¿Las aberturas más pequeñas proporcionan más profundidad de campo más allá del límite de difracción, incluso si la nitidez máxima sufre?

En Understanding Exposure (3a edición, en la página 48 ), Bryan Peterson tiene lo que podría llamarse una diatriba contra la sabiduría convencional en línea moderna sobre los límites de difracción. Las respuestas en este sitio web están más o menos en línea con esa sabiduría convencional; ver ¿Qué es un "límite de difracción"? y ¿Cuál es el beneficio de una pequeña apertura?

Pero Peterson es particularmente desdeñoso con los "sitios web de foros de fotografía" y dice que "quiere dejar las cosas claras". ¿Hay algo de verdad en lo que dice, o está totalmente fuera de lugar?

En particular, dice que f / 22 es "la abertura de lente más pequeña que, a su vez, produce la mayor profundidad de campo" con una lente gran angular, y que f / 22 es, por lo tanto, la única forma de registrar la nitidez de adelante hacia atrás . ¿Parar más allá del límite de difracción dará una nitidez más consistente en todo el campo, incluso si tal vez no es tan aguda? ¿O el límite de difracción significa que en cierto punto, mucho antes de f / 22 en las dSLR APS-C, todo es tan agudo como va a ser, y más allá de eso, todo empeora?

Peterson también dice "La cuestión de la utilización de f / 22 fue nunca más un problema durante los días en que todas las películas de tiro, y debería no ser un problema hoy en día." En esta respuesta en este sitio , jrista (convincentemente, pensé) argumenta que el límite es una función del medio de grabación. ¿Peterson, a pesar de las credenciales de ser un autor de fotografía más vendido, no da suficiente crédito a la diferencia entre cine y digital?

Primero que nada, era un problema en la película. Si Bryan Peterson no lo sabía en ese momento, solo muestra lo que no sabía, no es que en realidad no fuera un problema.

Sin embargo, hubo diferencias. En primer lugar, no teníamos datos EXIF, y la mayoría de las personas no guardaban las notas lo suficientemente cuidadosas para saber realmente por qué el disparo X salió un poco más agudo que el disparo Y. Incluso para aquellos que sí guardaron notas, haciendo pruebas reales, como tomar 100 fotos del mismo sujeto mientras se varía la configuración de la cámara para ver qué funcionó bien y qué no fue suficiente trabajo que muy pocas personas realmente intentaron.

En segundo lugar, para la mayoría de las personas, los estándares eran mucho más bajos. Mirar imágenes en un monitor de computadora, en particular, hace que sea mucho más fácil acercarse, hasta el punto de que ve defectos realmente menores que nunca vería en una impresión de tamaño razonable o proyectando una diapositiva, incluso muy grande. .

Tercero, hay algo de un efecto psicológico involucrado. Cuando dispara a f / 22, todo está un poco borroso, por lo que tiende a (por ejemplo) simplemente no mirarlo tan de cerca. La mayoría de las personas nunca lo notarán realmente, porque tienen una tendencia a dejar de mirar más de cerca cuando (generalmente inconscientemente) se dan cuenta de que no hay más detalles para ver allí. Por el contrario, si dispara a, digamos, f / 5.6 las partes de la imagen que tienen exactamente el mismo tamaño de CoF que las que en f / 22 se ven desenfocadas, porque puede (al menos generalmente) ver partes que son sustancialmente estafador.

Cuarto, mucho depende de la calidad de la lente involucrada. Si miras / juegas con lentes de (digamos) hace 50 o 60 años, puedes depender del hecho de que, según los estándares actuales, son bastante horribles cuando están completamente abiertos. Es posible que una lente f / 2 deba detenerse fácilmente a f / 8 más o menos antes de que sea incluso bastante buena para los estándares modernos. Las aberraciones cuando estaba abierto eran tan malas que la calidad seguía mejorando hasta f / 11 o incluso f / 16 en muchos casos. Un gran lente y un lente realmente pobre son casi iguales en f / 22, pero en f / 8 el gran lente será mucho mejor.

Para acercarse a su pregunta directa: sí, el tamaño del sensor tiene un efecto considerable. Con un sensor más grande, debe estar más cerca del sujeto para obtener el mismo encuadre con la misma distancia focal de la lente. Eso significa que un sensor más grande normalmente reducirá la DoF aparente para que gane más al detenerse. En segundo lugar, a medida que utiliza un sensor más grande, está ampliando menos para obtener el mismo tamaño de impresión. Esto evita que la pérdida de nitidez de una pequeña abertura sea casi tan evidente.

Para dar un ejemplo extremo, muchos de los fotógrafos "clásicos" más conocidos como Adams y Weston pertenecían a lo que llamaron el club f / 64. Al disparar una cámara de 8x10 (o incluso más grande), necesitaban una pequeña abertura para obtener cualquier DoF, y (obviamente, por el nombre) consideraban f / 64 como la apertura ideal. La pérdida de nitidez no importaba mucho, por la sencilla razón de que rara vez se ampliaban demasiado. A partir de un negativo de 8x10, incluso una impresión de 24x30 fue solo una ampliación de 3: 1, un poco menos de ampliación que producir una impresión de 3x5 desde una cámara digital de fotograma completo.

Editar: en primer lugar, f / 22 rara vez es necesario desde el punto de vista de DoF. Considere distancias hiperfocales para una lente de 50 mm en varias aberturas:

f/8:  41 feet
f/11: 29 feet
f/16: 21 feet
f/22: 15 feet

El punto más cercano que está enfocado es la mitad de ese número en cada caso, por lo que pasar de f / 16 a f / 22 te da unos 3 pies de primer plano que está enfocado. Sin duda, hay veces que ganar 3 pies vale casi cualquier cosa . Sin embargo, seamos honestos: en realidad no es muy común, y probablemente el 95% del tiempo que puede usar f / 22 para hacer el trabajo, podría usar el apilamiento de enfoque (por ejemplo) para lograr lo mismo y obtener una nitidez mucho mayor en general.

Para un paisaje típico, rara vez es necesario en absoluto. Considere, por ejemplo, una cámara FF con una lente de 50 mm sostenida a la altura de los ojos (por ejemplo, 60 "sobre el suelo) con el terreno cercano más o menos plano y nivelado. Por simplicidad, asumiremos que sostienen la cámara aproximadamente a nivel .

En este caso, el primer plano más cercano en el mismo borde de la imagen es de aproximadamente 250 pulgadas (poco menos de 21 pies) de distancia. Eso significa que f / 8 es lo suficientemente pequeño como para que toda la imagen caiga dentro del DoF. Alguien cómo se ve muy de cerca en el mismo borde de la imagen podría ser capaz de darse cuenta de que es sólo ligeramente más suave que el centro - pero lo que están viendo es todavía algo más intensa en el borde y un montón más agudo en el centro que si había tomado la foto en f / 22.

Sin embargo, me siento obligado a agregar que DoF no es la única razón para usar una pequeña abertura. A veces uso una pequeña abertura específicamente para dar una imagen bastante suave y de bajo contraste. La configuración de f / 22 (o f / 32, si está disponible) puede ser una alternativa realmente barata a una lente de enfoque suave, y cuando desea una apariencia suave y soñadora como podría esperar de una cámara estenopeica, f / 32 puede ser una tarea fácil sustituir.

En pocas palabras: es totalmente posible producir algunas imágenes realmente bonitas disparando a f / 22 o f / 32, pero cuando / si lo usa, debe hacerlo en función de al menos alguna idea de qué esperar y saber que quieres el tipo de imagen que vas a obtener. No lo haga porque Bryan Peterson (o cualquier otra persona) le ha asegurado que es lo correcto, ni debería hacerlo esperando que una imagen en f / 22 salga incluso tan cerca como una en f / 11.

Permítanme cerrar con una breve serie de imágenes. Todo esto fue tomado de un trípode con el espejo preferido, todo con unos pocos segundos de diferencia para que la luz cambiara muy poco, etc. Primero, una toma general:

Luego, 100% de cultivos en f / 11, f / 16, f / 22 y / f32:

Ahora, es cierto que estamos observando píxeles al menos hasta cierto punto aquí, pero también es cierto que la pérdida de calidad en f / 22 y (especialmente) f / 32 es bastante obvia. Francamente, aunque la mayoría de las pruebas muestran alguna pérdida en f / 16 cuando se disparan objetivos planos y de alto contraste, aquí en una imagen real, f / 16 no aparece tan diferente de f / 11.

OTOH, en f / 22 la pérdida de calidad es bastante notable, y en f / 32 el resultado es francamente bastante horrible.

Ah, y todos estos se toman a 200 mm. Si cree que una lente larga lo salvará de los efectos de la difracción, prepárese para alguna decepción ...

En las cámaras digitales, la apertura limitada de difracción (DLA) está determinada por el tamaño de los píxeles del sensor. Con la película era del tamaño de los granos en la emulsión, por lo tanto, el DLA de la misma combinación de cámara / lente variaría en función de la película que se utiliza. Esto se debe a que está relacionado con el tamaño del círculo de confusión para una apertura dada. Con un sensor digital, el DLA es la abertura en la cual el tamaño del círculo de confusión se vuelve más grande que los píxeles del sensor y comienza a afectar visiblemente la nitidez de la imagen a nivel de píxel. La difracción en el DLA es apenas visible cuando se ve al 100% (1 píxel = 1 píxel) en una pantalla. A medida que aumenta la densidad de píxeles del sensor, cada píxel se hace más pequeño y el DLA se ensancha.

DLA no significa que no se deben usar aberturas más estrechas. Es donde la nitidez de la imagen comienza a verse comprometida para aumentar el DOF. Los sensores de mayor resolución generalmente continúan brindando más detalles más allá del DLA que los sensores de menor resolución hasta que se alcanza la "Frecuencia de corte de difracción" (una apertura mucho más estrecha). La progresión de fuerte a suave no es abrupta.

El DLA puede variar mucho de una cámara a otra. Entre la línea actual de Canon, el DLA más alto es f / 11 para el 1D X con 18.1MP en un sensor de fotograma completo (36X24mm). Cada píxel tiene 6,9 ​​micrómetros de ancho. Los rebeldes 7D, 60D y T2i a T4i comparten el mismo sensor básico que comprime 18.0MP en un formato APS-C (22.3X14.9mm) que usa píxeles de 4,3 micrómetros. Esto da como resultado un DLA de f / 6.9. El 5D original se extendió a 12.8MP (8.2 micrómetros de ancho) en un sensor FF para un DLA de f / 13.2. La 1D mark II utilizó 8.2MP con el mismo tamaño de píxel en un sensor APS-H para el mismo DLA de f / 13.2.

Entonces, ¿qué sucede una vez que selecciona una apertura más allá del DLA? La difracción comienza a afectar negativamente la nitidez en el punto absoluto de enfoque. A cambio, la apertura más estrecha aumenta la profundidad de campo que está en foco nominal. Existen técnicas que le permiten maximizar la profundidad de campo utilizando la mayor apertura posible. Aprender a calcular la distancia hiperfocal (o llevar una tabla para cada distancia focal que use) le permite colocar el punto de enfoque lo más cerca posible de la cámara, mientras permite que todo más allá de ese punto hasta el infinito permanezca aceptablemente enfocado. A distancias cortas y aberturas amplias, la profundidad de campo es aproximadamente igual delante y detrás del punto de enfoque. A medida que aumenta la distancia del sujeto y / o la abertura se estrecha,Aquí hay un enlace a una calculadora DOF que puede usar para ilustrar esto.

Entonces, ¿tiene razón Peterson o no cuando dice que usar f / 22 no es un problema? Depende. En una cámara con píxeles más grandes, será menos problemático que en una cámara con más píxeles apiñados en un sensor más pequeño. Si la imagen resultante va a ser dimensionada para la visualización web en ppp relativamente baja y alta compresión, no será mucho, si es que tiene algún factor. Si la imagen se imprime en tamaños relativamente pequeños, no será un gran problema. Si, por otro lado, la imagen se va a utilizar para una impresión de gran tamaño de alta resolución o se recorta en gran medida cuando se muestra en un monitor, será un problema mucho mayor.

Sé que esta no es una respuesta adecuada a su pregunta, pero quería evitar alargar el hilo de comentarios en la primera (y buena) respuesta.

Acabo de tomar un patrón de prueba de Siemens (de http://fotofreaks.de/fototechnik/siemensstern/Siemensstern_v1.1.pdf ) y verifiqué la resolución de mis DSLR (Pentax K-20D con zoom Wenta Pentax de 18-135 mm). Mis pruebas mostraron que, a varias distancias focales, siempre obtengo imágenes significativamente más nítidas en f / 11 que en f / 32. Eso me sugiere que, de hecho, las pequeñas aberturas por encima de f / 16 tienden a causar difracción negativa en lugar de aumentar la nitidez. Eso también explicaría que no se puede obtener una profundidad focal mayor ya que la difracción funciona nuevamente con este objetivo, ¿verdad?

Por supuesto, esto no es una explicación, solo un ejemplo, y lo hizo alguien con un conocimiento no demasiado profundo de la física involucrada. Pero te animo a que hagas pruebas similares.

No es estrictamente una respuesta al comentario de OP sobre Peterson, pero es útil para algunos:

El desenfoque de difracción está muy bien definido. Conociendo el f / stop y la distancia focal, el desenfoque se puede eliminar con muy pocos artefactos. SmartSharpen en PS, In-focus de Topaz y Piccure + de Piccureplus pueden hacer esto. La desconvolución es computacionalmente costosa. P + tiene una forma de configurar el procesamiento por lotes para que pueda dejar que se ejecute en un conjunto de pix durante la noche. Funciona mejor como primer paso en el flujo de trabajo de procesamiento de imágenes.