¿Qué es la curvatura de campo?

La curvatura de campo, también conocida como "curvatura de campo" o "curvatura de campo de Petzval", es un problema óptico común que hace que un objeto plano parezca nítido solo en ciertas partes del marco, en lugar de ser uniformemente nítido en todo el marco. marco. Esto sucede debido a la naturaleza curva de los elementos ópticos, que proyectan la imagen de forma curva en lugar de plana. Y dado que todos los sensores de las cámaras digitales son planos, no pueden capturar la imagen completa con un enfoque perfecto, como se muestra en la siguiente ilustración:

En un escenario de curvatura de campo simple como el anterior, los rayos de luz están perfectamente enfocados en el centro del cuadro, en el Plano de imagen A (donde está el sensor). Dado que la imagen es curva, la nitidez comienza a disminuir a medida que se aleja del centro, lo que resulta en una menor resolución en el marco medio y mucha menos resolución en las esquinas. La imagen circular “en forma de cúpula” en forma tridimensional se muestra a la derecha de la ilustración. Si se enfoca la esquina de la imagen, lo que movería el plano de la imagen más cerca (plano de la imagen B), las esquinas aparecerían nítidas, mientras que el marco medio permanecería menos nítido y el centro aparecería más suave. El efecto de la curvatura del campo puede ser muy pronunciado, especialmente con lentes más antiguos.

Al igual que otras aberraciones ópticas, la curvatura de campo no se limita a los lentes fotográficos: se puede ver en microscopios, telescopios y otros instrumentos ópticos. Si bien era posible doblar el plano de la imagen con cámaras de película y compensar la curvatura del campo, ya no es posible hacerlo con sensores de imagen digitales planos. Además de eso, con una mayor resolución del sensor en las cámaras digitales recientes, el efecto de la curvatura de campo es aún más relevante y evidente en la actualidad.

Curvatura de campo ondulado

Desafortunadamente, la curvatura de campo no se limita al tipo "simple" ilustrado arriba. La mayoría de las lentes modernas incorporan muchos elementos ópticos diferentes dentro de las lentes, con algunos elementos ópticos que se colocan específicamente para reducir el efecto de la curvatura del campo. Como resultado, la curvatura del campo puede aparecer en diferentes formas, a menudo con una curvatura "ondulada", como se muestra a continuación:

Los lentes con curvatura de campo ondulado pueden mostrar un rendimiento central y de esquina nítido, pero un rendimiento suave en el marco medio. Si observa la ilustración anterior, verá que la forma de la imagen curva comienza tocando el plano de imagen A en el centro, donde está perfectamente enfocada. Luego, la imagen se curva en el marco medio y vuelve a aparecer en las esquinas. Por lo tanto, si enfoca en el centro, tanto el centro como las esquinas aparecerán nítidos, pero el marco medio aparecerá más suave en comparación. Si enfocaste en el marco medio, que es donde está el plano de imagen B, el marco medio aparecería nítido, mientras que tanto el centro como las esquinas aparecerían más suaves. Este tipo de curvatura de campo es una ocurrencia muy común en las lentes modernas, incluso en las lentes profesionales que valen miles de dólares (vea más sobre esto a continuación).

Además, el comportamiento de la curvatura del campo puede variar según la distancia. Algunas lentes se ven bien a corta distancia prácticamente sin curvatura visible, mientras que muestran un nivel bastante fuerte de curvatura de campo en el infinito. El efecto de la curvatura del campo varía según el diseño de la lente. Los objetivos de corto alcance (ultra gran angular, gran angular y normal) por debajo de 50 mm suelen ser los que más sufren de problemas de curvatura. Los teleobjetivos, por otro lado, a menudo tienen muy poca o ninguna curvatura de campo visible.

Cómo saber si una lente tiene curvatura de campo

Tal vez se pregunte si las lentes que usa tienen curvatura de campo. Antes de comenzar su búsqueda, debe saber que cada lente tiene una curvatura de campo, algunas más fuertes que otras. Si bien los diseños ópticos modernos toman en consideración la curvatura de campo y tienen elementos específicos dentro del diseño óptico para reducirla, la mayoría de las lentes todavía la sufren. De hecho, incluso muchos objetivos profesionales caros de marcas conocidas (Nikon, Canon, Zeiss, Leica, etc.) tienen una curvatura de campo muy pronunciada.

La forma más fácil de averiguar si una lente sufre de curvatura de campo es mirar los datos MTF proporcionados por el fabricante. Por ejemplo, eche un vistazo al siguiente gráfico MTF de Nikon 28mm f/1.8G:

Observe cómo se curvan las líneas: comienzan en lo alto, luego se curvan hacia abajo en el medio, luego se curvan hacia arriba nuevamente y luego se curvan hacia abajo hacia el extremo. Este es un ejemplo clásico de una curvatura de campo "ondulada", donde el centro es nítido, el marco medio es más suave, las esquinas son nítidas nuevamente y luego las esquinas extremas son suaves. Vi exactamente lo mismo cuando probé la lente, como lo demuestra mi revisión de Nikon 28mm f/1.8G y aquí hay algunos recortes al 100% para ilustrar el punto:

Abierto de par en par en f/1.8, la lente sufre de curvatura de campo visible. El centro parece nítido, mientras que el marco medio es mucho más suave en comparación, y las esquinas son mejores que el marco medio (si enfoco en el marco medio, tanto el centro como la esquina parecerían suaves). Es algo extraño de ver, pero este no es el único objetivo que sufre de tal curvatura: otros objetivos Nikon, incluso el mucho más caro Nikon 24-70mm f/2.8G, tienen un problema similar.

Cómo reducir la curvatura de campo

Al igual que otras aberraciones ópticas como la aberración cromática , la mejor manera de reducir la curvatura de campo es detener la lente. Si una lente tiene una cantidad pequeña o moderada de curvatura de campo, detenerla un poco la reducirá significativamente. Pero si una lente sufre una gran curvatura de campo, es posible que deba reducirla a f/8 o f/11 para reducirla. A veces, incluso detenerse en la apertura más pequeña (en cuyo punto se activa la difracción ) no la elimina por completo.

En el caso del Nikon 28mm f/1.8G mencionado anteriormente, esto es lo que sucede en f/8:

Como puede ver, tanto el marco central como el medio parecen mucho más nítidos, pero el marco medio sigue siendo un poco más débil en comparación (lo cual es normal).

Desafortunadamente, es imposible corregir la curvatura de campo en software de posproducción como Photoshop y Lightroom.

Evaluación del rendimiento de la lente

Es un hecho bien conocido que las lentes funcionan mejor en el centro del encuadre y su calidad de imagen puede deteriorarse hacia los bordes. De hecho, el rendimiento óptico de las lentes a menudo se evalúa por la uniformidad de la nitidez en todo el marco, por lo que es una práctica bastante común que los revisores de lentes demuestren el rendimiento central y de las esquinas utilizando varios gráficos de prueba. El problema con la mayoría de estas evaluaciones, sin embargo, es que no tienen en cuenta la curvatura de campo y, a menudo, llegan a conclusiones erróneas. Cuando se trata de probar lentes, normalmente hay dos métodos. El primer método consiste en centrarse en el centro del cuadro y luego mirar tanto el centro como la esquina al evaluar la nitidez. El segundo método es enfocarse en el centro y luego enfocarse en la esquina por separado para evaluar cada uno por separado. Algunos adquirirán el foco en el centro, el marco medio y la esquina por separado. Ambos métodos pueden conducir potencialmente a diferentes resultados y conclusiones. El primer método mostraría un rendimiento terrible en cualquier parte del marco de la imagen que esté sujeta a una gran curvatura de campo, mientras que el segundo método mostraría lo que una lente puede resolver potencialmente en partes individuales del marco, pero no en la imagen como un todo.

Al probar lentes, nuestro equipo de Photography Life siempre usa el primer método, que consiste en adquirir el enfoque una vez en el centro y luego evaluar el rendimiento en todo el encuadre. Creemos que este método es la única forma adecuada de evaluar el rendimiento de la lente, porque tiene en cuenta el efecto de la curvatura del campo. Si una lente sufre una fuerte curvatura de campo, los números para las esquinas y, potencialmente, la mitad del marco serán significativamente más bajos. Si nos enfocáramos en cada sección del encuadre por separado, ocultaría el efecto de la curvatura del campo, que creemos que es un problema óptico grave que debe ignorarse. Además, cuando se trabaja en el campo, rara vez se adquiere el foco en la parte extrema del encuadre, separada del centro. La mayoría de los sistemas de enfoque automático están diseñados para estar cerca del centro del encuadre.

El único problema potencial con las evaluaciones de nuestro laboratorio es el hecho de que algunas lentes muestran una curvatura de campo pronunciada a distancias cortas, pero casi ninguna en el infinito (es importante saberlo para los fotógrafos de paisajes). Sin duda, somos conscientes de este dilema en particular y estamos trabajando para agregar resultados de pruebas adicionales para proporcionar datos de curvatura de campo tanto para el enfoque cercano como para el infinito. Por lo tanto, proporcionar datos de prueba solo para distancias cercanas, o solo para sujetos en el infinito, no brinda suficiente información para evaluar completamente el efecto de la curvatura del campo.

Si está interesado en leer más, a continuación se muestra la lista de artículos sobre otros tipos de aberraciones y problemas que hemos publicado anteriormente en Photography Life:

• Aberración esférica
• Coma
• Aberración cromática
• Distorsión
• viñeteado
• Fantasma / Llamarada
• Difracción
• Cambio de enfoque