Fotografía de aproximación: Dispositivos

En el ámbito de la Fotografía de Aproximación, el concepto más importante a tener en cuenta es el de Ratio de Reproducción, es decir, "la relación que existe entre el tamaño del sujeto real y el de su imagen en el sensor". (Véase el artículo sobre Fotografía de Aproximación).
En el contexto del estudio sobre las Lentes Delgadas (Véase el artículo sobre la Ecuación de Gauss) definíamos el Aumento Lateral como "el cociente entre la altura de la imagen y la altura del sujeto".
No es necesario ser muy perspicaz para comprender que ambos conceptos son equivalentes.
Se definía este aumento lateral m de la siguiente manera:
             y'
m   =  -----
             y
donde y' era el tamaño de la imagen y donde y era el tamaño del sujeto.
En este mismo artículo se presentaba la denominada Ecuación de Gauss de una Lente Delgada:
   1          1         1
 ----   + ----  =  ----
   s           s'         f
donde:
a) s es la distancia del sujeto al centro óptico de la lente.
b) s' es la distancia de la imagen al centro óptico de la lente.
c) f es la longitud focal de la lente.
En el artículo sobre Posición del plano imagen y aumento lateral se introducían dos importantes observaciones:
OBSERVACION 1:
Cuando el plano de enfoque se encuentra entre infinito (∞) y 2 veces la longitud focal, el plano imagen se encuentra a una distancia entre 1 y 2 longitudes focales.
OBSERVACION 2:
a) Si el plano de enfoque se encuentra entre ∞ y 2 veces la longitud focal se verifica que  el aumento lateral m es menor que la unidad, lo cual significa que la imagen del sujeto es menor que el sujeto mismo. Esto es lo habitual en fotografía.
b) Si el plano de enfoque se encuentra a 2 veces la longitud focal se verifica que el aumento lateral m es igual a la unidad.
Atendiendo a este par de observaciones podría parecer que conseguir fotografías de aproximación (con ratios de reproducción entre 1:10 y 1:1) sería factible con cualquier objetivo. Para ello bastaría enfocar a una distancia algo superior a las 2 longitudes focales, lo cual nos garantizaría obtener aumentos laterales próximos a 1, o lo que es lo mismo que el tamaño de la imagen del sujeto fuera algo menor o incluso igual al tamaño del propio sujeto. Pero no es así.
El motivo es simplemente que los objetivos no pueden "enfocar" a distancias muy próximas. Dependiendo de casos, entre 5 y 15 veces la longitud focal. O lo que es lo mismo las propiedades convergentes de los objetivos no consiguen que los rayos de luz que salen de un punto próximo converjan en un único punto imagen.
Entonces: ¿Cómo lograr ratios de reproducción en el ámbito de la fotografía de aproximación?
Para entender cómo ésto puede hacerse, debemos partir de la Ecuación de Gauss.
                    1         1       1
Dado que   ---  +  ---  = ---   si multiplicamos ambos miembros por s':
                    s         s'       f

 s'         s'      s'                                      s'      s'
---  +  --- = ----    o, lo que es igual:    --- = ---  - 1
  s         s'      f                                       s       f
En la siguiente figura:

puede observarse que en los triángulos semejantes ABO y A'B'O se verifica que:

A'B'     y'     OB'     s'
--- =  ---  =  --- = ---
AB       y     OB      s
                       y'      s'
Por tanto m = ---  = ---  - 1
                       y       f     

Llegados a este punto, debe quedar claro que para aumentar m, sólo hay dos posibles caminos: O aumentamos s' o disiminuimos f.
Cada uno de los dispositivos que permiten obtener fotografías de aproximación opta por una de estas vías:
1) Anillos de extensión
    Estos dispositivos  se colocan entre el objetivo y el cuerpo de la cámara y su única misión es alejar el sensor del centro óptico del objetivo, aumentando por tanto el valor s'. Podréis encontrar muchos sitios en intenet donde se exponen fotografías de varios modelos.
2) Lentes de aproximación
    Este dispositivo, de apariencia similar a un filtro y enroscable en la parte frontal del objetivo, tiene unas características ópticas más complejas y será explicado con detalle en un artículo posterior. Se basa en la disminución de  la longitud focal.

Causas del desenfoque

Una fotografía puede estar desenfocada debido a una de tres causas:

a) Desenfoque debido a la profundidad de campo


Puerta de acceso. Edificio de la Universidad (Albacete)

En este tipo de casos el desenfoque es selectivo. Es decir, una parte de la fotografía aparece enfocada -aquella que se encuentra dentro de los límites de la profundidad de campo- y el resto aparece desenfocado. El fotógrafo selecciona el sujeto y lo aísla del entorno. En la imagen anterior se ha utilizado el objetivo Nikon 50mm. f1.4 que debido a su gran apertura máxima permite aislar una pequeña porción del resto de la escena. Los límites de la profundidad de campo se obtienen con un uso juicioso de tres parámetros diferentes:
Longitud focal, distancia de enfoque y apertura del diafragma. El uso del desenfoque selectivo es una herramienta de la mayor importancia en el proceso de concreción de la creatividad del fotógrafo.

b) Desenfoque debido al movimiento (trepidación) de la cámara.


Ciclistas. Ayna (Albacete)


Suele ser un error a la hora de capturar una fotografía. Lo más frecuente es que el deseo del fotógrafo sea estabilizar al máximo la cámara para evitar que ésto suceda. Pero hay ocasiones en que se puede utilizar como recurso creativo. De hecho, durante bastantes años, las exposiciones estaban llenas de fotografías intencionadamente movidas, debido a que de esta manera es posible conseguir un cierto aspecto de cuadro abstracto. Pero si se abusa de esta posibilidad, acaba por cansar. La inmensa mayoría de las fotografías que he obtenido en estas circunstancias las he considerado imágenes fallidas, pero en algún caso muy concreto, tal como la que encabeza este apartado, quizás podría apreciarse un cierto valor estético.

c) Desenfoque debido al movimiento del sujeto.


Plaza de Luis Camoens. Lisboa (Portugal)

Aquí las cosas están más claras. Si el sujeto principal de una fotografía está desenfocado debido a su propio movimiento, la toma ha devenido en fallo. No obstante, es importante comprender que otras partes de la escena pueden estar desenfocadas sin comprometer la validez de la fotografía. Un ejemplo bastante frecuente en que se puede observar esta situación es el que se corresponde con la fotografía que precede a este párrafo. Aquí el sujeto es la propia plaza y ha sido necesario utilizar un trípode y una velocidad de obturación larga, debido a la poca iluminación disponible. En estas circunstancias, las personas aparecerán desenfocadas si han realizado algún tipo de movimiento. Pero el sujeto principal no son ellas, sino la propia plaza. Y por tanto, su desenfoque no significa que la toma haya sido fallida.

Posterización

En la actualidad no es muy frecuente encontrarnos con fotografías que presenten un fenónemo conocido como Posterización. Entenderemos el por qué de esta situación muy pronto.

En la inmensa mayoría de las fotografías las transciones entre los diferentes colores que se hayan presentes suelen ser muy suaves. Es cierto que si una modelo lleva unos pendientes esmeraldas, la transición entre este color y su piel será muy acusada, pero no es en zonas de mucho detalle donde el fenónemo es apreciable. Si observamos, en cambio, transiciones bruscas de color en una gran superficie de la fotografía, especialmente el cielo , la sensación inevitable será de artificiosidad. Un cielo no es "así". Los humanos somos muy buenos detectando este tipo de anomalías. Otro ejemplo muy destacado -pero de otro ámbito- es el color de la piel. Somos muy buenos detectando colores de piel no naturales.
Por tanto la posterización viene caracterizada por transiones bruscas de color en situaciones que el espectador de la fotografía considera antinaturales.
¿Cómo se produce la posterización? Para entenderlo hay que recordar cuál es el mecanismo de registro de luz en una fotografía que acaba plasmándose en el histograma.(Véase el artículo sobre Histogramas).
Cada color de una fotografía es en realidad una terna de números. Cada número representa uno de los colores básicos: Rojo, Verde y Azul (RGB, en inglés). Así, si contamos por ejemplo con 8 bits para representar cada color, su tono variará en el canal Rojo desde el Negro (1) al Rojo más puro posible (255). Lo mismo con el resto de los canales. Con estos tres valores obtendremos tonos que variarán, cuando son combinados, desde el Negro puro (0,0,0) al Blanco más puro posible (1,1,1). Todas las demás ternas de valores representarán el resto de tonos de la fotografía.
Pero el registro de luz en el sensor es lineal. ¿Qué signifca ésto?
Si nos centramos en un único canal, para una mayor sencillez en la explicación, encontramos que con 8 bits tenemos 256 tonos diferentes.
Si utilizamos un sensor con un rango dinámico de 6 pasos (Véase el artículo sobre Rango Dinámico), podríamos estar tentados a pensar que esos 256 tonos se reparten propocionalmente entre los 6 pasos. Pero no es verdad. El primer pasos sólo tiene 4 tonos, el segundo 8 y así sucesivamente hasta el sexto que tendrá 128. Fijados el valor ISO y la Velocidad de Obturación el cambio de paso se realiza abriendo un paso (obvio) el diafragma.
Por tanto si abrimos muy (pero que muy) poco el diafragma (y por tanto subexponemos mucho la fotografía) en cada canal sólo habrá 4 tonos diferentes (!OJO del 0 al 3, no del 56 al 59, por ejemplo).
O que si erramos la exposición (provocando una "ligera" subexposición de 1 paso), estamos !PERDIENDO LA MITAD DEL RANGO TONAL!.
Toda esta larga explicación es necesaria para entender el mecanismo de la posterización, o lo que es lo mismo, ¿Cómo es posible que se produzcan esas bruscas transiciones de tono?
La explicación es la siguiente:
Imaginemos que tomamos una fotografía en formato JPEG (que usa 8 bits) y debido a un error en la exposición la obtenemos muy subexpuesta. Perdemos por ejemplo dos pasos. Esto quiere decir que cada canal dispondrá, como mucho, de 32 tonos diferentes (en la zona más clara). El histograma reflejará esta situación presentando su límite derecho en una zona situada a unos 2/3 del máximo posible.
Utilizando un editor gráfico modificamos esta situación "ensanchando" el histograma hasta que se aproxime al límite de la zona derecha. ¿Qué sucede entonces?
Pues que dos tonos de rojo con valores de, por ejemplo 12 y 14, pasan ahora a valer, por ejemplo, 135 y 201. Con los tonos originales de rojo había una transición suave. Con los nuevos hay un cambio abrupto. Si combinamos todos los canales esas transciones abruptas se darán con mucha frecuencia. Si corresponden a una zona de la fotografía, por ejemplo el cielo, en el que se esperan transiciones suaves, el resultado final aparecerá artificioso. Es lo que ocurre en la fotografía que acompaña el artículo.
¿Por qué es poco frecuente encontrar posterización en la actualidad?
Porque los usuarios de cámaras réflex digitales obtienen ficheros Raw y no ficheros JPEG. Estos tienen una profundidad de bits de entre 12 y 14 bits. Con 12 bits, por ejemplo, disponemos de 4096 valores tonales. Con 8 bits disponemos sólo de 256. Por tanto al haber muchos más tonos el proceso de "ensanchamiento" del histograma es mucho menos crítico, porque originalmente ya había una suficiente distancia entre los valores numéricos de los tonos.
¿En qué circunstancias podremos observar el fenómeno de la posterización?
En la práctica, sólo en dos.
a) Como un recurso creativo. Es decir, hecho a propósito.
b) Si capturamos una fotografía generando un fichero JPEG. Si además esta fotografía está claramente subexpuesta. Y si además utilizamos un editor gráfico para ensanchar el histograma.

Las nuevas características de las cámaras réflex digitales. ¿Son realmente necesarias?

La evolución de los avances técnicos en el ámbito de la fotografía digital es absolutamente impresionante. Quizás la más explosiva tras la que sucede en el ámbito de la telefonía móvil. Pero en muchas ocasiones cabe preguntarse si está enfocada en las necesidades reales del usuario, o bien va al rebufo de las campañas de marketing de las empresas del sector.
Si repasamos la historia de novedades de los últimos años en el sector de las cámaras reflex digitales nos encontramos con un panorama ciertamente sorprendente.
Durante los primeros años de la primera década del siglo XXI la apuesta fundamental fueron los megapixeles. Cada nuevo modelo presentado al mercado se jactaba de poseer un mayor número de pixeles que el anterior. Pero era una carrera desaforada a ningún sitio. En primer lugar porque un mayor número de pixeles sólo es importante para imprimir en gran formato. Y la inmesa mayoría de fotógrafos- los aficionados- imprimen sus fotografías en formato A4. Para este tamaño 10 Mpx es más que suficiente. Por no hablar de que muchos otros únicamente visualizan sus fotografías en el ordenador. Y con esta -pretendidadamente baja- resolución, la fotografía sólo puede mostrarse parcialmente en los monitores habituales. Más megapixeles en un sensor de tamaño constante sólo aportan más ruido a la fotografía.
Posteriormente la lucha encarnizada de marketing se desvió a las posibilidades de grabación de video. Últimamente en formato de alta definición.
La pregunta obvia es: ¿Si ya existen dispositivos específicos para la grabación de video, para qué esforzarse en incorporar esta característica a las cámaras fotográficas? Ciertamente una cámara de vídeo con un dispositivo de almacenamiento adecuado, tal como los recientes discos duros de estado sólido, realizará este trabajo con mayor eficiencia que cualquier cámara fotográfica, a un coste menor.
Algunas pretendidas mejoras en la evolución de las cámaras son realmente cuestionables. Como ejemplo, las tres siguientes:

• ¿Alguien está dispuesto a confiar ciegamente en los mecanimos de eliminación de motas de polvo del sensor, si decide cambiar con frecuencia objetivos en entornos sucios?.
• ¿Los sistemas LiveView (Imagen en directo) que aproximan el uso de una réflex digital a una cámara compacta, en el sentido de que el encuadre se realiza directamente sobre la pantalla TFT posterior, son realmente útiles para el fotógrafo aficionado?.
• ¿Las nuevas cámaras EVIL, que eliminan el visor óptico y lo sustituyen por un visor electrónico (a veces como accesorio) suponen alguna ventaja real, aparte del tamaño, sobre una réflex digital convencional?.

Y, por último, ¿la última tendencia que se otea en el horizonte: las nuevas cámaras capaces de obtener una captura en 3D, son el tipo de dispositivo que realmente vamos a necesitar?. ¿Alguien cree, en su sano juicio, que las fotografías van a ser visionadas en un televisor 3D con la concurrencia necesaria de unas gafas especiales?
Personalmente, mi opinión al respecto es que los fabricantes de cámaras deberían ocuparse de mejorar aquellos aspectos más directamente relacionados con una captura fotógrafica de calidad. Como muestra dos ejemplos:
Disminuir el ruido en valores ISO altos nos permitiría jugar con esta variable con una mayor confianza y nos permitiría capturar objetos móviles en condiciones de luz no ideales.
Aumentar el rango dinámico de los sensores nos permitiría obtener fotografías con un aspecto similar a las que obtienen con un uso moderado de software HDR, sin necesidad de realizar varias tomas y realizar posteriormente su proceso en el ordenador.
Estoy completamente seguro que es muy fácil exponer más ejemplos de nuevas características que la inmensa mayoría no necesitamos y también de otras mejoras de las actuales que sí supondrían una ventaja real en lo que es realmente importante: realizar la captura de fotografías en las mejores condiciones posibles.

Objetivos Zoom

En la actualidad, la mayoría de los objetivos utilizados con cámaras rélex digitales son Objetivos Zoom. Aunque todo fotógrafo sabe perfectamente qué es un Objetivo Zoom, es conveniente realizar una pequeña explicación previa de su naturaleza.
Un Objetivo Zoom es un objetivo que permite un rango de longitudes focales, NO una única longitud focal. Por ello un único objetivo puede cumplir la función de una gran cantidad de objetivos de longitud focal fija. Si disponemos de un Objetivo Zoom de un rango focal entre 18 y 200 (asumo formato de sensor APS-C) podemos variar la longitud focal entre 18 mm. y 200mm., es decir desde el límite de los objetivos angulares a los teleobjetivos. Esta variación la consigue el fotógrafo girando el anillo de zoom del objetivo. Aunque algunos objetivos permiten disponer de una apertura de diafragma máxima constante en todo el rango focal, lo más común es que esta apertura máxima vaya disminuyendo según aumentamos la longitud focal. Por ejemplo para una zoom de las características anteriormente expuestas, lo más frecuente es que la apertura máxima disminuya desde f3.5 a 18 mm. hasta f5.6 a 200m.
¿Cómo funciona un Objetivo Zoom?
Para responder a esta pregunta, es necesario primero entender que la motivación de cualquier objetivo es permitir que todos los rayos que parten de un punto P del plano de enfoque converjan en único punto P´ del plano focal (y ésto para cualquier punto P del plano de enfoque). En el artículo denominado Formación de Imágenes utilizando un Objetivo, podemos encontrar una discusión completa sobre el tema. Esta deber ser también la misión de un Objetivo Zoom.
También es preciso entender, según se explica en el artículo Angulo de visión. Objetivos Angulares y Teleobjetivos. Parte II, que al utilizar un teleobjetivo (longitud focal grande) el ángulo de visión es pequeño y se registra una pequeña parte de la escena, lo cual produce un efecto de magnificación o aproximación. Si utilizamos un objetivo angular (longitud focal pequeña) el ángulo de visión es mayor y se registra una gran parte de la escena, lo cual produce un efecto de reducción o alejamiento.
El diseño básico de un Objetivo Zoom puede apreciarse en la figura adjunta.

En su descripción más simplificada intervienen cuatro lentes diferentes. Siguiendo el recorrido de izquierda a derecha, las tres primeras NO tienen como misión enfocar (su objetivo no es hacer que todos los rayos que parte de un punto P del plano de enfoque converjan en un punto P´del plano focal). Esta misión queda reservada en exclusiva a una lente convergente de longitud focal fija que ocupa la cuarta posición.
Además, debemos señalar tres datos adicionales:
a) Las lentes que ocupan las posiciones primera y tercera son convergentes, mientras la lente que ocupa la segunda posición es divergente.
b) Las lentes que ocupan la posición primera y segunda pueden moverse en la dirección del eje óptico del objetivo. Este movimiento se consigue haciendo girar el anillo del zoom. La lente que ocupa la tercerca posición es fija.
c) La misión de este conjunto de lentes no es hacer converger los rayos de luz que provienen de la escena (Esta es misión de la cuarta lente). Aquellos rayos que llegen paralelos a la primera lente, saldrán paralelos de la tercera lente. Los que lleguen con un cierto ángulo a la primera lente, saldrán con el mismo ángulo de la tercera lente.
Su única misión es provocar un proceso de magnificación o de reducción de la imagen proveniente de la escena. Desde un punto de vista más dinámico, podemos observar el funcionamiento en la siguiente figura:

En la posición superior encontramos la configuración correspondiente a un teleobjetivo. En ella las lentes L1 y L2 están muy próximas y el efecto combinado de las tres es magnificar la escena. Debido a ello en el sensor se registrará una pequeña porción de la escena. Esto equivale a un aproximación.
En la posición intermedia el Objetivo Zoom se comporta como un objetivo "normal", es decir la escena se transmite tal cual sin magnificación y reducción (Véase el artículo sobre Objetivos Normales).
En la posición inferior encontramos la configuración correspondiente a un objetivo gran angular. En ella, las lentes L2 y L3 están muy próximas y el efecto combinado de las tres es reducir la escena. Debido a ello en el sensor se registrará una gran porción de la escena. Esto equivale a un alejamiento.
En los Objetivos Zoom del mercado, la principal diferencia con esta descripación simplificada es que cada lente es, en realidad, sustituida por un grupo de lentes, con misiones tales como la reducción de la aberración cromática del conjunto.