Diafragma y apertura

El diafragma 1

El diafragma es un sistema mecánico que abre o cierra un agujero por el que pasa la luz y en la mayor parte de las ocasiones se encuentra dentro del objetivo, es decir, no es una parte constituyente del cuerpo de la cámara, sino que se sitúa en el objetivo.

Como puedes suponer cuanto más se cierra el diafragma menos luz pasa y justo lo contrario, al abrirlo dejamos pasar más luz. Para llegar a un sistema de referencia común a todos los objetivos se empezaron a utilizar los números F, o aperturas de diafragma. Son, en breve, unos números que marcan la cantidad de luz que deja pasar el objetivo a través suya. 

Los números F de un objetivo se obtienen mediante un cálculo matemático. El cálculo es sencillo, basta con dividir el tamaño de la pupila del objetivo por su distancia focal. Es decir el tamaño del diámetro que tiene la lente principal del objetivo, esa es la pupila, entre la distancia focal.

Si tenemos un objetivo de focal 50mm y el tamaño de su pupila es 25, el número F será 50/25 = 2
Si en este mismo objetivo cierro el aro de diafragma hasta que la pupila de entrada sea 12 milímetros, tendré un número F = 50/12 = 4.16, pero en la serigrafía aparece como F=4

Esta es una escala de números F estándar.

Cada objetivo tiene un rango específico de valores f que van desde un mínimo hasta un máximo y estos dos valores extremos dependen de su fabricación y diseño. Si tu objetivo no tiene f/1.4  no pasa nada, es simplemente que por su fabricación no puede. Como digo, cada objetivo tiene un rango de números F.

Cada salto entre números consecutivos, cada paso en jerga fotográfica, hace que el objetivo deje pasar justo el doble o la mitad de luz. Si un objetivo deja pasar una cantidad X de luz en su valor F=5.6, dejará pasar exactamente la mitad en su valor F=8 y exactamente el doble en su valor F=4

En la mayor parte de los objetivos modernos no vamos a encontrar esta anilla de diafragma y sus valores serigrafiados. El diafragma por supuesto que sigue existiendo pero ya no se controla manualmente sino desde una rueda o botón en el cuerpo de la cámara. Es ahí, en la cámara donde tenemos que ajustar los valores de diafragma F a lo que necesitemos.

El control es mucho más fino, ya que se hace con un sistema electrónico y por tanto permite encontrar posiciones intermedias a los valores de la escala habitual.

1. El diafragma es un agujero que deja pasar más o menos luz. 
2. Para saber cuánta luz deja pasar el objetivo utilizamos los valores de apertura o números F
3. Un número F bajo significa que el diafragma está abierto
4. Un número F alto significa que el diafragma se ha cerrado y deja pasar menos luz
5. El salto entre dos números F de la escala estándar se llama en fotografía “paso”
6. En cámaras con control electrónico del diafragma podemos usar incrementos de tercios de paso o mitad de paso
7. El menor número F que entrega un objetivo se denomina “luminosidad” del objetivo. 

El diafragma 2

En teoría un objetivo con el valor f 5.6 debería dejar pasar exactamente la misma cantidad de luz que otro objetivo diferente también configurado con f 5.6. Pero esto es sólo teoría. En la práctica cada objetivo se construye de forma diferente, sus cristales tienen pérdidas por reflexiones internas, en los más largos, en los objetivos en los que el tubo es muy largo también se pierde luminosidad debido al camino que tiene que recorrer la luz.

Para solucionar este problema y en especial para aquellos fotógrafos o directores de fotografía que lo necesiten por lo especial o concreto de su trabajo se pueden utilizar también los números T.

La T aparece por la palabra “Transmitancia”, que indica la relación de luz que deja pasar un objetivo comparada con la que le entra. Mientras que el número F es una cantidad más teórica, el número T es una medida real sobre la cantidad de luz que deja pasar. De esta forma, un objetivo concreto puede tener un número F=2.8 y en esa misma posición puede tener T=3.2, lo cual significa que realmente es un poco menos luminoso que ese 2.8 que indica.

Escalas equivalentes y equipos compactos

Por ahora y durante bastantes años el sistema de referencia ha sido el que conocemos como 35mm. La razón es simple, durante el siglo XX este sistema ha sido el más popular y la mayor parte de objetivos y equipos fotográficos se construyeron para el formato de 35mm. Este es el que hoy conocemos como Full Frame y el tamaño del sensor o en su día, el tamaño de la película era de 24mm de alto por 36mm de ancho.

Este no fue el único sistema. Para fotografía había otros como el de 120mm y placas fotográficas más grandes, y en vídeo estaban el 70mm para IMAX, el clásico 8mm para uso más casero y el 16 y 35mm para cine. Pero desde luego el formato más popular y que más equipos construyó fue el de 35mm.

En la actualidad disponemos de una increíble variedad de cámaras, de ópticas y de tamaños de sensores. Las marcas construyen sistemas autónomos, eficaces y prácticos, pero que no guardan relación con las magnitudes y conocimiento popular creado alrededor de la fotografía.   Todo cambia rápidamente y es difícil ya saber qué estamos comprando y para qué podemos usarlo.

Aun así, podemos seguir utilizando como referencia el sistema de 35mm. Es el clásico, digamos como el punto de partida y al final, tengas la cámara que tengas acabarás hablando de distancias focales y de aperturas en relación al 35mm.

Como ejemplo de esto podemos tomar una cámara compacta, la canon powershot G15. Su sensor es pequeño, con unas dimensiones de 7,6x,5,7mm.

Cuando vemos las especificaciones nos dice que la distancia focal de su objetivo es de 6.1 a 30mm, puesto que es un zoom. Y los números F indican una apertura máxima de f:1.8-2.8.  Para saber cuál es el equivalente en 35mm y así hacernos una idea de las capacidades reales de esta cámara tenemos que hacer lo siguiente:

El factor de multiplicación de esta cámara es de 4.6. Es decir, su sensor es 4.6 veces menor que uno de 35mm. Esto se puede saber con un cálculo matemático muy simple. Bien pues una vez que sabemos ese factor de recorte o factor de multiplicación podemos calcular los equivalentes.

Para la distancia focal, como es 6.1-30, multiplicamos por 4.6 y obtenemos un 28-140mm

Para la apertura, igual, como es f:1.8-2.8, multiplicamos por 4.6 y tendremos f:8,3-13

Vemos otro ejemplo para la cámara vídeo Panasonic P2 HD-AJ-PX270

El sensor de esta cámara es de ⅓ de pulgada, es decir, sus dimensiones son 4.8×3.5mm

Sus distancias focales son 3.9 y 86 mm, mientras que la apertura da 1:1.6-3.2

Como el factor de multiplicación es 36/4.8= 7.5

Las focales serán 30mm y 670  y los números f  12 y 24

Opciones creativas

El aspecto creativo más importante y con diferencia estudiado del diafragma es su capacidad de afectar a la profundidad de campo. Para entender esto tengo que definir muy brevemente qué es la profundidad de campo.

Supón que quieres hacer una fotografía a una flor que está a un metro de distancia de donde tú y tu cámara estáis. Encuadras con la cámara esta flor y el siguiente movimiento es enfocar, hacer que aparezca nítida en el visor. Este enfoque lo puedes hacer manual o usando medio botón de tu cámara. Bien pues cuando estás enfocado sobre la flor ocurre que hay una zona por delante y por detrás de dicha flor donde pongas lo que pongas también está enfocado. La flor podría moverse ligeramente hacia tu posición o separarse y seguirás viéndola enfocada. Pero si la flor se separa o aleja mucho entonces se desenfoca.

La zona en la cual la flor permanece enfocada es la profundidad de campo. Básicamente las distancias desde tu cámara entre las cuales los objetos están enfocados.

El diafragma tiene la capacidad de influir en el tamaño de esa zona. Cuando está muy abierto, es decir, tiene número F bajos, esa profundidad de campo es pequeña. Si cerramos el iris y el agujero del diafragma es menor, es decir, tenemos números F mayores, esa distancia aumenta.

Cuánta profundidad de campo necesitamos en cada imagen depende de cada situación. Habrá tomas donde será necesaria una profundidad de campo pequeña, en otras hará falta una más grande.

La razón estética fundamental por la cual podemos querer utilizar una profundidad de campo pequeña es porque de esa forma producimos un desenfoque fuerte sobre el resto de la imagen. Desenfocar supone perder detalle, perder contraste y por tanto hacer que el espectador no preste atención. Si no prestamos atención a las zonas desenfocadas es porque lo prestamos en las zonas enfocadas. Es decir, es una herramienta clara para dirigir la mirada del espectador, hacerle prestar atención a lo que tú quieres.

La profundidad de campo no depende exclusivamente del diafragma, también lo hace de la distancia focal del objetivo y de la distancia hasta el sujeto fotografiado. Pero por el momento nos centramos en el diafragma, en un capítulo posterior trataré más en detalle la profundidad de campo.

Problemas ópticos

Otro aspecto sobre el que podemos prestar atención en relación al diafragma es el siguiente. Cuando está completamente abierto significa que no estorba al paso de la luz y por tanto toda la luz que recoge la lente primaria, la principal, pasa hacia el sensor para formar la imagen.

En este caso estamos utilizando todo el cristal, toda la lente para formar la imagen.

El problema es que la mayor parte de las ópticas tienen problemas en los bordes. Su calidad óptica puede ser buena, pero aún así los bordes siempre son complicados y dan aberraciones de coma y esféricas.

Así utilizar el diafragma abierto a tope hará que esas aberraciones se transmitan a la imagen sobre el sensor.

Por otro lado, si cerramos mucho el diafragma hacemos un agujero muy pequeñito por el que puede pasar la luz. Esto genera otro efecto óptico que se llama difracción. A consecuencia de esta difracción la imagen que llega al sensor se ve comprometida en su nitidez. Lo que deberían ser puntos claros y contrastados de luz sobre los píxeles del sensor se convierten en manchas borrosas y la imagen se compromete.

Este efecto es más notable en cámaras con sensores muy pequeños. Si el sensor es pequeño también los son los píxeles que lo forman y menos capacidad tienen de separar, de resolver la luz que les está llegando.

Parece ser que no es buena idea utilizar diafragmas muy abiertos o muy cerrados. Debemos quedarnos con esta idea y actuar en consecuencia. Si estamos haciendo una toma donde por su naturaleza no es necesario que el diafragma esté en uno de esos extremos siempre intentaremos mantenerlo en un valor medio.

Habrá multitud de ocasiones donde será necesario abrir o cerrar del todo, pero bueno, en ese momento prevalece la elección estética sobre la posible pérdida de calidad técnica.

De todas formas tampoco hay que asustarse mucho y huir de los extremos. La pérdida de calidad óptica por cualquiera de estos dos efectos, aberraciones o difracción puede o no ser un problema. Todo depende del tipo de imagen que estemos grabando.

Otro efecto “creativo”

Hay otra opción creativa que nos permite el diafragma y que de nuevo se debe al efecto de la difracción. Si encuadramos una fuente puntual de luz, como el sol, la luna una farola o cualquier bombilla y cerramos mucho el diafragma aparece ese efecto de estrella que puede ser muy interesante. Normalmente para que sea notable hay que cerrar a tope el diafragma.

Polvo sobre el sensor

Y por último, comentaros que cuanto más cerrado está el diafragma más se notan los posibles efectos de partículas de polvo en los objetivos o en el sensor.

Cuando el diafragma está abierto la luz puede dispersarse más, llega desde más direcciones y la sombra que producen las motas de polvo es menor. Pero si se cierra el diafragma la luz llega más colimada, más direccional y las sombras son más fuertes. El gráfico siguiente es muy indicativo de este fenómeno.  

1. Los números T son una medida real de la transmitancia de los objetivos 
2. Las escalas de equivalencia en el diafragma y focal para cámaras compactas
3. Aspecto creativo del diafragma, uno de los controles de la profundidad de campo
4. Diafragmas muy abiertos pueden producir aberraciones ópticas en la imagen
5. Diafragmas muy cerrados pueden producir difracción y empeorar la calidad de la imagen
6. Motas de polvo y efecto estrella en fuentes puntuales cerrando el diafragma

Espero que este artículo os sirva de ayuda. Hace ya años que lo escribí y lo mantenía en la antigua página de Docunatura, pero he querido conservarlo porque aunque ya hay mucha información por internet respecto a estos temas técnicos nunca está de más tener un resumen como este especialmente para los principiantes. 

Si quieres ver más, lee aquí