Regla 500 frente a regla NPF: velocidad de obturación para astrofotografía
Cuando estás fotografiando el cielo nocturno, puede ser un gran desafío elegir la configuración correcta de la cámara. La velocidad de obturación en particular es difícil, lo que te obliga a luchar entre capturar suficiente luz o capturar estrellas nítidas. Dos reglas populares tienen como objetivo ayudar: la regla 500 y la regla NPF, pero ¿cómo funcionan en la práctica? ¿Es uno mejor que el otro? Este artículo explica todo lo que necesitas saber.
Equilibrar el movimiento de las estrellas y el ruido
Permítanme comenzar explicando el problema en cuestión y por qué no es tan fácil de resolver como parece.
Con la fotografía de paisajes ordinaria (diurna), generalmente puede usar cualquier velocidad de obturación que desee y obtener imágenes nítidas, suponiendo que esté en un trípode estable y nada en la escena se mueva. Por ejemplo, la foto del paisaje a continuación se toma a los 60 segundos y es bastante nítida:
Sin embargo, eso no es posible con la fotografía de la Vía Láctea. Debido a la rotación de la Tierra, las estrellas se mueven sorprendentemente rápido por el cielo nocturno. Puede ser difícil ver ese movimiento con tus ojos, pero tu cámara lo captará. Más allá de los 30 segundos de exposición, obtendrá un desenfoque notable en las estrellas, incluso con una lente ultra gran angular.
La siguiente imagen, tomada a los 133 segundos, muestra cómo este desenfoque puede salirse de control:
Incluso a velocidades de obturación aparentemente seguras, como 20 o 25 segundos, habrá algo de desenfoque cuando haga zoom en la foto. De hecho, con una lente gran angular típica, no eliminará por completo el movimiento de las estrellas hasta que tenga velocidades de obturación tan cortas como 5 o 10 segundos.
Aquí hay una demostración de eso. Las imágenes a continuación son cultivos extremos de imágenes de astrofotografía: la primera capturada a los 8 segundos y la segunda a los 20 segundos. Usé una lente ultra gran angular de 14 mm en ambos casos:
Si mira de cerca (o hace clic para ver más grande), puede ver que hay más movimiento de estrellas en la imagen tomada a los 20 segundos, mientras que la imagen a los 8 segundos esencialmente no tiene desenfoque de movimiento. Sin embargo, esa no es la mayor diferencia entre las dos imágenes. Más importante aún, la foto tomada a los 20 segundos captura más del doble de luz que la otra foto, lo que da como resultado una mejor relación señal-ruido. Como resultado, se ve más limpio en general, con menos ruido y menos píxeles descoloridos.
Entonces, ¿cuál dirías que es el equilibrio óptimo entre el desenfoque de movimiento y el ruido? ¿Es mejor obtener estrellas precisas incluso a expensas del ruido, o es preferible una velocidad de obturación más larga, tal vez incluso más que en la demostración anterior? Es un dilema.
Mi perspectiva es la siguiente: cada fotógrafo debe tomar una decisión sobre su "equilibrio preferido" entre el ruido y el movimiento de las estrellas, y explicaré más sobre esta decisión a continuación. Sin embargo, una vez que haya descubierto su propio equilibrio preferido, es posible recrearlo perfectamente cada vez que tome una foto de la Vía Láctea, sin importar los otros factores disponibles (como su distancia focal o la dirección en la que mira).
Ahí es donde entran en juego la regla 500 y la regla NPF. En teoría, estas reglas facilitan lograr el mismo equilibrio preferido cada vez que toma una foto de la Vía Láctea. Sin embargo, en la práctica, ambas reglas tienen sus propios defectos.
Para facilitar la comprensión de esos defectos, echemos un vistazo a los diferentes factores que influyen en el desenfoque de movimiento en la astrofotografía.
Factores que influyen en el desenfoque de movimiento
Hay tres factores principales que afectan la cantidad de desenfoque de movimiento que capturará al fotografiar las estrellas (suponiendo un trípode estable y sin cabezal de seguimiento). Esas son la velocidad de obturación, la distancia focal y la dirección en la que miras.
Ya he demostrado cómo la velocidad de obturación puede afectar el desenfoque de movimiento de tus estrellas, así que echemos un vistazo a los otros dos factores: la distancia focal y la dirección en la que miras.
La distancia focal es importante por una razón obvia: al acercar, aumenta todo en su foto, incluido el desenfoque de movimiento. (Usar una cámara con sensor de recorte, o recortar la foto en el posprocesamiento, hace lo mismo). Por ejemplo, la siguiente foto se tomó a 24 mm y 20 segundos, y aunque tiene algo de movimiento estelar, es difícil notarlo en la web. resolución:
En comparación, tomé la siguiente foto la misma noche a 67 mm, todas las demás configuraciones son idénticas:
Si está en una computadora de escritorio, le recomiendo hacer clic en cualquiera de estas fotos para verlas más grandes y desplazarse entre ellas. Debería quedar bastante claro que la segunda imagen tiene rastros de estrellas más grandes. Si no está claro, o si lo está viendo en una pantalla más pequeña, aquí hay un recorte del 100 % de ambas fotos (el "antes" a 24 mm y el "después" a 67 mm):
Junto con tu distancia focal, otro factor importante es la dirección a la que miras. La mayoría de los fotógrafos saben que las estrellas giran más lentamente alrededor de la estrella polar (o el área equivalente del "polo sur celeste" si se encuentra en el hemisferio sur). Y, a su vez, las estrellas que se mueven más rápido por el cielo nocturno son las que se encuentran a lo largo del ecuador celeste, que es la región directamente entre los polos celestes norte y sur.
Aquí hay una comparación entre una foto tomada hacia la estrella polar y luego más cerca del ecuador celeste, para demostrar cómo cambia el movimiento de las estrellas dependiendo de su composición. Ambas son exposiciones de 120 segundos:
La mejor velocidad de obturación será más corta cuando sus estrellas estén cerca del ecuador celeste. El término técnico para la distancia de una estrella desde el ecuador celeste es su "declinación", que se mide en grados.
Junto con esos tres factores, hay algunas otras variables que no son tan importantes, pero que aún importan: el tamaño de píxel de la cámara, la calidad de la lente, la difracción en la apertura elegida y la precisión del enfoque. Todo esto se puede agrupar en una variable que llamo "estrella teórica más pequeña antes de todo lo demás". Estoy orgulloso de este nombre porque realmente sale de la lengua.
Una buena manera de imaginar la variable de estrella teórica más pequeña es esta: si pierde un poco el enfoque, todas las estrellas serán un poco más grandes en su imagen. Como resultado, si se mueven unos pocos micrómetros durante su exposición, no le dará un rastro de estrella tan obvio, en comparación con una estrella más pequeña que se mueve la misma distancia. Básicamente, así:
Entonces, un poco irónicamente, si sus estrellas son más grandes/borrosas en primer lugar, puede salirse con la suya con una velocidad de obturación más larga antes de notar el movimiento. No es que esté sugiriendo que pierda el enfoque o use un sensor de cámara de baja resolución solo por este efecto. Perderá más nitidez y calidad de imagen de lo que gana al hacerlo. Sin embargo, si ya está usando un sistema de imágenes de menor calidad, causará suficiente desenfoque como para ocultar parte del movimiento de las estrellas, lo que significa que es mejor usar una velocidad de obturación un poco más larga. Por lo tanto, la variable "estrella teórica más pequeña" sigue siendo importante (e incluso factores en la ecuación de la regla NPF).
Eso es suficiente información de fondo. Comparemos la regla 500 y la regla NPF para ver qué tan bien funcionan para la fotografía de la Vía Láctea y qué velocidad de obturación debe usar.
La regla del 500
Con mucho, la más simple de las dos reglas populares para la astrofotografía es la regla 500. Se recomienda que su velocidad de obturación sea igual a 500 ÷ distancia focal equivalente.
Entonces, si su distancia focal equivalente de fotograma completo es de 20 mm, la regla de 500 sugeriría que use una velocidad de obturación de 500 ÷ 20 = 25 segundos. Si está utilizando una lente de 50 mm, le recomendaría usar una velocidad de obturación de 10 segundos (500 ÷ 50).
El beneficio de la regla 500 es que es fácil de recordar y lo colocará en el estadio de béisbol correcto para su velocidad de obturación de la Vía Láctea. Probablemente por eso se ha convertido en una herramienta tan popular entre los fotógrafos que están aprendiendo astrofotografía por primera vez.
El mayor inconveniente de la regla 500 es que no tiene en cuenta la dirección a la que miras (ni ninguno de los otros factores como el tamaño de píxel o el desenfoque por difracción). La fórmula solo arroja una velocidad de obturación diferente cuando cambia la distancia focal, lo que no tiene en cuenta todos los factores del mundo real que se aplican.
El otro gran inconveniente de la regla 500 es que es demasiado indulgente. En casi todos los casos, independientemente de su composición, obtendrá más desenfoque de lo ideal al usar la regla 500. Este problema en particular es fácil de solucionar utilizando la "regla 400" o la "regla 300" en su lugar (la misma fórmula, pero con 400 o 300 en lugar de 500). Sin embargo, esto no soluciona el problema de la dirección en la que estás mirando, por lo que es un poco como poner una tirita en una manguera de jardín.
Dicho esto, si te gusta la idea de la simplicidad, esta regla no es inútil. Yo personalmente uso la versión de la "regla 300" cuando sé que mi composición incluye estrellas a lo largo del ecuador celeste (nuevamente, las estrellas que se mueven más rápido en el cielo nocturno). Esto significa que tengo 20 segundos de exposición con mi lente de 14 mm y 15 segundos con mi lente de 20 mm cuando las estrellas que se mueven más rápido están en mi composición .
Por supuesto, las estrellas a lo largo del ecuador celeste no estarán en todas sus imágenes de astrofotografía, pero en realidad es bastante común que lo estén, especialmente si está usando una lente ultra gran angular. Caso en cuestión: la constelación de Orión se cruza directamente con el ecuador celeste, y Orión no está muy lejos del núcleo de la Vía Láctea (está un poco "arriba y a la derecha" del núcleo si estás en el hemisferio norte) . Entonces, la regla 500, o, al menos, la versión de la regla 300, todavía tiene algún valor.
La regla NPF
Una fórmula más compleja para calcular la velocidad de obturación por la noche se denomina regla NPF. Aquí está la fórmula:
- t = Velocidad de obturación recomendada
- k = factor de multiplicación
- N = número F
- f = Distancia focal de la lente (milímetros)
- p = Paso de píxel (micrómetros)
- δ = Declinación mínima
La clave es memorizar esto lo antes posible. Una vez que lo haga, solo se necesitan algunos cálculos mentales rápidos para obtener fotos nítidas cada vez.
Está bien, ¡estoy bromeando! Este cálculo está integrado directamente en varias aplicaciones de astrofotografía, como PhotoPills , Pin Point Stars y algunas otras. Deberá ingresar algunas de las variables por su cuenta, pero una vez que lo haga, la aplicación le indicará la velocidad de obturación óptima sin que se requiera ningún cálculo de su parte.
Así es como se ve en PhotoPills, por ejemplo:
A diferencia de la regla 500, la regla NPF tiene en cuenta la dirección en la que estás mirando (también conocida como "declinación mínima" en la fórmula), así como tu paso de píxel y la difracción de la apertura elegida.
Excepto... algo parece estar mal. En la captura de pantalla de arriba, la regla NPF dice usar aproximadamente una velocidad de obturación de 8 segundos con la Nikon Z7 y una lente de 14 mm. Si recuerda la demostración del comienzo de este artículo, eso es exactamente lo que hice, y estaba claro que la velocidad de obturación de 20 segundos tenía un mejor equilibrio de calidad de imagen en comparación.
Lo que nos falta aquí es el factor de multiplicación "k" al comienzo de la ecuación NPF. La recomendación de 8 segundos es lo que sucede cuando k se establece en 1, pero eso no siempre es lo que deseará. De hecho, el fotógrafo que creó la regla NPF, Frédéric Michaud , recomendó un factor de multiplicación entre K = 1 y K = 3. Un valor de 1 le da un total de estrellas puntuales a expensas del ruido; un valor de 3 significa que está triplicando la velocidad de obturación (por lo tanto, usando 24 en lugar de 8 segundos en este caso), lo que le brinda más desenfoque de movimiento pero sustancialmente menos ruido.
Esto es de lo que estaba hablando cuando mencioné encontrar su propio "saldo preferido". Personalmente, prefiero un valor K de aproximadamente 2,5 o 3, lo que significa que las estrellas más tenues de mis fotos no serán más de tres veces más largas que altas (y las estrellas más grandes y brillantes de mis fotos tendrán incluso menos desenfoque que eso). En comparación, PhotoPills tiene una opción de "Senderos apenas perceptibles" (haz clic en el botón que dice "preciso" para cambiarla) que establece K igual a 2, otra preferencia perfectamente razonable.
No es una gran diferencia: la configuración 2× de PhotoPills recomienda una velocidad de obturación de unos 15 segundos, mientras que mi preferencia de 2,5× conduce a 20 segundos, pero sigue siendo importante averiguar qué equilibrio te gusta más. Luego, puede replicar este saldo el 100% del tiempo en el futuro simplemente multiplicando la regla NPF estándar por su factor preferido.
Sin embargo, la regla NPF tampoco es perfecta, incluso si duplica o triplica su recomendación. Aparte de la leve molestia de abrir una aplicación cada vez que haces una fotografía de la Vía Láctea, el cálculo no tiene en cuenta otra variable que importa aquí: el desenfoque de la calidad de la lente. En otras palabras, la regla NPF utiliza una lente hipotética "perfecta" que es más nítida en f/1.4 que, digamos, f/4 (debido al aumento de la difracción en f/4). Pero muy pocas lentes, si es que hay alguna, son así en el mundo real. El resultado es que puede sesgar el cálculo ingresando una apertura ultra grande como f/1.4, especialmente con una cámara que tiene píxeles muy pequeños. Por ejemplo, con el Sony A7r IV de 61 megapíxeles a 20 mm y f/1,4, la regla NPF sugiere una velocidad de obturación de solo 3,85 segundos. Incluso multiplicando por mi "factor k" preferido de 2.5x, aún le da menos de 10 segundos, cuando las condiciones del mundo real permiten fácilmente 12 o 15 segundos.
Entonces, a pesar de la inclusión inteligente de la regla NPF de la dirección en la que miras y el tamaño de tus píxeles, todavía tiene algunos defectos. Si lo usa como una guía en lugar de una garantía, tendrá mejor suerte en el campo.
¿Qué velocidad de obturación debe usar?
Dadas las desventajas tanto de la regla 500 como de la regla NPF, puede ser tentador simplemente ignorarlas y usar prueba y error en su lugar. Y, francamente, esa no es una mala opción.
Para mí, el objetivo final es conseguir que las estrellas más tenues de la foto sean dos o tres veces más largas que altas (siendo el factor exacto el "equilibrio preferido" del que sigo hablando; para mí, es un poco más de 2,5×). En ese momento, las estrellas más grandes y brillantes de la foto solo estarán ligeramente alargadas y obtendrá un excelente equilibrio entre el ruido y el rastro de estrellas.
El cultivo extremo a continuación es un ejemplo de lo que personalmente apunto. Observe cómo las estrellas más tenues son aproximadamente 2,5 veces más largas que altas, mientras que la estrella más brillante se ve bastante circular:
La regla 500 y la regla NPF pueden guiarlo a las velocidades de obturación que le brindan este resultado, pero aún pueden recomendar algo que está un poco alejado de lo óptimo. Por lo tanto, independientemente de la regla que utilice, le recomiendo hacer zoom en sus fotos de la Vía Láctea cuando esté en el campo y asegurarse de que se vean como la imagen de arriba.
Personalmente, uso 20 segundos de forma predeterminada con mi lente de 14 mm y, a veces, hasta 25 segundos. Con mi lente de 20 mm, son 15 y 20 segundos. Por lo general, no cambio esta velocidad de obturación según mi cámara o la apertura, pero trato de averiguar en qué dirección estoy mirando en relación con el ecuador celeste para ayudarme a tomar una decisión. Sin embargo, también soy un poco más agresivo en general con el uso de velocidades de obturación más largas que algunos astrofotógrafos, por lo que le animo a que lo pruebe usted mismo antes de usar estos valores exactos.
Eliminar los rastros de estrellas por completo
Hay dos formas de obtener un seguimiento de cero estrellas en sus fotos, sin una cantidad extrema de ruido: rastreadores de estrellas y apilamiento de imágenes.
El primer método requiere que obtenga un cabezal de seguimiento especializado que siga el movimiento de las estrellas. Estos le permiten usar velocidades de obturación arbitrariamente largas sin desenfocar las estrellas. Por ejemplo, tomé la foto a continuación con más de 14 minutos de exposición en un cabezal de seguimiento, y las estrellas son puntos perfectos porque el rastreador los siguió muy bien:
Por supuesto, el suelo está borroso ahora, así que tomé una imagen separada y las mezclé:
Ese método funciona bien cuando su primer plano tiene un borde afilado, como una montaña, pero se encuentra con problemas para primeros planos complejos como árboles. En ese momento, la mejor opción es hacer un "promedio de imágenes" en su lugar. Esencialmente, toma una serie de fotos a una velocidad de obturación relativamente corta, como 5 o 10 segundos, combinada con un ISO alto. Con un software de astrofotografía especializado ( Starry Landscape Stacker para Mac y Sequator para Windows), puede rotar y alinear las estrellas en la imagen sin rotar el primer plano y luego promediar las imágenes para reducir el ruido.
He escrito un artículo completo sobre la técnica aquí si quieres más información. Pero el resultado es que puede obtener estrellas milimétricas con una calidad de imagen equivalente a una exposición de varios minutos. Eso es lo que hice aquí con 14 imágenes, cada una tomada con 10 segundos de exposición:
Y puede ver el nivel de detalle (y la falta de seguimiento de estrellas) en el recorte:
Para este método, es útil usar una velocidad de obturación que no supere la versión más estricta de la regla NPF. Incluso en el ejemplo exagerado que di antes de la Sony A7r IV con una lente f/1.4, es mejor prevenir que curar; si la regla NPF sugiere no más de 4 segundos de exposición, eso es lo que debe usar. (Si no tiene a mano una calculadora NPF, simplemente use una velocidad de obturación que se sienta excesivamente corta, como de 5 a 8 segundos). Luego, compense las exposiciones cortas individuales tomando 30 o 40 imágenes para obtener una exposición equivalente de varias minutos de duración. Combine su software de apilamiento para obtener excelentes resultados.
Sin embargo, al igual que los demás, este no siempre es un método perfecto. No es divertido tomar docenas de fotos para fusionarlas en un proceso que puede llevar mucho tiempo más adelante. Pero para los fotógrafos que ven el dilema "desenfoque versus ruido" y gritan con orgullo "¡Ninguno!" – el promedio de imágenes o un cabezal de seguimiento son sus opciones.
Conclusión
Es sorprendente cómo un tema simple como elegir la velocidad de obturación para la fotografía de la Vía Láctea puede conducir a todos estos agujeros de conejo. Al final del día (literalmente), su decisión puede reducirse a una simple elección entre 15 segundos, 25 segundos o algo intermedio, e incluso podría capturar una variación de cada uno, en menos tiempo del que lleva leer esto. ¡artículo!
Pero sí creo que es importante comprender estos fundamentos, incluidas las simplificaciones que hacen tanto la regla 500 como la regla NPF. Puede obtener buenas fotos la mayor parte del tiempo simplemente eligiendo la recomendación de una fórmula, pero en situaciones difíciles, es fundamental tener más conocimientos previos. Incluso para la astrofotografía estándar, ¿no preferiría comprender lo que sucede debajo de la superficie, para que pueda sentirse más seguro acerca de su configuración? Sé que lo haría.
Esperemos que este artículo haya aclarado todo lo que te estabas preguntando. Si tiene alguna pregunta sobre la regla 500, la regla NPF o simplemente la astrofotografía en general, ¡hágamelo saber en los comentarios a continuación!