¿Cómo encuentro la apertura que produce imágenes de la más alta calidad para una lente determinada?

El problema del que hablas es la difracción. Es menos un problema de la lente (todas las lentes causarán difracción) y más un problema del sensor.

Cuando la luz entra por una pequeña abertura, las ondas de luz pueden difractarse e interferir entre sí. Esto puede dar como resultado que el disco de aire que cualquier onda de luz proyecta sobre el sensor sea más grande que el tamaño de píxel del sensor, y por lo tanto se produce una pérdida de calidad.

Sin embargo, en situaciones del mundo real, es discutible cuánta pérdida de calidad es realmente visible en la visualización normal. El procesamiento posterior y la impresión pueden ocultar una multitud de pecados.

En la situación que describe en su pregunta (que es esencialmente una toma de paisaje), probablemente establecería f / 16 como un buen compromiso entre la difracción y el DoF, y haría uso de la distancia hiperfocal para garantizar la mayor nitidez posible.

Iba a poner un enlace a Cambridge in Color pero gerikson se me ha adelantado: es un buen artículo, aunque un poco técnico.

EDITAR: Se me ocurre otro aspecto de esto. Usted mencionó 'la apertura de la más alta calidad' para una lente, y las lentes tienen un 'punto óptimo' que generalmente es de 1 a 2 paradas completamente abiertas. Sin embargo, esto da problemas de DoF en ciertas situaciones, es decir, paisajes.

Después de una cierta cantidad de paradas, la difracción aparece y comienza a degradar la calidad de la imagen.

La apertura exacta varía según el tamaño y la resolución del sensor, pero la regla general para las DSLR APS-C parece estar alrededor de f/11, y las cámaras compactas más pequeñas con densidades de píxeles altas podrían verla en f/5.6.

Cambridge in Color tiene una buena visión general de este fenómeno .

Hay algo llamado apertura limitada por difracción, que es el valor de apertura más allá del cual la difracción resultará en una pérdida de nitidez por píxel. Depende de la longitud de onda de la luz y del tamaño de cada píxel del sensor.

Hay otro factor a considerar en su pregunta de qué apertura ofrece la mayor calidad, suponiendo que tenga libre elección de apertura. Ese factor es que, aunque detenerse más allá del DLA dará como resultado una nitidez máxima más baja, aún puede brindarle una mayor nitidez promedio en virtud del aumento de la profundidad de campo.

Si bien muchas personas han hablado sobre las ideas involucradas, nadie parece haber abordado directamente la pregunta del título: ¿cómo se prueba la resolución más alta?

En teoría, la respuesta a eso es bastante simple: disparas en cada apertura y encuentras cuál te dio la mejor calidad.

En realidad, rara vez es tan fácil. Comencemos con el caso más simple: un objeto completamente plano que es exactamente paralelo al plano de la película/sensor. En este caso, no tiene que prestar atención a la profundidad de campo, pero a menudo todavía puede elegir. Con muchas lentes, el centro será más nítido en una apertura, pero las esquinas serán más nítidas en otra apertura (generalmente un poco más pequeña). Por ejemplo (razonablemente típico), el centro puede ser más nítido en f/5.6, pero las esquinas en alrededor de f/8 af/9.5 más o menos.

Cuando agregamos una tercera dimensión, las cosas se vuelven aún más interesantes. Una apertura más pequeña aumenta la profundidad de campo. En una imagen real, a menudo obtendrá una porción mayor que es razonablemente nítida al usar una apertura aún más pequeña que cualquiera de las mencionadas anteriormente. Por ejemplo, aquí hay una secuencia en f/4.5, f/8 y f/11:

f/4,5: f/8: f/11:

Sin embargo, algo más que la nitidez y la profundidad de campo cambian con la apertura. Solo por ejemplo, incluso si mira solo una parte de una imagen, la aberración cromática puede minimizarse en una apertura, el contraste maximizarse en una segunda apertura y la aberración esférica minimizarse en una tercera.

También debe separar la calidad de la imagen que funciona mejor. En la serie anterior, la versión f/8 es (minutamente) más nítida en las esquinas (aunque no puedo ver la diferencia en el tamaño anterior), pero definitivamente prefiero la versión f/4.5 porque el fondo distrae menos.

Probablemente debería mencionar otra arruga: puede (y algunas personas lo hacen) usar lo que se llama apilamiento de enfoque para aumentar (aparente) la profundidad de campo, mientras retiene una mayor nitidez de la que (generalmente) obtendría simplemente deteniéndose a un muy pequeño abertura. La idea básica es bastante simple: toma una cantidad de imágenes enfocadas a diferentes distancias y luego crea un compuesto construido a partir de las partes nítidas de cada una de esas tomas. Por ejemplo:

Enfoque cercano:

Enfoque lejano:

Compuesto:

Tenga en cuenta que el compuesto no es realmente solo de estos 2 disparos, sino de un total de 5, por lo que esto puede ser una buena cantidad de trabajo. Si miras de cerca el compuesto, puedes ver que realmente debería haber usado aún más tomas con los puntos de enfoque un poco más juntos. Por ejemplo, la flor cercana y la flor lejana son razonablemente nítidas, pero algunas de las hojas intermedias realmente no lo son.

Alcanzará el límite de difracción del sensor de su cámara antes de alcanzar el límite de resolución de una lente. Por lo tanto, la apertura de "más alta calidad" para cualquier lente está justo por debajo del límite de difracción.

Para encontrar el límite de difracción del sensor de su cámara, eche un vistazo a la Calculadora de límite de difracción en la parte inferior de esta página .