal del objetivo y de la superficie de la zona sensible. Lamentablemente hay una cierta confusión respecto a este concepto porque, básicamente, se pueden diferenciar tres ángulos visuales: horizontal, vertical y diagonal. Hay que tener muy claro a cual de los tres nos estamos refiriendo en relación a un objetivo. Es importante recordar que en fotografía y cine, formatos muy cambiantes, el ángulo visual de un objetivo queda definido normalmente por el ángulo visual diagonal y en vídeo normalmente por el ángulo visual horizontal. Como los sistemas fotográficos y cinematográficos tienen distintos tamaños y formatos de negativo, unos rectangulares (los más), otros cuadrados (por ejemplo el 6x6cm) el ángulo visual difiere si se mide el formato horizontal o verticalmente. Para evitar confusiones, en fotografía y cine en los que hay multitud de formatos y ratios de pantalla, se toma generalmente la medición con respecto a la diagonal del negativo. En vídeo, donde solo hay dos formatos (4:3 y 16:9) el ángulo visual se mide normalmente en su forma horizontal. Para un mismo tipo de formato de negativo, el ángulo visual es inversamente proporcional a la distancia focal del objetivo: un objetivo de gran distancia focal posee un ángulo visual muy estrecho y viceversa, a menor distancia focal, más cantidad de escena (ángulo visual) captada por el objetivo. Los objetivos. Parámetros básicos – Antonio Cuevas – Pág. 10 de 30
Respecto a un objetivo de 50mm, un objetivo de 100mm reduce el ángulo a la mitad y duplica el tamaño de la imagen del sujeto, siempre y cuando el sujeto esté alejado. La figura de la derecha en la página anterior representa ángulos visuales y longitudes focales típicas de objetivos para cámaras de vídeo y televisión equipadas con sensores de 2/3 de pulgada. El ángulo visual de un objetivo se expresa en grados; un objetivo normal cubre aproximadamente 45 grados. El ángulo visual correspondiente a cualquier combinación objetivoformato puede determinarse rápidamente trazando un triángulo a escala, en el cual la diagonal del negativo forma la base, y la distancia focal, la altura. El ángulo del vértice es entonces el ángulo visual de la combinación. El tamaño de la imagen de un objeto distante producida por un objetivo depende de dos factores: la distancia focal de ese objetivo y, obviamente, también de la distancia entre el sujeto y la cámara.
ÁNGULO VISUAL
Ángulo visual es la mayor o menor cantidad de escena original que queda proyectada dentro de la cobertura del objetivo (enfocado al infinito). El ángulo visual es inversamente proporcional a la distancia focal del objetivo: un objetivo de gran distancia focal posee un ángulo visual muy estrecho y viceversa, a menor distancia focal, más cantidad de escena (ángulo visual) captada por el objetivo.
No hay que confundir ángulo visual con poder de cobertura. El poder de cobertura tiene que ver con superficie de imagen útil que el objetivo logra cubrir en el negativo o en el sensor electrónico; el ángulo visual tiene que ver con la cantidad de escena original incluida dentro de la superficie que el objetivo logra cubrir en el negativo o sensor electrónico CCD o CMOS.
En cada uno de los formatos (35mm, 16mm, sensor de 2/3, 1/2 o 1/3 de pulgada) el poder de cobertura de todos los objetivos es el mismo, no importa su ángulo visual. Es decir, en 16mm por ejemplo, todos los objetivos deben cubrir una misma área de imagen circular (poder de cobertura), unos la cubrirán con grandes planos generales de la escena que tienen delante (objetivos angulares); otros quizá solo con un primer plano (teleobjetivos); pero todos deben incluir la imagen captada dentro del mismo área del negativo, es decir, tienen igual poder de cobertura.
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Equivalencias en ángulo visual entre los diferentes formatos de vídeo respecto a la cámara fotográfica de 35mm:
35 mm
1/4"
1/3"
1/2"
2/3"
1"
Ángulo visual
10
0.9
1.4
1.8
2.5
3.7
120.6
35
3.2
4.8
6.4
8.8
12.8
53.2
60
5.5
8.2
11.0
15.1
22
32.6
85
7.7
11.6
15.6
21.3
31.1
23.3
110
10.0
15.1
20.1
27.6
40.3
18.1
135
12.3
18.5
24.7
33.9
49.4
14.8
160
14.6
21.9
29.3
40.2
58.6
12.5
185
16.8
25.3
33.9
46.4
67.7
10.8
210
19.1
28.8
38.4
52.7
76.9
9.5
235
21.4
32.2
43.0
59.0
86.0
8.5
260
23.7
35.6
47.6
65.3
95.2
7.7
No confundir poder de cobertura con ángulo visual. PODER DE COBERTURA (superficie de imagen que el objetivo logra cubrir en el negativo o CCD) ÁNGULO VISUAL (cantidad de escena original registrada dentro de esa superficie que el objetivo logra cubrir).
Todos los objetivos de un mismo formato (fotografía en 35mm, cine en 16mm, vídeo en 2/3 de pulgada, etc) deben tener igual poder de cobertura. Todos cubren el fotograma completo aunque incluyendo dentro de él más o menos cantidad de escena según su ángulo visual.
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DISTANCIA FOCAL EQUIVALENTE Sabemos que la distancia focal de un objetivo se define como la distancia que existe entre el punto nodal posterior del objetivo (distinto al centro físico) y el plano focal. Esta distancia equivale a la que obtendríamos con una lente simple de potencia equivalente. Por eso, se denomina distancia focal equivalente. Con independencia de definiciones, lo que interesa comprender es que el punto nodal posterior equivale al punto en que se situaría el centro de una lente simple de la misma distancia focal que el objetivo que estamos considerando, como se muestra abajo.
Distancia focal equivalente de un objetivo compuesto es la existente entre el punto nodal posterior y el plano focal. El punto nodal posterior equivale al punto en que se situaría el centro de una lente simple de la misma distancia focal que tiene el objetivo; ese es el concepto de DISTANCIA FOCAL EQUIVALENTE.
Para un objeto distante <6>, el tamaño de la imagen producida es proporcional a la distancia focal del objetivo empleado. A más distancia focal, más tamaño de la imagen y viceversa.
De ahí el nombre de DISTANCIA FOCAL EQUIVALENTE.
El punto nodal posterior equivale al punto en que se situaría el centro de una lente simple de la misma distancia focal que tiene el objetivo que estamos considerando. >
Cuando buscamos obtener una imagen relativamente grande de un sujeto hemos de emplear objetivos de larga distancia focal o teleobjetivos (gráfico inferior). Y viceversa, si queremos reducir el tamaño de ese sujeto o, lo que es lo mismo, incluir en la imagen más partes de la escena, hemos de recurrir a distancias focales cortas (angular).
De la misma forma, para un determinado tamaño de negativo, cuanto mayor sea la imagen formada menor será la cantidad de escena externa captada por el objetivo. En la práctica cinematográfica profesional, la elección final de la distancia focal se decide con base en la cantidad de campo visual, o ángulo visual, que deseamos fotografiar. Cuanto mayor sea el formato del negativo, mayor será el ángulo de toma para una misma longitud focal. Por ejemplo: en una cámara cinematográfica de 16mm un objetivo de 20mm de distancia focal cubre un ángulo horizontal de 33º. Un objetivo de esa misma distancia focal cubre 63º8’ en 35mm, casi el doble (véanse las tablas de la página siguiente).
A mayor distancia focal, mayor tamaño de la imagen y viceversa.
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Los campos visuales de los juegos de objetivos cinematográficos de focal fija (prime lenses) utilizados normalmente en los largometrajes actuales rodados en 35mm, varían por lo general, entre 9º y 70º. Dentro de estos límites los principales diseñadores (Zeiss, Angenieux, Cooke, Panavision, Technovision, etc) han producido una extensa variedad. Existen, desde luego, objetivos para aplicaciones especiales que superan ampliamente este rango, desde los ojo de pez hasta potentes teleobjetivos cuya distancia focal supera con creces el metro (1000mm).
DISTANCIA FOCAL
Primeras dos conclusiones: 1.- El ángulo visual es inversamente proporcional a la distancia focal. Distancias focales grandes producen menor ángulo visual. 2.- El tamaño de la imagen producida es directamente proporcional a la distancia focal. Distancias focales grandes producen mayores tamaños de imagen
DISTANCIA FOCAL Y ÁNGULO VISUAL Distancia fo cal Cin e 35mm
Angulo d e c ampo horizontal
Distancia focal Cin e 1 6mm
An gulo de camp o horizontal
20 mm
63º 8’
5,7 mm
83º 7’
25 mm
52º 9’
10 mm
62º
30 mm
45º
15 mm
40º
35 mm
39º 2’
20 mm
33º
40 mm
34º 6’
25 mm
27º
50 mm
27º 9’
50 mm
13º
75 mm
18º 8’
75 mm
9º
100 mm
14º 1’
100 mm
7º
150 mm
9º4’
145 mm
4º30’
Cuanto mayor sea el formato del negativo, mayor será el ángulo visual para una misma distancia focal. Es decir, una misma distancia focal produce mayor campo de visión en formatos superiores. >
<6> Las mediciones realizadas sobre un objetivo se realizan siempre con el mismo enfocado al infinito. Los objetivos. Parámetros básicos – Antonio Cuevas – Pág. 14 de 30
DISTANCIA FOCAL Y ÁNGULO VISUAL Distancia focal Cine 35mm
Angulo de campo horizontal
Distancia focal Cine 16mm
20 mm
63º 8’
5,7 mm
83º 7’
25 mm
52º 9’
10 mm
62º
30 mm
45º
15 mm
40º
35 mm
39º 2’
20 mm
33º
40 mm
34º 6’
25 mm
27º
50 mm
27º 9’
50 mm
13º
75 mm
18º 8’
75 mm
9º
14º 1’
100 mm
7º
145 mm
4º30’
100 mm 150 mm
9º4’
Angulo de campo horizontal
En una cámara cinematográfica de 16mm un objetivo de 20 mm de distancia focal cubre un ángulo horizontal de 33º. En 35mm, un objetivo de esa misma distancia focal cubre 63º 8’, prácticamente el doble.
DISTANCIA FOCAL Y ÁNGULO VISUAL Distancia focal Cine 35mm
Angulo de campo horizontal
Distancia focal Cine 16mm
20 mm
63º 8’
5,7 mm
83º 7’
25 mm
52º 9’
10 mm
62º
30 mm
45º
15 mm
40º
35 mm
39º 2’
20 mm
33º
40 mm
34º 6’
25 mm
27º
50 mm
27º 9’
50 mm
13º
75 mm
18º 8’
75 mm
9º
100 mm
14º 1’
100 mm
7º
145 mm
4º30’
150 mm
9º4’
Angulo de campo horizontal
Un 100mm en cine de 35mm (formato mayor) …… … tiene doble ángulo visual (14º) …. que un 100mm en cine de 16mm (7º)
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DISTANCIA DEL SUJETO A LA CÁMARA - CONTROL DE LA NITIDEZ La distancia de formación de la imagen, y por tanto su tamaño, obviamente depende también de la distancia a que se halle el sujeto de la cámara. Las imágenes que producen los objetivos no se forman siempre a igual distancia. Los objetos muy alejados forman una imagen próxima al objetivo. A medida que el objeto se aproxima, la imagen se distancia cada vez más del objetivo. Y a la inversa: cuanto más se aleja el sujeto, más se aproxima su imagen al objetivo, menor distancia existe entre el objetivo y el plano focal. Por esta razón en el objetivo debe existir un sistema de enfoque que desplace el elemento que recibe la imagen para que se ubique en unas ocasiones cercano al objetivo (cuando el objeto fotografiado está lejos) y en otras más distante (cuando el objeto fotografiado esta próximo). El mecanismo de enfoque se utiliza para modificar esta distancia entre el objetivo - para ser exactos entre el punto nodal posterior del mismo - y la película fotográfica o sensor electrónico. Anillo de enfoque Los objetivos de las cámaras en un zoom Canon antiguas “avanzaban” (se para vídeo extendían) cuando iban a tomar profesional. imágenes enfocadas a distancias cortas. Eran objetivos ¿Cuál es el denominados de “foco externo” procedimiento de en que la corrección de la enfoque? > distancia de enfoque se efectuaba desplazando físicamente el primer 1.- Cerrar al máximo el zoom. > grupo de elementos. Así los viejos 2.- Abrir el diafragma al máximo (utilizando la zoom, por ejemplo, se extendían y aplicación EZ FOCUS ( Easy Focus) encogían como una suerte de acordeón según el sujeto enfocado estuviera cerca o lejos. Las ópticas modernas, todas ya de “foco interno”, no “crecen”, mantienen la misma longitud externa en cualquier posición de enfoque.
DISTANCIA DEL SUJETO A LA CÁMARA CONTROL DE LA NITIDEZ (ENFOQUE)
Cuando la distancia entre cámara y sujeto es muy pequeña, uno de los recursos utilizados en fotografía es el fuelle o tubo de extensión que separa aún más el objetivo del plano focal (el objetivo “avanza” aún más) de lo cual hablaremos en capítulos próximos. Los objetivos. Parámetros básicos – Antonio Cuevas – Pág. 16 de 30
FACTOR DE AMPLIACIÓN La relación entre la altura de la imagen y la altura del sujeto se denomina magnificación o factor de ampliación. Altura de la imagen Factor de ampliación (M) = ------------------------Altura del sujeto
La ampliación o magnificación fotográfica se acepta en un sentido lineal, no en términos de superficie: ·
·
·
Un sujeto de 5 milímetros de altura reproducido en el negativo a 15mm. de alto, ha sido ampliado 3 veces su tamaño, su factor de ampliación es 3. Una persona de 2 metros de altura reproducida en una diapositiva a 2 cm., ha sufrido una ampliación de 2/200= 0,01 (factor de ampliación 0,01), o lo que es lo mismo: ha sido reducido 100 veces. Un sujeto de 7,5 cm de altura reproducido en una imagen de 7,5 cm experimenta una ampliación de 1. Esto suele expresarse diciendo que la imagen tiene una relación de uno a uno, o que es de "tamaño natural”.
DISTANCIA DEL SUJETO A LA CÁMARA CONTROL DE LA NITIDEZ (ENFOQUE)
Las imágenes que producen los objetivos no se forman siempre a igual distancia. Los motivos muy alejados forman una imagen próxima al objetivo. A medida que el motivo se aproxima, la imagen se distancia cada vez más del objetivo.
SUJETO A LA Y DISTANCIA a la inversa: cuantoDEL más se aleja el sujeto, másCÁMARA se aproxima su imagen alCONTROL objetivo, menorDE distancia existe entre el objetivo y el plano focal. LA NITIDEZ (ENFOQUE)
El sistema óptico de la cámara - que es rígido - se aleja para formar la imagen de un objeto cercano. En el ojo, el cristalino - que es fijo pero elástico - se abomba variando el índice de refracción para enfocar un objeto cercano
Los objetivos. Parámetros básicos – Antonio Cuevas – Pág. 17 de 30
TIPOS DE OBJETIVOS SEGÚN SU DISTANCIA FOCAL Atendiendo a su distancia focal, y por tanto al ángulo visual, los objetivos se dividen en tres grandes categorías: normales, angulares y objetivos de distancia focal larga (porque, como veremos en capítulos posteriores, no todos los objetivos de distancia focal larga son teleobjetivos). En el sistema visual humano, el campo central, donde nuestra visión desarrolla alta agudeza, se limita a 2º (somos capaces de posar nuestros ojos solo en una palabra de esta página) y el entorno inmediato, de agudeza relativamente alta, es aproximadamente de entre 40 y 45 grados. Es por ello que tomamos este ángulo de 45º como DIAGONAL referencia para la visión normal. En FORMATO H V (objetivo normal) cualquier formato se denomina objetivo Vídeo 1/4” 3,2 2,4 4 normal al que cubre un ángulo horizontal Vídeo 1/3” 4,8 3,6 6 de unos 45º, aproximadamente el mismo de la visión normal humana. Nótese que Vídeo 1/2" 6,4 4,8 8,0 nos referimos a visión normal humana Vídeo 2/3" (4:3) 8,8 6,6 11,0 porque dentro de este ángulo de 45º los Vídeo 2/3” (16:9) 9,6 5,4 11,0 ojos, obtienen una imagen aceptablemente Foto 35mm 24 36 43,3 nítida en visión inmóvil (visión distinta); el Cine 16mm 10,26 7,49 12,7 ángulo realmente cubierto por la visión Cine Super 16 12,4 7,49 14,4 humana es de 180º pero los objetos de la periferia aparecen indistintos. Los ojos de Cine 35mm 24,89 18,67 31,1 cualquier observador se mueven continuamente mientras el cerebro procesa la información y recrea una panorámica general; mirar con la fijeza de un objetivo es del todo innatural.
TIPOS DE OBJETIVOS SEGÚN SU DISTANCIA FOCAL En las cámaras de vídeo de la Escuela de 2/3 de pulgada (DVCam y BTC Digital SX) el objetivo normal corresponderá al zoom ajustado a la distancia focal de 11mm
FOR MATO
H
V
DIAG ON AL (objetivo norma l)
Vídeo
1/4”
3,2
2,4
4
Vídeo
1/3”
4,8
3,6
6
Vídeo
1/2"
6,4
4,8
8,0
Vídeo
2/3" (4:3)
8,8
6,6
11,0
Vídeo
2/ 3” (16:9)
9,6
5,4
11,0
Foto
35m m
24
36
43,3
Cine
16m m
10,26
7,49
12,7
Cine
Super 16
12,4
7,49
14,4
Cine
35m m
24,89
18,67
31,1
Lo importante es, que en la práctica se comprueba que los objetivos que cubren un ángulo horizontal de unos 45º son aquellos cuya longitud focal corresponde aproximadamente a la diagonal del formato que cubren. De acuerdo con esta propiedad, esta es la definición universalmente aceptada: se llama objetivo normal de un formato a aquel cuya distancia focal equivale aproximadamente a la diagonal de dicho formato.
Los objetivos. Parámetros básicos – Antonio Cuevas – Pág. 18 de 30
En el caso de una cámara fotográfica de paso TIPOS DE OBJETIVOS SEGÚN SU DISTANCIA FOCAL universal en 35mm, llamaríamos normal a un objetivo cuya distancia En la cámara de Super 16mm de la Escuela (Éclair NPR) , el objetivo normal será de unos 14mm aproximadamente. focal este comprendida entre 40 y 50mm en razón de que la diagonal de su negativo (de 24 x 36mm) es de algo más de 43mm. DIAGONAL FORMATO H V En el caso de una cámara (objetivo normal) cinematográfica de 35mm Vídeo 1/4” 3,2 2,4 4 Vídeo 1/3” 4,8 3,6 6 cuyo negativo mide 18 x Vídeo 1/2" 6,4 4,8 8,0 24mm, consideraríamos Vídeo 2/3" (4:3) 8,8 6,6 11,0 normal a objetivos de unos Vídeo 2/3” (16:9) 9,6 5,4 11,0 31mm <7>. En 16mm (10 Foto 35mm 24 36 43,3 x 7 mm) sería de unos Cine 16mm 10,26 7,49 12,7 13mm. El objetivo normal Cine Super 16 12,4 7,49 14,4 para una cámara 110 tiene Cine 35mm 24,89 18,67 31,1 unos 24mm, unos 80mm el de una de formato mediano (6x6) y en torno a 180mm el correspondiente a una cámara técnica de 9 x 12cm (gran formato).
TIPOS DE OBJETIVOS SEGÚN SU DISTANCIA FOCAL En la cámara Sony EX3 (1/2”) el objetivo normal corresponderá al zoom ajustado a la distancia focal de 8mm.
FORMATO
H
V
DIAGONAL (objetivo normal)
Vídeo
1/4”
3,2
2,4
4
Vídeo
1/3”
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3,6
6
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1/2"
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4,8
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Vídeo
2/3" (4:3)
8,8
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11,0
Vídeo
2/3” (16:9)
9,6
5,4
11,0
Foto
35mm
24
36
43,3
Cine
16mm
10,26
7,49
12,7
Cine
Super 16
12,4
7,49
14,4
Cine
35mm
24,89
18,67
31,1
En los camascopios de sensor de 1/2 pulgada el objetivo normal es de unos 8mm y de 11mm en las cámaras electrónicas con sensores de 2/3’. Para un formato de película o de sensor electrónico dado, todos los objetivos cuya distancia focal sea menor a la diagonal del negativo o del sensor se denominan genéricamente objetivos angulares y teleobjetivos a aquellos cuya distancia focal sea superior. En uno de los temas siguientes nos detendremos en ello.
Objetivo normal es aquél cuya distancia focal es igual a la diagonal del formato en el que se expone la imagen (diagonal de la película o sensor digital). Con ello resulta un ángulo de visión de unos 45º, lo que se aproxima bastante al campo visual del ojo humano inmóvil (visión distinta). Al contemplar una imagen realizada con un objetivo normal, se obtiene la impresión de una perspectiva natural, sin distorsión de líneas como ocurre en los objetivos angulares Los objetivos. Parámetros básicos – Antonio Cuevas – Pág. 19 de 30
TIPOS DE OBJETIVOS SEGÚN SU DISTANCIA FOCAL En la cámara Sony HVR V1 (1/4”) el objetivo normal corresponderá al zoom ajustado a la distancia focal de 4mm.
FOR MATO
H
V
DIAG ON AL (objetivo norma l)
Vídeo
1/4”
3,2
2,4
4
Vídeo
1/3”
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Vídeo
1/2"
6,4
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Vídeo
2/3" (4:3)
8,8
6,6
11,0
Vídeo
2/ 3” (16:9)
9,6
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12,4
7,49
14,4
Cine
35m m
24,89
18,67
31,1
<7> El negativo fotográfico de paso universal y el cinematográfico de 35mm utilizan el mismo tipo de negativo de 35 milímetros de anchura pero sus áreas de imagen (formato) son bien distintas. El negativo fotográfico discurre horizontalmente y cada fotograma ocupa ocho perforaciones del negativo siendo sus dimensiones de 24 x 36mm. El negativo cinematográfico es arrastrado en sentido vertical, ocupa cuatro perforaciones por fotograma y el área de imagen es prácticamente la mitad (18 x 24).
Los objetivos. Parámetros básicos – Antonio Cuevas – Pág. 20 de 30
En resumen: Un objetivo NORMAL es aquel: • Cuya distancia focal corresponde a la diagonal del formato que cubre • Ello resulta en un ángulo visual de, aproximadamente 45º • Producen una impresión de perspectiva natural, sin distorsión de líneas DigiPrimes Zeiss – 2/3”
Un objetivo ANGULAR es aquel: • Cuya distancia focal es menor que la diagonal del formato que cubre • Ello resulta en un ángulo visual de más de 45º DigiPrimes Zeiss – 2/3”
Un objetivo de DISTANCIA FOCAL LARGA es aquel: • Cuya distancia focal es mayor que la diagonal del formato que cubre • Ello resulta en un ángulo visual de menos de 45º DigiPrimes Zeiss – 2/3”
Los objetivos. Parámetros básicos – Antonio Cuevas – Pág. 21 de 30
DIAFRAGMA Y ABERTURA RELATIVA El interés del diafragma en la captación de imágenes está relacionado con el hecho de que el diámetro del haz de rayos luminosos que atraviesa un objetivo determina la luminosidad de la imagen que se forma. La película o el sensor electrónico de una cámara están concebidos para recibir una determinada cantidad de luz. Si la cantidad de luz es excesiva o insuficiente, la calidad de la imagen observada se resiente gravemente. Por ello, y debido a que nuestras fuentes de luz, naturales y artificiales, son muy distintas, es preciso un mecanismo que regule la cantidad de luz que llega hasta el soporte fotosensible. Diafragma (o iris) es el sistema mecánico del objetivo que, regulando la abertura, limita la cantidad de luz que atraviesa el mismo. Se trata de un mecanismo formado por un conjunto de laminillas metálicas que al solaparse entre sí determinan un orificio central de diámetro variable a través del cual pasan los rayos de luz permitiendo regular la intensidad del haz que finalmente llega a la película o sensor electrónico. Funciona como el iris del ojo humano, el músculo que se dilata o contrae según la intensidad de la luz para regular el diámetro de la pupila y, por tanto, la intensidad de la luz que llega a la retina. Obviamente, el diámetro máximo de este haz está limitado por el propio diámetro óptico del objetivo: para un mismo formato, los objetivos físicamente más anchos son más luminosos que los estrechos. El diámetro de esta abertura determina en fotografía los llamados números F o abertura relativa. Todos los objetivos disponen de una escala más o menos extensa de números F. Cuanto más grande sea la abertura relativa (mayor cantidad de luz), menor será (aritméticamente) el número F y viceversa. Los objetivos. Parámetros básicos – Antonio Cuevas – Pág. 22 de 30
Los valores típicos son: 1 - 1,4 – 2 - 2,8 – 4 - 5,6 – 8 – 11 – 16 – 22 - 32. En un objetivo con esta escala, F/1 sería el punto de máxima abertura y F/32 el de mínima. Matemáticamente, el número F es la relación entre la distancia focal de la lente (Df) y el diámetro de la abertura efectiva (Ae) del diafragma. Carece de unidades específicas porque es el resultado de comparar dos distancias (milímetros/milímetros), es decir, dos medidas de la misma magnitud, en este caso dos medidas de longitud. Así, F/2 significa que la distancia focal es el doble del diámetro de la abertura del objetivo. Los números F siguen una secuencia internacionalmente convenida en relación con la claridad de imagen. Es como trabajar con un “grifo (o llave) de luz”, cada cambio que se produce hacia arriba (número F mayor) reduce a la mitad la cantidad de luz que atraviesa el objetivo. Y viceversa, un número F menor (aritméticamente) que el inmediato anterior significa duplicar la luz que llega a la película o al sensor de estado sólido. Un diafragma F/4 significa doble cantidad de luz que un F/5.6; un diafragma F/11 significa la mitad de luz que un F/8. Un diafragma F/8 significa cuatro veces menos luz que un F/4 y así sucesivamente. En la secuencia aritmética, los números se duplican alternativamente: 2, 4, 8, etc, (algunos números han sido redondeados; por ejemplo 2.8 x 4 = 11.2 aunque tomamos 11 como valor de referencia). Hay que tener en cuenta que duplicar el diámetro de un círculo supone cuadruplicar su área; por lo tanto, aumentando la abertura el doble de su anchura anterior supone una diferencia de 2 posiciones de número F en lugar de 1. La cantidad en que se atenúa la cantidad de luz que recibe la imagen al reducirse la abertura también se explica por simple geometría: si el diámetro de un círculo se reduce a la mitad, su superficie queda reducida a una cuarta parte. Esto significa que cada vez que se reduce a la mitad la abertura efectiva (se cierran dos diafragmas), se reduce a la cuarta parte la cantidad de rayos de luz que pueden penetrar en el objetivo. En este caso la distancia focal es cuatro veces el diámetro de la abertura del diafragma. Por tanto su valor será F/4
Los objetivos. Parámetros básicos – Antonio Cuevas – Pág. 23 de 30
Todos los objetivos ajustados a un mismo numero F forman imágenes con la misma luminosidad y ésta es la base de la normalización internacional de los objetivos. Por ejemplo, un objetivo de distancia focal 50mm que emplee en un momento dado una abertura efectiva de 3,1 mm, tendrá una abertura relativa aproximada de F/16, es decir, 50/3,1. De la misma forma, un objetivo de 80mm y una abertura efectiva de 5mm tendría también una abertura relativa de F/16. Los dos objetivos producirían una imagen con la misma luminosidad (aunque, obviamente, en tamaños muy diferentes). La comodidad de este sistema para indicar el tamaño del diafragma es obvia: significa que el fotógrafo no tiene ninguna necesidad de conocer el diámetro verdadero al ajustar su exposición independientemente del tipo de cámara, objetivo o formato que emplee puesto que el mismo número de abertura relativa (o número F) le proporcionará la misma exposición. La figura de la izquierda representa la formación de imágenes de dos objetivos distintos; el de arriba (160mm de distancia focal) produce una imagen mucho mayor que el de abajo (80mm de distancia focal). El tamaño de las imágenes es bien distinto. Pero si el diámetro del diafragma es ocho veces inferior a la distancia focal, las imágenes resultan igualmente brillantes. Si ambos diafragmas son ajustados a F/8, las imágenes obtenidas tendrán igual brillantez.
Es importante recalcar que todos los objetivos ajustados al mismo número F producen la misma exposición independientemente de la distancia focal del objetivo o diámetro de abertura efectiva del diafragma.
Las aberturas de los objetivos primitivos se graduaban mediante un juego de placas metálicas independientes, cada una de ellas con un orificio del diámetro adecuado. A estas graduaciones se les dio el nombre de su creador, John Waterhouse. La abertura Cámara Doonbeg (Irlanda, 1839) con Waterhouse deseada se introducía diafragma externo de dos posiciones en el objetivo a través de una ranura que existía en el barrilete. Estas aberturas se siguen incluso utilizando hoy en algunas cámaras de reproducción en artes gráficas. Las primitivas aberturas fijas se fueron mecanizando con la creación de un único disco metálico en el que figuraba una serie de orificios correspondientes a las distintas aberturas. Este disco se hacía girar hasta que la abertura deseada quedaba situada en la trayectoria Los objetivos. Parámetros básicos – Antonio Cuevas – Pág. 24 de 30
de los rayos luminosos por el interior del objetivo. Todavía se encuentran aberturas "giratorias" en algunas viejas cámaras de cajón, debido a lo reducido de su coste. Tanto las aberturas giratorias como las Waterhouse son poco exactas y, como es natural, permiten dar tan solo una pequeña serie de números F. De ahí el casi universal uso del “diafragma tipo iris”, que está constituido por una serie de láminas hábilmente diseñadas, compactas
Cada paso hacia arriba (número f mayor) reduce a la mitad la cantidad de luz que atraviesa el objetivo. > Cada paso hacia abajo significa duplicar la luz que llega a la película o al CCD. Un diafragma f/4 significa doble cantidad de luz que un f/5.6; un diafragma f/11 significa la mitad de luz que un f/8. Un diafragma f/16 significa cuatro veces menos luz que un f/8, etc.
e infinitamente variables entre graduaciones de números F <8>.
Recapitulando, hay dos circunstancias muy significativas con relación al diafragma:
1- Debido a que la abertura se encuentra en el centro óptico del objetivo, al variar el diafragma toda la imagen se oscurece o se ilumina uniformemente. 2- Dos objetivos, no importa su distancia focal ni el área de imagen que cubran, cuando son ajustados a un mismo número F dejan pasar idéntica cantidad de luz. Si se cambia de objetivo manteniendo el mismo número F, la exposición a la luz que recibe el fotorreceptor permanecerá constante.
Para referirnos a los números F también hablamos de “diafragmas”. En la jerga de cine profesional, “diafragmar” significa cerrar el diafragma, limitar el paso de luz hacia la película o el sensor electrónico. En la práctica actual los límites máximos y mínimos de escala de números F varían en cada objetivo. En las cámaras de menor formato, el diafragma no cierra más allá de F/11 o F/16, para evitar los efectos de la difracción; sin embargo en las cámaras fotográficas de gran formato y película plana el diafragma más cerrado puede llegar a F/128. En el otro extremo de la escala de los números F, un objetivo de cámara de pequeño formato puede empezar en un F/1.4 mientras que en un objetivo de gran formato lo habitual puede ser un F/8. Los límites vienen determinados por el precio y el nivel tecnológico del momento. Cuanto más amplia es la abertura relativa máxima, más difícil es para el fabricante suprimir las aberraciones y los objetivos resultan mayores (más cantidad de lentes simples) y obviamente más caros.
Los objetivos. Parámetros básicos – Antonio Cuevas – Pág. 25 de 30
A menudo se observa que de dos objetivos de similar diseño e idéntica distancia focal, uno cuesta mucho más que el otro debido a que su abertura máxima cuenta con un “diafragma de más”. Para hacernos una idea: un objetivo normal de 50mm para una cámara de paso universal de apertura máxima F/1.8 cuesta no más de 80 dólares; un F/1.4 puede superar los $200 mientras que si queremos un objetivo F/1.0 de muy alta luminosidad, tendremos que pagar mucho más.
Izquierda: Leica Noctilux 50mm F/1,0 $3.900 Derecha: Leica Summicron F/2 $1.500
Respecto a un diafragma f/8, ¿cuántas veces más o menos luz significa un diafragma f/4?
Respecto a un diafragma f/16, ¿cuántas veces más o menos luz significa un diafragma f/2,8?
2 x 2 = 4 Cuatro veces más luz
2 x 2 x 2 x 2 x 2 = 32 Treinta y dos veces más luz
Respecto a un diafragma f/5,6, ¿cuántas veces más o menos luz significa un diafragma f/16? ½ x ½ x ½ = 1/8 Ocho veces menos luz, la octava parte
Respecto a un diafragma f/1,4, ¿cuántas veces más o menos luz significa un diafragma f/22? ½ x ½ x ½ x ½ x ½ x ½ x ½ x ½ = 1/256 256 veces menos luz
Los objetivos. Parámetros básicos – Antonio Cuevas – Pág. 26 de 30
<8> Además del actual sistema de medición basado en los números F, hubo un sistema instaurado por la Britain's Royal Photographic Society en 1881 denominado Uniform System (U.S.) y que fue uno de los primeros intentos por normalizar los valores de diafragma. Solo logró cierta popularidad en los Estados Unidos debido a que Eastman Kodak lo adoptó en sus cámaras fotográficas para negativo en rollos (roll film), algunas de las cuales aún se pueden encontrar en anticuarios y compañías de subastas. En el cuadro inferior se muestran las equivalencias.
Números F
4
4,5
Uniform System 1 1.26 (U.S.)
5,6 6,3 8 11 16 22 32 2
2.5 4
8
45
16 32 64 128
Los objetivos. Parámetros básicos – Antonio Cuevas – Pág. 27 de 30
DIAFRAGMA GEOMÉTRICO Y DIAFRAGMA FOTOMÉTRICO Cuando la luz atraviesa un sistema óptico se produce una pérdida de luz por dos causas distintas: 1- No existen materiales que sean totalmente transparentes; siempre se produce una cierta absorción del haz luminoso. La magnitud de esta pérdida guarda relación con la imposibilidad de la transparencia absoluta del vidrio óptico, el número y grosor de las lentes simples que la luz debe atravesar, y finalmente de la eficacia de las multicapas antireflectoras usadas. A estos efectos, se llama transmitancia de un objetivo (o una lente simple) a la proporción del flujo luminoso emergente y el incidente y puede ser medida por una célula fotoeléctrica específicamente calibrada. 2- Cuando la luz pasa de un medio a otro de diferente índice de refracción, no sólo es refractada sino también reflejada. Todo vidrio siempre refleja una parte de la luz que recibe. Cada una de las lentes que componen el objetivo reflejan un parte de esa luz, creando múltiples reflejos internos. La luz así reflejada no solo se pierde para los efectos de luminosidad en la impresión de la imagen sino que además perjudica la calidad óptica al reducir el contraste de la imagen. Para evitar la reflexión de la luz los objetivos se tratan con capas de fluoruro de magnesio aunque nunca se logra reducir esa reflexión parásita por completo. Este recubrimiento antirreflectante, también absorbe algo de luz. De acuerdo con todo ello, si utilizáramos el diafragma geométrico, que no tiene en cuenta lo anterior, estaríamos enviando a la película o sensor electrónico menos luz de la que necesita y por tanto la imagen final resultaría subexpuesta (oscura). Todos los fabricantes de objetivos para aplicaciones de cinematografía y vídeo profesional calibran los diafragmas en términos de transmisión real, es decir en diafragmas fotométricos. Se parte de los números F (cuyo cálculo es geométrico, es decir, teórico) y de ellos se van descontando todas las absorciones y reflexiones sufridas por la luz, es decir, todas las pérdidas. Los “nuevos números F” que se obtienen de este modo (cuya abertura efectiva en la práctica ha de ser forzosamente algo superior que la teórica o F) se llaman diafragmas T (transmisión). Obviamente y para todo objetivo, los diafragmas T siempre son algo más cerrados que los F para una misma cantidad de luz que atraviese el objetivo. Así, un F/2.8 suele equivaler a un T/3 o T/3,2 en el caso de un zoom. Los objetivos de distancia focal variable (zoom) tienen mayores pérdidas internas al estar compuestos por mayor cantidad de lentes simples. En la práctica, las diferencias de valores en la profundidad de campo derivados del diafragma T y de los números F son despreciables. La serie de números T, igual que los F, se basa en la raíz cuadrada de 2 (aprox. 1,4) como factor de multiplicación, y muchos de ellos son múltiplos de 1,4 <9>. Los objetivos. Parámetros básicos – Antonio Cuevas – Pág. 28 de 30
Denominaciones intermedias Número (F ó T)
1
1.4
2
2.8
4
5.6
8
11
16
22
32
45
64 90
+ 1/3 + + 1/2 2/3 1.1 1.3 1.6 1.8 2.2 2.5 3.2 3.5 4.5 5 6.3 7 9 10 13 14 18 20 25 28 35 40 50 57 72 80
1.2
1.7
2.4
3.4
4.8
6.8
9.6
13.6
19
27
38
54
77
En realidad algunos objetivos están mejor diseñados para la transmisión de la luz que otros; los de focal variable (tipo zoom), como ya hemos dicho, absorben mayor cantidad de luz que los de focal fija debido a su mayor número de elementos ópticos. En los números T, esa letra hace referencia a las palabras inglesas “true” y “transmission” y significan el número F real, descontando la cantidad de luz que se “pierde” dentro del objetivo, en parte porque el vidrio óptico no es un transmisor del 100% de la luz que recibe y en parte por los recubrimientos antirreflectantes que siempre absorben algo de luz. Algunos objetivos cinematográficos tienen ambas escalas F y T (como es el caso del zoom Angenieux 25-250mm de nuestra Escuela) pero lo habitual en ópticas modernas es que vengan ya calibradas de fábrica en números T. Es la escala T la que permite una exposición precisa pues se descuenta toda pérdida de luz ocurrida dentro del propio objetivo. En cinematografía profesional, donde la precisión en la exposición es básica para, entre otras cosas, conseguir que unos planos encajen bien con otros, se utiliza exclusivamente la escala T.
Todos los objetivos ciematográficos actuales (en la imagen un Ultra Prime de Zeiss) vienen calibrados en diafragmas T
Estos números T no tienen aplicación para el cálculo de la profundidad de campo, la distancia hiperfocal o ningún otro. En los objetivos con relativamente pocos elementos y con tratamiento multicapa la diferencia entre número F y T es mínima. La jerga profesional entre el director de fotografía y su ayudante no siempre coincide con la relación matemática mostrada en el cuadro de la página anterior: por ejemplo un T/2,5 se suele interpretar en Europa como el punto medio entre T/2 y T/2.8 (aunque matemáticamente hablando sería un 2,4), un T/3,5 se interpreta en la jerga profesional como el punto medio entre T/2,8 y T/4, también un T/6.3 como el punto medio entre T/5.6 y T/8. Como dice el refrán “cada maestrillo T-Stop Tester fabricado por Carl Zeiss. Con este equipo es posible tiene su librillo”. En la práctica de rodaje, determinar con exactitud el diafragma T de cualquier objetivo. al referirse al diafragma al que el ayudante de cámara debe ajustar el objetivo antes de rodar el plano, el director de fotografía normalmente utilizará expresiones como “4 menos 1/3” (cuatro abierto 1/3 de diafragma), “5,6 más un cuarto” (5,6 cerrado 1/4 de diafragma), etc., expresiones en las que es más difícil la confusión. Los objetivos. Parámetros básicos – Antonio Cuevas – Pág. 29 de 30
<9> De esta forma, los números de apertura son múltiplos de 1.41, por ejemplo: F/1.0 x 1.41 = F/1.4 (1.41) F/1.4 x 1.41 = F/2 (1.974) F/2.0 x 1.41 = F/2.8 (2.82) F/2.8 x 1.41 = F/4 (3.948) F/4.0 x 1.41 = F/5.6 (5.64) F/5.6 x 1.41 = F/8 (7.896) F/8.0 x 1.41 = F/11 (11.28) F/11.0 x 1.41 = F/16 (15.51) Entre paréntesis están los resultados correctos, pero en la práctica estos números se suelen redondear a fin de simplificar su uso. Así obtenemos la escala de diafragmas aceptada internacionalmente por la industria fotográfica y cinematográfica: 1 – 1.4 – 2 – 2.8 – 4 – 5.6 – 8 – 11 – 16 – 22 – 32 – 45 – 64
Los objetivos. Parámetros básicos – Antonio Cuevas – Pág. 30 de 30