Qué es la distancia focal en fotografía

Todos los que empezamos en el mundo de las réflex, de la fotografía en general, nos sentimos bastante perdidos con algunos términos y conceptos. La situación típica es cuando llevas toda la vida hablando del zoom de tu cámara y de pronto la gente del planeta réflex te empieza a hablar de distancias focales.. y tú preguntas ¿pero eso cuánto zoom es?

Me ha pasado a mí y nos ha pasado a muchos, parece un tema demasiado complejo, con conceptos físicos y matemáticos, pero cuando se le pilla es truco es más fácil de lo que parece.

 

Distancia focal en cámaras réflex
Objetivos con gran distancia focal. Foto: Juanedc.com (CC BY 2.0)

La distancia focal es un concepto que tiene que ver con el comportamiento de lentes y espejos. En el caso de las lentes se produce un efecto físico conocido como refracción de la luz: los rayos de luz sufren un cambio de dirección al pasar de un medio a otro (aire-cristal-aire).

En una lente convergente típica (imagina una lupa) la construcción geométrica hace que los rayos se dirijan hacia el eje de simetría. Hay un punto especial, en ese eje de simetría, donde se concentran todos los rayos paralelos al eje. Ese punto se llama foco, y la distancia entre el centro de la lente y ese foco es lo que se denomina distancia focal.

La mejor forma de imaginarlo es pensar en la lupa cuando la ponemos al sol sobre una superficie. El foco es el punto que concentra toda la luz del sol (y toda la energía en ese punto súper brillante). Para conseguir ese punto tendremos que ir separando poco a poco la lupa de la superficie. Dependiendo de la forma de la lente tendremos que separar más o menos la lupa de la superficie, esa separación es la distancia focal.

En esta imagen vemos cómo se comportan lo rayos de luz al pasar por la lente y cómo se forma la imagen dentro de la cámara. La imagen es real (esto quiere decir que son fotones reales que llegan al plano de imagen) y está invertida con respecto al objeto que estamos enfocando.

Aquí en la imagen vemos representadas diferentes reglas o leyes que cumplen los rayos de luz al pasar por una lente convergente:

Distancia focal en fotografía

En una cámara, el objetivo hace que el plano de imagen coincida con la posición del sensor para un determinado objeto de la escena. Los rayos que vienen de cada punto del objeto se concentran justo en ese plano de imagen, donde se forma la imagen real, que aparecerá enfocada en la fotografía.

En una misma escena puede haber objetos o zonas cuyo plano de imagen no coincida exactamente con la posición del sensor, con lo que aparecerán desenfocados.

En fotografía, en la mayoría de los casos el plano de imagen prácticamente coincide con el plano focal. Si te fijas en la fórmula (lente convergente delgada ideal), la distancia al objeto (do) suele ser del orden de metros  y la distancia focal (f) del orden de milímetros. Vamos a hacer un ejemplo práctico con un objeto situado a 5 metros y un objetivo de 50mm (distancia focal  50mm = 0.05 m):

(1/5) + (1/di) = (1/0.05)
di = 0.0505 = 50.5 mm

Es decir, el sensor (plano de imagen) está situado casi casi en el foco cuando enfocamos a 5m con ese objetivo.

Los objetivos fotográficos están formados por muchas lentes, pero el concepto es el mismo. Cada objetivo fotográfico tiene una determinada distancia focal (objetivos de focal fija) o un rango de distancias focales (de focal variable / objetivos zoom). La distancia focal de los objetivos se mide en milímetros.

Distancia focal en cámaras

Los que venimos de usar cámaras compactas o prismáticos tenemos más facilidad para relacionar la distancia focal con los aumentos. Simplemente hay que pensar que a mayor distancia focal, más aumento.

Otra forma de pensar en la distancia focal es relacionándola con el ángulo de visión. Una distancia focal media correspondería con el ángulo de visión del ojo humano, que es de unos 45 grados (sin contar la visión periférica). El equivalente sería un objetivo de unos 50mm.

Una distancia focal pequeña equivale a un ángulo de visión mayor. Los objetivos que tienen una distancia focal pequeña reciben el nombre de gran angulares (35mm e inferiores). Los objetivos de 15mm reciben el nombre de ojo de pez y tienen un ángulo de visión de 180º.

Una distancia focal grande equivale a un ángulo de visión más reducido. Los objetivos con distancia focal por encima de 70-80mm se consideran teleobjetivos y su ángulo de visión es inferior a 30º. Es como si, de toda la escena posible, nos centramos sólo en una zona mucho más pequeña, que ocupa todo el encuadre (la ampliamos).

Distancia focal y ángulo de visión

 

Distancia focal y tamaño del sensor

La relación de la distancia focal con el ángulo de visión efectivo no es fija. Los objetivos actuales han evolucionado a partir de las cámaras analógicas con película de 35mm, que correspondería con los sensores Full Frame.

Si usamos un objetivo con una cámara Full Frame, el ángulo de visión efectivo será similar al que tendríamos en una cámara réflex analógica.

Si ese mismo objetivo lo usamos con una cámara con sensor más pequeño, el resultado es que sólo aprovechamos una parte más pequeña de la misma escena (con respecto a una full frame es como si recortáramos la parte central y desechamos el resto). Si pensamos en ángulo de visión es equivalente a reducir el ángulo, y si pensamos en aumentos es equivalente a ampliar la escena.

Por lo tanto, los sensores más pequeños introducen un factor de recorte en la imagen, que a su vez se traduce a efectos prácticos en un factor de multiplicación de la distancia focal. Cuanto más pequeño es el sensor con respecto a un Full Frame, mayor será la distancia focal efectiva de un objetivo.

Distancia focal en cámaras

Si para encuadrar un objeto con una full frame tienes que colocarte a una distancia determinada, usando el mismo objetivo con una cámara con sensor APS-C tendrás que colocarte a una distancia mayor para conseguir el mismo encuadre. Si el sensor fuese más pequeño, más lejos tendrías que colocarte respecto al objeto.

O si lo quieres ver de otra forma: si colocamos dos cámaras (una Full Frame y otra APS-C) a la misma distancia de la escena, las dos cámaras con un objetivo de la misma distancia focal, la foto resultante de la cámara APS-C mostrará una ‘ampliación’ de la escena con respecto a la Full Frame, en un factor equivalente a la diferencia de tamaño de los sensores.

Factor de recorte en cámaras APS-C

 

Las cámaras con sensores APS-C tienen un factor de recorte de 1.5 – 1.6 (depende del tamaño exacto del sensor).

 

Tamaños de los sensores APS-C

 

Lo importante para el fotógrafo no es la distancia focal real del objetivo, sino la distancia focal efectiva de ese objetivo en su cámara. Cuando compres un objetivo debes tener muy en cuenta esto. Como las APS-C ‘multiplican’ la distancia focal, hay que tener cuidado sobre todo a la hora de comprar gran angulares.

Por ejemplo, un objetivo de 50mm montado en una cámara APS-C equivale a efectos prácticos a un 75mm (50 x 1.5 = 75), prácticamente un teleobjetivo. Como ves, si te compras un 50mm pensando que te va a dar un ángulo de visión de unos 45º te vas a llevar una sorpresa. En tu cámara APS-C tendrías que buscar un 35mm para que te dé ese ángulo de 45º que se considera visión normal.

Como ves, siempre hablo de ‘a efectos prácticos’ porque la distancia focal de un objetivo es la que es, es una característica del objetivo, independientemente de dónde se monte o cómo se utilice. Pero el resultado en cuanto a ángulo de visión (o ampliación si lo quieres ver así) sí depende del factor de recorte.

Esta sería una tabla comparativa para una cámara con sensor APS-C. En color negro está la distancia focal real del objetivo (para la que ha sido fabricado) y en color azul estaría la distancia focal efectiva aproximada.

Distancia focal efectiva en sensores APS-C

Una cámara APS-C con un objetivo de 35mm haría una foto muy similar a una cámara Full Frame con un objetivo de 50mm.

En el caso de los teleobjetivos normalmente buscamos la mayor distancia focal posible (mayor ampliación de objetos lejanos) por lo tanto el factor multiplicativo del sensor APS-C juega en este caso a favor. Por ejemplo, un objetivo de 70-300mm montado en una APS-C tendrá un comportamiento similar a un 100-450mm

 

¿Qué tiene que ver la distancia focal con el zoom?

En primer lugar hay que decir que el zoom es el proceso de acercar o alejar (hacer zoom). No indica cuánto ‘aumento’ tiene un objetivo. El ‘zoom’ sólo tiene sentido en objetivos de focal variable.

Por ejemplo en una compacta un zoom x10 nos indica que la cámara puede conseguir un factor de aumento 10 con respecto a su distancia focal más pequeña (distancia focal máxima 10 veces mayor que la distancia focal mínima).

En las cámaras réflex la óptica depende del objetivo externo. Los objetivos de focal variable indican su distancia focal mínima y máxima, por ejemplo un objetivo típico 18-55mm, la posición de 55mm correspondería a un zoom x3 (55/18=3) con respecto a la posición de distancia focal más pequeña (18mm).

Un teleobjetivo 150-600mm, utilizado por ejemplo en fotografía de aves, correspondería a un zoom x4  (600/150=4)

Como ves, el valor de zoom no nos dice gran cosa, sólo nos da idea del rango que abarca ese objetivo.

En las compactas se pueden conseguir valores de zoom enormes debido al factor de multiplicación que introduce el tamaño pequeño del sensor. Sabiendo la distancia focal mínima de una cámara compacta se puede calcular la distancia focal máxima equivalente a partir de su valor de zoom.

Por ejemplo, las cámaras compactas superzoom consiguen rangos de zoom de 60x y superiores, con focales equivalentes por encima de los 1000mm. ¿Imaginas cómo es un objetivo de más de 1000mm para una réflex? Pues son objetivos como éste: no te pierdas el vídeo.

 

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