Entendiendo la profundidad de campo

Como ya decíamos en el artículo sobre distancia hiperfocal y profundidad de campo, es frustrante no conseguir que aparezca enfocada y con nitidez toda la escena que queremos captar o que aparezcan elementos perfectamente enfocados que distraigan al observador del verdadero punto de atención de la fotografía.

Tomamos las fotografías que llevamos en mente con una gran ilusión, nos vamos para casa a descargar las fotografías en el ordenador y al verlas en el monitor nos quedamos chafados, la escena que queríamos tomar no aparece como la habíamos imaginado. O bien no hemos obtenido la suficiente nitidez en su totalidad o hemos incluido elementos que distraen al observador. Aquí empiezan los tormentos, empezamos a pensar que somos unos pésimos fotógrafos o que el equipo de iniciación que hemos comprado es una castaña pilonga.

Pero ¿Qué ha ocurrido realmente para que nos pase esto? Sencillamente la profundidad de campo era inferior a la que necesitábamos para captar la escena que queríamos con una nitidez “aceptable”. Ni nuestro equipo es una castaña pilonga, ni somos pésimos fotógrafos, sencillamente hay conceptos, como el de “profundidad de campo”, que no dominamos todavía y que nos ayudaran a obtener mejores fotografías.

¿Qué es la profundidad de campo?

Repitiendo la definición que ya dimos en otro post, la profundidad de campo es sencillamente la suma de la distancia por delante y por detrás del plano de enfoque que se encuentra “aceptablemente nítida” y en la que el desenfoque no es apreciado por el ojo humano.

Evidentemente, para conseguir nuestro objetivo, ya sea el de obtener una imagen con gran nitidez o una imagen con un fondo totalmente desenfocado sin caer en la desesperación por los resultados obtenidos al llegar a casa, debemos conocer bien que es la profundidad de campo, entender que parámetros influyen en ella y ser capaces en una situación dada saber cual es la profundidad de campo que tenemos antes de realizar la toma, para de este modo tener el control sobre lo que aparece enfocado y lo que aparece desenfocado en nuestras fotografías.

¿De que depende la profundidad de campo?

La profundidad de campo se determina a partir de una expresión matemática que depende de la apertura del diafragma, de la distancia de enfoque, de la distancia focal y de lo que consideramos “aceptablemente nítido”, es decir tres factores que están perfectamente determinados al realizar la toma y de un factor totalmente subjetivo.

¿Cuándo considerar que la imagen es “aceptablemente nítida”?

Lo primero que debemos tener siempre muy presente es que cuando enfocamos con nuestra cámara un objeto únicamente los puntos que se localizan en un plano paralelo al sensor situado a la distancia de enfoque se encuentran enfocados, es decir un punto del plano de enfoque se convierte en un punto invertido sobre el sensor. Todo objeto que no se encuentre a esa distancia de enfoque se encuentra desenfocado, esté situado por delante o por detrás del plano de enfoque. Según el objeto se va alejando del plano de enfoque va aumentando progresivamente el desenfoque, hasta que llega un punto por delante y otro punto por detrás del plano de enfoque a partir de los cuales el desenfoque se hace apreciable al ojo humano. La distancia entre estos dos puntos por delante y por detrás del plano de enfoque es lo que hemos definido como profundidad de campo.

Para poder entender de forma rápida y sencilla cuando empezamos a apreciar el desenfoque nos podemos apoyar en la formación de la imagen a través de una lente delgada convergente siguiendo las leyes de la óptica.

Como vemos en las figuras los puntos situados en el plano de enfoque forman puntos en el plano del sensor, mientras que los puntos que se sitúan por delante o por detrás del plano de enfoque forman círculos en el plano del sensor.

Ahora bien, como la agudeza visual del ojo humano es limitada mientras el desenfoque sea pequeño, es decir el circulo que se forme en el sensor sea pequeño, percibiremos la imagen como “aceptablemente nítida”, llegando a un momento en el que el tamaño del circulo que se forma alcanza unas dimensiones que ya las percibe el ojo humano y no vemos “aceptablemente nítida” la imagen.

Como cada uno de nosotros tiene una agudeza visual diferente, dos personas pueden percibir diferencias en la nitidez de una misma imagen. Si encima sumamos a la agudeza visual de cada uno otros factores que influyen en la percepción de la nitidez de una imagen como son el tamaño de la fotografía, la resolución del dispositivo sobre el que la visualizamos, las condiciones de iluminación bajo la que la estamos observándola o la distancia a la que la observamos, ya nos podemos hacer una idea de que lo que se consideramos “aceptablemente nítido” pasa a ser algo muy personal para cada uno de nosotros.

Seguro que ya estáis pensando que si cada uno de nosotros va a considerar “aceptablemente nítido” una cosa diferente como hemos dicho que la profundidad de campo se determina con una expresión matemática y además habéis encontrado en la web que existen numerosas calculadoras de profundidad de campo, ¿no? Bueno pues para tener una tener un patrón de lo que se considera “aceptablemente nítido” y así calcular la profundidad de campo, se recurre a la adopción de un criterio de nitidez a partir del cual poder calcular la profundidad de campo.

El concepto que se adopta como criterio de nitidez es lo que se conoce como “Circulo de Confusión”, o CoC de sus siglas en inglés, y se define como el máximo diámetro del circulo que se forma en el sensor de la cámara y que se ve como un punto enfocado en la imagen que hemos impreso. Es el “Circulo de Confusión” quien determina lo que es aceptablemente nítido.

El tamaño de este círculo va a depender, como hemos apuntado anteriormente, de la agudeza visual del observador, del tamaño de la copia impresa, de la distancia de observación y del tamaño del sensor.

Por un lado, la agudeza visual del ojo humano permite distinguir un objeto cuando el ángulo visual es de al menos 1 minuto de arco. Esto significa que a la distancia de 35 cm, la habitual de lectura o de observación de una fotografía, somos capaces de distinguir objetos de 0,1 mm. Probar sustituir estos valores en la expresión de la figura. Por otro lado lo más habitual cuando llevábamos a revelar nuestros carretes de fotografía era solicitar las copias con un formato de 10×15 cm. Cuando las recogíamos mirábamos con ansiedad los resultados obtenidos evidentemente a la distancia habitual de lectura, unos 35 cm.

Con lo expuesto, tenemos que los círculos de esta fotografía superiores a 0,1 mm serán distinguibles por nuestro ojo, pero en el negativo con un tamaño de 24×36 mm cuatro veces más pequeño que la copia en papel, el círculo de 0,1 mm equivale a un círculo de 0,025 mm en el negativo, cuatro veces más pequeño.

Este valor del círculo que se apreciará nítido lo hemos obtenido adoptando unos valores para la agudeza visual, el tamaño del sensor, el tamaño de la copia y la distancia de visualización de esta.

Puede que se os pase por la cabeza que este valor de 0,025 mm del círculo que se aprecia nítido es el tamaño del CoC que determina lo que es aceptablemente nítido y a partir de él calcular la profundidad de campo con su expresión matemática. Pues estáis en lo cierto, pero con la salvedad que este tamaño del círculo de confusión solo nos es válido en el caso comentado. ¿Qué pasa si la distancia de observación de la fotografía es otra?, ¿y si el tamaño de la copia es diferente?, ¿y si tenemos una cámara APSC en la que el sensor es más pequeño?, ¿o si tenemos una mejor agudeza visual? Pues lo que pasa es que deberíamos rehacer de nuevo los cálculos anteriores, el tamaño del círculo de confusión que obtendremos será diferente y manteniendo constantes la apertura del diafragma, la distancia de enfoque y la distancia focal de la lente obtendremos una profundidad de campo diferente.

Cómo afecta el tamaño del círculo de confusión a la profundidad de campo

A estas alturas ya somos capaces de determinar nuestro criterio de nitidez, es decir, el tamaño del círculo de confusión que adoptaremos para el cálculo de la profundidad de campo, pero ¿cómo afecta el tamaño del círculo de confusión adoptado como criterio de nitidez en la profundidad de campo?

Cuanto más exigentes seamos en el criterio de nitidez, es decir adoptemos un círculo de confusión menor, más pequeña será la profundidad de campo. Si reflexionamos un poco esto es lógico. Si hemos definido la profundidad de campo como la suma de la distancia por delante y por detrás del plano de enfoque donde no es apreciable el desenfoque y sabemos que los puntos fuera del plano de enfoque forman círculos en el sensor, mayores cuanto más lejos se encuentran de este plano. Cuanto menor sea el valor del círculo de confusión que adoptemos como criterio de nitidez, antes alcanzaran los puntos fuera del plano de enfoque el tamaño de este valor del círculo de confusión sobre el sensor, apreciándose el desenfoque.

Debemos entender esto muy bien, porque podemos caer en la tentación de pensar que si necesitamos mayor profundidad de campo aumentamos el circulo de confusión y arreglado. Eso no es así, la fotografía será la misma adoptemos el circulo de confusión que adoptemos, lo que hemos hecho es bajar nuestra exigencia sobre la nitidez de la fotografía y pasamos a considerar que la zona que vemos aceptablemente nítida es mayor que antes.

Cómo afecta la apertura del diafragma a la profundidad de campo

Cuando usamos diafragmas cerrados, es decir número f mayor, tenemos una mayor profundidad de campo siempre que estemos manteniendo la misma distancia de enfoque, la misma distancia focal y mantengamos el mismo criterio de nitidez. Es decir, si cerramos el diafragma (números f mayores) incrementaremos la parte de la imagen que tendremos aceptablemente nítida, mientras que si abrimos el diafragma (números f menores) la parte aceptablemente nítida de la imagen es menor.

Esto ocurre porque al cerrar el diafragma obligamos al haz de luz pasar por un agujero de menor tamaño haciendo que los rayos de luz que inciden en el sensor lo hagan con un menor ángulo lo que hace que el circulo que forman en el sensor los puntos situados fuera del plano de enfoque sea menor.

Al ser la apertura del diafragma un parámetro sobre el que es fácil actuar, podemos usar la apertura del diafragma para conseguir el efecto que seseamos en nuestra fotografía sin variar la distancia de enfoque ni la distancia focal empleada.

Al ser la apertura del diafragma un parámetro sobre el que es fácil actuar, podemos usar la apertura del diafragma para conseguir el efecto que seseamos en nuestra fotografía sin variar la distancia de enfoque ni la distancia focal empleada.

Cómo afecta la distancia de enfoque a la profundidad de campo

La distancia de enfoque afecta a la profundidad de campo reduciendo ésta cuanto menor es la distancia a la que se encuentra el sujeto enfocado. Es decir, si nos acercamos al sujeto que estamos enfocando disminuimos la profundidad de campo, mientras que si nos alejamos de él aumentamos la profundidad de campo.

Además, la distancia al plano de enfoque (distancia al sujeto) afecta mucho a la forma de como se distribuye la profundidad de campo por delante y por detrás del plano de enfoque. En general la zona enfocada por delante del plano de enfoque y la zona enfocada por detrás del plano de enfoque no es la misma, siendo generalmente menor la distancia enfocada por delante del plano de enfoque que por detrás. Acercarnos al sujeto hace que la zona enfocada por delante y por detrás se equilibre llegando a poder tener el 50% de la profundidad de campo por delante del sujeto y el 50% de la profundad de campo por detrás, mientras que si nos alejamos del sujeto el porcentaje de la profundidad de campo que se sitúa por detrás del plano de enfoque va haciéndose mayor y disminuyendo el porcentaje que se sitúa por delante del plano de enfoque.

Debemos tener presente en todo momento que cuando digo zona enfocada me estoy refiriendo a la zona que consideramos razonablemente nítida según nuestro criterio de nitidez.

Esta variación de la profundidad de campo con la distancia al sujeto la podemos aprovechar en la fotografía de retrato acercándonos al sujeto para conseguir desenfocar totalmente el fondo de la escena centrando la atención en la persona retratada.

Cómo afecta la distancia focal a la profundidad de campo

El tema de como afecta la distancia focal a la profundidad de campo es un poco mas complejo, porque al cambiar la distancia focal el ángulo de visión ya no es el mismo y el encuadre es totalmente diferente. Los grandes angulares tienen ángulos de visión muy amplios, mientras que los teleobjetivos tienen ángulos de visión reducidos. Esto se traduce en que al fotografiar con un gran angular los objetos se muestran con menor tamaño y como si estuviesen lejos de la cámara, mientras que con un teleobjetivo, estos aparecen con mayor tamaño y cercamos a la cámara.

Obviando el diferente encuadre que vamos a tener en la fotografía y manteniendo igual apertura, distancia de enfoque y criterio de nitidez tendremos mayor profundidad de campo con el empleo de objetivos de menor distancia focal, grandes angulares, y menor profundidad de campo para distancias focales mayores, es decir con teleobjetivos.

Pero las fotografías obtenidas no son comparables ya que los encuadres como hemos dicho son totalmente diferentes debido al diferente ángulo de visión que se obtiene con cada distancia focal y los objetos fotografiados no ocupan el mismo espacio en la fotografía.

Pero ¿que ocurre si utilizamos distancias focales diferentes e intentamos conseguir el mismo encuadre haciendo que el motivo a fotografiar ocupe el mismo espacio en las dos imágenes? Pues que tendremos necesariamente que modificar la distancia de enfoque para que al modificar el ángulo de visión que nos da la nueva distancia focal consigamos tener el mismo campo de visión. Estas dos fotografías ya son más comparables entre ellas, al tener el mismo encuadre y con los objetos fotografiados del mismo tamaño.

En este caso, si la distancia de enfoque es mucho menor que la distancia hiperfocal, nos encontramos con que la profundidad de campo prácticamente es la misma con las dos distancias focales, pero la distribución entre la parte enfocada por delante y por detrás del plano de enfoque ya no es la misma, a menor distancia focal la parte enfocada por detrás del plano de enfoque es mayor mientras que con mayor distancia focal la parte enfocada por delante del plano de enfoque es mayor.

Sin embargo, si la distancia de enfoque se aproxima a la distancia hiperfocal, la fotografía tomada con el objetivo de menor distancia focal tiene mayor profundidad de campo

Cómo afecta el tamaño del sensor a la profundidad de campo

En los factores que hemos enumerado que afectaban a la profundidad de campo no hemos mencionado directamente el tamaño del sensor, aunque hemos mencionado que si afectaba al cálculo del CoC y por tanto al criterio de nitidez que adoptemos y a la profundidad de campo obtenida con este criterio de nitidez.

Como comento, no lo hemos mencionado explícitamente porque si estamos haciendo fotografías con nuestra cámara, desde luego cambiarle el sensor para tener mayor o menor profundidad de campo no es una opción, jejeje. Pero si que podemos plantearnos que pasa con la profundidad de campo si para realizar la fotografía empleamos una cámara con sensor full-frame, APS-H, APS-C, micro cuatro tercios o una compacta, evidentemente manteniendo la distancia focal, la distancia de enfoque, la apertura del diafragma y el criterio de nitidez.

En primer lugar al realizar la misma fotografía con dos cámaras con sensores de diferente tamaño manteniendo la distancia focal y la distancia de enfoque tendremos encuadres diferentes, ya que sensores con menor tamaño cubren un ángulo de visión menor, ocurriendo un efecto parecido a lo que nos ocurría al cambiar la distancia focal. Para obtener el mismo encuadre deberíamos cambiar la distancia focal. Os recomiendo que refresquéis los conceptos que vimos en el artículo sobre la distancia focal equivalente y el factor de recorte.

Por ejemplo, si empleamos una cámara full-frame con un sensor de 36x24mm igual al tamaño de la película de 35 mm y una cámara APS-C de Canon con un sensor de 22,2×14,8 mm esta última tiene un factor de recorte, es decir una relación entre la diagonal del sensor y la diagonal de la película de 35 mm de 1,6. Si empleamos en ambas cámaras un objetivo de 50 mm para hacer la fotografía, el ángulo de visión en la cámara APSC es distinto del que obtenemos con la cámara full frame. Para obtener el mismo ángulo de visión deberíamos emplear un objetivo de 80 mm en la cámara full frame, ya que la distancia focal equivalente del objetivo de 50 mm en una cámara APSC de canon es 80 mm. Es decir, para obtener el mismo angulo de visión que da una cámara con sensor full frame en una cámara APSC debemos emplear un objetivo de menor distancia focal.

Como el efecto del tamaño del sensor es equivalente al de reducir la distancia focal del objetivo, para obtener el mismo ángulo de visión en la cámara APSC necesitamos un objetivo de menor distancia focal, y la profundidad de campo aumenta al reducir la distancia focal tenemos que a menor tamaño del sensor tendremos mayor profundidad de campo.

Espero que este análisis sobre la profundidad de campo y como se ve afectada por los distintos factores que influyen en ella os sea de ayuda para mejorar vuestras fotografías y seáis capaces de conseguir lo que lleváis en mente a la hora de tomar la fotografía. Os dejo un enlace a la calculadora de profundidad de campo de la pagina web de DOF.

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