
La profundidad de campo ( DOF ) es la distancia entre el objeto más cercano y el más lejano que aparecen con un enfoque aceptable en una imagen capturada con una cámara . Véase también el concepto estrechamente relacionado de profundidad de campo .
Factores que afectan la profundidad de campo.

Para las cámaras que solo pueden enfocar a una distancia de objeto a la vez, la profundidad de campo es la distancia entre el objeto más cercano y el más lejano que están enfocados de manera aceptable en la imagen. [ 1 ] El "enfoque aceptablemente nítido" se define mediante una propiedad llamada " círculo de confusión ".
La profundidad de campo se puede determinar mediante la distancia focal , la distancia al sujeto (objeto a fotografiar), el tamaño aceptable del círculo de confusión y la apertura. [ 2 ] La profundidad de campo aproximada se puede expresar como:
para un diámetro máximo aceptable del círculo de confusión c , una distancia focal f , un número f N y una distancia al sujeto u dados . [ 3 ] [ 4 ]
A medida que aumenta la distancia o el tamaño del círculo de confusión aceptable, aumenta la profundidad de campo; sin embargo, aumentar el tamaño de la apertura (es decir, reducir el número f ) o aumentar la distancia focal reduce la profundidad de campo. La profundidad de campo varía linealmente con el número f y el círculo de confusión, pero lo hace en proporción al cuadrado de la distancia al sujeto e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia focal. Como resultado, las fotos tomadas a distancias extremadamente cortas (es decir, con un círculo de confusión muy pequeño ) tienen una profundidad de campo proporcionalmente mucho menor.
Reorganizando la ecuación de DOF se observa que es la relación entre la distancia y la distancia focal la que afecta a DOF ;
Tenga en cuenta quees la magnificación transversal que es la relación entre el tamaño de la imagen lateral y el tamaño del sujeto lateral. [ 5 ]
El tamaño del sensor de imagen afecta la profundidad de campo de maneras contraintuitivas. Dado que el círculo de confusión está directamente relacionado con el tamaño del sensor, disminuir el tamaño del sensor manteniendo constantes la distancia focal y la apertura reducirá la profundidad de campo (por el factor de recorte). La imagen resultante también tendrá un campo de visión diferente. Sin embargo, si se modifica la distancia focal para mantener el campo de visión original, manteniendo constante la apertura, la profundidad de campo aumentará de forma inversamente proporcional al círculo de confusión. [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ]
Efecto de la apertura del objetivo
Para un encuadre y posición de la cámara determinados, la profundidad de campo (DOF) está controlada por el diámetro de la apertura del objetivo, que generalmente se especifica como el número f (la relación entre la distancia focal del objetivo y el diámetro de la apertura). Reducir el diámetro de la apertura (aumentar el número f ) aumenta la DOF porque solo la luz que viaja con ángulos más pequeños pasa a través de la apertura, por lo que solo los conos de rayos con ángulos más pequeños alcanzan el plano de la imagen. En otras palabras, los círculos de confusión se reducen o aumenta la DOF . [ 10 ]
Para un tamaño dado de la imagen del sujeto en el plano focal, el mismo número f en cualquier lente de distancia focal dará la misma profundidad de campo. [ 11 ] Esto es evidente en la ecuación de DOF anterior al observar que la relación u / f es constante para un tamaño de imagen constante. Por ejemplo, si se duplica la distancia focal, la distancia del sujeto también se duplica para mantener el tamaño de la imagen del sujeto igual. Esta observación contrasta con la noción común de que "la distancia focal es el doble de importante para desenfocar que el número f", [ 12 ] que se aplica a una distancia del sujeto constante, en lugar de un tamaño de imagen constante.
En el cine, el control de la apertura es limitado; para lograr una calidad de imagen uniforme entre tomas, los cineastas suelen elegir una apertura para interiores (por ejemplo, escenas dentro de un edificio) y otra para exteriores (por ejemplo, escenas en el exterior de un edificio), y ajustan la exposición mediante filtros o niveles de luz. En la fotografía, la apertura se ajusta con mayor frecuencia, ya que se utilizan variaciones en la profundidad de campo para producir diversos efectos especiales.
Efecto del círculo de confusión
El enfoque preciso solo es posible a una distancia exacta de la lente; a esa distancia, un objeto puntual producirá una imagen de punto pequeño. De lo contrario, un objeto puntual producirá una imagen de punto más grande o borrosa , que suele ser aproximadamente un círculo. Cuando este punto circular es suficientemente pequeño, es visualmente indistinguible de un punto y parece estar enfocado. El diámetro del círculo más grande que es indistinguible de un punto se conoce como el círculo de confusión aceptable o, informalmente, simplemente como el círculo de confusión.
El círculo de confusión aceptable depende del uso que se le vaya a dar a la imagen final. Generalmente se acepta un círculo de confusión de 0,25 mm para una imagen vista desde 25 cm de distancia. [ 14 ]
Para las películas de 35 mm , el área de imagen en la película es aproximadamente de 22 mm por 16 mm. El límite de error tolerable se estableció tradicionalmente en 0,05 mm (0,0020 pulg.) de diámetro, mientras que para la película de 16 mm , donde el tamaño es aproximadamente la mitad, la tolerancia es más estricta, 0,025 mm (0,00098 pulg.) . [ 15 ] La práctica más moderna para las producciones de 35 mm establece el límite del círculo de confusión en 0,025 mm (0,00098 pulg.) . [ 16 ]
movimientos de cámara
El término "movimientos de cámara" se refiere a los ajustes de giro (oscilación e inclinación, en terminología moderna) y desplazamiento del portaobjetivos y del portapelículas. Estas funciones se utilizan desde el siglo XIX y siguen vigentes en cámaras de gran formato, cámaras técnicas, cámaras con objetivos de basculación/desplazamiento o de control de perspectiva, etc. Al girar el objetivo o el sensor, el plano focal (PF) también gira, y el campo de enfoque aceptable también gira con el PF ; y, según los criterios de profundidad de campo (PC) , también cambia la forma de dicho campo. Si bien los cálculos de PC para cámaras con giro cero se han discutido, formulado y documentado desde antes de la década de 1940, la documentación de los cálculos para cámaras con giro distinto de cero parece haber comenzado en 1990.
Más que en el caso de una cámara con giro cero, existen diversos métodos para establecer criterios y realizar cálculos de profundidad de campo cuando el giro no es cero. La nitidez de los objetos disminuye gradualmente a medida que se alejan del punto de enfoque , y en ciertas superficies planas o curvas, esta nitidez reducida se vuelve inaceptable. Algunos fotógrafos realizan cálculos o utilizan tablas, otros usan marcas en su equipo y otros juzgan mediante la previsualización de la imagen.
Cuando se rota el POF , los límites cercano y lejano de la DOF pueden considerarse en forma de cuña, con el vértice de la cuña más cercano a la cámara; o pueden considerarse paralelos al POF . [ 17 ] [ 18 ]
Métodos de cálculo de campos de objetos
Las fórmulas tradicionales de profundidad de campo pueden ser difíciles de usar en la práctica. Como alternativa, se puede realizar el mismo cálculo efectivo sin tener en cuenta la distancia focal ni el número f . [ b ] Moritz von Rohr y posteriormente Merklinger observan que el diámetro de apertura absoluto efectivo se puede utilizar para una fórmula similar en ciertas circunstancias. [ 19 ]
Además, las fórmulas tradicionales de profundidad de campo asumen círculos de confusión aceptables iguales para objetos cercanos y lejanos. Merklinger [ c ] sugirió que los objetos distantes a menudo necesitan ser mucho más nítidos para ser claramente reconocibles, mientras que los objetos más cercanos, al ser más grandes en la película, no necesitan ser tan nítidos. [ 19 ] La pérdida de detalle en objetos distantes puede ser particularmente notoria con ampliaciones extremas. Lograr esta nitidez adicional en objetos distantes generalmente requiere enfocar más allá de la distancia hiperfocal , a veces casi en el infinito. Por ejemplo, si se fotografía un paisaje urbano con un bolardo de tráfico en primer plano, este enfoque, denominado método de campo de objeto por Merklinger, recomendaría enfocar muy cerca del infinito y cerrar el diafragma para que el bolardo esté suficientemente nítido. Con este enfoque, los objetos en primer plano no siempre pueden estar perfectamente nítidos, pero la pérdida de nitidez en objetos cercanos puede ser aceptable si la reconocibilidad de los objetos distantes es primordial.
Otros autores, como Ansel Adams, han adoptado la postura opuesta, sosteniendo que una ligera falta de nitidez en los objetos en primer plano suele ser más molesta que una ligera falta de nitidez en las partes distantes de una escena. [ 20 ]
Superar las limitaciones de la profundidad de campo
Algunos métodos y equipos permiten alterar la profundidad de campo aparente , e incluso algunos permiten determinarla después de tomar la imagen. Estos se basan o se apoyan en procesos de imagen computacional. Por ejemplo, el apilamiento de enfoque combina múltiples imágenes enfocadas en diferentes planos, lo que da como resultado una imagen con una profundidad de campo aparente mayor (o menor, si se desea) que cualquiera de las imágenes originales. De manera similar, para reconstruir la forma tridimensional de un objeto, se puede generar un mapa de profundidad a partir de múltiples fotografías con diferentes profundidades de campo. Xiong y Shafer concluyeron, en parte, que «... las mejoras en la precisión del rango de enfoque y el rango de desenfoque pueden conducir a métodos eficientes de recuperación de la forma». [ 21 ]
Otro método es el barrido de enfoque. El plano focal se barre a lo largo de todo el rango relevante durante una sola exposición. Esto crea una imagen borrosa, pero con un núcleo de convolución que es casi independiente de la profundidad del objeto, de modo que el desenfoque se elimina casi por completo después de la deconvolución computacional. Esto tiene la ventaja adicional de reducir drásticamente el desenfoque por movimiento. [ 22 ]
La fotomacrografía por escaneo de luz (LSP) es otra técnica utilizada para superar las limitaciones de profundidad de campo en la fotografía macro y micro. Este método permite obtener imágenes de alta magnificación con una profundidad de campo excepcional. La LSP consiste en escanear un plano de luz delgado a través del sujeto, que está montado sobre una plataforma móvil perpendicular a dicho plano. Esto garantiza que todo el sujeto permanezca enfocado nítidamente, desde los detalles más cercanos hasta los más lejanos, proporcionando una profundidad de campo completa en una sola imagen. Desarrollada inicialmente en la década de 1960 y perfeccionada posteriormente en las décadas de 1980 y 1990, la LSP fue particularmente valiosa en la fotografía científica y biomédica antes de que el apilamiento de enfoque digital se generalizara. [ 23 ] [ 24 ]
Otras tecnologías utilizan una combinación de diseño de lentes y posprocesamiento: la codificación de frente de onda es un método mediante el cual se agregan aberraciones controladas al sistema óptico para que el enfoque y la profundidad de campo puedan mejorarse posteriormente en el proceso. [ 25 ]
El diseño de la lente se puede modificar aún más: en la apodización de color , la lente se modifica de manera que cada canal de color tenga una apertura diferente. Por ejemplo, el canal rojo puede ser f /2.4 , el verde f /2.4 , mientras que el canal azul puede ser f /5.6 . Por lo tanto, el canal azul tendrá una mayor profundidad de campo que los demás colores. El procesamiento de la imagen identifica las regiones borrosas en los canales rojo y verde y, en estas regiones, copia los datos de borde más nítidos del canal azul. El resultado es una imagen que combina las mejores características de los diferentes números f . [ 26 ]
En el extremo opuesto, una cámara plenóptica captura información del campo de luz en 4D sobre una escena, de modo que el enfoque y la profundidad de campo se pueden modificar después de tomar la fotografía.
Difracción y profundidad de campo
La difracción provoca que las imágenes pierdan nitidez con números f altos (es decir, aperturas de diafragma pequeñas), lo que limita la profundidad de campo potencial. [ 27 ] (Este efecto no se considera en la fórmula anterior que proporciona valores aproximados de profundidad de campo ). En fotografía general, esto rara vez es un problema; dado que los números f grandes suelen requerir tiempos de exposición prolongados para obtener un brillo de imagen aceptable, el desenfoque por movimiento puede causar una mayor pérdida de nitidez que la pérdida debida a la difracción. Sin embargo, la difracción es un problema mayor en la fotografía de primeros planos, y la nitidez general de la imagen puede degradarse a medida que los fotógrafos intentan maximizar la profundidad de campo con aperturas muy pequeñas. [ 28 ] [ 29 ]
Hansma y Peterson han analizado la determinación de los efectos combinados del desenfoque y la difracción mediante una combinación de raíz cuadrada de los puntos de desenfoque individuales. [ 30 ] [ 31 ] El método de Hansma determina el número f que proporcionará la máxima nitidez posible; el método de Peterson determina el número f mínimo que proporcionará la nitidez deseada en la imagen final y produce una profundidad de campo máxima para la cual se puede lograr la nitidez deseada. [ d ] En combinación, los dos métodos pueden considerarse como la obtención de un número f máximo y mínimo para una situación dada, con el fotógrafo libre de elegir cualquier valor dentro del rango, según lo permitan las condiciones (por ejemplo, el posible desenfoque por movimiento). Gibson ofrece un análisis similar, considerando además los efectos de desenfoque de las aberraciones de la lente de la cámara, la difracción y las aberraciones de la lente de ampliación, la emulsión negativa y el papel de impresión. [ 27 ] [ e ] Couzin proporcionó una fórmula esencialmente igual a la de Hansma para el número f óptimo , pero no analizó su derivación. [ 32 ]
Hopkins, [ 33 ] Stokseth, [ 34 ] y Williams y Becklund [ 35 ] han analizado los efectos combinados utilizando la función de transferencia de modulación . [ 36 ] [ 37 ]
escalas de grados de libertad
Muchos objetivos incluyen escalas que indican la profundidad de campo (DOF) para una distancia de enfoque y un número f determinados ; el objetivo de 35 mm de la imagen es un ejemplo típico. Este objetivo incluye escalas de distancia en pies y metros; cuando se ajusta una distancia marcada frente a la gran marca blanca del índice, el enfoque se ajusta a esa distancia. La escala de DOF situada debajo de las escalas de distancia incluye marcas a ambos lados del índice que corresponden a los números f . Cuando el objetivo se ajusta a un número f determinado , la profundidad de campo se extiende entre las distancias que coinciden con las marcas del número f .
Los fotógrafos pueden usar las escalas del objetivo para calcular a la inversa la profundidad de campo deseada y encontrar la distancia de enfoque y la apertura necesarias. [ 38 ] Para el objetivo de 35 mm que se muestra, si se deseara que la profundidad de campo se extendiera de 1 m a 2 m, el enfoque se ajustaría de modo que la marca del índice estuviera centrada entre las marcas para esas distancias, y la apertura se ajustaría a f /11 . [ f ]
En una cámara de gran formato, el enfoque y el número f se pueden obtener midiendo la profundidad de campo y realizando cálculos sencillos. Algunas cámaras de gran formato incluyen calculadoras de profundidad de campo que indican el enfoque y el número f sin necesidad de que el fotógrafo realice ningún cálculo. [ 39 ] [ 40 ]
Detalle de una lente ajustada a f /11 . El punto medio entre las marcas de 1 m y 2 m, los límites de la profundidad de campo a f /11 , representa la distancia de enfoque de aproximadamente 1,33 m (el recíproco de la media de los recíprocos de 1 y 2 es 4/3).
Escala de profundidad de campo en el dial de enfoque de Tessina
Distancia hiperfocal


En óptica y fotografía , la distancia hiperfocal es la distancia desde un objetivo a partir de la cual todos los objetos pueden enfocarse de forma "aceptable" . Dado que la distancia hiperfocal es la distancia de enfoque que proporciona la máxima profundidad de campo, es la distancia más conveniente para enfocar una cámara de enfoque fijo . [ 41 ] La distancia hiperfocal depende completamente del nivel de nitidez que se considere aceptable.
La distancia hiperfocal tiene una propiedad llamada "profundidades de campo consecutivas", donde una lente enfocada en un objeto cuya distancia a la lente es igual a la distancia hiperfocal H mantendrá una profundidad de campo desde H /2 hasta el infinito; si la lente se enfoca a H /2 , la profundidad de campo será desde H /3 hasta H ; si luego se enfoca a H /3 , la profundidad de campo será desde H /4 hasta H /2 , etc.
Thomas Sutton y George Dawson escribieron por primera vez sobre la distancia hiperfocal (o "rango focal") en 1867. [ 42 ] Louis Derr, en 1906, pudo haber sido el primero en derivar una fórmula para la distancia hiperfocal. Rudolf Kingslake escribió en 1951 sobre los dos métodos para medir la distancia hiperfocal.
Algunas cámaras tienen su distancia hiperfocal marcada en el dial de enfoque. Por ejemplo, en el dial de enfoque de la Minox LX hay un punto rojo entre2 m e infinito; cuando la lente se ajusta al punto rojo, es decir, enfocada a la distancia hiperfocal, la profundidad de campo se extiende desdeDe 2 m al infinito. Algunos objetivos tienen marcas que indican el rango hiperfocal para aperturas específicas , también llamado escala de profundidad de campo . [ 43 ]
Distribución Cercano:Lejos
La profundidad de campo (DOF) más allá del sujeto siempre es mayor que la profundidad de campo delante del sujeto. Cuando el sujeto se encuentra a la distancia hiperfocal o más allá, la DOF lejana es infinita, por lo que la relación es 1:∞; a medida que la distancia al sujeto disminuye, la relación DOF cercana:lejana aumenta, aproximándose a la unidad con un gran aumento. Para aperturas grandes a distancias típicas de retrato, la relación sigue siendo cercana a 1:1.
fórmulas de grados de libertad
Esta sección incluye algunas fórmulas adicionales para evaluar la profundidad de campo; sin embargo, todas están sujetas a importantes simplificaciones: por ejemplo, asumen la aproximación paraxial de la óptica gaussiana . Son adecuadas para la fotografía práctica; los diseñadores de lentes utilizarían fórmulas mucho más complejas.
Enfoque y número f a partir de los límites de la profundidad de campo.
Para los límites de profundidad de campo cercanos y lejanos D N y D F dados , el número f requerido es el más pequeño cuando el enfoque se establece en
la media armónica de las distancias cercanas y lejanas. En la práctica, esto es equivalente a la media aritmética para profundidades de campo reducidas. [ 44 ] A veces, los usuarios de cámaras de gran formato se refieren a la diferencia v N − v F como la dispersión del enfoque . [ 45 ]
Desenfoque del primer plano y del fondo
Si un sujeto está a una distancia s y el primer plano o el fondo está a una distancia D , sea la distancia entre el sujeto y el primer plano o el fondo indicada por
El diámetro del disco de desenfoque b de un detalle a una distancia x d del sujeto se puede expresar como una función de la magnificación del sujeto m s , la distancia focal f , el número f N , o alternativamente la apertura d , según
El signo menos se aplica a un objeto en primer plano, y el signo más se aplica a un objeto en segundo plano.
El desenfoque aumenta con la distancia al sujeto; cuando b es menor que el círculo de confusión, el detalle se encuentra dentro de la profundidad de campo.
Véase también
Notas explicativas
- ↑ Estrictamente, a una distancia exacta de un plano.
- ↑ A pesar de que el número f se deriva de la distancia focal.
- ↑ Englander describe un enfoque similar en su artículo Profundidad de campo aparente: uso práctico en la fotografía de paisajes ; Conrad analiza este enfoque, en Diferentes círculos de confusión para los límites cercanos y lejanos de la profundidad de campo, y El método del campo del objeto, en Profundidad de campo en Profundidad .
- ↑ Peterson no da una expresión de forma cerrada para el número f mínimo , aunque dicha expresión se obtiene a partir de una simple manipulación algebraica de su ecuación 3.
- ↑ La sección analítica al final de Gibson (1975) se publicó originalmente como "Ampliación y profundidad de detalle en fotomacrografía" en el Journal of the Photographic Society of America , vol. 26, n.º 6, junio de 1960.
- ↑ La distancia focal para que la profundidad de campo se extienda entre las distancias cercanas y lejanas dadas del objeto es la media armónica de los conjugados del objeto . La mayoría de las lentes con enfoque helicoidal están marcadas con distancias del plano de la imagen al sujeto,por lo que el enfoque determinado a partir de la escala de distancia de la lente no es exactamente la media armónica de las distancias cercanas y lejanas marcadas.
Referencias
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Lecturas adicionales
Enlaces externos
- Profundidad de campo en fotografía: guía para principiantes
- Calculadora de profundidad de campo en línea. Calculadora sencilla de profundidad de campo y distancia hiperfocal.
- photoskop: Lecciones interactivas de fotografía — Profundidad de campo interactiva
- Simulador de bokeh y calculadora de profundidad de campo : calculadora interactiva de profundidad de campo con función de simulación de desenfoque de fondo.
- Comparativa de objetivos: Nikon 50 mm f/1.4D frente a 50 mm f/1.4G — Demostración del efecto de diferentes aperturas en la profundidad de campo.
- Profundidad de campo para principiantes : un breve vídeo explicativo sobre la profundidad de campo.
- Óptica geométrica
- Técnicas fotográficas
- Ciencia de la fotografía