¿Cómo encuentro la apertura que produce imágenes de la más alta calidad para una lente determinada?

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No estoy hablando de aperturas grandes (f / 1.8, f / 2.8 ...), sino de aperturas pequeñas (f / 18, f / 20, f / 23 ...). Leí en alguna parte (en realidad creo que fue en este sitio, pero no recuerdo exactamente qué publicación / comentario fue) que la lente comienza a perder su calidad en aperturas pequeñas, como f / 16 y más pequeñas. ¿Es esto cierto?

Asumiendo la siguiente situación:

  • tienes un trípode
  • tienes tanta luz como necesitas
  • no te importa la velocidad de obturación
  • no te importa ISO
  • no te importa el desenfoque de movimiento o su falta

Por lo tanto, lo único que le importa es elegir la apertura de mayor calidad. ¿Qué valor tendrá y cómo es diferente entre lentes lentos y rápidos?

Richard Rodriguez
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La pregunta en la que está pensando es probablemente ¿Qué es un "límite de difracción"? o ¿Las aberturas más pequeñas proporcionan más profundidad de campo más allá del límite de difracción, incluso si la nitidez máxima sufre? . Pero la segunda parte de su pregunta es un poco diferente, así que no creo que sea un duplicado.
mattdm

Respuestas:

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El tema del que está hablando es la difracción. Es menos un problema de lente (todas las lentes causarán difracción) y más un problema de sensor.

Cuando la luz entra en una pequeña abertura, las ondas de luz pueden difractarse e interferir entre sí. Esto puede dar como resultado que el disco ventilado que una onda de luz dada proyecta en el sensor sea mayor que el tamaño de píxel del sensor, por lo que se produce una pérdida de calidad resultante.

Sin embargo, en situaciones del mundo real es discutible cuánta pérdida de calidad es realmente visible en la visualización normal. El procesamiento posterior y la impresión pueden ocultar una multitud de pecados.

En la situación que describe en su pregunta (que es esencialmente una toma de paisaje), probablemente establecería f / 16 como un buen compromiso entre la difracción y DoF, y utilizaría la distancia hiperfocal para garantizar la mayor nitidez de adelante hacia atrás posible.

Iba a vincular a Cambridge in Color, pero Gerikson me ha convencido: es un buen artículo, aunque un poco técnico.

EDITAR: Otro aspecto de esto se me ocurre. Usted mencionó 'la apertura de la más alta calidad' para una lente, y las lentes sí tienen un 'punto óptimo' que generalmente es de 1-2 paradas completamente abiertas. Sin embargo, esto da problemas de DoF en ciertas situaciones, es decir, paisajes.

ElendilTheTall
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Es un poco engañoso decir que es un problema del sensor. Yo lo llamaría un hecho de física y apertura. Un sensor de mayor resolución alcanzará una situación de difracción limitada antes, pero aún resolverá más detalles que un sensor de resolución.
Eruditass
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Lo que quise decir es que no hay algunas lentes que sean mejores que otras cuando se trata de difracción, pero sí hay sensores que sí lo son.
ElendilTheTall
Y digo que en realidad no hay sensores que sean mejores para un tamaño de sensor total dado, lo que puede ser un error común.
Eruditass
Además, f / 16 es diferente para cada lente. Si la lente tiene un ángulo muy amplio, f / 16 es mucho más pequeño físicamente que f / 16 en una lente de 400 mm.
Nick Bedford
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@Nick, aunque físicamente es mucho más pequeño, la distancia focal más corta significa que la luz no viaja tan lejos y, por lo tanto, el disco ventilado es más pequeño. Como resultado, se cancela y todo lo que termina importando es la relación f-stop.
Eruditass
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Después de una cierta cantidad de paradas, la difracción se arrastra y comienza a degradar la calidad de la imagen.

La apertura exacta varía con el tamaño y la resolución del sensor, pero la regla general para los DSRL APS-C parece estar alrededor de f / 11, y los puntos más pequeños de apuntar y disparar con altas densidades de píxeles podrían verlo en f / 5.6.

Cambridge in Color tiene una buena visión general de este fenómeno .

gerikson
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Realmente no diría que hay una apertura fija en la que la difracción se convierte en un problema. La apertura limitada por difracción ES el único factor de difracción que depende del sensor. En estos días, tenemos sensores APS-C que van desde aproximadamente 10mp hasta 18mp, con DLA en cualquier lugar desde f / 12 hasta aproximadamente f / 6.5. Alguien con una cámara APS-C de 18mp definitivamente verá algunos de los efectos del difuminado de difracción en f / 11, mientras que alguien con un sensor de 12mp probablemente estaría bien o solo comenzaría a ver difracción en f / 11.
jrista
@jrista buen punto! Yo mismo estoy usando un sensor de 10mp y generalmente no voy más allá de f / 11, ¡pero debería haberme tomado el tiempo para ampliar los efectos de los sensores de mayor resolución!
gerikson
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Hay algo llamado apertura limitada por difracción, que es el valor de apertura más allá del cual la difracción dará como resultado una pérdida de nitidez por píxel. Depende de la longitud de onda de la luz y del tamaño de cada píxel del sensor.

Hay otro factor a considerar en su pregunta de qué apertura ofrece la más alta calidad, suponiendo que tenga libre elección de apertura. Ese factor es que aunque detenerse más allá del DLA dará como resultado una nitidez de pico más baja, aún puede brindarle una mayor nitidez promedio en virtud de aumentar su profundidad de campo.

Matt Grum
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Esto parece una respuesta faltante a esta pregunta . :)
mattdm
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Si bien muchas personas han hablado sobre las ideas involucradas, nadie parece haber abordado directamente la pregunta del título: ¿cómo se evalúa la resolución más alta?

En teoría, la respuesta a eso es bastante simple: disparas a cada abertura y encuentras cuál dio la más alta calidad.

En realidad, rara vez es tan fácil. Comencemos con el caso más simple: un objeto completamente plano que es exactamente paralelo al plano película / sensor. En este caso, no tiene que prestar atención a la profundidad de campo, pero a menudo aún puede elegir. Con muchas lentes, el centro será más nítido en una abertura, pero las esquinas serán más nítidas en otra (generalmente un poco más pequeña). Para un ejemplo (razonablemente típico), el centro podría ser el más nítido en f / 5.6, pero las esquinas en alrededor de f / 8 a f / 9.5 más o menos.

Cuando agregamos una tercera dimensión, las cosas se ponen aún más interesantes. Una apertura más pequeña aumenta la profundidad de campo. En una imagen real, a menudo obtendrá una mayor porción que es razonablemente nítida al usar una apertura aún más pequeña que cualquiera de las mencionadas anteriormente. Por ejemplo, aquí hay una secuencia en f / 4.5, f / 8 yf / 11:

f / 4.5: ingrese la descripción de la imagen aquí f / 8: ingrese la descripción de la imagen aquí f / 11: ingrese la descripción de la imagen aquí

Sin embargo, un poco más que solo el cambio de nitidez y profundidad de campo cambia con la apertura. Solo por ejemplo, incluso si mira solo una parte de una imagen, la aberración cromática se puede minimizar en una abertura, el contraste se maximiza en una segunda abertura y la aberración esférica se minimiza en una tercera.

También debe separar la calidad de la imagen que mejor funciona. En la serie anterior, la versión f / 8 es (minuciosamente) más nítida en las esquinas (aunque no puedo ver la diferencia en el tamaño anterior), pero definitivamente prefiero la versión f / 4.5 porque el fondo distrae menos.

Probablemente debería mencionar otra arruga: puede (y algunas personas lo hacen) usar lo que se llama apilamiento de enfoque para aumentar la profundidad de campo (aparente), al tiempo que conserva una mayor nitidez de la que obtendría (generalmente) al detenerse a un tamaño realmente pequeño abertura. La idea básica es bastante simple: toma una serie de imágenes enfocadas a diferentes distancias y luego crea un compuesto construido a partir de las partes nítidas de cada una de esas tomas. Por ejemplo:

Enfoque cercano: ingrese la descripción de la imagen aquí

Enfoque lejano: ingrese la descripción de la imagen aquí

Compuesto: ingrese la descripción de la imagen aquí

Tenga en cuenta que el compuesto no es realmente solo de estas 2 tomas, sino de un total de 5, por lo que esto puede ser una buena cantidad de trabajo. Si miras detenidamente el compuesto, puedes ver que realmente debería haber usado aún más disparos con los puntos de enfoque un poco más juntos. Por ejemplo, la flor cercana y la flor lejana son razonablemente afiladas, pero algunas de las hojas intermedias realmente no lo son.

Jerry Coffin
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Llegará al límite de difracción del sensor de su cámara antes de alcanzar el límite de resolución de una lente. Por lo tanto, la apertura de "máxima calidad" para cualquier lente está justo por debajo del límite de difracción.

Para encontrar el límite de difracción para el sensor de su cámara, eche un vistazo a la Calculadora de límite de difracción en la parte inferior de esta página .

gjb
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En realidad, hay compensaciones: por lo general, la nitidez intrínseca de una lente mejora a medida que se cierra la abertura (la luz pasa efectivamente por un punto más estrecho dentro de la lente), de modo que la mejor calidad de una lente excelente (en cualquier punto dado en el campo de imagen) en una DSLR a menudo se alcanza aproximadamente 1/2 a 1 parada por encima del límite de difracción.
whuber