¿Cómo se descubre el "punto dulce" de una lente?

He intentado buscar en Google esto, pero nunca he encontrado una respuesta satisfactoria.

Escuché que algunos fotógrafos usan el término "punto óptimo" para referirse al número f de una lente que da como resultado la mayor nitidez que la lente puede lograr.

Algunas preguntas sobre esto:

  1. El conocimiento fotográfico general establece que cuanto mayor sea el f-stop (cuanto menor sea la apertura), mayor será la profundidad de campo que logrará. Esto parece "sugerir" que cuanto mayor sea el f-stop, más nítida será su imagen (todos los demás factores son iguales, por supuesto). ¿La idea de un "punto dulce" triunfa sobre esta regla? (entonces, en teoría, un f11 podría ser más nítido que un f22)

  2. ¿El "punto dulce" es un algoritmo óptico que se puede aplicar a cualquier lente, o tiene que ver con las particularidades de la fabricación de alguna lente?

  3. Finalmente, ¿cómo puedo determinar el "punto ideal" de mis lentes fijos?

Nota: Sé que se tienen en cuenta otras cosas en la nitidez, como ISO, luz, vidrio (lente), etc., pero ignórelas y asuma que son iguales para cada lente diferente.

Para el contexto, principalmente trato de lograr la máxima nitidez en fotografía arquitectónica (interior y exterior) y paisaje urbano, donde generalmente tiendo a evitar la pequeña profundidad de campo.

Respuestas (4)

El punto óptimo de una lente probablemente dependa tanto del tipo de superficie de captura de imagen utilizada como de la lente misma. Tanto los sensores de película como los digitales tienen un límite de detalle que pueden resolver (aunque la película de gran formato tiende a capturar MUCHO más detalle que los sensores de 35 mm o digitales en aperturas mucho más estrechas , alrededor de f/22). mejor resolución imaginable... en última instancia, estará limitada por el material de imagen. Esto se debe al "límite de difracción" de la película o sensor.

La mecánica detrás de encontrar el "punto óptimo" de una lente puede ser bastante compleja, ya que es muy matemática. Para simplificar esto para los consumidores, el gráfico MTF (función de transferencia de modulación) nació como una forma de proporcionar información clara derivada matemáticamente sobre la nitidez o resolución de una lente, película o sensor. Si está interesado en la teoría subyacente, este artículo es una buena lectura: Comprensión de la nitidez de la imagen .

En términos más simples, suponiendo que desea la máxima claridad para el tamaño y la densidad del sensor que está utilizando, para la mayoría de los sensores de imagen DSLR, el "punto ideal" de la mayoría de los lentes de calidad decente a alta está entre f/8 y f/11. Las DSLR de nivel de entrada, que tienden a tener sensores más pequeños con fotositos más pequeños de mayor densidad, tienen una difracción limitada a alrededor de f/8 o f/9. Las DSLR de gama alta, que tienden a tener sensores más grandes con fotositos más grandes y menor densidad, tienen una difracción limitada alrededor de f/11.

Además de tener una lente realmente mala que no tiene la mayor resolución intrínseca, la mayoría de las lentes pueden resolver un alto grado de detalle fino. La mayoría de los lentes en el mercado en estos días tienen su propia tabla MTF que puede ser útil para conocer el "punto óptimo" de los lentes en sí mismo. La mayoría de las cámaras digitales tienen información sobre cuándo el sensor se vuelve limitado por difracción. Los sitios de revisión como DPReview.com, the-digital-picture.com, etc. también indicarán las aperturas en las que el sensor se vuelve limitado por difracción para la mayoría de las cámaras. Yo mismo no hago muchas películas, por lo que no puedo ofrecer mucho sobre cuándo varios tipos de películas pueden verse limitadas por la difracción.

Cabe señalar que la apertura límite de difracción (DLA) es solo cuando comienza la difracciónafecta la calidad, pero no cuando ha alcanzado su efecto máximo (que suele ser varias paradas más allá del DLA). El suavizado visible de la imagen debido a la difracción generalmente no será evidente hasta un par de paradas más allá del DLA inicial. Para sensores de un tamaño determinado (es decir, APS-C), un sensor de mayor densidad comenzará a revelar la difracción antes, sin embargo, el sensor de menor densidad será incapaz de resolver detalles tan altos como el sensor de mayor densidad. Para cualquier tamaño de megapíxel dado (es decir, 18mp), un sensor con un tamaño físico más grande generalmente brindará mejores resultados. La difracción afecta la calidad de la imagen debido a que la luz se dispersa más allá de un solo fotosito y afecta a otros. Como los sensores más grandes (es decir, Full-Frame vs. APS-C) tienen fotositos más grandes, se vuelven limitados por difracción en aperturas más estrechas que los sensores más pequeños.

El verdadero truco es encontrar la superposición entre el punto de máxima nitidez de la lente y el punto en el que un sensor de imagen puede resolver detalles claros sin suavizarlos visiblemente debido a la difracción. Una configuración de apertura en el área de superposición será el verdadero "punto óptimo" de la cámara y la lente que esté utilizando. Por otro lado, si la profundidad de campo es más importante que la nitidez final, entonces una apertura más alta puede proporcionar un punto óptimo más apropiado para su trabajo.

Amigo, eres un puto genio, ¡gracias! Dame algo de tiempo para digerir toda esta información y volveré. gracias por una gran respuesta
+1 para el científico. Hay algunas reglas generales para las dSLR, pero creo que la cara cambiante de los sensores hace que sea difícil que se adhieran.
@jrista - "la película de gran formato tiene la tendencia a resolver MUCHO más detalle que los sensores digitales o de 35 mm" - al comparar, digamos, Velvia 50 en formatos de 35 mm y 6x9, los pares de líneas resueltos por milímetro siguen siendo los mismos, solo que hay muchos más pares de líneas en el marco de 6x9. Al mirar impresiones del mismo tamaño, 6x9 tiene más detalles, pero la resolución subyacente es la misma. Lo mismo ocurre con el digital, si tanto el sensor recortado como el sensor de formato medio tienen la misma densidad de píxeles, su resolución máxima teórica es la misma (aunque influyen más variables).
Lo cambié de "resolver" a "capturar", ya que el punto clave era que su límite de difracción es considerablemente más alto, alrededor de f/22. La resolución no era realmente el punto clave. Lo que trae a colación un punto interesante sobre los sensores digitales... los sensores de diferentes tamaños con el mismo tamaño de píxel y densidad tendrán el mismo límite de difracción. Si tomamos, digamos, la nueva D60, un sensor APS-C de 18 mp, la difracción se limita a la apertura asombrosamente baja de f/6.8. Un sensor de fotograma completo con el mismo tamaño/densidad de píxeles estaría limitado a la misma apertura, lo que plantea la pregunta... ¿por qué una densidad tan alta? ;-)
Lo siento por el quisquilloso. Bueno, hay una empresa de cámaras que entiende la necesidad de mejores píxeles en lugar de solo más píxeles ;-)
Estoy a favor de fotositos más grandes, pero más juntos. Si pueden aumentar tanto la densidad como el tamaño, con un recuento de píxeles moderado entre 20 y 30 mp, creo que sería ideal. Los sensores modernos todavía tienen brechas bastante grandes entre los fotositos, lo que se compensa un poco con las microlentes, pero no del todo.
@jrista, en igualdad de condiciones (por supuesto, no siempre es así), un sensor de mayor densidad siempre captura tanto o más detalles que uno de baja densidad. Por ejemplo, tome dos sensores, uno limitado a f/6.8 y otro a f/13. El sensor limitado f/6.8 capturará más detalles en todas las aperturas por debajo de f/6.8 porque está en la región limitada del sensor. Por encima de f6.8, seguirá capturando más detalles porque es la región limitada del disco aireado. Solo después de f/13 los sensores son iguales, y el sensor f/6.8 nunca se queda atrás.
La historia real es obviamente mucho más complicada. Por supuesto, con más espacio, hay más espacio para que la electrónica reduzca el ruido de lectura negro (esto tiene más efecto en la región limitada por el ruido que, por ejemplo, la densidad del fotosito), aumente la calidad de las microlentes, etc. Sin embargo, Solo mirar el límite de difracción es engañoso, especialmente cuando se comparan sensores más antiguos con sensores más nuevos.
@jrista, la difracción es un fenómeno óptico que está vinculado a la lente y no al sensor. El tamaño físico del disco de aire que provoca el ablandamiento es independiente del medio sobre el que se proyecta. Un sensor de mayor resolución capturará más suavizado por píxel, pero la imagen general no será más suave, ya que el tamaño físico absoluto del disco de aire que se captura será el mismo en ambos sensores.
Aquí hay un buen artículo: cambridgeincolour.com/tutorials/difraction-photography.htm Básicamente, toda esta charla sobre la difracción estaba destinada a elegir una apertura, no a comparar sensores (excepto quizás para decir que los sensores más pequeños apestan)
Siempre que comprenda mi punto, que el artículo de Cambridge establece en su conclusión y en la parte 2: la difracción no hace que los sensores de mayor densidad sean inherentemente peores y un sensor de mayor resolución (digamos 18mp frente a 10mp) siempre producirá una resolución igual o mejor que el otro con los mismos tamaños de impresión y recortes, todo lo demás igual. Esto no es para respaldar la carrera de megapíxeles: es estúpido y otras mejoras del sensor son más importantes. Y no, jrista, no entiendo por qué no comprarías un 18mp en vez de, digamos, 12mp, todo lo demás igual (incluido el precio y otro rendimiento del sensor: DR/ruido/color/etc).
Creo que es mejor dejar conversaciones largas como esta para el chat de StackExchange. Hace que estos hilos sean bastante rebeldes. Me gustaría continuar la discusión, con ejemplos visuales si tiene alguno. Creo que hace un punto interesante, pero no estoy seguro de estar completamente convencido de que un nuevo sensor de 18mp de súper alta densidad siempre será mejor que un sensor anterior de 16mp de menor densidad, por ejemplo. Estaré conectado aquí durante los próximos días: chat.meta.stackoverflow.com/rooms/154/photo
Lo siento, parece que la antigua sala photo.se estaba cerrada. Este debería funcionar: chat.meta.stackoverflow.com/rooms/211/photo-se
¡Creo que esta discusión es excelente y tal vez merece una pregunta propia! que haré... si puedo
@jrista nit: plantea la pregunta es buena; ruega la pregunta es mala. (Lo siento. Molestia de mascotas.)
@luser: Quizás. Creo que el artículo de wiki que vinculó asume de manera inapropiada que el uso de la frase "plantea la pregunta" significa "asumir el punto inicial" (petitio principii), cuando de hecho en el uso general, "plantea la pregunta" literalmente significa "plantea el pregunta". La única diferencia es que el primero es simplemente más coloquial y, si lo desea, "descuidado". Argot o no, no creo que esté en la naturaleza de los hablantes promedio decir "asume el punto inicial", lo que hace que la noción de que "plantea la pregunta" es una traducción directa de "petitio principii" en el mejor de los casos.
También se debe tener en cuenta que si cambio la redacción a "plantea la pregunta", la naturaleza circular de la declaración permanece sin cambios. Solo cambia la redacción, pero se mantiene la impresión de que estoy haciendo un argumento para promover mi argumento original... entonces, ¿por qué molestarse en criticar la redacción en sí? Es mejor criticar el argumento circular en general, ¿no? ;PAGS
Por cierto, debe tenerse en cuenta que he tenido mucho tiempo para probar las afirmaciones de Eruditass de que una mayor densidad nunca significa un peor coeficiente intelectual (en igualdad de condiciones), y estoy completamente de acuerdo.

Con números primos, siempre coloco una página de texto en la pared, coloco mi cámara en un trípode con un disparador remoto (el temporizador automático también funciona) y tomo un par de fotos en cada f-stop principal: 2.8, 4, 5.6, 8, 11, 16, 20 y luego comparo la nitidez en el centro, los bordes y las esquinas. Verá que hay un rango que es más nítido y uso una rotuladora e imprimo "8-11" para ponerme la lente, así que sé para cada lente.

Con los zooms es más difícil porque el punto óptimo cambiará con la distancia focal, por lo que para una lente de 70-200 mm querrás hacerlo gradualmente como 75 mm, 100, 125, 150, 200 tal vez.

Solo tenga en cuenta que incluso si el texto no es perfectamente nítido en cualquier longitud focal/apertura, generalmente no fotografiamos texto y se pueden ver diferencias en la nitidez con texto que nunca vería en un paisaje, por ejemplo.

Creo que "punto óptimo" es un término bastante mal definido en el uso general y, de hecho, verá que algunas personas hablan sobre el punto óptimo de una lente con respecto a la configuración de apertura más nítida, y otras hablan sobre el punto óptimo. del círculo de imagen de un objetivo (por ejemplo, utilizando un objetivo de fotograma completo de 35 mm en una DSLR con sensor recortado).

No se puede generalizar y decir "los lentes fijos de 50 mm tienen un punto óptimo en f/8". Los diferentes diseños de lentes funcionan de manera diferente y harán diferentes compensaciones. Por lo tanto, no todas las lentes de un tipo determinado tendrán el mismo punto óptimo.

Con respecto a la nitidez y la apertura, los gráficos de la función de transferencia de modulación (MTF) le darán una buena imagen (aunque teórica), si se publican para la configuración de apertura que le interesa. Pero los gráficos MTF pueden ser difíciles de encontrar para algunos. lentes, y generalmente mostrará solo uno o dos ajustes de apertura.

La forma empírica de determinar el punto óptimo de un objetivo de su propiedad es realizar tomas de prueba en diferentes aperturas, preferiblemente de una escena de campo plano con detalles finos y bordes de alto contraste. Luego compara las imágenes y saca tus conclusiones. Puede que no sea claro, dependiendo de cuáles sean sus criterios. Por ejemplo, la apertura donde las esquinas se vuelven más nítidas puede ser diferente de la apertura donde el centro de las imágenes es más nítido. Obviamente, la técnica de disparo es importante para esto, por lo que usar un trípode con bloqueo de espejo y un disparador de cable es ideal para eliminar el movimiento de la cámara como un factor.

Si bien el rango f/8-f/11 generalmente se considera una opción segura, no diría que es universalmente cierto. Los lentes de mayor calidad ya comenzarán a ver los efectos de la difracción por f/8, especialmente en sensores de cámara de alta resolución. Por ejemplo, muchos lentes de nivel profesional de último modelo alcanzarán su punto ideal de nitidez alrededor de f/4-f/5.

"Los lentes de mayor calidad ya comenzarán a ver los efectos de la difracción por f/8, especialmente en sensores de cámara de alta resolución". - el límite de difracción no es propiedad de la lente.
@Karel, cuanto menor sea la calidad de la lente, mayor será el número f del "límite de difracción" porque la calidad de la lente limitará la resolución, no la difracción. La calidad de la lente aumenta con el número f, que es lo opuesto a la difracción. Imagine un gráfico del número f (eje x) frente a la captura de resolución (eje y). Hay 3 curvas: límite de difracción, calidad de la lente y resolución del sensor. La difracción desciende, la calidad de la lente aumenta y la resolución del sensor es una línea plana. El valor más bajo de los 3 es su resolución en esa captura. Creo que dibujaré esto cuando llegue a casa, ya que puede ser útil.
Bueno, esto resultó mucho peor de lo esperado. Estos no son de ninguna manera valores reales, pero dan una idea de las relaciones. imgur.com/9xtyR.png Si seguimos la lente de alta calidad, es un sensor limitado por los sensores de medio y bajo megapíxel en 1 y 2. En el sensor de alta densidad, está limitado por su propia calidad de lente hasta f6.3, donde la difracción se cuela, pero tiene una resolución más alta que con cualquiera de los otros sensores hasta f8 con el sensor de densidad media y f13 con el sensor de baja densidad. En la lente de calidad media, comienza con una lente limitada en todos los sensores. por f4
Ese sensor de alta calidad tiene difracción limitada en f6.3, mientras que el sensor de baja calidad no tiene difracción limitada hasta f/13. Esto es cada vez más visible con sensores de mayor resolución.
Ahora, para ampliar la limitación de difracción con respecto a los megapíxeles, el sensor de densidad media no tiene limitación de difracción hasta f8. Aunque el sensor de megapíxeles altos tiene una difracción limitada alrededor de f6.3, capturará más detalles que el sensor de megapíxeles medios hasta f8. Esto es solo con los sensores del mismo tamaño. Para aquellos que leen el gráfico: todas las líneas de la lente se inclinan hacia arriba (en realidad, son curvas que generalmente suben) y las líneas del sensor son todas planas.
Karel, el punto en el que una lente se vuelve limitada por difracción es absolutamente una propiedad de la lente, tiene que ver con el poder de resolución de la lente. Por ejemplo, el Zeiss 100mm f/2 Makro-Planar es más nítido en f/4, y solo va cuesta abajo desde allí (ciertamente muy gradualmente, e incluso las cámaras de 24mp de hoy en día no mostrarán la caída hasta que pase f/5.6) Puede no podrá ver el verdadero límite de difracción si la lente supera la resolución de la cámara/sensor que está usando, pero eso no significa que el límite no esté allí. Hay una razón por la cual las pruebas de lentes de gama alta se realizan con un banco óptico en lugar de una cámara.
Chicos, tal vez deberíamos tener otra pregunta y respuesta sobre esto :)?
Con respecto a que el límite de difracción es propiedad de la lente, eche un vistazo a esta calculadora: cambridgeincolour.com/tutorials/difraction-photography-2.htm . Las únicas entradas son el tamaño del sensor y la cantidad de píxeles, el tipo de lente, la distancia focal, etc. El límite de difracción es el mismo para cada lente , dado que hemos fijado el tamaño del sensor y la cantidad de píxeles. Por lo tanto, el límite de difracción no es propiedad de la lente.
@Karel, ¿leíste mis respuestas y miraste el gráfico? Sí, el límite de difracción es el mismo para todas las lentes, es una propiedad física, pero las lentes de menor calidad pueden enmascarar el límite de difracción. El artículo de Cambridge lo reconoce, pero para facilitar la interpretación y la simplificación, asume los mejores escenarios teóricos. En su enlace, observe esta frase: Los valores anteriores son solo los mejores escenarios teóricos; los resultados reales también dependerán de las características de la lente
Bien, ahora estamos de acuerdo en que el límite de difracción no es propiedad de la lente, que fue mi declaración inicial. Entiendo perfectamente que los detalles reales perceptibles en la imagen dependen de muchos otros factores.
La difracción es causada por la lente. Si definimos el límite de difracción como la región donde la difracción limita la resolución, una lente de baja calidad cambiará este límite. Si simplificamos el modelo y hacemos que el límite de difracción solo involucre al sensor, entonces, por supuesto, la lente no tendrá ningún efecto.
Karel, esas calculadoras solo tienen en cuenta la resolución del sensor porque suponen que la lente supera al sensor. Si quiere argumentar que el límite de difracción es el mismo para el Zeiss 100 mm f/2 que para uno de esos lentes de 28-300 mm a 100 mm, tendremos que estar de acuerdo en no estar de acuerdo.
Creo que deberíamos diferenciar entre la suavidad de la lente y el límite de difracción. La resolución del sistema depende de muchos otros factores y no veo ninguna razón para tener en cuenta un factor y dejar de lado todos los demás.

En cuanto a la fotografía, hay dos puntos que limitan la resolución de una imagen: uno es la profundidad de campo (mira Wikipedia tú mismo, no tengo permitido publicar dos enlaces), el otro la resolución física de la lente ( criterio de Rayleigh de Resolución Máxima).

Una gran profundidad de campo generalmente se obtiene con una pequeña apertura (f/11 tiene una profundidad de campo más pequeña que f/22), mientras que una gran apertura conduce a un tamaño de punto limitado de difracción más pequeño para estas áreas de la imagen que están enfocadas. .

Para una imagen ideal hay dos objetivos contradictorios: gran apertura (número f pequeño) para los puntos enfocados, apertura pequeña (número f grande) para una gran profundidad de campo. Dependiendo de la lente, el detector de película/ccd utilizado y lo que pretenda fotografiar, diferentes configuraciones son óptimas .

¿Cómo se descubre el "punto dulce" de una lente?
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