¿Cómo se encuentra el "punto óptimo" de una lente?


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He intentado buscar en Google esto, pero nunca he encontrado una respuesta satisfactoria.

He escuchado que el término "punto dulce" arrojado por algunos fotógrafos significa el f-stop de una lente que resulta en la mayor nitidez que la lente puede lograr.

Algunas preguntas sobre esto:

  1. El conocimiento fotográfico general indica que cuanto mayor sea el f-stop (menor será la apertura), mayor profundidad de campo alcanzará. Esto parece "sugerir" cuanto más alto sea el f-stop, más nítida será su imagen (todos los demás factores son iguales, por supuesto). ¿La idea de un "punto dulce" triunfa sobre esta regla? (entonces, teóricamente, un f11 podría ser más nítido que f22)

  2. ¿Es el "punto óptimo" un algoritmo óptico que se puede aplicar a cualquier lente, o tiene que ver con las particularidades de la fabricación de alguna lente?

  3. Finalmente, ¿cómo puedo determinar el "punto óptimo" de mis lentes principales?

Nota: Sé que otras cosas se tienen en cuenta en la nitidez, como ISO, luz, vidrio (lente), etc., pero ignore esto y suponga que son iguales para cada lente diferente.

Para el contexto, estoy tratando principalmente de lograr la máxima nitidez en la fotografía arquitectónica (interior y exterior) y el paisaje urbano, donde generalmente tiendo a alejarme de la pequeña profundidad de campo.

Respuestas:


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El punto óptimo de una lente es probablemente tan dependiente del tipo de superficie de captura de imagen utilizada como la lente misma. Tanto los sensores de película como los digitales tienen un límite de detalles que pueden resolver (aunque las películas de gran formato tienden a capturar MUCHO más detalles que los sensores digitales o de 35 mm en aperturas mucho más ajustadas , alrededor de f / 22). Suponiendo que tenga una lente con la mejor resolución imaginable ... en última instancia, estará limitado por el material de imagen. Esto se debe al "límite de difracción" de la película o el sensor.

La mecánica detrás de encontrar el "punto óptimo" de una lente puede ser bastante compleja, ya que es muy matemática. Para simplificar esto para los consumidores, el gráfico MTF (función de transferencia de modulación) nació como una forma de proporcionar información clara y matemáticamente derivada sobre la nitidez o resolución de una lente, película o sensor. Si está interesado en la teoría subyacente, este artículo es una buena lectura: Comprender la nitidez de la imagen .

En términos más simples, suponiendo que desea la máxima claridad para el tamaño y la densidad del sensor que está utilizando, para la mayoría de los sensores de imagen DSLR, el "punto óptimo" de la mayoría de las lentes de buena a alta calidad está entre f / 8 y f / 11. Las DSLR de nivel de entrada, que tienden a tener sensores más pequeños con fotosites más pequeños de mayor densidad, están limitadas por difracción en alrededor de f / 8 o f / 9. Las DSLR de gama alta, que tienden a tener sensores más grandes con fotosites más grandes y menor densidad, están limitadas por difracción en torno a f / 11.

Además de tener una lente realmente mala que no tiene la mayor resolución intrínseca, la mayoría de las lentes pueden resolver un alto grado de detalle fino. La mayoría de las lentes en el mercado en estos días tienen su propia tabla de MTF que puede ser útil para conocer el "punto óptimo" de las lentes en sí mismo. La mayoría de las cámaras digitales tienen información sobre cuándo el sensor se limita a la difracción. Los sitios de revisión como DPReview.com, the-digital-picture.com, etc. también indicarán las aberturas en las que el sensor se limita por difracción para la mayoría de las cámaras. Yo no hago mucha película, así que no puedo ofrecerle mucho sobre cuándo varios tipos de película pueden verse limitados por difracción.

Cabe señalar que la apertura de limitación de difracción (DLA) es solo cuando comienza la difracciónque afecta la calidad, pero no cuando ha alcanzado su efecto máximo (que generalmente es varias paradas más allá del DLA). La imagen visible que se suaviza por difracción generalmente no será evidente hasta que un par de paradas supere el DLA inicial. Para sensores de un tamaño determinado (es decir, APS-C), un sensor de mayor densidad comenzará a revelar la difracción antes, sin embargo, el sensor de menor densidad será incapaz de resolver detalles tan altos como el sensor de mayor densidad. Para cualquier tamaño de megapíxeles dado (es decir, 18mp), un sensor con un tamaño físico más grande generalmente proporcionará mejores resultados. La difracción afecta la calidad de la imagen debido a que la luz se dispersa más allá de un solo sitio fotográfico y afecta a otros. Como los sensores más grandes (es decir, Full-Frame vs. APS-C) tienen fotosites más grandes, se vuelven limitados por difracción en aperturas más estrechas que los sensores más pequeños.

El verdadero truco es encontrar la superposición entre el punto de nitidez máxima de la lente y el punto en el que un sensor de imagen puede resolver detalles claros sin suavizarlos visiblemente debido a la difracción. Una configuración de apertura en el área de superposición será el verdadero "punto óptimo" de la cámara y la lente que está utilizando. Por otro lado, si la profundidad de campo es más importante que la nitidez máxima, entonces una mayor apertura puede proporcionar un punto dulce más apropiado para su trabajo.


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amigo, eres un genio maldito, gracias! Dame algo de tiempo para digerir toda esta información y volveré. Gracias por una gran respuesta.
Andy

+1 para el científico. Hay una regla general para los dSLR, pero creo que la cara cambiante de los sensores les está dificultando que se adhieran.
John Cavan

@jrista: "la película de gran formato tiene la tendencia a resolver MUCHO más detalles que los sensores digitales o de 35 mm" - al comparar, por ejemplo, Velvia 50 en formatos de 35 mm y 6x9, los pares de líneas resueltos por milímetro siguen siendo los mismos, solo hay muchos más pares de líneas en el marco de 6x9. Al mirar impresiones del mismo tamaño, 6x9 tiene más detalles, pero la resolución subyacente es la misma. Lo mismo ocurre con el digital, si tanto el sensor recortado como el sensor de formato medio tienen la misma densidad de píxeles, su resolución máxima teórica es la misma (aunque más variables lo influyen).
Karel

Lo cambié de "resolver" a "capturar", ya que el punto clave era que su límite de difracción es considerablemente más alto, alrededor de f / 22. La resolución no era realmente el punto clave. Lo que trae un punto interesante sobre los sensores digitales ... los sensores de diferentes tamaños con el mismo tamaño de píxel y densidad tendrán el mismo límite de difracción. Si tomamos, por ejemplo, el nuevo D60, un sensor APS-C de 18mp, obtiene una difracción limitada a la asombrosamente baja apertura de f / 6.8. Un sensor de fotograma completo con el mismo tamaño / densidad de píxeles estaría limitado en la misma apertura, lo que plantea la pregunta ... ¿por qué tanta densidad? ;-)
jrista

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@jrista, la difracción es un fenómeno óptico que está vinculado a la lente y no al sensor. El tamaño físico del disco ventilado que causa el ablandamiento es independiente del medio en el que se proyecta. Un sensor de mayor resolución capturará más suavizado por píxel, pero la imagen general no será más suave, ya que el tamaño físico absoluto del disco ventilado que se captura será el mismo en ambos sensores.
Eruditass

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Con los números primos, siempre coloco una página de texto en la pared, coloco mi cámara en un trípode con un disparador remoto (el temporizador también funciona) y tomo un par de fotos en cada parada f principal: 2.8, 4, 5.6, 8, 11, 16, 20 y luego los comparo para la nitidez en el centro, los bordes y las esquinas. Verá que hay un rango más nítido y uso una rotuladora e imprimo "8-11" para colocar la lente en sí, así que sé para cada lente.

Con los zoom es más difícil porque el punto óptimo cambiará con la distancia focal, por lo que para una lente de 70-200 mm querrá hacerlo de forma incremental, como 75 mm, 100, 125, 150, 200 tal vez.

Solo tenga en cuenta que incluso si el texto no es perfectamente nítido en cualquier distancia focal / apertura, generalmente no fotografiamos texto y las diferencias de nitidez se pueden ver con texto que nunca vería en un paisaje, por ejemplo.


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Creo que "punto dulce" es un término bastante mal definido en el uso general, y de hecho verá que algunas personas hablan sobre el punto dulce de una lente con respecto a la configuración de apertura más nítida, y otras hablan sobre el punto dulce del círculo de imagen de una lente (por ejemplo, usando una lente de fotograma completo de 35 mm en una DSLR con sensor recortado).

No puede generalizar y decir "los primos de 50 mm tienen un punto óptimo en f / 8". Los diferentes diseños de lentes funcionan de manera diferente y harán diferentes compensaciones. Por lo tanto, no todas las lentes de un tipo dado tendrán el mismo punto óptimo.

Con respecto a la nitidez y la apertura, los gráficos de la función de transferencia de modulación (MTF) le darán una buena imagen (aunque teórica), si se publican para la configuración de apertura que le interesa. Pero los gráficos MTF pueden ser difíciles de encontrar para algunos lentes, y generalmente mostrarán solo una o dos configuraciones de apertura.

La forma empírica de determinar el punto óptimo para una lente que usted posee personalmente es tomar fotos de prueba en diferentes aperturas, preferiblemente en una escena de campo plano con detalles finos y bordes de alto contraste. Luego compara las imágenes y saca tus conclusiones. Es posible que no sea claro, según cuáles sean sus criterios. Por ejemplo, la abertura donde se afilan las esquinas puede ser diferente de la abertura donde el centro de las imágenes es más nítido. Obviamente, la técnica de disparo es importante para esto, por lo que usar un trípode con bloqueo de espejo y liberación de cable es ideal para eliminar el movimiento de la cámara como factor.

Si bien el rango f / 8-f / 11 generalmente se considera una opción segura, no diría que es universalmente cierto. Las lentes de mayor calidad ya comenzarán a ver los efectos de la difracción en f / 8, especialmente en los sensores de cámara de alta resolución. Por ejemplo, muchas lentes de nivel profesional de último modelo alcanzarán su punto óptimo de nitidez alrededor de f / 4-f / 5.


"Las lentes de mayor calidad ya comenzarán a ver los efectos de la difracción por f / 8, especialmente en sensores de cámara de alta resolución". - El límite de difracción no es propiedad de la lente.
Karel

@Karel, cuanto menor sea la calidad de la lente, mayor será el número f del "límite de difracción" porque la calidad de la lente limitará la resolución, no la difracción. La calidad de la lente aumenta con el número f, que es lo opuesto a la difracción. Imagen de un gráfico de número f (eje x) vs captura de resolución (eje y). Hay 3 curvas: límite de difracción, calidad de lente y resolución del sensor. La difracción se inclina hacia abajo, la calidad de la lente se inclina hacia arriba y la resolución del sensor es una línea plana. El valor más bajo de los 3 es su resolución en esa captura. Creo que dibujaré esto cuando llegue a casa, ya que puede ser útil.
Eruditass

Bueno, esto resultó mucho peor de lo esperado. Estos no son valores reales, pero dan una idea de las relaciones. imgur.com/9xtyR.png Si seguimos la lente de alta calidad, el sensor está limitado por los sensores de megapíxeles medio y bajo en 1 y 2. En el sensor de alta densidad, está limitado por su propia calidad de lente hasta f6.3, donde la difracción se arrastra, pero tiene una resolución más alta que con cualquiera de los otros sensores hasta f8 con el sensor de densidad media y f13 con el sensor de baja densidad. En la lente de calidad media, comienza con una lente limitada en todos los sensores. Por f4
Eruditass

Ese sensor de alta calidad está limitado por difracción en f6.3, mientras que el sensor de baja calidad no está limitado por difracción hasta f / 13. Esto es cada vez más visible con sensores de mayor resolución.
Eruditass

Ahora, para ampliar la limitación de difracción con respecto a los megapíxeles, el sensor de densidad media no obtiene la difracción limitada hasta f8. Aunque el sensor de megapíxeles altos tiene una difracción limitada alrededor de f6.3, aún capturará más detalles que el sensor de megapíxeles medianos hasta f8. Esto es solo con los sensores del mismo tamaño. Para aquellos que leen el gráfico: las líneas de las lentes se inclinan hacia arriba (en realidad son curvas que generalmente suben) y las líneas del sensor son planas.
Eruditass

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En cuanto a la fotografía, existen dos puntos que limitan la resolución de una imagen: uno es la Profundidad de campo (mira Wikipedia, no puedo publicar dos enlaces), el otro es la resolución física de la lente ( criterio de Rayleigh de Resolución Máxima).

Generalmente se obtiene una gran profundidad de campo con una abertura pequeña (f / 11 tiene una profundidad de campo menor que f / 22), mientras que una abertura grande conduce a un tamaño de punto limitado de difracción más pequeño para estas áreas de la imagen que están enfocadas .

Para una imagen ideal, hay dos objetivos contradictorios: apertura grande (número f pequeño) para los puntos en foco, apertura pequeña (número f grande) para una gran profundidad de campo. Dependiendo de la lente, el detector de película / ccd utilizado y lo que pretende fotografiar, las diferentes configuraciones son óptimas .

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