Profundidad de Campo

Todos los puntos de cada plano de una escena convergen en puntos que se encuentran contenidos en su correspondiente plano imagen. En la figura adjunta, aunque no esté explícitamente representado, el plano de la escena que pasa por el punto P tiene su correspondiente plano imagen que pasa por el punto P'. Cuando utilizamos el anillo de enfoque, lo que estamos haciendo es variar la distancia entre el plano en el que se encuentra el sensor (el denominado plano focal) y el plano del objetivo. (NOTA: El plano focal está situado sobre la longitud focal F' , únicamente cuando enfocamos a infinito).
Esto conduce a seleccionar uno de los planos de la escena de tal manera que su plano imagen se constituya en el plano focal . A este plano lo denominaremos plano de enfoque. En nuestra imagen el plano de enfoque es el que pasa por P y el plano imagen pasa por P'.
La Profundidad de campo es el conjunto de planos anteriores y posteriores al plano de enfoque que forman en el plano focal círculos imágenes inferiores en tamaño al círculo de confusión. Debido a la limitación en la visión humana, los observamos en la imagen como perfectamente nítidos, aún cuando en realidad, perfectamente nítido, sólo hay uno: el plano de enfoque. Por tanto, y esto es importante, la profundidad de campo hace referencia a los planos de la escena, en concreto a aquellos que apreciamos con nitidez.
En la figura adjunta esta definición de Profundidad de Campo se manifiesta de una manera ligeramente distinta. Aquí tomamos los planos A' y B' como aquellos en los que el círculo formado por el cono de rayos de luz que convergen en P' y posteriormente vuelven a diverger posee el tamaño correspondiente al círculo de confusión. A partir de estos planos imagen podremos establecer que la Profundidad de Campo se encuentra limitada por los correspondientes planos A y B, de los que A' y B' son planos imagen. Es importante observar que la definición de Profundidad de campo se está realizando, en realidad, en función de la Profundidad de foco.
El resumen es que aún cuando la primera definición es la que podemos considerar más usual en la bibliografía sobre Fotografía, la segunda es la que permite entender más sencillamente lo que está pasando en forma diagramática. Obviamente ambas no dejan de ser dos caras de la misma moneda.

Características de la Fotografía de Aproximación y Fotomacrografía

La definición más aceptada de fotografía de aproximación es la que afirma que el tamaño de la imagen del sujeto debe ser, a lo sumo, 10 veces menor que el sujeto mismo. Es decir, que una fotografía tomada con un gran angular que permita una distancia de enfoque de 40 cm. no sería catalogada como fotografía de aproximación y, en cambio, tomada con un objetivo macro de 180 mm a una distancia de enfoque de 1 m. sí que lo sería. Por tanto, la distancia de enfoque no es un rasgo definitorio de la fotografía de aproximación. Pero...., en realidad, la inmensa mayoría de las fotografías calificadas como de aproximación se toman con una distancia de enfoque muy pequeña.
Esta situación de hecho, desencadena algunas características que se encuentran presentes en un elevado número de casos y que paso a enumerar:

a) Enfoque
Cuando la distancia de enfoque es pequeña, la profundidad de foco es grande. Esto significa que es difícil enfocar. Por ello, habitualmente, no podremos utilizar el autoenfoque de nuestra cámara y deberemos hacer enfoque manual. De hecho en los límites de la fotomacrografía -tamaño de la imagen del sujeto similar a la del sujeto mismo- ni siquiera esto servirá en muchos casos, y será necesario mover la cámara como un conjunto. A nivel profesional se monta la cámara sobre un rail.

b) Profundidad de campo
Cuando la distancia de enfoque es pequeña, la profundidad de campo es también muy pequeña. En el límite de la fotomacrografía, milímetros. Por tanto debemos cerrar todo lo que podamos el diafragma para conseguir aumentar esta profundidad de campo. También deberemos alinear el plano del objetivo al máximo con el plano principal del sujeto.

c) Velocidad de obturación
Si cerramos mucho el diafragma, entra poca luz. Por tanto las velocidades de obturación son grandes. Esto tiene dos importantes consecuencias:
     c.1) Debemos usar trípode y disparador remoto.
     c.2) Si hacemos fotografía en exteriores, tenemos un problema. Cualquier pequeña brisa que mueva el sujeto desenfocará la fotografía. Por eso es ta difícil hacer fotografías de flores, plantas o insectos en el exterior. Esas maravillosas fotografías macro que vemos en las revistas, como es lógico, se hacen en estudio. Al menos en su inmensa mayoría.

d) Difracción
Cuando cerramos el diafragama debemos tener cuidado en no traspasar una línea roja. A partir de un cierto valor de f aparece el fenómeno de la difracción. Como resultado práctico -e inconveniente- se haya el hecho de que la nitidez de la fotografía se resiente. (Más sobre este tema en otro artículo).

Cuando la distancia de enfoque es pequeña, la imagen se forma más alejada del objetivo de lo que lo haría para una distancia de enfoque mayor. Pero el sensor se encuentra alejado dentro del cuerpo de la cámara y no lo podemos llevar más atrás ¿O sí? . De hecho la mayoría de artículos sobre el tema describen un extenso conjunto de gadgets, empleados para este preciso fin: Alejar el sensor del objetivo lo más posible.
Estas son de una forma muy resumida las principales característica de las técnicas fotográficas empleadas en el ámbito de la fotografía de aproximación y fotomacrografía.

Objetivo normal en Formato APS-C y en Formato Completo

Hecho 1:
Según la figura adjunta -la misma que aparecía en el artículo sobre el ángulo de visión- podemos escribir la siguiente fómula:
                             tan α = m/2f
donde:
α es la mitad del ángulo sólido.
m es el diámetro del círculo que circunscribe al sensor, igual por tanto a la diagonal del sensor.
f es la longitud focal del objetivo.
Si deseamos conocer el valor de f a partir de los otros dos parámetros, nos encontramos con que la fórmula correcta es:
                             f = m/(2tan α)
Hecho 2:
Se ha determinado por métodos empíricos que el ángulo de visión del ser humano es, en promedio, de 45 grados. O lo que es lo mismo PI/4 radianes, y la tangente de este ángulo es bien conocida por todos. La unidad. O sea 1.
Hecho 3:
Por trigonometría, la siguiente fórmula nos da la denominada tangente del ángulo doble:
                             tan (2α) = (2tan α) / (1 - tan² α)
Dado que sabemos que tan (2α) = 1, si nos interesa conocer cuál es el valor de tan α, lo más sensato es hacer la sustitución: x = tan α
con lo cual la fórmula anterior se nos queda reducida a:
                            1 = (2x)/ (1 - x²)
que puede ser escrita como la siguiente ecuación de segundo grado.
                            x² + 2x -1 = 0.
 Las soluciones son, con dos cifras significativas:
 x1= 0.41 y x2 = -2.41
Tomando la solución positiva, pues en el mundo físico sólo estamos interesandos en este caso en valores absolutos, nos encontramos con que tan  α= 0.41
A partir de ésto podemos establecer con relativa facilidad cuál es la longitud focal "normal" de un objetivo, definiendo ésta como la que proporciona un ángulo de visión similar a la del ser humano. Dado que en la fórmula aparece como parámetro m, que es la diagonal del sensor, parece evidente que el hecho de contar en nuestra cámara con un sensor de formato APS-C o bien de uno de Formato Completo nos proporcionará resultados diferentes. Comprobémoslo.
Sensor de Formato Completo
En este caso, el diámetro del sensor es 43 mm. Por tanto:
                            f = 43 /(2 por 0.41) = 52.4
Sensor de formato APS-C
En este caso, el diámetro del sensor es de 30 mm. Por tanto:
                            f = 30 /(2 por 0.41) = 36.5
Por este motivo no es nada extraño que un objetivo de 50 mm se considere normal cuando utilizamos formato completo y uno de 35mm cuando utilizamos formato APS-C. Es evidente que los fabricantes de objetivos no iban a utilizar números decimales en éstos. Lo único que nos faltaba.

Formato APS-C y Formato Completo

Durante muchos, muchos años, el formato de película más popular fue el conocido como formato de 35 mm. Esta medida indicaba el ancho de la película, incluidas las perforaciones de arrastre. El tamaño real del fotograma era de 24 x 36mm, lo cual nos da una diagonal de aproximadamente 43 mm. .
En el año 1966 se presentó un formato de película revolucionario conocido como Advanced Photography System (APS) que incorporaba numerosas novedades. Entre las más importantes, la posibilidad de revelar la película sin extraerla de la carcasa y la posibilidad de grabar, en soporte magnético adherido a los bordes de la película, información sobre la cámara y la toma (un precursor de los datos EXIF).
El ancho de la película APS, incluyendo perforaciones, era de 24 mm y el tamaño del fotograma era de 16.7mm x 30.2mm, algo menor que el del formato de 35 mm. Aquí la diagonal era de unos 39 mm.
Desde el punto de vista de la historia posterior de la Fotografía, lo más trascendental fue la posibilidad de que el fotógrafo pudiese elegir, para cada fotograma, las proporciones de impresionado de la película para la copia impresa final.
Existían tres opciones

APS-C:
Proporciones 3:2(Clásica)
25.1mm. x 16.7 mm.
Diagonal : 30.1

APS-P:
Proporciones 2.5:1 (Panorámica)
30.2mm. x 9.5 mm

APS-H:
Proporciones 16:9 (High Definition (Alta Definición))
30.2mm. x 16.7 mm.

El fotógrafo, cuando tomaba la fotografía, impresionaba  la superficie completa del formato APS, pero podía decidir "despreciar" una parte de la toma.
Los fabricantes de cámaras réflex digitales, en los comienzos de la primera década del siglo XXI, decidieron utilizar las medidas del formato APS-C como tamaño estandar (con ligeras variaciones) para sus sensores. En los últimos años, algunos fabricantes comenzaron a utilizar sensores con un tamaño similar al del antiguo formato de 35mm y los denominaron sensores de Formato Completo. El resto es la historia que todos, más o menos, ya conocemos.