Con la apuesta por parte de la mayoría de los principales fabricantes de cámaras de cinematografía digital por lanzar nuevos modelos cuyo tamaño de sensor es notablemente mayor que el estándar de Super 35 –en la mayoría de los casos, con dimensiones muy parecidas a las del formato completo de fotografía de 36 x 24 mm– muchos profesionales han manifestado serias dudas sobre esta alternativa. Se opina –en algunas ocasiones– que la industria nos está obligando a cambiar la narrativa y a alterar la perspectiva y el bokeh para toda clase de planos y trabajos.

Comparativa de tamaños de sensor de gran formato en cinematografía con un sensor de Super 35 como referencia.
Comparativa de tamaños de sensor de gran formato en cinematografía con un sensor de Super 35 como referencia.

Se han reavivado –entre otros– los temores a los rascados de foco y a los fondos inexistentes y eternamente desenfocados que tanto abundaron durante la “explosión” que la aparición del mercado del vídeo DSLR trajo consigo a principios de esta década. Sin embargo, las limitaciones en el aspecto predominante de muchas imágenes que se rodaron en aquella época, se debieron más al desconocimiento –por parte de muchos usuarios noveles que se enfrentaban a un medio nuevo para ellos– que a cualquier tipo de barrera física real al respecto. A todo el mundo le divierte una buena teoría de la conspiración de vez en cuando, pero para saber a qué atenernos no hay nada como los fríos hechos. Los temores absurdos sobran.

Bloque de sensor de gran formato de la ARRI ALEXA LF.
Bloque de sensor de gran formato de la ARRI ALEXA LF.

Es importante comenzar con tres conceptos básicos, claros y muy útiles:

  • Las tolerancias de los barriletes de los fabricantes de ópticas. Dado un objetivo con un ángulo de visión determinado sobre un tamaño de sensor concreto, si hallamos la distancia focal que nos proporciona el mismo ángulo de visión para un tamaño de sensor distinto, los dos sistemas alcanzarán la misma perspectiva y el mismo tamaño de cuadro. Por “perspectiva”, entendemos la proyección de un trazado de rayos provenientes del mundo tridimensional sobre un plano bidimensional. Por “tamaño del sensor” nos referimos al tamaño del área de captación de imagen del mismo.
Juego de ópticas cinematográficas de gran formato Leica Thalia.
Juego de ópticas cinematográficas de gran formato Leica Thalia.
  • La cantidad de cambios que se producen en el desenfoque a causa de la magnificación y del tamaño de la apertura. Si se pretende mantener una cantidad de desenfoque constante, es posible compensar –de manera precisa, o aproximada si no se quiere realizar el cálculo matemático exacto– el cambio en el número f con un cambio en el tamaño o en el modo del sensor.
Detalle frontal de una óptica anamórfica de gran formato cinematográfico Vantage Hawk65.
Detalle frontal de una óptica anamórfica de gran formato cinematográfico Vantage Hawk65.
  • A propósito del punto anterior, se puede cambiar el tamaño efectivo de sensor –es decir, el área del encuadre de la toma– sin tener que cambiar de modelo de cámara. Sólo es necesario modificar el área de encuadre dentro de las posibilidades que nos ofrece el sensor en su totalidad. A eso nos referimos con la denominación de “modo del sensor”.
Diferentes áreas de captación (modos de sensor) en el captor de la Sony Venice.
Diferentes áreas de captación (modos de sensor) en el captor de la Sony Venice.

Partiendo de estos tres conceptos sabemos que tanto emplear un formato de cámara diferente, como recortar el área de imagen dentro del mismo formato resulta irrelevante. En cualquiera de los casos, si estamos satisfechos porque nuestra versión concreta de un modo de sensor más pequeño tiene la resolución necesaria y la cantidad de ruido electrónico suficientemente baja, no hay ningún problema por emplear ese modo en lugar de una apertura más ajustada para incrementar la profundidad de campo o un modo de sensor de mayor tamaño para reducirla.

La Panasonic VariCam Pure tiene une excelente relación señal/ruido en su sensor de formato Super 35.
La Panasonic VariCam Pure tiene une excelente relación señal/ruido en su sensor de formato Super 35.

El dichoso numerito que va delante de la K en la publicidad de los fabricantes no es un buen indicador para decidir si un recorte en al área efectiva del sensor de una cámara es aceptable o no. Existen otros factores que también afectan –y en mucha mayor medida– a dicha decisión y que no debemos ignorar. En ocasiones, sensores con un número K más pequeño tienen mayor resolución real –medida en pares de líneas por milímetro– y/o menor ruido. Contar megapíxeles en lugar de fidelidad espacial es uno de los errores más burdos que podemos cometer.

La Forza Silicon presentada allá por 2014 era una cámara específica para funciones de defensa y seguridad (bastaba con tirarle encima a alguien semejante mamotreto para "defenderse") con un sensor CMOS de 18K.
La Forza Silicon presentada allá por 2014 era una cámara específica para funciones de defensa y seguridad (bastaba con tirarle encima a alguien semejante mamotreto para «defenderse») con un sensor CMOS de 18K.

No podemos alcanzar una comprensión más profunda de este asunto sin centrarnos en el ángulo de visión y en los círculos de desenfoque –que no de confusión, como explicaremos más adelante–. Llegados a este punto, hablar de profundidad de campo no deja de ser hablar de una ilusión subjetiva y puede dar lugar a muchos errores.

Representación gráfica de los ángulos de visión del globo ocular.
Representación gráfica de los ángulos de visión del globo ocular.

Ángulo de visión

Este es el verdadero atributo que procuramos mantener constante cuando cambiamos el área de captación de un sensor pero queremos “la misma toma”. En lo que respecta a la perspectiva y al encuadre exclusivamente –y no necesariamente a la profundidad de campo o a la resolución o al grano/ruido o a las aberraciones ópticas o a la cría de holoturias en cautividad–, dos imágenes cualesquiera con la pupila de entrada en la misma posición, confrontando la misma escena obtendrán el mismo encuadre si tienen el mismo ángulo de visión, con independencia del modo o tamaño total del sensor.

El cálculo no puede ser más sencillo:

a = 2 \cdot arctan [0.5 \cdot (F/f)]

Donde a es el ángulo de visión, F es el área efectiva de captura de imagen del sensor y f es la distancia focal –F y f se deben medir con las mismas unidades–.

El director de fotografía Hoyte Van Hoytema rodando con una cámara IMAX de 65 mm y 15 perforaciones en el plató de "Interestelar" (Christopher Nolan, 2014(.
El director de fotografía Hoyte Van Hoytema rodando con una cámara IMAX de 65 mm y 15 perforaciones en el plató de «Interestelar» (Christopher Nolan, 2014(.

De modo que, por ejemplo, una óptica de 18 mm en una cámara de película de formato Super 35 estándar –de 24 mm de diagonal en ventanilla– tiene un ángulo de visión de 67,40º. Para obtener ese mismo ángulo de 67,40º en una cámara IMAX con negativo de 65 mm y 15 perforaciones –cuya diagonal es de 69,60 mm–, necesitaríamos una óptica de 52,20 mm.

Claro está que no existe ninguna óptica de 52,20 mm para IMAX, pero por suerte si existe una 50 mm. Como hemos hablado antes de cambiar el encuadre y redibujar el marco para cambiar el área de captación, podemos hacer lo propio con el encuadre en IMAX y pasar de 69,60 mm de diagonal a 66,70 mm. Realizando la operación matemática inversa es como nos hemos dado cuenta de que, con esa diagonal de 66,70 mm, la óptica de 50 mm alcanza el ángulo de visión de 67,40º. La realización de este cálculo en los dos sentidos hasta cuadrar el ángulo no es meramente teórico. Funciona a la perfección en la práctica.

Hemos usado un ejemplo con cámaras de película porque el estándar de Super 35 de los sensores de cada cámara de cinematografía digital tiene dimensiones diferentes, pero si extraemos la imagen equivalente a una diagonal de 24 mm de cualquiera de ellos y lo confrontamos con la de IMAX –que hemos usado como referencia– los resultados son los mismos.

Claudio Miranda, ASC rodó escenas con una "profundidad de campo" reducida en "El curioso caso de Banjamin Button" (David Fincher, 2008) pese a contar con cámaras con tres sensores de 2/3 de pulgada.
Claudio Miranda, ASC rodó escenas con una «profundidad de campo» reducida en «El curioso caso de Banjamin Button» (David Fincher, 2008) pese a contar con cámaras con tres sensores de 2/3 de pulgada.

De modo que, aunque podamos escuchar constantemente que cuando se rueda con diferentes formatos se obtiene una perspectiva distinta, esa afirmación no es cierta. Si se rueda en la misma posición y con el mismo ángulo de visión, se obtiene la misma perspectiva, el mismo encuadre y las mismas líneas de fuga, sea cuál sea el tamaño o modo del sensor.

Círculos de desenfoque

El concepto de profundidad de campo, como ya hemos dicho, es una suerte de cortina de humo. Un estándar de imagen en movimiento que deviene arbitrario. Los círculos de desenfoque y los círculos de confusión –en cambio– son conceptos científicos extraídos de la ciencia de la óptica. Están basados en el mundo natural y no en la percepción humana o en el trabajo de un comité de estandarización.

"Yeah... SCIENCE!"
«Yeah… SCIENCE!»

Un valor de profundidad de campo sólo representa aquel en el que alguien ha decidido que algo está razonablemente enfocado. En términos matemáticos sólo hay un plano infinitesimal realmente enfocado, pero nuestros adorables comités de estandarización han decidido que hay un rango –por delante y por detrás de ese plano– que podemos agrupar porque aparenta estar a foco.

El clásico desenfoque en las altas luces de las ópticas Cooke S57i.
El clásico desenfoque en las altas luces de las ópticas Cooke S57i.

El verdadero estándar que se utiliza en los departamentos de efectos visuales (VFX) de todo el orbe para igualar la cantidad de desenfoque, no es la profundidad de campo sino los círculos de desenfoque. Se habla mas a menudo de círculos de confusión que de círculos de enfoque. Ambos están íntimamente relacionados, pero no son lo mismo. Pero para los propósitos de este artículo, el segundo responde mejor a nuestras necesidades.

Decimos esto porque el concepto de círculos de confusión se refiere al tamaño absoluto –diámetro físico– del desenfoque en el plano del sensor –que no es lo que estamos intentando mantener constante– mientras que el concepto de círculos de desenfoque se refiere al tamaño del desenfoque en relación con el sujeto de la imagen. No es relativo al área de captación la imagen sino al sujeto de la imagen. No queremos centrarnos sólo en la parte de la imagen que está en el plano de enfoque. En cada toma, queremos que los objetos y sujetos que aparecen en la imagen tengan la misma cantidad de desenfoque –o de enfoque– con ambos tamaños o modos de sensor.

Fotograma de "Sed de mal" (Orson Welles, 1958) fotografiada por Russel Metty, ASC que muestra la pasión del director por la puesta en escena con figuras y fonso enfocadas
Fotograma de «Sed de mal» (Orson Welles, 1958) fotografiada por Russel Metty, ASC que muestra la pasión del director por la puesta en escena con figuras y fondo enfocadas

En resumidas cuentas, lo que de verdad pretendemos es mantener los círculos de desenfoque constantes cuando usamos el mismo ángulo de visión en tamaños o modos de sensor distintos. Los círculos están definidos por una fórmula. El círculo de desenfoque, de diámetro C, en el plano del objeto enfocado en la distancia S1, es una imagen virtual desenfocada del objeto en la distancia S2 tal y como muestra el diagrama. Sólo depende de esas distancias y de los diámetros de apertura A, por medio de triángulos similares, con independencia de la distancia focal de la óptica:

C = A \cdot [(S_2-S_1)/S_2]

Por fortuna para todos aquellos lectores que estén a punto de cortarse las venas, nosotros no necesitamos esta fórmula tan maja. Tan sólo necesitamos saber que las dos imágenes tienen círculos de desenfoque idénticos; conocer el valor exacto de ese tamaño nos da igual. Y hay una manera mucho más simple de averiguarlo.

Diagrama de óptica y rayos para calcular el diámetro del círculo de confusión diámetro c para un objeto desenfocado a distancia S2 cuando la cámara está enfocada a S1. El círculo de desenfoque auxiliar C en el plano del facilita el cálculo.
Diagrama de óptica y rayos para calcular el diámetro del círculo de confusión diámetro c para un objeto desenfocado a distancia S2 cuando la cámara está enfocada a S1.
El círculo de desenfoque auxiliar C en el plano del facilita el cálculo.

Podemos ver –en la fórmula– que lo que determina el círculo de desenfoque es la distancia al sujeto, la distancia de enfoque y la apertura. No la distancia focal ni el tamaño o modo del sensor. De manera que si no cambiamos la escena que estamos fotografiando –por ejemplo, la posición del sujeto o dónde está la cámara o dónde está enfocando– siempre tendremos los mismos círculos de desenfoque a una determinada apertura.

Escala de números T en el barrilete de una óptica de gran formato cinematográfico ARRI Signature Prime 18 mm T1,8.
Escala de números T en el barrilete de una óptica de gran formato cinematográfico ARRI Signature Prime 18 mm T1,8.

Ahora bien, si sólo nos fijamos en el anterior párrafo podríamos pensar que se obtienen los mismos círculos de desenfoque con un valor de número f determinado, sea cual sea el tamaño o modo del sensor. Obviamente esa afirmación es absurda. Lo que ocurre es que –en este caso– apertura y número f no son lo mismo. La apertura en la fórmula se refiere a un valor absoluto, mientras que el número f es una apertura relativa. El número f difiere de la apertura absoluta por un factor de magnificación, que es proporcional a la distancia focal.

Comparación entre las áreas de captación de las Canon CINEMA EOS FF y S35, que comparten idéntico cuerpo.
Comparación entre las áreas de captación de las Canon CINEMA EOS FF y S35, que comparten idéntico cuerpo.

Cuando reducimos el tamaño o modo del sensor también reducimos la magnificación. Dicha reducción se debe a que queremos mantener –a toda costa– el ángulo de visión constante cuando cambiamos de tamaño o modo del sensor, y un tamaño o modo más pequeño requiere menos magnificación para obtener el mismo ángulo de visión –por eso usamos una distancia focal equivalente en lugar de la misma–.

Ejemplo de tabla de cálculo de distancia focal efectiva para el uso de ópticas de formato Super 35 en un modo de sensor UHD 16:9 de gran formato.
Ejemplo de tabla de cálculo de distancia focal efectiva para el uso de ópticas de formato Super 35 en un modo de sensor UHD 16:9 de gran formato.

En realidad, todo ello nos viene muy bien. Estamos variando la magnificación proporcionalmente al tamaño del área de captación; y los círculos de desenfoque son proporcionales a la magnificación. Es decir, que el cambio de diámetro de los círculos de magnificación es proporcional al cambio del área de captación –siempre y cuando utilicemos una óptica con el mismo ángulo de visionado para esa área, que es lo que se pretende desde el principio–.

Así que, para igualar los círculos de desenfoque, necesitamos cambiar el diámetro de la apertura proporcionalmente al cambio de magnificación. No hacía falta ser un genio para deducirlo sin necesidad de leer la mitad de este artículo. Tiene todo el sentido del mundo que, dado que el diámetro del diafragma es lo que genera el desenfoque, baste con cambiar ese diámetro del diafragma de forma proporcional al cambio de la magnificación de la imagen. Hay que puntualizar que la proporción es inversa, para contrarrestar el efecto.

¿Cómo realizamos esta operación en la práctica? Los números f ya son proporcionales al diámetro de la apertura por definición, de manera que todo lo que hay que hacer es multiplicar el número f por la proporción entre las áreas de captación.

Comparación entre formato 35 mm académico e IMAX 70 mm de 15 perforaciones
Comparación entre formato 35 mm académico e IMAX 70 mm de 15 perforaciones

Si regresamos al ejemplo anterior y la imagen en IMAX –con un diámetro del área de captación de 66,70 mm– se rodó a f/11 esta es la operación necesaria para igualar la apertura con la del área de captación de 24 mm de diámetro del formato Super 35:

11 \cdot 24 / 66,70 = 3,96

Existen unas diferencias reales muy pequeñas –inapreciables para cualquier espectador que no pase minutos observando las dos imágenes fijas, lo que nunca pasará fuera de una sala de edición o etalonaje– que se deben a otros motivos:

  • Los círculos de desenfoque se calculan con números f pero las ópticas vienen marcados en números T. Las diferencias entre unos y otros varían según los modelos de ópticas y las dos cámaras del ejemplo usan modelos diferentes.
  • En el ejemplo, hay que redondear el número f de 3,96 a 4.

A título anecdótico, en la edición de Camerimage de 2016 se realizó la misma prueba con 42º de ángulo de visión y cuatro cámaras de formatos diferentes. De nuevo las imágenes encajaron perfectamente.

Zoom anamórfico Optimo 42-420mm A2S de Angénieux. La tecnología IRO (Interchangeable Rear Optics) le permite intercambiar el elemento trasero para adaptarse a diferentes formatos de sensor y monturas de reciente creación, como la LPL.
Zoom anamórfico Optimo 42-420mm A2S de Angénieux. La tecnología IRO (Interchangeable Rear Optics) le permite intercambiar el elemento trasero para adaptarse a diferentes formatos de sensor y monturas de reciente creación, como la LPL.

También cuentan otro tipo de distinciones, que no tienen nada que ver con la perspectiva ni con el tamaño de sensor, sino con las ópticas. Ya que, para obtener el mismo ángulo de visión, se necesitan ópticas más tele cuanto mayor es el tamaño del área de captación –y con el diafragma más cerrado– estas suelen presentar menos aberraciones y menos distorsiones geométricas que las ópticas más angulares y con el diafragma más abierto necesarias en Super 35.

La posibilidad de que les afecte más la difracción al cerrar más el diafragma queda compensada, no por el mayor tamaño del área de captación, sino por el tamaño mayor de los fotodiodos. Es decir, que –con la misma óptica– la imagen de un sensor 4,5K con fotodiodos de 8,25 micrones, se verá menos afectada por la difracción que la de otro de 8K y mayor tamaño, pero con fotodiodos de 6 micrones. No obstante, no abundaremos aquí en esa materia, porque es sobradamente importante para dedicarle otro artículo. Mantengamos la perspectiva ante todo.

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