¿Está desactualizado el cálculo de la distancia hiperfocal?

La distancia hiperfocal H se calcula mediante H = (f^2)/(N*c)+f donde f es la distancia focal, N el f-stop yc el límite del círculo de confusión . Supongamos que usamos un sensor de fotograma completo. Todas esas calculadoras y aplicaciones siempre usan el valor de 0,03 mm para el círculo de confusión. ¿Por qué 0,03 mm? El artículo alemán en Wikipedia lo explica así:

Al ver una imagen desde una distancia de visualización habitual, la imagen se ve con un ángulo de visión de 50°, lo que equivale a 3000 minutos angulares. Suponemos que empezaremos a notar un desenfoque cuando supere el tamaño de 2 minutos angulares que equivale a 1/1500 de la diagonal de la imagen. Por lo tanto, la borrosidad debe mantenerse por debajo del tamaño de 1/1500 de la diagonal de los sensores. Dado que un sensor de fotograma completo tiene una diagonal aproximada de 43,2 mm, 1/1500*43,2 mm da unos 0,03 mm.

Esto me hizo sentir curiosidad. Creo que este cálculo debe provenir de la época de la fotografía analógica. Digamos que usamos un 15 mm en F/2.8. Así, la distancia hiperfocal es de 2,69 m. Una Nikon D850 moderna tiene un tamaño de píxel de 4,34 µm. Cuando los rayos de luz convergen delante o justo detrás del sensor, todos los círculos con un diámetro inferior a 4,34 µm se reconocerán como enfocados. ¿No tenemos que tener en cuenta la resolución del sensor? No creo que podamos asumir que uno solo mirará nuestras imágenes con un ángulo de visión de 50°.

Hay videos en los que te prometen tomar imágenes más nítidas enfocando a la distancia hiperfocal. A veces te dicen que enfoques a la doble distancia hiperfocal. En nuestro caso deberíamos centrarnos en 2*269m = 5,38m. La imagen aparecerá perfectamente nítida cuando se vea con un ángulo de visión de 50°, pero al calcular la distancia hiperfocal con un límite de diámetro del círculo de confusión de 4,34 µm, debemos enfocar a 18,53 m, que es más de 6 veces la distancia hiperfocal.

En mi opinión no hace falta reinventar el cálculo de la distancia hiperfocal pero creo que es importante saberlo, a la hora de utilizar la distancia hiperfocal como garantía para conseguir el máximo de nitidez en nuestras imágenes.

¿Qué piensas sobre eso?

La película también era (y sigue siendo) capaz de una resolución mucho mayor que 0,03 mm en el plano de imagen. Su "problema" no es de película frente a digital, es uno de límites absolutos al ampliar imágenes a proporciones gigantescas hasta que el espectador pueda percibir píxeles individuales o granos de película frente a la aplicación práctica al ver imágenes en tamaños de pantalla más típicos y ver distancias Incluso en la era de las películas, sabíamos que si planeábamos imprimir una imagen en, digamos, 16x20 pulgadas, necesitábamos tener en cuenta la relación de ampliación más alta al calcular la profundidad de campo.

Respuestas (3)

En breve:

Hay dos enfoques posibles para la nitidez en la fotografía digital:

  1. obteniendo la mejor nitidez posible dado el sensor
  2. nitidez adecuada cuando se ve la imagen

El primer enfoque lleva a tener en cuenta el tamaño de los sitios de los sensores.

El segundo es el enfoque del legado, pero sigue siendo relevante, ya que la visión de los humanos no ha evolucionado.

Gracias. Ese es el tipo de respuesta que estaba buscando.

La distancia hiperfocal es una aplicación específica del concepto de profundidad de campo.

Solo hay una distancia que está enfocada con mayor nitidez. Todo lo que está delante o detrás de esa distancia está borroso. Cuanto más nos alejamos de la distancia de enfoque, más borrosas se vuelven las cosas. Las preguntas son: "¿Qué tan borroso es? ¿Está dentro de nuestro límite aceptable? ¿A qué distancia de la distancia de enfoque las cosas se vuelven inaceptablemente borrosas?"

Lo que llamamos profundidad de campo (DoF) es el rango de distancias delante y detrás del punto de enfoque que son aceptablemente borrosas para que las cosas todavía parezcan estar enfocadas.

La cantidad de profundidad de campo depende de dos cosas: el aumento total y la apertura. La ampliación total incluye los siguientes factores: distancia focal, sujeto/distancia de enfoque, relación de ampliación (que está determinada tanto por el tamaño del sensor como por el tamaño de la pantalla) y la distancia de visualización. La agudeza visual del espectador también contribuye a que sea aceptablemente lo suficientemente nítido para aparecer enfocado en lugar de borroso.

La distribución de la profundidad de campo delante y detrás de la distancia de enfoque depende de varios factores, principalmente la distancia focal y la distancia de enfoque.

La proporción de cualquier lente dada cambia a medida que cambia la distancia de enfoque. La mayoría de las lentes se aproximan a 1:1 a la distancia de enfoque mínima. A medida que aumenta la distancia de enfoque, la profundidad de campo posterior aumenta más rápido que la profundidad de campo frontal. Hay una distancia de enfoque en la que la relación será de 1:2, o un tercio por delante y dos tercios por detrás del punto de enfoque.

A distancias de enfoque cortas, la relación se aproxima a 1:1. Una verdadera lente macro que puede proyectar una imagen virtual en el sensor o película que es del mismo tamaño que el objeto para el que está proyectando la imagen logra una relación de 1:1. Incluso las lentes que no pueden lograr un enfoque macro demostrarán una relación muy cercana a 1:1 en su distancia mínima de enfoque.

A distancias de enfoque más largas, la parte posterior de la profundidad de campo llega hasta el infinito y, por lo tanto, la relación entre la profundidad de campo frontal y posterior se aproxima a 1:∞. La distancia de enfoque más corta en la que el DoF posterior alcanza el infinito se denomina distancia hiperfocal . La profundidad de campo cercana se acercará mucho a la mitad de la distancia de enfoque. Es decir, el borde más cercano del DoF estará a mitad de camino entre la cámara y la distancia de enfoque.

También debemos recordar que la distancia hiperfocal, como el concepto de profundidad de campo en el que se basa, es realmente solo una ilusión , aunque bastante persistente. Solo una única distancia estará en el enfoque más nítido. Lo que llamamos profundidad de campo son las áreas a ambos lados del enfoque más nítido que están borrosas de manera tan insignificante que todavía las vemos nítidas. Tenga en cuenta que la distancia hiperfocal variará según un cambio en cualquiera de los factores que afectan el DoF: distancia focal, apertura, aumento/tamaño de visualización, distancia de visualización, etc.

Todas esas calculadoras y aplicaciones siempre usan el valor de 0,03 mm para el círculo de confusión. ¿Por qué 0,03 mm?

Debido a que asumen un tamaño de formato (sensor o película) de 36x24 mm y una ampliación de 8x10 pulgadas (o 8x12") visto desde una distancia de 10-12 pulgadas por una persona con visión 20/20. Algunos fabricantes de lentes asumieron que el espectador tiene 20 /15 de visión y por lo tanto utilizan un CoC de 0,025 mm en lugar de 0,03 mm.

La imagen aparecerá perfectamente nítida cuando se vea con un ángulo de visión de 50°, pero al calcular la distancia hiperfocal con un límite de diámetro del círculo de confusión de 4,34 µm, debemos enfocar a 18,53 m, que es más de 6 veces la distancia hiperfocal.

Suponiendo que estamos usando un monitor de 96 ppp, como uno de 24" FHD (1920x1080), cuando vemos una imagen al 100 % (1 píxel de imagen = 1 píxel de pantalla) de una cámara FF con un tamaño de píxel de 4,34 µm, estoy ampliando esa imagen de 46 MP por un factor que daría como resultado un tamaño de visualización de 86x57 pulgadas Incluso teniendo en cuenta el hecho de que nuestros ojos están probablemente a más de 10-12 pulgadas de nuestro monitor, esa es una relación de aumento mucho mayor que ver una 8x10" de 12". El desenfoque que es demasiado pequeño para distinguirlo de un punto en condiciones de visualización estándar (8x10" visto desde 12" por una persona con visión 20/20) será fácil de ver cuando se amplíe a 86x57.

Cuanto más amplía una imagen, más aumenta el desenfoque y las cosas que se ven nítidas en tamaños más pequeños se vuelven gradualmente más borrosas a medida que aumentamos el aumento.

A medida que aumenta la relación de ampliación, la profundidad de campo disminuye, por lo que debemos mover el punto de enfoque progresivamente más hacia atrás para mantener el infinito con la profundidad de campo posterior.

Para obtener más información, consulte:

¿Por qué los fabricantes dejaron de incluir escalas DOF ​​en las lentes?
¿Hay una "regla general" que pueda usar para estimar la profundidad de campo mientras tomo fotografías?
¿Cómo se determina el círculo de confusión aceptable para una foto en particular?
¿Encontrar distancia hiperfocal para resolución HD (1920x1080)?
¿Por qué obtengo valores diferentes para la profundidad de campo de las calculadoras frente a la vista previa de DoF en la cámara?
Además de esta respuesta al método simple de estimación rápida de DoF para lentes principales

Usted dice que la distancia hiperfocal es la distancia más corta en la que el DoF trasero alcanza el infinito. También define DoF como el rango de cosas que parecen estar enfocadas. Pero cuando se enfoca a la distancia hiperfocal, la luz de cosas muy lejanas puede divergir en el sensor (porque no está enfocado) en círculos con un diámetro MÁS GRANDE que un píxel. Por lo tanto, NO aparecen como en foco. De hecho, enfocar más lejos a una distancia FINITA garantizará en algún momento que el DoF sea lo suficientemente grande como para que las cosas muy lejanas aparezcan enfocadas porque el CoC es más pequeño que un pxiel.
@Arjihad Coc solo necesita ser tan pequeño como un solo píxel si la imagen se ve lo suficientemente grande como para que el espectador pueda discriminar un solo píxel. Por lo general, no vemos imágenes tan grandes o de cerca. El CoC "estándar" de 0,03 mm tiene aproximadamente 7 píxeles de diámetro en comparación con las ILC digitales típicas con pasos de píxeles de alrededor de 4 µm (0,004 mm). Si uno está viendo una imagen con un aumento muy grande para que se pueda ver un desenfoque de dos píxeles de ancho, entonces el DoF debe calcularse para esa relación de aumento, y la distancia hiperfocal estará mucho más atrás que para las condiciones de visualización estándar.
No existe "LA" distancia hiperfocal. Se debe calcular una distancia hiperfocal en función de las condiciones de visualización planificadas. Si uno planea ver al 100% (1 píxel de imagen = 1 píxel de pantalla), entonces la distancia hiperfocal debe calcularse para que el desenfoque en el infinito no sea más grande que un solo píxel. Cualquier distancia de enfoque más cercana no será una distancia hiperfocal para esas condiciones de visualización, incluso si una distancia de enfoque más cercana sería una distancia hiperfocal para condiciones de visualización menos estrictas con grandes aumentos.

Circle of Confusion (CoC) NO es una constante. Se calcula de forma única para cada película o tamaño de sensor. CoC = 0,03 mm solo se aplica al tamaño de película de 35 mm. Se considera que CoC es el "punto" hipotético más pequeño que, después de la ampliación al tamaño de visualización, todavía se ve como un "punto" de dimensión cero en lugar de un punto más grande que podemos ver. Se asume convencionalmente que el tamaño de visualización estándar es una impresión de 8x10 pulgadas (las impresiones más pequeñas muestran una mejor DOF y las impresiones más grandes muestran menos DOF). Los sensores más grandes necesariamente no se amplían tanto (a un tamaño de 8x10), lo que permite un límite de CoC más grande. Los sensores pequeños necesariamente se agrandan más (lo que también agranda este punto), por lo que deben usar un CoC más pequeño para mantenerlo pequeño.

Los sensores más pequeños calculan literalmente menos profundidad de campo (que los sensores más grandes) a partir del CoC más pequeño que deben usar; sin embargo, en la práctica habitual, para poder ver un campo de visión normal utilizable, deben usar lentes más cortos. La lente más corta es un efecto más grande (cuadrado) que CoC, por lo que en la práctica, su lente corta calcula una mayor profundidad de campo, pero aún debe ampliarse más para ver. Si con la MISMA lente, los sensores más pequeños calculan menos profundidad de campo.

Técnicamente, para tener en cuenta el tamaño del sensor en el cálculo de la profundidad de campo, este CoC máximo permisible utilizado para la profundidad de campo es la diagonal del sensor (mm) dividida por (a falta de un nombre mejor) un factor o valor estándar de calidad de profundidad de campo, acaba de llamar al Divisor. Es un estándar usado por convención, pero se usan algunos estándares diferentes para este divisor, Zeiss asume que el divisor es 1500, y luego Japón después de la Segunda Guerra Mundial comenzó a usar 0.03 mm para 35 mm, que si se calcula, requiere un divisor 1442 (para obtener 0,03 mm de la película de 35 mm diagonal 43,267).

La dimensión diagonal de la película de 35 mm (y Full Frame digital) es de 43,267 mm. Por lo tanto, algunas fórmulas calculan 35 mm CoC como 43,267/1500 = 0,288 mm (algunos lo llaman 0,29) y otros (generalmente a partir de Asia) simplemente lo llaman 0,03 mm, que técnicamente es 43,257/1442. Pero este número de diagonal y CoC se aplica solo a un tamaño de película de 35 mm (y el mismo tamaño de sensor digital Full Frame).

Por lo tanto, las películas o los sensores más grandes o más pequeños tienen diferentes tamaños y diferentes diagonales, y calculan diferentes CoC y diferentes profundidades de campo. Cualquier calculadora de profundidad de campo primero quiere saber el tamaño del sensor, del cual entregan el valor CoC para calcular la profundidad de campo correcta (no todas las calculadoras usan el mismo valor divisor, pero el tamaño de la película de 35 mm normalmente será de 0,288 a 0,03 mm).

CoC y DOF NO tienen que ver con la resolución del sensor, sino con el tamaño diagonal del sensor, refiriéndose en última instancia a la cantidad de ampliación de visualización que se requerirá para ampliar este tamaño de CoC como se ve en el tamaño de impresión estándar de 8x10 pulgadas.

No, Hyperfocal no está desactualizado de ninguna manera. Digital no cambia nada sobre el proceso de ampliación. Hyperfocal funciona exactamente como siempre ha funcionado, a partir de las mismas fórmulas DOF, por lo que también calcula el CoC desde la diagonal del sensor. Cualquier calculadora de profundidad de campo seguramente también muestra Hiperfocal, a partir de las mismas entradas.

Pero, ¿está de acuerdo en que enfocar a la distancia hiperfocal no brindará la máxima nitidez cerca del infinito en comparación con enfocar más lejos en cámaras de alta resolución?
Seguro. Una lente muy corta, digamos 20 mm en una película de 35 mm o fotograma completo, digamos f/22, enfocada en los 2 pies hiperfocales calculados, lo que significa 1 pie hasta el infinito, calculará la profundidad de campo "aceptable" de todo este rango. Pero sí, el enfoque más nítido está en la distancia donde realmente se enfoca. Su queja es sobre "DOF aceptable", no sobre Hiperfocal. Si no necesita DOF para extenderse de nuevo a 1 pie, entonces enfóquese en una hiperfocal mayor que los 2 pies. Cualquier distancia de enfoque mayor que la hiperfocal alcanzará el infinito, pero enfocar AL INFINITO es más nítido en el infinito.
Pero no necesitamos enfocarnos en el infinito para asegurarnos de que el DoF se extienda hasta el infinito. Digamos que enfocamos a una distancia finita, entonces las cosas en el infinito aparecen como enfocadas cuando la luz diverge en círculos que son MÁS PEQUEÑOS que un píxel. Tener las cosas en el infinito enfocadas depende del paso de píxeles. Enfocar en el hiperfocal no garantiza en absoluto que las cosas en el infinito aparezcan enfocadas porque no se consideró el tamaño de píxel. Siempre hay una distancia finita más grande que la hiperfocal en la que el enfoque asegura que el DoF se extienda hasta el infinito. Entonces DoF depende también del tamaño del píxel.
No estás hablando mi idioma, porque creo que el tamaño de píxel no es importante en esta discusión sobre la profundidad de campo. Los píxeles NO crean detalles de la imagen, los píxeles simplemente intentan reproducir el detalle de la lente que ya existe. No hay forma de imaginar que los puntos de CoC estarán centrados en un píxel. Independientemente del tamaño pequeño de CoC, es probable que se extienda a ambos lados de un borde de 2 o 4 píxeles. El "píxel" de Bayer es, de hecho, una matriz de píxeles de sensor de 2x2. Si CoC fuera X veces más grande que un píxel, más píxeles simplemente reproducirían mejor todos los detalles existentes. Ese es su trabajo. La profundidad de campo NO se trata de píxeles.
Cuando sea necesario, detenerse obviamente puede mejorar la resolución de la profundidad de campo de la imagen mucho más de lo que la difracción agregada daña la resolución. Centrarse en o más cerca que hiperfocal llegará al infinito, pero la definición máxima de CoC definitivamente siempre existe en los límites DOF. Solo estás diciendo que no siempre te gusta ese CoC allí. Todas las situaciones no son iguales. Hyperfocal hace lo que hace extremadamente bien, pero puede que no siempre sea la opción óptima. Debes poner el foco donde lo necesitas. Puede ser muy importante que el sujeto más nítido esté siempre enfocado a la distancia real.
Me equivoqué, pero no puedo editarlo. "Enfocar más cerca que hiperfocal" obviamente debería ser Enfocar más lejos que hiperfocal llegará al infinito.