Exposición: velocidad y diafragma

Los dos parámetros básicos para ajustar la exposición en una cámara son el tiempo de exposición y la abertura del diafragma. Con la combinación de estos dos ajustes se intenta conseguir que la cantidad de luz que llegue al sensor (o película) sea la adecuada para captar la mayor cantidad de información de la escena que queremos fotografiar.

Veamos qué es cada uno.
En adelante hablaré siempre de sensor, pero todo lo que diga será también aplicable a la película.

EL TIEMPO DE EXPOSICIÓN (o velocidad de obturación)
Se mide en segundos. Es el tiempo, generalmente son milisegundos, que queda abierto el obturador. Por lo tanto es el tiempo durante el cual llega luz al sensor y éste queda expuesto a ella.

Se puede expresar como tiempo de exposición (medido en fracciones de segundos):
1/2 – 1/4 – 1/8 – 1/15 – 1/30 – 1/60 – 1/125 – 1/250 – 1/500 – 1/1000

O se puede expresar en velocidad de obturación. Notar que son la inversa de los anteriores y, posiblemente, más intuitivos:
2 – 4 – 8 – 15 – 30 – 60 – 125 – 250 – 500 – 1000
De esta última manera suele ser como está indicado en las cámaras. Es muy recomendable memorizar estos valores, lo cual no es difícil ya que cada valor es el doble del predecesor.

Hacia la izquierda la velocidad es menor (más tiempo de exposición) y hacia la derecha aumenta (menos tiempo de exposición).
Este parámetro regula la cantidad de luz que recibe el sensor mediante el tiempo en que este queda expuesto. Cada valor hacia la derecha disminuye a la mitad la cantidad de luz recibida.

Aunque la escala que puse de ejemplo va de ½ a 1/1000, la mayoría de las cámaras réflex permiten tiempos de exposición mayores a ½ seg. Generalmente hasta 30 segs, más una posición llamada bulbo en la que el obturador queda abierto todo el tiempo que tengamos pulsado el disparador.
Hacia el otro extremo muchas cámaras permiten velocidades mayores a 1000.

El salto de un valor a otro hacia la derecha se lo conoce como 1 paso de luz y reduce a la mitad el tiempo de exposición. Inversamente hacia la izquierda se duplica el tiempo de exposición.
Sin embargo las cámaras modernas permiten valores intermedios de 1/3 de paso de luz.
Ejemplo: Reducir la exposición en 1 paso es pasar de velocidad 125 a 250. Los pasos intermedios (de a 1/3) entre esos dos valores serían 160 y 200.

Velocidad segura
Aumentar o disminuir la velocidad de obturación tiene otro efecto además de regular la exposición. Ese efecto es el de congelar el movimiento. A mayor velocidad de disparo conseguiremos imágenes “menos movidas”.

Clásicamente en la fotografía química (de película) había una regla que decía que la velocidad segura de disparo para evitar la trepidación producida por nuestro pulso era la correspondiente al valor numérico de la longitud focal del objetivo que estuviéramos usando. Es decir que si estábamos haciendo la foto con un objetivo de 50mm debíamos disparar como mínimo a una velocidad 50 para que la foto no salga movida. Si estuviéramos haciendo la foto con un 200mm, la velocidad segura era 200.
La velocidad segura evita la foto movida por culpa de nuestro pulso, es decir la trepidación. Pero no evita que salga movido un sujeto que se mueve a alta velocidad como un corredor, un ciclista o un vehículo. En esos casos, para fotos de acción y deporte, se recomiendan velocidades del orden de 1000 para lograr una imagen nítida.

En fotografía digital la cosa ha cambiado significativamente recomendándose, en objetivos sin estabilización, usar el doble de la velocidad segura clásica. Especialmente si tenemos una reflex formato APSC o una reflex Full Frame con más de 12 megapíxeles.
En cámaras compactas la velocidad no suele ser un problema por encima de 15.

EL DIAFRAGMA
Es una lámina que está ubicada en el interior del objetivo con un agujero por el que pasa la luz antes de alcanzar el sensor. Ese agujero tiene un abertura que podemos regular haciendo variar su diámetro.
Si bien ese diámetro podría medirse en milímetros (mm) no se lo hace en esa unidad. Sino que se mide según un número llamado f. Que se representa como f/x o f:x, donde x es el número que indica la apertura del diafragma.

La secuencia típica de los números f toma los siguientes valores:
1.4 – 2 – 2.8 – 4 – 5.6 – 8 – 11 – 16 – 22

A mayor número, diafragma más cerrado → menos cantidad de luz llega al sensor.
Según el diseño del objetivo, variarán los límites mínimo y máximo. En los de gama alta la mayor abertura suele estar entre 1.4 y 2.8, mientras que las ópticas más modestas suelen tener su abertura máxima en 4.

Estos números pueden parecer caprichosos pero no lo son. Cada valor de éstos está calculado de manera tal que cada valor de f deje pasar la mitad de luz que el anterior. Es una progresión en raíz cuadrada de 2.

Es decir que si está el diafragma en 2.8 y lo cerramos a 4, entra la mitad de luz. Si lo cerramos a 5.6 entra la mitad que con f/4 y así sucesivamente.

Al igual que la velocidad de obturación, cada salto de diafragma representa un paso de luz. Las cámaras actuales permiten valores intermedios, que no representan el doble de luminosidad sino pasos de 1/3.

De la misma forma que el tiempo de exposición, el diafragma regula la cantidad de luz que recibe el sensor. Sólo que mientras el obturador la regula mediante la cantidad de tiempo a la que el sensor está expuesto a la luz, el diafragma lo hace mediante el tamaño del agujero por el que la luz pasa.

Profundidad de campo.
La profundidad de campo, suele abreviarso PdC (ó DoF en inglés), es el espacio en que la foto tiene una nitidez aceptable por detrás y por delante del punto exacto de enfoque.
La profundidad de campo está fuertemente afectada por la abertura del diafragma. A mayor abertura (f más pequeño) menor es el espacio enfocado por delante y por detrás del punto de foco. Por tanto tendremos un fondo más desenfocado. Ésto puede ser una ventaja o no según lo que queramos en nuestra imagen. Cada uno deberá decidir.
Pero lo cierto es que cuando tenemos una PdC muy estrecha tenemos más riesgo que nos quede fuera de foco nuestro sujeto.
Por tanto más cuidadosos debemos ser al enfocar al usar diafragmas muy abiertos, especialmente con f menores a 5.6.
La PdC tabién se afecta con la longitud focal del objetivo. Los teleobjetivos tienen mucha menos profundidad de campo que los gran angular.

EN RESUMEN:
Conjuntamente con el diafragma y la velocidad de obturación regulamos la cantidad de luz total que llega al sensor o película.
Por ejemplo: si ajustamos en la cámara un diafragma f :4 y velocidad 250 tenemos una exposición equivalente a ajustar un diafragma f :8 y velocidad 125.
Es decir redujimos el diafragma a la mitad (de f :4 a f :8) pero duplicamos el tiempo de exposición (de 1/250seg a 1/125seg), por tanto la luz total es la misma.

Pero recordemos que también estaremos variando la PdC y la velocidad de congelamiento.

PARA QUIENES QUIERAN PROFUNDIZAR:
En el tiempo de exposición los números eran sencillos de interpretar y memorizar ya que indicaban segundos. Sin embargo en el diafragma la cosa parece complicarse al no medirse en milímetros sino mediante el número f ¿Por qué? Veámoslo.

La luz que llega al sensor al atravesar un objetivo depende del área del diafragma. Siendo el diafragma un agujero circular, su área es una función cuadrática de su radio o de su diámetro. Recordar que el área de un círculo se calcula tanto en función de su radio al cuadrado como de su diámetro al cuadrado dividido entre 4 .
Por tanto cuando se disminuye a la mitad la luminosidad del diafragma se hace en progresión de la raíz cuadrada de 2. De allí salen los valores del diafragma 1.4, 2, 2.8, etc.

Pero la luminosidad de un objetivo no sólo depende del diámetro del diafragma, también está determinada por la distancia focal del mismo. A mayor longitud focal pasa menos luz para un mismo diámetro de diafragma.

El f se inventó (o mejor dicho se normalizó) para estandarizar la apertura de manera tal que un determinado número f deje pasar la misma cantidad de luz cualquiera sea la distancia focal del objetivo. Definiéndose de la siguiente manera:

distancia focal (mm) / abertura del diafragma (mm) = f

Así normalizada la abertura del diafragma, podemos igualar la luminosidad de los objetivos aunque sean de diferente distancia focal. De esta manera si tomamos dos objetivos de diferente longitud focal, por ejemplo uno de 24mm y otro de 200mm, y queremos regular la luminosidad del diafragma podemos utilizar un valor único. Veámoslo con números:

Objetivo angular de 24mm de distancia focal:
24mm / 6mm = f :4

Objetivo tele de 200mm de distancia focal:
200mm / 50mm = f :4

Entonces cuando regulamos el diafragma de un objetivo en f :4 la cantidad de luz que llega al sensor siempre será la misma. Sin importarnos que el agujero del diafragma mide 50mm en un tele de 200mm o que mide 6mm en un angular de 24mm.

De ésto es fácil deducir por qué los objetivos tele (focal larga) para ser luminosos tienen que ser tan grandes, pesados y caros: porque precisan mucho diámetro de diafragma y por tanto una construcción mucho más voluminosa.

PARA QUIENES QUIERAN PROFUNDIZAR AÚN MÁS:
En la práctica para calcular el f se usa la distancia focal nominal del objetivo. Pero en realidad es la distancia a la que está el centro óptico (el nodo único de una lente delgada con la misma potencia que el objetivo) de la imagen que forma en el plano focal, cuando el objetivo está enfocado a infinito. Con lo cual el f puede variar ligeramente cuando hacemos foco en objetos cercanos.
Pero ésto sólo tiene importancia en fotografía macro donde las distancias de enfoque son muy cercanas. En el resto de las especialidades fotográficas el enfoque no afecta en forma significativa el valor de f.

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