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IUNA- Instituto Universitario nacional del Arte
Depto de Artes Audiovisuales.
El material sensible alojado en una cámara hermética a la luz registra la imagen que se proyecta sobre él.
- La cámara proporciona el medio físico para que la proyección de una imagen sea posible.
CÁMARA OSCURA :
Toda cámara funciona según el principio de cámara oscura que establece que si a un compartimiento estanco a la luz con un orificio de diámetro muy pequeño en una de sus caras se enfrenta un objeto, los haces de luz reflejados por el objeto atravesarán el orificio desviándose en forma oblicua, según el principio de difracción de la luz, y proyectando una imagen del objeto en la cara posterior de dicho compartimiento oscuro. Esta imagen se forma invertida vertical y lateralmente con respecto al objeto original. Este orificio recibe el nombre de orificio estenopeico por lo que a la cámara oscura también suele llamársela cámara estenopeica.
El principio de difracción de la luz se basa en el hecho de que la trayectoria del rayo luminoso es desviada ligeramente cuando pasa cerca de un borde opaco. El grado de desviación es mayor para las ondas largas que para las cortas. Al pasar los haces de luz por un orificio pequeño generan por dispersión ondas secundarias que se interfieren unas con otras. Estas interferencias producen una diferencia de fase de un tren de ondas con respecto a otro, anulándose, con lo cual no se percibe luz. En otros trenes de ondas esto no ocurre y vemos luz. La imagen proyectada estará formada por círculos concéntricos luminosos y oscuros.
El diámetro del orificio estenopeico, la diferencia en el grado de desviación de las diferentes longitudes de onda y la interferencia de las ondas secundarias determinan que la imagen formada sea poco luminosa y de escasa nitidez. Al aumentar el diámetro del orificio aumenta la luminosidad de la imagen pero disminuye aún mas la nitidez debido a que para un punto del sujeto serán mas de uno los haces de luz que proyecten su imagen, es decir, para un punto del sujeto habrá mas de un punto imagen.
Para obtener una imagen de mayor calidad en cuanto a luminosidad y nitidez se remplaza el orificio estenopeico por una lente.
UNAUNAUNAUNA- Departamento de Artes Audiovisuales.
OTAAOTAAOTAAOTAA- Iluminación y Cámara. Cátedra Daniel Leotta
Introducción a los Conceptos de óptica Fotográfica
Una lente es un trozo de cristal al que se le ha dado una forma determinada para desviar los haces de luz que la atraviesen según el principio de refracción de la luz.
REFRACCIÓN DE LA LUZ
Cuando la luz pasa de un medio de propagación a otro, sufre un cambio de velocidad al que acompaña un cambio de dirección en su trayectoria. Estos cambios de trayectoria se rigen por leyes determinadas; las leyes de Snell para la refracción:
1ª Ley.- El rayo Incidente, la Normal y el rayo Reflejado están en el mismo plano.
2ª Ley.- Los senos de los ángulos de incidencia y de refracción son proporcionales a las velocidades de propagación de la luz en los respectivos medios.
La trayectoria de la luz sufre un cambio en su dirección cuando cruza la superficie de separación de dos medios diferentes de distinta densidad, como consecuencia de la diferente velocidad de propagación en cada uno de estos medios.
Indice de Refracción : Se llama índice de refracción de un medio a la relación entre la velocidad de la
luz en el vacío y la que tiene en un medio concreto, por ejemplo en el aire o en el agua. Se expresa de la siguiente forma: n = c/v
Donde "n" es el índice de refracción de un medio específico, "c" es la velocidad de la luz en el vacío y "v" es la velocidad de la luz en un medio concreto.
Indice de refracción del
Vacío............... 1 Aire.................1,0002 Vidrio................. 1,4 Agua.................. 1,
Puesto que el vacío es el medio menos denso y donde la luz se propaga más rápidamente, el índice de refracción no puede ser menor de 1 y pocas veces mayor de 2.
La forma común de expresar el índice de refracción es estableciendo la densidad relativa de un medio con respecto al otro, el índice de refracción del primer medio por el seno del ángulo de incidencia es igual al índice de refracción del segundo medio por el seno del ángulo de refracción.
Grado de desplazamiento del rayo refractado:
La mayor o menor desviación, con respecto a la normal, que sufre el rayo incidente al pasar de un medio a otro depende de:
La densidad relativa de los dos medios. Cuanto mayor sea la diferencia de densidad mayor será el grado de desviación.
- Del ángulo de incidencia.
- De la longitud de onda del rayo incidente.
prismas. Los haces de luz refractados cortarán al eje óptico en su trayectoria cruzándose en algún punto del espacio posterior. A este caso de refracción se lo conoce como “convergencia”. Se trata de un sistema óptico con poder convergente.
Dos prismas de iguales características asociados por sus vértices refractan los haces de luz alejándose del eje óptico. En este caso hablamos de “divergencia” y el sistema óptico que lo produce tendrá poder divergente.
Estos dos casos básicos de refracción representan el funcionamiento de los dos tipos principales de lentes.
- Las lentes son asféricas, discos de cristal o vidrio transparente cuyas superficies son curvas sin llegar a la forma esférica, mas delgadas en los bordes que en el centro, en el caso de las lentes convexas y a la inversa en el caso de las lentes cóncavas, en ambos casos el radio de curvatura o pauta de sus caras determinará junto al índice de refracción, las características de refracción particulares de cada lente.
- Las lentes convexas tienen poder convergente por lo que se las llama lentes convergentes.
- Las lentes cóncavas tienen poder divergente por lo que se las llama lentes divergentes.
- Las lentes convergentes proyectan imágenes que se forman en un plano del espacio posterior a la lente. Si en el plano donde se forma la imagen se coloca una pantalla, la imagen se formará sobre ella. Por este motivo se dice de las lentes convergentes que forman imágenes reales.
- Las lentes divergentes forman la imagen en un plano espacial que se ubica por delante de la lente. Una pantalla colocada en ese plano no permitiría ver la imagen formada. Es por este motivo que se dice de las lentes divergentes que forman imágenes virtuales. Es el caso de los espejos en los cuales la imagen se hace visible por la reflexión producida por la superficie reflectante sumada a la cara posterior del espejo.
Lente convergente Lente divergente
OBJETIVOS:
- Las lentes utilizadas en fotografía, cine y video son refractoras.
- Un lente fotográfico está compuesto por más de un elemento óptico y combina lentes convergentes y divergentes para tener una mejor calidad y especificidad en la imagen que forma. Todo el sistema óptico tiene poder convergente y por estar formado por varias lentes se lo llama “Objetivo”.
- La construcción de un objetivo fotográfico requiere una altísima precisión tanto en la etapa de diseño, como en la fabricación del vidrio óptico y de los distintos elementos ópticos que lo formarán.
- En la etapa de diseño se calcula y determina la curvatura en función del poder convergente o divergente de cada elemento, el índice de refracción de cada uno, el radio de curvatura, la posición de cada elemento y la relación de distancia entre ellos.
- El vidrio óptico se obtiene a partir de variedades muy puras de arena cuidadosamente seleccionadas en función de la ausencia de hierro en su composición. Se mezclan con distintos óxidos metálicos como óxido de plomo, óxido de bario y otros que definirán el índice de refracción y dispersión de cada tipo de vidrio óptico. La mezcla se funde a 900°C con agi tación constante hasta que deja de hervir y producir gases. Al enfriarse tiende a partirse. Se separan las partes y se calientan. En el caso en que la lente vaya a trabajarse por pulido se comprimen en placas y se templan dejándolas enfriar lentamente durantes varios días para descomprimir las tensiones internas, se cortan en discos, se tallan para obtener la curvatura aproximada que se ajusta por desbaste y pulido. En el caso en que las lentes se obtengan por moldeado se comprimen en los moldes y se procede al templado y acabado.
- Las técnicas de moldeado o de pulido para la obtención de los distintos elementos ópticos va a influir en el rendimiento o especificidad del objetivo. Los objetivos con elementos pulidos suelen tener un mejor rendimiento óptico ya que el pulido se hace en varias etapas con un preciso control en cada paso y aplicando distintas sustancias pulidoras minerales cuidadosamente dosificadas.
- Antes de ser montadas se trata la superficie de las piezas con vapor de fluoruro de magnesio que se condensa en las caras de las lentes colocadas en una cápsula neumática al vacío. Es un tratamiento antirreflectante conocido como tratamiento interferencial de Lippman que se aplica para aumentar la transmisión de luz y evitar las reflexiones que puedan producirse en la superficie de los distintos elementos que formarán el objetivo. La capa de fluoruro de magnesio debe tener un espesor tal que al producirse una reflexión, los haces de luz reflejados en la cara posterior de la capa al atravesarla inviertan su fase de vibración produciéndose una interferencia óptica destructiva ( cuando dos ondas de igual longitud vibran simultáneamente en distinta fase los valles de una coinciden con las crestas de la otra y se anulan mutuamente) al sumarse a los reflejados en la cara anterior de la capa.
- Se montan las piezas en un tambor empleando un calibre de alta precisión para controlar exactamente la distancia entre cada elemento y la ubicación del iris metálico del diafragma. La fijación suele hacerse a través de un sistema de rosca interna en el tambor.
FORMACIÓN DE LAS IMÁGENES:
La óptica geométrica permite explicar gráficamente como se forman las imágenes. A tal efecto se tomará una lente simple biconvexa en la que se identifican los siguientes datos:
- E: Eje óptico.
- O: Centro óptico o punto nodal.
- PN: Plano nodal.
- F: Foco principal imagen.
- F’: Foco principal objeto.
- DF: Distancia Focal.
- Esta diferencia de tamaño de la imagen según la Distancia focal determina diferentes ángulos de campo abarcado por el lente:
Distancia Focal y Campo de cobertura en el Registro:
- Las lentes proyectarán imágenes redondas conforme a su forma.
- Cada lente u objetivo según su distancia focal proyectará un tamaño imagen determinado, en el material sensible se registrará la porción de imagen que coincida con el tamaño del material de registro.
- La Distancia Focal y el tamaño del material de registro definen el campo de cobertura de cada lente para el registro por lo que al variar el tamaño del material de registro varía el campo de cobertura.
- El fotograma en cine es de forma rectangular variando su tamaño de acuerdo al formato de que se trate, 35 mm, 16mm, etc y las proporciones del cuadro de acuerdo a la ventanilla de proyección de la cámara: 35mm estándar, full screem, panorámico, 16mm estándar, Super 16, etc.
- En fotografía fija la forma del material de registro puede ser rectangular (formato 35mm) o cuadrada (formato 120) en el sistema fotoquímico, o según sea el tamaño del sensor en fotografía digital.
- En video y cine digital, esto se aplica al tamaño del sensor y a la relación de aspecto que entregue, como ser 4:3 o 16:9.
- Diferentes formas y proporciones del material de registro (Relación de aspecto), entonces, estarán registrando distintas superficies de imagen proyectadas por un mismo objetivo.
Por esto a distintos tamaños de material de registro resultan distintos campos de cobertura para la misma distancia Focal del lente.
Focales utilizadas para obtener el mismo plano con 2 materiales de registro de distinto tamaño:
FX= 24 x 36 mm y DX= 23,6 x 15,8 mm
- Considerando la Distancia Focal Normal de un lente, Lentes con Focales menores a la Normal se consideran angulares y Lentes con Focales mayores a la Normal, teleobjetivos.
- Los objetivos, genéricamente, tienen una sola Distancia Focal, son Objetivos de Focal fija.
Existe un tipo de objetivo llamado “Zoom”, que permite variar la Distancia Focal y modificar el ángulo de cobertura, son objetivos de Focal variable que permiten tener en un solo Objetivo varias Distancias Focales, por ejemplo un Zoom F 28-105 mm presenta todas las focales entre esos valores límite. Estos objetivos permiten modificar las distancias entre los tres grupos ópticos que lo componen y así modifican a distintas distancias relativas la Distancia Focal de todo el Sistema óptico del objetivo.
Morfología de la imagen según la Distancia focal del Objetivo:
La forma, la curvatura, el tamaño, el espesor de las lentes y el poder de convergencia de un sistema óptico determinan que algunas de estas características morfológicas se trasladen a la imagen que proyectan modificando la representación de la forma y el espacio del real.
A medida que disminuye la distancia focal del objetivo aumentan en la imagen las distancias interespaciales de los distintos planos del motivo generando un efecto de perspectiva o fuga de modo tal que las distancias entre la figura y el fondo aumentan produciendo un efecto visual de profundidad, así mismo, aumenta la distorsión de las formas y las líneas que presente la escena generando un efecto perceptivo de volumen y tridimensionalidad del espacio. A medida que disminuye F aumenta la curvatura, disminuye el tamaño de la lente y aumente su espesor.
Morfología de la imagen en Angulares
Máximo angular (Ojo de Pez)
A medida que aumenta F disminuye en la imagen las distancias interespaciales de los planos del motivo, se modifica la relación de distancia entre figura y fondo de modo tal que la figura parece estar mas cerca del fondo de lo que está en la escena disminuyendo la percepción de perspectiva y profundidad, y disminuye la distorsión de la forma y las líneas que presenta la escena real disminuyendo, con esto, la percepción visual de volumen y tridimensionalidad del espacio. A medida que aumenta F disminuye la curvatura, aumenta el tamaño del lente y disminuye su espesor.
Morfología de imagen en teleobjetivos
El efecto que produce la Focal en la morfología de la imagen es proporcional al aumento o disminución de la misma, siendo mas pronunciado el efecto a medida que se aumenta o disminuye la focal.
La altura y la angulación de cámara enfatizan este efecto morfológico de la Focal en la imagen siendo más notorias en las cámaras altas o bajas muy anguladas y aumentando tanto hacia el plano de la escena más cercano a cámara como el más lejano.
Según la morfología de la imagen que entreguen, lentes con Focales menores a la Normal suelen denominarse “Normales cortos” o “Angulares largos” y “Gran angulares”. Del mismo modo, Lentes con Focales mayores a la Normal suelen denominarse “Normales Largos o Teles cortos” “Teleobjetivos propiamente dichos” o “Superteleobjetivos o teles argos”.
Tamaño de plano- Distancia Focal del objetivo y Distancia a la escena
El tamaño de plano suele asociarse directamente a la Distancia Focal utilizada, especialmente al considerar el campo de cobertura que entregan las distintas focales. Ciertamente esta variable existe, aunque debe considerarse que el campo abarcado de la escena también está determinado por la distancia a la escena o tiro de cámara. Cuanto menor es la distancia a la escena mayor es el tamaño imagen por lo que es menor el campo abarcado.
- Al formarse el plano focal por delante o por detrás del plano del material se proyecta sobre este plano ya no los vértices sino una sección circular del cono de proyección por lo que para un punto del motivo se registra un círculo imagen, la imagen no presenta nitidez, está desenfocada.
- Para tener una imagen en foco se debe hacer coincidir los planos moviendo alguno de ellos: si se corrige la distancia al motivo, se altera el encuadre, el plano del material es fijo por lo que se va a desplazar el plano focal moviendo la lente hacia delante o hacia atrás a través del helicoide de enfoque del objetivo que presenta una escala graduada en metros que representa la distancia al plano donde se ubica el foco en el motivo
PROFUNDIDAD DE CAMPO:
- El concepto de foco plantea que para que una imagen se registre con nitidez el plano focal debe coincidir con el plano del material correspondiendo el plano focal a un único plano del motivo.
- El foco se da así en términos de la óptica. En la práctica nos encontramos que al visualizar la imagen registrada se perciben con nitidez más de un plano del motivo por delante y detrás del plano de la escena en el que enfocamos el objetivo.
- Esto se debe a una característica de la visión por la cual el ojo no percibe la diferencia entre un punto y un círculo que según sea la distancia de observación de la imagen y el tamaño de la misma se verá como un punto y no como un círculo.
- El círculo cuyo tamaño determine el límite en la percepción como si fuera un punto se denomina círculo de confusión. Para 35mm full frame o full screem a un maximo de ampliación de 500 diagonales desde la mitad de la sala mide 0,025 mm y para 16mm 0,015mm. Todos los círculos imagen que no excedan ese tamaño se verán como puntos, es decir, se verán nítidos.
- Los haces de luz convergen en el plano focal formando un cono de proyección que luego vuelve a proyectarse desde ese vértice continuando la trayectoria de la luz
- El círculo de confusión corresponde a una sección del cono de proyección de la luz cuyo diámetro determine que pueda ser vista como un punto en lugar de un círculo. Estos círculos de confusión se encontrarán en las secciones del cono proyección de la luz en su trayectoria por delante y por detrás del plano focal, determinando un área de nitidez, por delante y por detrás del plano de foco que se denomina profundidad de foco.
- Esto determina que planos del motivo para los cuales se formaron en el plano focal círculos correspondientes al cono de proyección, por lo tanto sin nitidez, aparezcan en foco.
- La cantidad de planos nítidos de la escena en el eje de cámara que se puedan reproducir por delante y por detrás del plano donde se colocó el foco se denomina profundidad de campo
- El cono de proyección decrece en diámetro hacia el plano focal y se vuelve a abrir a partir del plano focal aumentando su diámetro por lo que la profundidad de campo presentará un límite próximo a cámara y un límite alejado a cámara a partir del plano donde se colocó el foco.
- La profundidad de campo se puede prever, controlar y modificar según las siguientes variables:
- A- La distancia focal del objetivo (F). Es inversamente proporcional. A menor F mayor profundidad de campo.
- B- La distancia al motivo (D) Es directamente proporcional, a menor D menor profundidad de campo.
- C- El diafragma (f): Es inversamente proporcional. Cuanto mas abierto es f menor es la profundidad de campo.
Distancia Hiperfocal:
-. La distancia hiperfocal es la distancia entre el plano nodal del lente y el límite próximo a cámara de la profundidad de campo de un objetivo enfocado a infinito. El plano de este límite próximo a cámara se llama plano hiperfocal.
- Si se enfoca el lente en el plano hiperfocal se consigue la mayor profundidad de campo que puede entregar ese lente con el diafragma que se esté utilizando. La profundidad de campo se extenderá desde la mitad de la distancia hiperfocal hasta infinito.
- La distancia hiperfocal se calcula:
- H= F2/ f x Cc.
