circle of confusion
El término círculo de confusión (CoC) se creó en óptica para establecer una definición objetiva de lo que es la nitidez focal. El círculo de confusión define qué tamaño es aceptable y considerado como un punto cuando un punto de la realidad no está perfectamente enfocado.
El circulo de confusión es muy importante porque nos permite definir otros conceptos de óptica utilizados en fotografía, tales como: Nitidez, distancia hiperfocal, profundidad de campo, profundidad de foco, e incluso técnicas como el desenfoque, hoy denominada bokeh. Ademas nos permite conocer los limites de ampliación de una impresión fotográfica.
El círculo de confusión, que suele aparecer en las hojas de datos de los objetivos fotográficos como CoC, por sus siglas en ingles, es también denominado como disco de confusión, círculo de indistinción, circulo de borrosidad o punto de borrosidad.
Origen del concepto.
Los diseñadores de objetivos fotográficos necesitaban conocer cual era la nitidez aceptable para aquellos objetos que no se hallaran correctamente enfocados y la pregunta que se realizaban fue:
¿Hasta que punto se puede distinguir entre lo que esta correctactamente enfocado y lo que se halla apenas desenfocado?.
Basándonos en el principio de que cualquier punto de una escena que se encuentre a la distancia de enfoque correcta, quedará reproducido sobre la película o sensor digital como un punto, nos encontramos ante tres situaciones posibles:
Objeto enfocado correctamente.
Debemos tener en cuenta que si tengo un objeto o sujeto a fotografiar a tres metros de distancia, la mayor nitidez la lograre al ubicar la lente de forma tal que, los haces de luz terminen convergiendo sobre un punto del plano focal, siendo este el lugar donde habitualmente se ubicada la película o el sensor digital.
Al enfocar correctamente un punto y usando una lente convergente, los haces de luz deberían converger en forma conjunta sobre el plano focal y definirían un circulo nítido con la forma de un punto.
Objeto desenfocado alejado.
Si el objeto se alejara de mi cámara, en realidad de mi plano focal y no modifico el enfoque, los rayos de luz convergerán por delante del plano focal y luego de cruzarse entre si formaran una imagen mas grande sobre el plano focal y ya no será un punto nítido, será un punto de mayor tamaño en el cual los bordes han perdido nitidez, será un punto desenfocado. Algunos autores lo definen como disco de luz.
Objeto desenfocado cercano.
Si el objeto se acercara hacia mi cámara, en realidad hacia mi plano focal y no modifico el enfoque, los rayos de luz convergerán por detrás del plano focal y también formaran una imagen mas grande sobre el plano focal y tampoco será un punto nítido, también será un punto de mayor tamaño en el cual los bordes han perdido nitidez, será un punto desenfocado. Nuevamente tendremos un disco de luz.
Delimitando el circulo de confusión.
La solución fue sencilla, los fabricantes de objetivos diseñaron una imagen patrón y la fotografiaron con un objetivo normal sobre una placa estándar, es decir sobre una película de 8 x 10 pulgadas (203 x 254 milímetros), esta se copio por contacto sobre una hoja del mismo tamaño con el fin de no sumar errores de paralaje y no sumar las aberraciones ópticas del objetivo de la cámara y el de la ampliadora.
Posteriormente se determino una distancia de observación de 10 pulgadas (254 milímetros) y se solicito a un grupo de personas con visión sana distinguir entre un punto enfocado y otro desenfocado.
La experiencia determino que para poder confundir un punto enfocado, con un punto desenfocado, el tamaño de la imagen que lo representa no debía superar 1/100 de pulgada (0,254 milímetros).
En otras palabras, cualquier zona de luz o de sombra con un diámetro inferior a 0,25 mm, observado desde 25 centímetros de distancia por una persona con vista sana, será considerado un punto nítido.
Es importante dejar en claro qué el concepto circulo de confusión se basa en una construcción geométrica y no es un valor absoluto, es un valor relativo.
NdelE: Si bien es muy habitual leer sobre esta experiencia empírica en los manuales y enciclopedias de fotografía, la determinación del CoC tiene un problema: no hay un autor único ni un experimento documentado explícitamente con nombres, lugar y fecha.
Actualmente se considera las medidas del circulo de confusión para una placa de 8×10, una dimensión de 0,22 milímetros, aproximadamente 1/115 de pulgada.
Dimensión de la nitidez.
Conociendo el tamaño del circulo de confusión necesario para una placa estándar de 8 x 10 pulgadas, podemos definir que cada punto de la imagen que supere un tamaño de 1/115 de pulgada (0,22 milímetros) esta desenfocado y todo punto de menor tamaño esta dentro de lo considerado como nitidez aceptable. Siendo esto valido para la agudeza visual de la mayoría de las personas con visión sana, dentro de la distancia cercana para una visión nítida (10 pulgadas ó 254 milímetros),.
Al reducir el diafragma utilizado, también reducimos el círculo de confusión del objetivo utilizado. Con círculos de confusión mas pequeños aumentamos la profundidad de campo y la profundidad de foco.
Importancia del circulo de confusión.
El circulo de confusión permite explicar la profundidad de campo, y porque esta se distribuye en un tercio del total por delante del sujeto fotográfico y dos tercios por detrás.
Permite explicar porque un teleobjetivo y un angular, enfocando a la misma distancia y con igual diafragma, tienen diferentes profundidades de campo, pero si el objeto fotográfico tienen igual tamaño sobre el plano focal (mismo encuadre con focales diferentes) la profundidad de campo es la misma.
El CoC también nos permite el calculo de la distancia hiperfocal y entender porque cada vez que cierro el diafragma, aumenta la profundidad de campo y la posición de la hiperfocal se acerca al plano focal.
Circulo de confusión y negativos o sensores de pequeño formato.
Sabemos que el circulo de confusión para una placa de 8 x 10 pulgadas (203 x 254 milímetros), no debe superar la dimensión de 0,22 milímetros. Entonces, ¿qué es lo que sucede si utilizo un negativo de 24 mm x 36 mm, o un sensor Full Frame?.
Los lentes utilizados en cámaras de pequeño formato de 35 milímetros deben tener un circulo de confusión tal, que al ampliar la imagen de 24 x 36 milímetros a 203 x 254 milímetros (8 x 10 pulgadas), en la ampliación el circulo de confusión no debe superar los 0,22 milímetros.
Todos recordamos a Oskar Barnack al pensar en la primera cámara fotográfica de 35 milímetros, la Leica, pero detrás de esta gran idea están las ópticas diseñadas por el olvidado Max Berek.
A principios de 1900, las instantáneas y quienes las tomaban comenzaron a ser menospreciadas por los fotógrafos profesionales y por aquellos que aspiraban a ser fotógrafos artísticos porque, en su opinión, faltaban composición y calidad técnica. Esto no detuvo al creciente número de fotógrafos de instantáneas, y con la llegada de la cámara Leica de 35 mm, introducida en los Estados Unidos en 1928 por Willard Morgan, la fotografía de instantáneas dio otro salto adelante. Con su esposa, Barbara, Morgan recorrió el país tomando instantáneas para promover el uso de la cámara Leica tanto entre fotoperiodistas como entre aficionados interesados. Además de dar conferencias en clubes de fotografía, publicó varias de sus instantáneas en revistas para acompañar artículos sobre cómo fotografiar con una cámara Leica de 35 mm. En 1932 fundó en la ciudad de Nueva York el “Círculo de Confusión”, un club de fotografía formado por cualquier persona interesada en la fotografía instantánea en 35 mm. En 1943, como primer director de fotografía del Museo de Arte Moderno de la ciudad de Nueva York, organizó una extensa exposición de instantáneas. No sólo fue una exposición sin precedentes para su época, sino que también fue una de las más concurridas y, como era de esperar, recibió bastantes críticas. (NEFF, página 347)
Recordemos que el negativo de 24 x 36 milímetros es el mas grande, correspondiente al grupo de cámaras de pequeño formato, en la industria fotográfica.
Un negativo de 24 milímetros de altura, debe ser ampliado casi 8,5 veces, para alcanzar una ampliación de 203 milímetros u 8 pulgadas en el mismo eje. Si conservara un CoC de 0,22 milímetros, estos puntos medirán 1,87 milímetros al ser ampliados. Los observaríamos como poco nítidos, la solución es reducir el tamaño del CoC de las ópticas para cámaras de 35 milímetros mas de 10 veces.
El circulo de confusión para un negativo de 35 milímetros o sensor un sensor Full Frame debe ser como máximo de 0,025 milímetros.
Circulo de confusión y distancia de observación.
El CoC de 0,22 milímetros esta calculado para una impresión de 8 x 10 pulgadas, observada a 10 pulgadas de distancia, pero ¿qué sucede si la distancia de observación es mayor?.
Mientras que una copia por contacto del negativo de 8 x 10 pulgadas, debería observarse a 10 pulgadas, una ampliación del mismo negativo a 80 x 100 pulgadas, al observarse a una distancia de 100 pulgadas produciría la misma sensación de nitidez.
A distancias proporcionales, la nitidez seria la misma, para un mismo valor de círculo de confusión.
Al aumentar aun más la distancia de observación, podríamos disponer de un circulo de confusión de mayor tamaño y no observar perdida de definición. Esto es lo que sucede con las gigantografías en el espacio publico, al no poder acercarnos a las mismas, es la distancia la que sostiene la definición.
Sucede lo contrario cuando asistimos a una muestra de fotografía. Situarnos a un metro o mas de distancia de una impresión fotográfica nos ofrece una sensación de nitidez, pero al poder acercarnos a observar un detalle constatamos la perdida de nitidez.
Puesto que las personas insistirán en contemplar las grandes ampliaciones desde un punto de vista demasiado próximo, el círculo de confusión «normal» con un diámetro de 1/1000 de la distancia focal no es suficiente. Por lo tanto, para negativos que hayan de ampliarse grandemente, los fabricantes de objetivos tienden a adoptar diámetros para el círculo de confusión de 1/1500 ó incluso 1/2000 de la distancia focal. (EFF, pagina 293).
Distancia de observación y perspectiva.
La primera consideración supone que para ver la imagen de una copia por contacto en su perspectiva correcta debe observarse desde una distancia igual a la distancia focal del objetivo de la cámara con la que se tomó la fotografía.
Debe, por lo tanto, colocarse una copia por contacto a 10 centímetros del ojo si el negativo se ha obtenido con un objetivo de 10 centímetros (100 milímetros de focal), a 20 centímetros si el negativo se ha obtenido con un objetivo de 20 centímetros (200 milímetros de focal), y así sucesivamente.
Otra forma de expresar lo mismo es diciendo que una fotografía obtenida con un objetivo de 10 centímetros (100 milímetros de focal) debe ampliarse dos veces y media para una visión correcta a 25 centímetros.
De esta forma la imagen subtiende el mismo ángulo en el ojo que subtendía el sujeto cuando se tomó la fotografía.
Se asegura que esta es la forma más natural de observar una fotografía.
Circulo de confusión y distancia focal.
Si ha de observarse una copia a una distancia menor de 25 centímetros el diámetro real del círculo de confusión debe reducirse, ya que a distancias menores el ojo puede observar detalles de nitidez más pequeños.
Si el diámetro limitado es de 0,25 milímetros a 25 centímetros de distancia, será solamente de 0,1 milímetros desde 10 centímetros y la mitad desde 5 centímetros, en este caso se necesitaría una lupa para observar la imagen.
Por lo tanto, un objetivo de 5 centímetros de distancia focal debe tener un círculo de confusión cinco veces menor que un objetivo de 25 centímetros y un objetivo de 10 centímetros debe tener un círculo de confusión dos veces y media menor, y así sucesivamente.
En cada caso el círculo de confusión es 1/1000 de la distancia focal, o sea, 0,25 milímetros para un objetivo de 25 centímetros.
La regla no se aplica a los planos cercanos, como la macrofotografía. Donde la distancia entre el objetivo y el plano focal, es mucho mayor que la distancia focal del objetivo utilizado.
NdelE: Sí deseo fotografiar una moneda de 10 milímetros de diámetro y deseo que en el negativo de 24 x 36 mm o en un sensor full frame, esta tenga igual tamaño al original, deberé alejar muchísimo el objetivo del plano focal. Para ello deberá instalar entre el objetivo y la cámara, accesorios de microfotografía, tales como anillos de extension o fuelles. Si utilizara un objetivo de 100 milímetros de distancia focal, deberá agregar un anillo de extension o un fuelle de 100 milímetros y la distancia focal final será de 200 milímetros de focal.
Ver: Doble extensión, Macrofotografía, Accesorios de macrofotografía.
Cámaras de objetivos intercambiables.
En la actualidad hay numerosas cámaras que pueden emplearse con una diversidad de objetivos, algunos más largos y otros más cortos que el normal.
Por ejemplo, una cámara de 35 mm con un objetivo «normal» de 50 milímetros de distancia focal puede emplear un teleobjetivo de 150 milímetros o aún mayor.
Por supuesto, en la práctica el teleobjetivo se emplea para dar una imagen ampliada de un objeto distante sin preocuparse de la perspectiva.
Por lo tanto, el negativo tomado con un teleobjetivo queda ampliado en la misma medida que un negativo tomado con objetivo normal.
Mediante el mismo razonamiento el negativo obtenido con un gran angular se amplía a la misma escala. De esta forma cada objetivo muestra su característica a una escala de reproducción aumentada, normal o reducida para la misma del negativo.
Pero solamente el objetivo normal produciría una perspectiva normal. Las fotografías tomadas con objetivos de focal larga y gran angular mostrarán distorsión a la distancia normal de observación de 25 cm.
El efecto final del círculo de confusión es simplemente éste. Todos los objetivos destinados a emplearse con el mismo tamaño de negativos tienen igual circulo de confusión independientemente de su distancia focal. Y el círculo de confusión es en estos casos el mismo que el círculo de confusión requerido para el objetivo normal para este tamaño de negativos.
Así, el círculo de confusión elegido para cualquier objetivo depende del tamaño del negativo que haya de cubrir. Si se destina un objetivo de 150 milímetros para emplearlo como foco largo sobre una cámara de pequeño formato (24 x 36 milímetros o menor) tendrá un círculo de confusión menor que un objetivo de 150 milímetros destinado a emplearse como objetivo normal sobre una cámara de mediano formato de 9 X 12 cm. De la misma forma, el círculo de confusión para un objetivo gran angular es mayor que cuando se emplea como objetivo normal para un negativo más pequeño.
Esta diferencia afecta los valores de la distancia hiperfocal y profundidad de campo, así como la cantidad de emborronamiento aceptable al calcular las velocidades de obturación para detener el movimiento y las tolerancias en la corrección de objetivos.
Cada caso requiere tres series de valores para cada distancia focal del objetivo, dependiendo de si éste sirve como normal, tele o gran angular para aquel tamaño de negativo.
Para los cálculos es aún más conveniente relacionar directamente el círculo de confusión con la distancia focal del objetivo. Esto puede conseguirse multiplicando la distancia hiperfocal –para los cálculos de profundidad de campo– o dividiendo la distancia al sujeto –para cálculos de velocidad de obturador- por la potencia del teleobjetivo u objetivo de focal larga. Esta es la relación:
(Distancia focal del objetivo de focal larga / Distancia focal normal para el tamaño de negativos).
Para los objetivos de focal larga y teleobjetivos este factor es siempre mayor que la unidad. Con objetivos tipo gran angular el factor correspondiente a la potencia del objetivo viene dado por la relación:
(Ángulo del objetivo gran angular / Ángulo del objetivo normal).
Ampliaciones.
Al ampliar una imagen, también se amplían los puntos que la conforman e imágenes que en impresiones de menor tamaño eran nítidas, a un mayor tamaño dejan de serlo.
Para poder producir grandes ampliaciones, una objetivo debe ser diseñado para tener un CoC mucho mas pequeño.
Esto se observa claramente en las cámaras compactas destinadas al uso familiar. Las analógicas del estilo Brownie o Instamatic, disponían de una óptica de baja calidad, por lo que no soportaban ampliaciones importantes.
Actualmente la mayoría de los smart phone de bajo costo, pueden soportar una ampliación por la resolución en pixeles de su sensor, pero no lo pueden hacer por su calidad óptica.
Circulo de confusión y valor de exposición.
La mayoría de las cuestiones sobre la profundidad de campo se basan en una construcción geométrica denominada «círculo de confusión».
El círculo de confusión limite corresponde al de mayor diámetro en el que cada punto que forma el sujeto puede ser reproducido sin que el ojo pueda advertir falta de nitidez.
En realidad, el círculo de confusión no se caracteriza por su mayor o menor luminosidad.
- El círculo de confusión consiste en un punto central luminoso, rodeado por anillos concéntricos alternativamente oscuros y claros.
- El punto central abarca en general menos de la mitad de lo que corresponde al circulo de confusión entero, pero contiene la mayor parte de la luz dirigida a esta área.
- El primer anillo que le rodea es mucho menos claro, y todos los anillos restantes carecen de importancia lumínica.
Por tanto, si se mantiene la exposición a un mínimo práctico, sólo se registra el punto central. Cuyo tamaño será menos de la mitad que el del círculo de confusión que cabría esperar basándose en consideraciones geométricas. Por consiguiente, la imagen producida por cualquier objetivo es en general mejor de lo que podría calcularse según la teoría geométrica.
Véase también: Círculo de confusión mínima; determinación del CoC.
Bibliografía: EFF, EPF, NCP, NEFF y PPP.
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