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[PÍLDORA 5] La difracción no afecta más a sensores pequeños

Explicación clara y concisa de temas y mitos de la fotografía digital

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[PÍLDORA 5] La difracción no afecta más a sensores pequeños

Notapor Guillermo Luijk » 24 Mar 2016, 12:33

Un mito extendido es que la difracción afecta más a sensores pequeños porque a igual apertura se hace notar más en ellos al tener (generalmente) mayor densidad de fotocaptores. Esto no es cierto en la práctica ya que para una misma apertura y encuadre el sensor mayor tiene menos PDC. Caprichos de la física, exactamente en la misma medida en que en dicho sensor mayor hay que cerrar más el diafragma para igualar la PDC, la difracción aumenta hasta sufrir la misma pérdida de nitidez por difracción.

En la siguiente imagen puede verse como a la apertura que da la misma PDC en una Canon 5D (f/16) y en una cámara M4/3 (f/8) con el mismo número de Mpx, los discos de Airy de la difracción abarcan el mismo número de fotocaptores del sensor, y por tanto la difracción afectará a la nitidez en la misma medida en ambos casos (las líneas azules representan los fotocaptores de cada sensor):

Imagen

El único caso en que la difracción supone una desventaja para los sensores pequeños se da cuando se cierra diafragma para alargar deliberadamente el tiempo de exposición. Cuanto mayor sea el sensor más se podrá cerrar el diafragma para así exponer más tiempo al ISO base sin saturar altas luces.

Conclusión: a todos los formatos de sensor (FF, APS, M4/3, 1", móviles,...) la difracción les perjudica por igual.

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Re: [PÍLDORA 2] La difracción no afecta más a sensores pequeños

Notapor nagerojas » 24 Mar 2016, 14:57

Hola. Ahora que estoy haciendo macro, me interesa mucho lo que cuentas, pero algo no me cuadra. A ver si me lo puedes aclarar:

Ya hemos discutido muchas veces sobre la profundidad de campo que da cada tamaño de sensor, que concluimos que era la misma a una focal, distancia y diafragma dados. ¿Dices que si enfoco un pulgón de 3mm con un objetivo macro a pocos cms, y voy cambiando de cuerpo de cámara (diferentes sensores, claro) no tendré más difracción en el de menor tamaño?.

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Re: [PÍLDORA 2] La difracción no afecta más a sensores pequeños

Notapor Guillermo Luijk » 24 Mar 2016, 15:07

A la apertura que da la misma PDC no. De todos modos el mundo macro es otro mundo, y no tengo nada claro que las reglas válidas en otro tipo de fotografía se cumplan por igual.

http://toothwalker.org/optics/dof.html

Macro depth of field

Depth of field is small in the world of macro photography and although the subjects are small too, it is often difficult to attain sufficient DOF. So long as we use lenses of similar optical design the depth of field will not depend on the lens focal length, on the familiar assumption of identical magnification and F-number (Eq. 13). This is illustrated in the left graph Fig. 7. The initial growth of the COC away from the plane of the sharpest focus is independent of the focal length in the region relevant for DOF assessment. By contrast, the blur size of a faraway background (right graph) is proportional to the focal length (Eq. 15). Unlike the former conclusion, the latter conclusion does not depend on the condition of similar lens designs for the lenses at different focal lengths



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Re: [PÍLDORA 2] La difracción no afecta más a sensores pequeños

Notapor nagerojas » 24 Mar 2016, 15:17

Es que, si la difracción la causa el paso-choque-roce de la luz en las palas del diafragma, es este factor (la superficie presente de palas del diafragma) el que debería tenerse en cuenta como patrón para comparar el comportamiento de los diferentes tamaños de sensor, y no una imagen a diferente distancia y diafragma.

Me había ilusionado con la nueva visión del concepto, pero creo que está explicado desde un punto de vista que sortea el auténtico culpable de la difracción. Por supuesto que el sensor pequeño tendrá la misma difracción que el FF, pero es que le hemos reducido el factor que la produce. Podemos incluso inducir que tenga menos difracción que el más grande abriendo aún más el diafragma.

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Re: [PÍLDORA 2] La difracción no afecta más a sensores pequeños

Notapor srtopo » 24 Mar 2016, 15:19

Guillermo, el mito dices que es "a igual apertura" pero el gráfico que ha puesto es a la apertura necesaria para tener igual PDC. Si la micro 4/3 la pones a igual apertura (f16) ¿ no tendrá un circulo de airy igual al de la 35mm y por tanto afectando a mas píxeles? Otra pregunta... Al ser la difracción un efecto que se produce al cambiar su dirección la luz en el diafragma...¿depende el impacto de la difracción en alguna medida de la distancia recorrida por la luz entre el diafragma y el sensor?
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Re: [PÍLDORA 2] La difracción no afecta más a sensores pequeños

Notapor Guillermo Luijk » 24 Mar 2016, 16:15

A ambos: lo que importa en la práctica es el uso real. En un uso real a aperturas mínimanente grandes (f/4) la difracción no existe ni en FF ni en M4/3. Por qué cerramos diafragma? para lograr más PDC. Siendo esto así la única comparación que tiene sentido entre formatos es aquella que iguala la PDC. Que a f/16 la difracción afecte más a un M4/3 que a un FF (lo cual es cierto) es irrelevante, porque en un uso real donde en FF pones f/16 en una M4/3 pondrás f/8, obteniendo la misma PDC y la misma afectación por difracción.

El mito no dice "a igual apertura", es todavía más general, dice "la difracción afecta más a formatos menores". Si en un uso real y práctico esto no es cierto, pues el mito es falso.

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Re: [PÍLDORA 2] La difracción no afecta más a sensores pequeños

Notapor Fid » 24 Mar 2016, 17:44

También se cierra el diafragma para aumentar el tiempo se exposición y, con sensores pequeños, puedes cerrar menos antes de que moleste la difracción.

Ahora, si cierras para aumentar la PDC, ahí si te doy la razón.

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Re: [PÍLDORA 2] La difracción no afecta más a sensores pequeños

Notapor nagerojas » 24 Mar 2016, 18:29

Yo creo que no es correcto lo que dices, Guillermo. Entiendo lo que comentas del uso real, pero es que mi uso macro es real (no sólo es real lo más común), y ese concepto no me lo puedo saltar. No es en absoluto un mito ( y mira que me encanta cuando los desmontas con tus conocimientos), pero como bien dices, el único modo de evitar la mayor difracción que aparece en sensores menores, es abrir diafragma, y aprovechando el recorte que hacen estos, aumentar la distancia al sujeto (que sí, que hasta igualar encuandres) y equiparar la profundidad de campo.

Parecerá que decimos lo mismo, pero tú dices que el efecto no existe por el tema encuadre/distancia/pdc, y yo digo que eso es lo que tenemos que hacer para paliar la existente mayor difracción de sensores pequeños.

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Re: [PÍLDORA 2] La difracción no afecta más a sensores pequeños

Notapor Guillermo Luijk » 24 Mar 2016, 18:42

Fid escribió:También se cierra el diafragma para aumentar el tiempo se exposición y, con sensores pequeños, puedes cerrar menos antes de que moleste la difracción.

Ahora, si cierras para aumentar la PDC, ahí si te doy la razón.

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Totalmente de acuerdo, lo incorporo al post inicial. Lo que pasa es que cuando se habla de pérdida de nitidez no suele ser porque quieras alargar el tiempo de exposición, sino como si fuera un problema endémico de los sensores pequeños. Alargar el tiempo de exposición es algo que interesa a una minoría, y cuando se busca de verdad se usan filtros ND. Con dos pasos de ventaja no llegas muy lejos.

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Re: [PÍLDORA 2] La difracción no afecta más a sensores pequeños

Notapor Guillermo Luijk » 24 Mar 2016, 18:49

nagerojas escribió:Yo creo que no es correcto lo que dices, Guillermo. Entiendo lo que comentas del uso real, pero es que mi uso macro es real (no sólo es real lo más común), y ese concepto no me lo puedo saltar. No es en absoluto un mito ( y mira que me encanta cuando los desmontas con tus conocimientos), pero como bien dices, el único modo de evitar la mayor difracción que aparece en sensores menores, es abrir diafragma, y aprovechando el recorte que hacen estos, aumentar la distancia al sujeto (que sí, que hasta igualar encuandres) y equiparar la profundidad de campo.

Parecerá que decimos lo mismo, pero tú dices que el efecto no existe por el tema encuadre/distancia/pdc, y yo digo que eso es lo que tenemos que hacer para paliar la existente mayor difracción de sensores pequeños.

Un saludo.


No termino de entender lo que dices. Si a igual encuadre el sensor mayor solo tiene que cerrar diafragma para lograr la misma PDC y con la misma afectación por difracción, no veo donde está la ventaja del sensor menor en este caso. En definitiva que los veo totalmente equivalentes, lo que puedes lograr con uno lo puedes lograr con el otro solo que a diferentes aperturas.

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Re: [PÍLDORA 2] La difracción no afecta más a sensores pequeños

Notapor Fid » 24 Mar 2016, 22:06

La difracción es un efecto físico provocado por la propiedades cuánticas de la luz. Respecto del macro, cero que influye mucho la distancia del diafragma al sensor, tampoco podía asegurarlo, a efectos de difracción debe ser como si la distancia focal fuera mayor aunque no tengo muy claro como calcularlo, supongo que tendrá que ver con la focal y la magníficación.

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Re: [PÍLDORA 5] La difracción no afecta más a sensores pequeños

Notapor Alejandro » 27 Mar 2016, 15:57

Está claro que con relaciones de ampliación pequeñas si igualamos PDC los efectos de la difracción son los mismos, independientemente del tamaño del sensor.

Las diferencias cuando entramos en el mundo macro (o a partir de que la distancia de enfoque sea inferior a la cuarta parte de la hiperfocal) son dos:

Por un lado la abertura que importa es la efectiva, que sería la abertura real multiplicada por (ampliación + 1). Si queremos afinar más y tenemos en cuenta las diferencias provocadas por la mayor o menor simetría del objetivo empleado, habría que multiplicar la abertura real por ((ampliación/magnificación pupilar a la distancia de enfoque) +1)

Por el otro, la PDC no depende de la focal, únicamente de la ampliación y la abertura. Por tanto, para la misma ampliación podemos emplear la misma abertura real, independientemente del tamaño del sensor, para obtener la misma PDC.
Esto, aparentemente, da una ventaja en términos de difracción al sensor mayor. Lo que sucede es que en macro la ampliación se entiende en términos absolutos: la relación entre el tamaño de la imagen sobre el sensor y el tamaño real de lo fotografiado. Pero aquí lo que importa es la ampliación relativa (el encuadre, si queremos llamarlo así): si la imagen cubre el 100% de un sensor 4/3, sólo cubrirá el 25% de un sensor FF.
Sabiendo esto: si la densidad de pixeles se mantiene el número de pixeles cubierto por similar área de la imagen será el mismo, y como si la densidad es similar el tamaño de los pixeles será el mismo la difracción, obviamente, será la misma.
En el caso de que la densidad de pixeles, como suele suceder, sea mayor en el sensor más pequeño, entonces la difracción sí será menor en el sensor mayor. PERO la imagen sobre el sensor menor tendrá una mayor ampliación relativa, ocupará más pixeles, de modo que a la postre cuando igualemos ampliaciones tendremos imágenes con similar nitidez.

Conclusión: en el mundo macro entender la relación entre tamaño del sensor, difracción y PDC, se complica un poco, pero a la postre los resultados son los mismos: el tamaño del sensor no afecta a la difracción si la PDC se mantiene.

Tal vez podríamos ir un poco más lejos incluso: me parece a mí que si igualamos PDC y velocidad de obturación el tamaño del sensor no importa para nada :)
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Re: [PÍLDORA 5] La difracción no afecta más a sensores pequeños

Notapor Guillermo Luijk » 27 Mar 2016, 16:01

Gracias por la explicación y por la conclusión. Alivia ver que no hay que cambiar nada del post :D

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Re: [PÍLDORA 5] La difracción no afecta más a sensores pequeños

Notapor Jeu » 27 Mar 2016, 21:08

Gracias Guillermo por el desarrollo del mito y por la iniciativa, pero si me lo permites una pregunta: cuando haces la comparativa, para que funcione ¿la cámara de m4/3 debe de tener el mismo número de Mpix y cuatro veces menos?
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Re: [PÍLDORA 5] La difracción no afecta más a sensores pequeños

Notapor Guillermo Luijk » 28 Mar 2016, 09:32

La afectación de la difracción a la imagen final es independiente del número de Mpx porque sean cuales sean estos, en la copia final los discos de Airy van a tener el mismo tamaño.

En cambio contemplando la imagen al 100%, a igual PDC la difracción afectará en la misma medida solo a un par de cámaras si tienen el mismo número de Mpx.

En cuanto una de las dos tenga más Mpx, la difracción le empezará a hacer mella antes en recortes al 100%. Como lo habitual es que las cámaras con mayor sensor tengan más Mpx, serán también las que normalmente más nitidez perderán por culpa de la difracción (por ejemplo una M4/3 de 20Mpx a f/8 nota menos en recortes al 100% la difracción que una FF de 36Mpx a f/16). Por supuesto eso nunca quiere decir que la imagen del sensor con más Mpx vaya a ser peor que la del otro por culpa de la difracción; será siempre igual o mejor. La difracción le empieza a hacer perder nitidez antes pero es que parte de inicio con una ventaja en resolución.

El sensor de 36Mpx empieza a perder nitidez a una apertura más temprana (a igual PDC), pero nunca produce imágenes de menor resolución por ello que el de 20Mpx:
Imagen

En el extremo, con aperturas equivalentes tan cerradas que la difracción fuera brutal, la cantidad de información real que capturarían las dos cámaras sería la misma. En una tendríamos 20Mpx borrosos y en la otra 36Mpx borrosos, con la misma cantidad de información real total en ambos casos. Sería una imagen limitada por difracción como ocurre en una cámara pinhole por ejemplo.

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Re: [PÍLDORA 5] La difracción no afecta más a sensores pequeños

Notapor Jeu » 28 Mar 2016, 12:16

muchas gracias por aclararlo, Guillermo
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Re: [PÍLDORA 5] La difracción no afecta más a sensores pequeños

Notapor Manolo Portillo » 07 Ene 2019, 14:08

Guillermo Luijk escribió:...los discos de Airy de la difracción abarcan el mismo número de fotocaptores del sensor, y por tanto la difracción afectará a la nitidez en la misma medida en ambos casos...

Esta afirmación no es correcta en general. Hay que puntualizar "ciertas cosillas" para que sea cierta.

Guillermo Luijk escribió:La afectación de la difracción a la imagen final es independiente del número de Mpx porque sean cuales sean estos, en la copia final los discos de Airy van a tener el mismo tamaño.

Esta, que parece contradecirse con la anterior, sí es correcta. :D
Un círculo de confusión es un grupo de fotógrafos discutiendo alrededor de una mesa sobre la profundidad de campo y el factor de multiplicación.
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