Profundidad de Campo en Fotografía Digital (V)

En los anteriores post Profundidad de Campo en Fotografía Digital I, II, III y IV se ha realizado un repaso del concepto de Profundidad de Campo (PdC), su carácter de convenio, su aplicación en fotografía, las bases de cálculo en que se sustenta y algunos ejemplos de aplicación práctica. A través de este repaso se ha podido también constatar que tanto los objetivos como las cámaras de la nueva etapa de fotografía con soporte de registro electrónico utilizan los mismos criterios de la etapa de soporte foto-químico en relación a este ámbito. ¿Dónde está pues la diferencia que permita añadir al título de estos cinco posts el calificativo “… en Fotografía Digital”?

La respuesta a la cuestión planteada en el parágrafo anterior está en la fase de observación de la imagen final. Como ya se explicó en Profundidad de Campo en Fotografía Digital I y II, la PdC basa su existencia en la capacidad limitada de resolución del sistema de visión humano (SVH). Esta limitación es la que permite que, bajo unas determinadas condiciones de observación, la PdC esté presente en las imágenes tomadas por las cámaras. El estándar aceptado desde mediados del Siglo XX, establece que la PdC proporcionada por un dispositivo de captación de imagen se basa en la observación de la imagen final ampliada a un tamaño de 18x24cm desde una distancia de 25cm. Si la ampliación es mayor, la distancia de observación debe aumentarse de forma proporcional para mantener la limitación del poder de resolución del SVH en las nuevas condiciones. Es aquí  donde la nueva etapa de soporte electrónico aporta características que hacen más difícil la asunción de este estándar.

Caracteres propios de la observación de imágenes electrónicas. La ampliación de una imagen tomada sobre soporte foto-químico y la consecuente distancia de observación adecuada podía ser controlado, en general, por los gestores de la aplicación de la imagen. Esta gestión y control de la ampliación incluía la condición que la imagen sería observada por lo general, en su totalidad. Por el contrario, las propiedades particulares de la observación de imágenes obtenidas por dispositivos de soporte electrónico no permiten ejercer fácilmente un control sobre el tamaño a que se visualizará la imagen en distintos dispositivos de salida y por parte de diferentes observadores. Ni siquiera es posible controlar fácilmente que la imagen no pueda ser sectorialmente ampliada más allá del tamaño que se presupone según las ecuaciones que definen el convenio de la PdC. Estas propiedades se basan en su carácter discreto y en las características de los diferentes dispositivos de salida.

Observación en pantalla (softcopy). Cualquier imagen digital puede ser observada en la pantalla de un dispositivo de salida. Para ello, los datos del archivo de imagen que caracterizan cada uno de sus píxeles, son enviados a la pantalla atendiendo a cinco posibilidades:

1. Imagen a un porcentaje de ampliación del 100%. La información de cada píxel del archivo se envía a una píxel del dispositivo de salida. El tamaño final que alcanza la imagen puede exceder el de la propia pantalla por lo que en estos casos, sólo será visible una sección de la imagen. La mayoría de sistemas de visualización de imágenes en pantalla disponen de métodos de navegación por toda la extensión de la imagen ampliada. El  factor de ampliación es en este caso la relación de tamaño entre los foto-receptores del sensor de la cámara que tomó la imagen y los píxeles de la pantalla.
2. Imagen a un porcentaje de ampliación <100%. La información de cada píxel del dispositivo de salida se nutre de la información original de varios píxeles del archivo de imagen. Este proceso de denomina sub-muestreo y el procedimiento que se sigue para este compactado de los datos originales en una imagen formada por menos muestras, depende de un algoritmo determinado y que puede ser diferente para distintos dispositivos de salida. Esta especificidad del sub-muestreo no permite fácilmente hacer hipótesis sobre cómo influirá en la visualización de los datos finales que se obtengan como resultado. La relación entre el número de píxeles del archivo de imagen y el número de píxeles de la pantalla que se destinen en cada caso a su visualización y el modelo y capacidad de gestión de la tarjeta gráfica del dispositivo de salida condicionan el resultado. El  factor de ampliación es en este caso la relación de tamaño entre el sensor de la cámara que tomó la imagen y el tamaño físico que alcance la imagen en la pantalla.
3. Imagen a un porcentaje de ampliación >100%. La información de cada píxel del archivo se envía a más de un píxel del dispositivo de salida. Como consecuencia, la imagen se visualiza a un mayor tamaño. El problema que se plantea es que como la información disponible en varios píxeles del dispositivo de salida es la misma, la discretización original del archivo de imagen se visualiza en la pantalla. El efecto se denomina pixelado o pixelización en relación a esta visibilidad de las unidades elementales del archivo de imagen. Este tipo de visualización, no obstante, carece de utilidad práctica en términos de observación del contenido de la imagen y no se contemplará pues en esta discusión.
4. Imagen previamente interpolada y visualizada a un porcentaje de ampliación del 100%. El número de píxeles del archivo de imagen se amplía por procedimientos informáticos en un proceso denominado interpolación. Al margen que se consigue una visualización de mayor tamaño, el resultado incorpora cambios en el contraste local que afectan a la nitidez no sólo por la ampliación realizada sino por el propio método de interpolación. Cabe decir que estos algoritmos de interpolación pueden ser desde simples esquemas basados en promedios locales hasta sofisticados sistemas que analizan primero el contenido frecuencial de cada región de la imagen para decidir en base a ello el sistema a utilizar en la creación de los nuevos píxeles. El  factor de ampliación es en este caso la relación de tamaño entre el sensor de la cámara que tomó la imagen y el tamaño que alcance la imagen completa en la pantalla, aunque sólo sea visible una porción de la misma.
5. Imagen visualizada a un porcentaje de ampliación o reducción definido por el dispositivo de salida. Este sistema es el que utilizan dispositivos como el iPad de Apple. Sea cual sea el tamaño en píxeles del archivo de imagen que se le envíe, el sistema ofrece sólo dos tamaños de visualización:

• Imagen llenando la pantalla completa. Esta opción es la utilizada por defecto y en función de si la imagen es de encuadre vertical u horizontal, puede tomar dos tamaños distintos según la orientación de observación del iPad. Como no tiene en cuenta el número de píxeles del archivo, si éste no es suficiente para la resolución de la pantalla, la imagen aparece igualmente encajada en la pantalla y pixelada.
• Ampliación de x3 respecto del tamaño de pantalla completa. La imagen se amplía tres veces a partir del tamaño previo en la visualización a pantalla completa. De nuevo, el número de píxeles del archivo y la resolución de la pantalla del iPad no se utilizan como criterio de visualización.

De todo ello se deduce que la imagen observada en una pantalla puede alcanzar diversos y muy diferentes tamaños en función de su número de píxeles, del modo de visualización y del tipo de dispositivo de que se trate. En el caso de las pantallas, debe tenerse en cuenta además, que al menos para el iPad y los ordenadores portátiles, la sujeción del aparato en el primer caso y el uso del teclado en el segundo, obligan en cierta manera a una distancia de observación determinada.

Después de una observación de diversos usuarios y sin que ello suponga un estudio riguroso al respecto, el uso del iPad provoca una distancia de observación de entre de 30 y 40cm según si el aparato se apoya en una superficie de trabajo o se sujeta a mano, respectivamente.En el caso del portátil de 15″ y dada la necesidad de manejar el teclado del mismo, una posición erguida con la pantalla en la posición adecuada para observar un contraste de imagen  óptimo, lleva a una distancia de trabajo entre 40 y 50cm.

La utilización de pantallas mayores que las de un portátil, adecuadas para un procesado de imagen riguroso, implican distancias todavía mayores, ya que estas pantallas son independientes de la posición del teclado en uso y su mayor tamaño tiende a un distanciamiento del observador. Este sería el caso de la utilización de ordenadores iMac de 21″ o 27″ o la pantalla Apple Thunderbolt Display de 27″ como complemento de un ordenador portátil o una estación de trabajo. Aunque los ejemplos se han unificado en la gama de Apple por ser la de mayor uso en la gestión y procesado de imágenes, estos cálculos y aproximaciones se pueden trasladar a cualquier portátil o pantalla de tamaño similar.

En cualquier caso, las distancias de observación resultan mayores que la establecida por el criterio de visión confortable de 25cm. Siguiendo las indicaciones de PdC facilitadas por los fabricantes de cámaras digitales, esta mayor distancia de observación debería facilitar la observación de una PdC algo mayor de la prevista y al mismo tiempo, dificultar la visualización correcta del desenfoque selectivo cuando así se requiere en la aplicación de la imagen. Todo ello si se mantiene el tamaño de visualización de 18x24cm en el que se basa el estándar.

Esto significa que para que la expectativa de PdC de una determinada imagen se cumpliera en la fase de visualización debería limitarse el número de píxeles que la forman sea cual sea el número de píxeles que contiene el archivo que proporciona la cámara. Esta limitación debería ajustarse además, al tamaño del píxel de la pantalla concreta. Por el contrario, si el número de píxeles proporcionado por la cámara se mantiene y el observador de la imagen en la pantalla la amplía con las herramientas disponibles en los programas de edición de imagen hasta el límite que permite dicho número y el tamaño de los píxeles de la pantalla, la expectativa de PdC puede verse seriamente comprometida.

Esta complejidad indica en sí misma la dificultad de su aplicación en la práctica. De todo ello se deduce que dadas las múltiples aplicaciones que una misma imagen puede tener en distintos entornos y dispositivos de salida, no tiene sentido, al menos en la mayoría de aplicaciones, limitar el número de píxeles proporcionado por las cámaras. Aún así, pueden considerarse aplicaciones para las cuales ello sea útil. Estas serían las aplicaciones en entornos cerrados como por ejemplo, los libros electrónicos. Si un libro electrónico se diseña dando prioridad a un dispositivo de visualización determinado, el autor de las imágenes puede articular medidas que aseguren la correcta visualización de la PdC o del enfoque selectivo en cada caso.

Todo ello no está exento de dificultades como la posible incompatibilidad con otros dispositivos de salida o la propia evolución del dispositivo seleccionado. Los costes de producción deberían, en este caso, contemplar la actualización de las imágenes del libro a versiones adecuadas a las nuevas resoluciones de pantalla y formas de visualización que puedan ir apareciendo. En cualquier caso y para trabajos de entorno cerrado, no estaría de más indicar en la sección de Créditos o en el Sumario cuáles son las condiciones de visualización previstas y adecuadas a las imágenes contenidas en el producto.

Observación sobre soporte físico mediante procesos de impresión  (hardcopy). Los datos del archivo de imagen se envían al procesador de un sistema de impresión sobre papel, material textil, metal, piedra, madera u otros tipos de soporte físico. En este caso, el tamaño de la imagen final depende del número de píxeles que contenga el archivo y la exigencia de resolución del dispositivo de salida.

Aunque la justificación detallada de las cifras que rigen esta relación excede del objetivo de este post, la exigencia de resolución de salida de los diferentes sistemas de impresión sobre papel disponibles actualmente para imágenes fotográficas oscila entre 180 y 360ppi, considerándose 300ppi una resolución de impresión de calidad. Aún así, una mayoría de cámaras, incluso en el segmento profesional, ajustan por defecto la resolución de salida de las imágenes que captan a 240ppi. Dado que en Profundidad de Campo en Fotografía Digital II ya se comprobó que los fabricantes de cámaras siguen utilizando el criterio establecido a mediados del Siglo XX para determinar el Círculo de Tolerancia apropiado, parece lógico tomar como referencia de impresión estos 240ppi que han adoptado por defecto de forma casi unánime.

De nuevo, al igual que en el caso de la visualización en pantalla, nos encontramos ante una serie de contradicciones. Si la resolución de impresión se establece en por ejemplo, 240ppi, el tamaño final de la copia impresa variará enormemente en función del número de píxeles del archivo. Sólo en el sector profesional, la oscilación podrá ir desde un lado mayor de copia de 45cm con un archivo de una cámara SLR de 12 millones de píxeles, a 109cm con un respaldo 80 millones de píxeles. Cualquiera de los dos tamaños supera con creces el tamaño establecido como estándar de 18x24cm para una visualización a la distancia de visión confortable (25cm). Si en lugar de 240ppi, se utilizan otras resoluciones, los tamaños finales siguen sin coincidir con el supuesto estándar. La Tabla 1 muestra el tamaño del lado mayor de la imagen en centímetros resultante de imprimir archivos de imagen con diferente número de píxeles a las resoluciones de impresión más comunes .

No obstante, en el caso de la impresión la capacidad de control es mayor que en el caso de las pantallas ya que la imagen se puede imprimir múltiples veces a diferentes tamaños adecuados a su uso por parte del observador, condicionando o favoreciendo así la cantidad de PdC que será visible en cada caso. A la inversa, una determinada aplicación de la imagen, que implicará un factor de ampliación y una distancia de observación dados, permiten adaptar los cálculos relacionados con la PdC o el enfoque selectivo en relación a estos parámetros en particular. Sólo hay que aplicar las ecuaciones correspondientes. En este sentido, aplicaciones de cálculo de PdC como PhotoPills permiten, en la versión Advanced,  la introducción de estos datos que modifican el valor del Círculo de Tolerancia para una situación de aplicación en particular. Como ya se ha comentado, en el modo de funcionamiento normal o estándar, estas aplicaciones están informando, al igual que las escalas de PdC de los objetivos, sobre la PdC disponible si se mantienen los estándares de observación de copia de 18x24cm y distancia de observación de 25cm. Todos estos razonamientos constituyen la verdadera diferencia entre la fotografía foto-química y la fotografía digital por lo que respecta a la gestión de la PdC.