Uso de Objetivos Estabilizados

En el momento de utilizar un objetivo estabilizado hemos de ser conscientes de algunas circunstancias específicas, ya sean limitaciones o adecuada comprensión de su funcionamiento, que nos permitan sacar las mayores ventajas posibles:
a) Sujetos con movimiento
Debido a la forma en la que se suele presentar la publicidad sobre objetivos estabilizados, el usuario puede confundir cuáles son las condiciones correctas para su funcionamiento. Se suele afirmar que un objetivo estabilizado permite disparar con velocidades de obturación de entre 3 y 4 pasos más lentas sin que aparezca desenfoque. Pero hay un importante matiz. Tomemos el ejemplo de un artículo anterior.
Nos encontramos a las 11 de la mañana intentando conseguir una fotografía de una flor. La iluminación es correcta. Dado que la flor no es muy grande, utilizando un objetivo   18-200 estabilizado debemos seleccionar una longitud focal de 150. Supongamos que a esa longitud focal la máxima apertura que podemos utilizar es f5, por ejemplo. Consideremos que las condiciones luminosas son tales que el fotómetro integrado de la cámara nos dice que la velocidad de obturación adecuada es 1/30 seg.
Sabemos que para poder disparar la cámara a mano sin que aparezca desenfoque debido a la vibración deberíamos utilizar una velocidad de obtuación de 1/180 seg. (asumiendo sensor de formato APS-C). Dado que nuestro objetivo estabilizado es maravilloso y permite dispara con 4 pasos menos sin que se produzca el desenfoque debido a la vibración, es decir con 1/20 seg., entendemos que 1/30 seg. es una velocidad de obturación más rápida que 1/20 seg. y por tanto tendremos una razonable garantía de obtener una fotografía perfectamente nítida.
Hacemos la foto y sale borrosa. ¿Qué diablos ha sucedido?. ¿En qué nos hemos equivocado?.
Lo que ha ocurrido es que no hemos tenido en cuenta que en ese momento corre una ligera brisa que mueve la flor y la velocidad de 1/30 seg. es demasiado lenta para congelar ese movimiento.
Por tanto: La estabilización de objetivos permite evitar el desenfoque debido al movimiento de la cámara, pero NO el movimiento debido a los propios sujetos.
b) Usando un trípode
Cuando utilizamos un trípode la regla es sencilla: DESCONECTAR el sistema de estabilización. Si no lo hacemos, el sistema incia su proceso y corremos el riesgo de que se realice una compensación innecesaria. En general el desenfoque debido a esta circunstancia es bastante limitado y no siempre se produce. Pero ¿Por qué arriesgar?.
c) Frecuencia de muestreo.
Este tema es bastante técnico. El problema es que la información que proporciona los sensores de movimiento no es continua, sino que se produce cada cierto tiempo. En el caso de los objetivos de Nikon cada 1/1000 seg.
Por tanto los motores van recibiendo datos para modificar la posición de la lente de compensación de vibración cada milésima de segundo. En realidad por la teoría de la información la detección de un "cambio" se realiza cada 1/500 seg. Y ahí tenemos un problema. Si utilizamos velocidades de obturación más rápidas que 1/500 seg. el objetivo cuando se produce la exposición puede estar en un posición diferente a la correspondiente a la última medida. Y se puede producir un ligero desenfoque.
En realidad a los fotógrafos aficionados este problema nos afecta poco, porque nuestros objetivos no son lo sufientemente luminosos para que velocidades de obturación por encima de 1/500 seg. sean habituales. En cambio a los profesionales sí que les puede afectar más.

Objetivos estabilizados

El sistema de estabilización de un objetivo permite realizar una compensación del ligero desenfoque que se produce cuando tomamos una fotografía a mano, sin apoyo y, en el momento de pulsar el disparador, realizamos un pequeño movimiento del objetivo. Se suele denominar trepidación o vibración.
Esto sucede, normalmente, a velocidades de obturación inferiores a 1/LongitudFocal, para tamaños de sensor de formato completo. Si nuestro tamaño de sensor es APS-C, el umbral mínimo corresponde a velocidades algo superiores.
Para poder entender el mecanismo de estabilización, lo primero que debemos hacer es explicar cuál es el movimiento del objetivo que se intenta compensar. Este movimiento lo podemos descomponer en dos componentes, tal como se aprecia en la figura adjunta.
Una componente vertical consistente en un giro de la cámara completa -y con ella el objetivo- alrededor del eje X. Desde un punto de vista práctico, el objetivo apunta un poco hacia el cielo o un poco hacia el suelo.
Una componente horizontal consistente en un giro de la cámara completa -y con ella el objetivo- alrededor del eje Y. Desde un punto de vista práctico, el objetivo apunta un poco hacia la derecha o un poco hacia la izquierda.
Es evidente que cualquier giro en torno al eje Z, el eje óptico, no va a tener ninguna influencia en la imagen, debido a la simetría circular de los objetivos. Desde el punto de vista práctico equivaldría en elevar ligeramente la parte derecha o izquierda de la cámara.
Unos sensores reciben información de estos movimientos y envían los datos a un microprocesador que, tras calcular la compensación, activa unos motores que mueven ligeramente una lente interna del objetivo. Esta se haya colocada entre el resto que componen el grupo y su única misión es reducir la vibración. En la figura adjunta está representada esta lente, pero no el resto del grupo.
La activación del sistema de estabilización se produce al pulsar el disparador hasta la mitad, en la misma acción en que activamos el autofoco.
Denominar desenfoque al problema tiene sentido, porque la situación es en cierto modo similar a la que se produce para puntos más cercanos o más alejados al plano de enfoque que los contenidos dentro de los límites de la profundidad de campo. Que los diferentes rayos que parten de un único punto de la escena convergen en un área de mayor extensión que el círculo de confusión y por tanto éste se ve desenfocado en la imagen.
Aquí, el proceso es algo diferente.
Consideremos, para simplificar, que la trepidación consiste únicamente en un movimiento vertical. Y para concretar imaginemos que el objetivo apunta un poquito más hacia el cielo.
En ese caso, los rayos de cualquier punto de la escena perteneciente al plano de enfoque impactan sobre el objetivo en zonas distintas y con ángulos diferentes. Por ello algunos intersectan el plano imagen en una zona exterior al círculo de confusión centrado en el punto imagen. De esta manera obtenemos una imagen desenfocada de un punto que, por pertenecer al plano de enfoque, debería generar en el plano imagen un círculo (formado por todos los rayos que lo alcanzan siguiendo diferentes trayectorias) inferior al círculo de confusión. Evidentemente, este mismo razonamiento vale para todos los puntos incluidos dentro de los límites de la profundidad de campo inicial.
La labor del sistema de estabilización es , en este caso,  mover ligeramente la lente de corrección mediante el uso del motor vertical para que así el sistema objetivo completo hiciera impactar el rayo en el plano imagen en su posición inicial, dentro del círculo de confusión.
Mediante este mecanismo se puede coseguir reducir la velocidad de obturación entre 3 y 4 pasos, sin que se manifieste el desenfoque originado por la vibración. Eso sí, no en todas las ocasiones.

Valores ISO

Objetivo: Nikon 18-200 f3.5-5.6

Longitud Focal: 135 mm.

Apertura: f5

Velocidad Obturación: 1/125 seg.

ISO: 400

ISO son las siglas de International Stadarization Organization y en el ámbito de la fotografía mide la capacidad de respuesta del material sensible a la luz para generar una imagen fotográfica bien expuesta. Cuando el valor ISO aumenta es posible obtener una exposición correcta en presencia de menos luz.
El incremento del valor ISO es realmente un proceso de amplificación de la señal eléctrica generada por los fotocaptores de luz del sensor. Un proceso completamente diferente al que se producía en el ámbito de la fotografía de película.
Inexorablemente ligado a la amplificación de la señal eléctrica aparece el fenómeno del ruido. Por tanto el principal problema a abordar cuando utilizamos valores ISO altos es la gestión del ruido generado.
Nos podemos plantear una serie de interrogantes:
¿En qué circunstancias es necesario elevar el valor ISO?
¿Hasta qué punto podemos incrementar el valor ISO, sin deteriorar significamente la fotografía obtenida por la aparición de ruido?
Pasemos a comentar la segunda cuestión. En realidad la respuesta dependerá del sensor que estemos utilizando. El nivel base suele ser de 100 ISO aunque algunas cámaras lo incian en 200 y algunas pocas en 50. El mecanismo es que si elevamos por ejemplo el valor ISO de 100 a 200, podremos obtener la misma exposición con la mitad de luz.
Si ulizamos una cámara digital compacta, el ruido puede ser ya muy evidente incluso cuando realizamos el primer incremento de 100 a 200. Por tanto, pocas alegrías.
Para cámaras réflex digitales de gama baja, quizá sea posible elevar hasta 400. En mi Pentax ist ds, que inicia la serie en 200 ISO, más allá de 400 el ruido empieza a ser un problema.
Para réflex digitales semiprofesionales, valores de hasta 800 ISO no suelen suponer un problema. En mi Nikon D200, es lo que suecede.
Para el caso de réflex profesionales es posible subir el nivel algo más. Eso dicen.
En todos los casos, y es importante dejarlo claro, lo que significan los anteriores párrafos es que el ruido -que inevitablemente se genera- es fácilmente eliminable utilizando un programa de edición fotográfica. Debido a que su intensidad es leve.
Pero -siempre hay un pero- únicamente en el caso de que la exposición obtenida sea correcta, o muy próxima a la correcta. Esto quiere decir que si manipulamos la imagen con un programa de edición gráfica para conseguir la exposición correcta, que no hemos logrado en la captura, lo más probable es que hagamos aflorar el ruido y acabamos estropeando la fotografía. En casos de subexposición el problema se agrava.
Con respecto a la primera -y, aún no respondida- cuestión, lo habitual es afirmar que el contexto adecuado para elevar el valor ISO es cuando la iluminación de la escena es deficiente. Cuando hay poca luz. Por ejemplo, en atardeceres, interiores, etc. Y es verdad.
Pero, en mi opinión, hay otra circunstancia más favorable que ésta a la hora de incrementar el valor ISO. Cuando intentamos fotografiar sujetos no estáticos con objetivos poco luminosos, en condiciones luminosas normales. Para concretar: Un flor mecida por la brisa a las 11 de la mañana. Si utilizamos un objetivo poco luminoso como el Nikon 18-200 f3.5-5.6 suele ser necesario, debido al pequeño tamaño de la flor, usar una longitud focal de alrededor de 150 mm. En ese caso la mayor apertura posible es entorno a f5. Con estos datos, la velocidad de obturación adecuada para conseguir una correcta exposición puede llegar a ser tan baja, que el propio movimiento de la flor, mecida por la brisa, nos conduzca a una toma desenfocada. (Aviso para navegantes: Aquí el hecho de que el objetivo esté, como está, estabilizado, no aporta nada. Ya que la misión de la estabilización es corregir el movimiento de trepidación de la cámara en manos del fotógrafo y no tiene capacidad de actuación sobre la flor que se está moviendo. Más sobre ésto en otro artículo).
En este tipo de casos se da una circunstancia favorable adicional. Dado que las condiciones de iluminación son correctas, la señal eléctrica generada es alta y por tanto la relación señal/ruido es muy favorable.Lo cual significa que el ruido es prácticamente despreciable.
Por último, el protocolo a emplear es muy sencillo: Se establece la exposición adecuada con el valor ISO más bajo, típicamente 100. Se sube este nivel hasta donde se pueda o se necesite y seguidamente se incrementa la velocidad de obturación en el mismo número de pasos.

Difracción y Fotomacrografía

Apertura de Diafragma: f22

Apertura de Diafragma: f45

En el anterior artículo sobre Teoría de la Difracción para objetivos circulares, quedó establecido que una separación entre los centros de los discos de Airy de:

          d = 1.22 fλ

garantizaba que, según el criterio de Rayleigh,  dos puntos de luz muy próximos se resolvieran como diferentes puntos en la imagen y no constituyeran un único ovalo de luz, algo que evidentemente perjudica su nitidez.

Ha llegado el momento de comprender cuáles son las consecuencias prácticas de esta afirmación.

Si tomamos un sensor APS-C típico de 23.6 mm. de ancho por 15.8 mm. de alto que contiene en su interior un patrón de 3872 x 2952 fotocaptores de luz, es bastante sencillo calcular cuál es la separación estimada entre estos captores.

Separación horizontal = 23.6 / 3872 = 0.0061 mm.

Separación vertical = 15.8 / 2952 = 0.0054 mm.

Como estos resultados son meramente estimativos, podemos afirmar que la separación es de alrededor de 0.006 mm.

Si la luz incidente es predominantemente de tono azulado, lo cual es lo más frecuente en la fotografía de exterior, su longitud de onda es alrededor de 0.0004 mm.

Con estos datos estamos en condiciones de calcular el número f que garantizará el criterio de Rayleigh. Si utilizamos un valor de f11, tendremos que:

          d = 1.22 x 11 x 0.0004 = 0.0054 mm.

Por tanto, con este valor para el número f, la distancia entre los centros de los discos de Airy es inferior a la que existe entre dos fotocaptores próximos y los puntos de imagen se resolverán adecuadamente.

En el encabezado del artículo aparecen dos fotografías tomadas en exactamente las mismas condiciones utilizando trípode, disparador remoto y el objetivo macro Tamron 90 mm. f2.8.

La única diferencia es que en la primera de ellas se ha utilizado un valor f de 22 y en la segunda uno de 45. Se aprecia claramente que, a pesar de ser un valor notablemente más cerrado que el correspondiente al umbral f11, en la primera no es observable una pérdida de nitidez apreciable, mientras que en la segunda sí. Los valores para estos números f son los siguientes:

          d22 = 1.22 x 22 x 0.0004 = 0.011

          d45 = 1.22 x 45 x 0.0004 = 0.022

En el primer caso la distancia es aproximadamente el doble que la que existe entre dos fotocaptores consecutivos. En el segundo es cuatro veces mayor.

Hemos de tener en cuenta que los cálculos anteriores son meramente estimativos y su única intención es dar una aproximación cualitativa al problema, sin pretender ser absolutamente exactos.

Por último, hay que indicar que el título del artículo está relacionado con el hecho de que estos diafragmas tan cerrados sólo son utilizados en la práctica en fotomacrografía.

La Difracción en la fotografía

Cuando la luz incide sobre las esquinas de un objeto o atraviesa una apertura en éste, se difracta, lo cual significa que aparece un patrón de interferencia consistente en zonas alternativas de luz y sombra. En el caso de que la apertura sea aproximadamente circular, tal como la que forma el diafragma, estas zonas son anillos concéntricos. Eso sí de un tamaño muy, muy pequeño. En nuestra experiencia diaria la difracción es la causante de esa zona intemedia de luminosidad entre las partes fuertemente iluminadas por el sol y las zonas más oscuras, que se produce a veces en las esquinas de los edificios.

En la figura que acompaña a este artículo, podemos apreciar la situación en la cual la luz procedente de infinito pasa a través de la lente expuesta a través de un diafragma de diámetro D. En estas condiciones, el sensor de la cámara deberá estar situado a una distancia F, correspondiente a la longitud focal del objetivo, si deseamos obtener una imagen nítida.
Cuando la luz pasa, crea el patrón de inteferencia antes mencionado, en el cual hay un primer círculo iluminado (conocido como disco de Airy) y una serie de anillos concéntricos oscuros alternados por anillos concéntricos iluminados. La luminosidad de estos anillos decae fuertemente según nos vamos alejando del centro. Es lo que significa la onda representada en el diagrama. La Teoría de la Difracción de Fraunhofer (Optica. Hecht-Zajac, Fondo Educativo Interamericano, pp.372-375) afirma que, para rendijas circulares, el ángulo θ formado por el eje óptico de la lente y la posición de inicio del primer anillo oscuro se calcula mediante la fórmula:

              λ
θ = 1.22 ---
              D

donde λ es la longitud de onda de la luz incidente.
Si tenemos dos rayos de luz muy próximos, los patrones de difracción se verán solapados. Si están realmente próximos, los dos dicos de Airy respectivos se solaparán y ambos puntos de luz serán indistinguibles en el sensor. Formarán un ovalo continuo. El criterio de Rayleigh afirma que para que ambos puntos de luz puedan ser distinguidos, los centros de los respectivos discos de Airy deberán estar separados, al menos, por el radio de cualquiera de ellos. (Debemos recordar, según se observa en la figura, que aún dentro del anillo de Airy, la luminosidad decae fuertemente según nos alejamos del centro).
Por tanto, la separación d - como también se observa en la figura - es expresable por la siguiente fórmula (Teniendo en cuenta que para ángulos muy pequeños senθ es aproximadamente igual a θ):

d = F θ

Sustituyendo en la fórmula anterior, nos encontramos que:

                 λ
d = F 1.22 ---
                D

Pero, resulta que el cociente F/ D es el número f correspondiente a esa apertura.
De lo cual nos queda la exprexión:

d = 1.22 f λ

la cual nos permite calcular la distancia mínima entre los centros de los discos de Airy, correspondientes a dos rayos próximos de luz, para que puedan resolverse como dos distintos y no se confundan como un único punto de luz.
En el próximo artículo veremos las consecuencias prácticas de esta fórmula.