¿Cómo funcionan realmente los filtros ND graduados?

Mi pregunta se deriva del hecho de que la superficie del filtro está completamente desenfocada.

Según tengo entendido, la luz de cualquier punto del sujeto golpea la lente por todas partes... parte de ella pasa a través de la parte más oscura y parte de ella pasa a través de la parte más clara del filtro. Suponiendo que el sujeto está enfocado, toda esta luz regresa a un solo punto en el sensor.

Así que me parecería lógico que cada punto del sensor reciba la misma cantidad de luz que ha pasado a través de cada una de las mitades (por simplicidad) del filtro graduado... y por lo tanto deduzco que lógicamente el filtro no funcionan de manera diferente a un filtro ND uniforme.

Obviamente estoy equivocado, como lo demuestran muchas fotos exitosas de puestas de sol. ¿Las lentes no usan toda la luz que llega al elemento frontal? Si no, ¿a dónde va todo?

Estaba pensando exactamente lo mismo sobre lentes el otro día y comencé a confundirme :D

Respuestas (2)

Su intuición es esencialmente correcta, pero hay algunos puntos importantes.

  1. Cuando la lente se detiene hacia abajo, solo la luz que se dirige hacia el centro del elemento frontal entrará en la imagen, por lo que no se usa todo el elemento frontal para cada punto de luz que incide en el sensor (aunque todo se usa para algún punto de luz).

  2. Incluso cuando la apertura está completamente abierta y la luz atraviesa todo el elemento frontal por cada píxel, el filtro estará a una distancia pequeña pero significativa frente a la lente.

Tiempo para algunos diagramas toscamente dibujados a mano. Para el primer caso, es fácil ver que si el filtro se coloca en cualquier lugar excepto al nivel del iris, entonces bloqueará la luz proveniente de la parte superior de la escena pero no la inferior:

Ahora considere el segundo caso. La lente está abierta de par en par y, salvo los efectos de viñeteado, cada punto de luz de un objeto enfocado se extiende, golpeando todo el elemento frontal antes de enfocarse en un punto. Esto sugiere que la luz de la parte superior e inferior del objeto pasa a través de la misma cantidad de filtro ND, lo que significa que no hay un efecto graduado. Sin embargo, el filtro no se montará al ras con el elemento frontal:

Cuando esté ligeramente al frente, habrá un ángulo en el que la luz pasa por debajo del filtro cuando proviene de la parte inferior de la escena, mientras que la luz de la parte superior se filtra parcialmente, lo que genera una diferencia de brillo entre la parte superior y la inferior.

Sin embargo, si la lente es muy rápida y el filtro está montado bastante cerca de la lente, entonces el ND graduado realmente no funcionará, como sugiere su pregunta. Para probar esto, pegué una tarjeta negra sobre una lente de 50 mm f/1.4 para que quede justo encima del centro, cubriendo casi la mitad del elemento frontal:

Eso está completamente abierto, apuntando al cielo (distancia de enfoque de 3 m). Hay una ligera viñeta visible en la parte superior, pero no se acerca al efecto que esperaría de lo que es esencialmente un filtro graduado que va abruptamente de 0 a 100% de filtración. Aquí está la misma toma en f/11:

Impresionante. Estaba empezando a temer que la magia estuviera involucrada (nuevamente).
¿Significa esto que la distancia entre la lente y el filtro es importante?
@Johan hasta cierto punto, sí, la distancia es importante, especialmente con lentes rápidos abiertos de par en par. Sin embargo, en la práctica, los ND graduados se usan con la lente detenida y, por lo tanto, la distancia tiene un efecto mucho menor en la cantidad de graduación y puede ignorarse.

No todos los píxeles usarán la luz de toda la luz que llega a la lente.

Su suposición de que toda la luz va a un solo punto es correcta solo si toma un solo punto de su objeto. Si toma otro punto adyacente de su sujeto, ese punto se proyectará junto al punto anterior. Al final, tiene un plano de enfoque (proyección), no solo un punto.

En otras palabras, el píxel central de su imagen usará principalmente la luz proveniente del centro de una lente, ya que los píxeles del borde usarán la luz de los bordes de una lente. De esa forma, parte de la imagen cubierta por grad-ND será más oscura.

Sé que cada punto del sujeto se enfoca en un punto diferente en el plano de la imagen. Esto no responde a mi pregunta.
@Johan: sin embargo, responde la pregunta. Si lo piensas así, la mayoría de la luz que forma el centro vendrá del centro, la mayoría de la luz que forma un píxel cerca del borde vendrá cerca del borde. Sí, el filtro ND afecta a todos los píxeles, pero tiene más efecto cuando un porcentaje mayor de la luz que compone ese píxel ha pasado a través de él. Para pensarlo de otra manera, ¿dónde ves tu dedo si lo sostienes frente a la parte superior de la lente?
@AJHenderson así no es como funcionan las lentes: si tiene una lente con muy poco viñeteado completamente abierta, cada píxel de la imagen recibirá la luz que ha pasado a través de todo el elemento frontal.
@mattgrum Correcto, pero ¿no proviene la mayor parte de la luz del punto en la posición relativa? Afecta a todo el cuadro, pero no con la misma influencia. ¿Me estoy perdiendo de algo?
@AJHenderson cuando la lente está completamente abierta y un objeto está enfocado, cada píxel recibe la misma cantidad de luz de cada parte del elemento frontal, sin importar dónde se encuentre el píxel en el sensor. Piense en lo que sucede cuando un punto de luz está desenfocado, obtiene un círculo de luz en el sensor y ese círculo tiene un brillo uniforme.
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