Equivalencias de parámetros fotográficos entre formatos

Se discute muchas veces las equivalencias entre formatos, qué parámetros utilizar para que dos imágenes tomasdas con dos cámaras de formato diferentes obtengan imágenes lo más similares posible y de las que se pueda hacer el mismo uso.



En este artículo usaré como referencia el formato m43 y el formato de 35mm (coloquialmente llamado Full Frame o FF), por la sencilla razón de que entre los tamaños de sus captores hay una relación sencilla: 2 (lo que corresponderá a dos pasos de diferencia en muchos de los parámetros de la toma).
Para cualesquiera otros formatos las conclusiones serían las mismas pero usando la relación entre los formatos. Por ejemplo entre APS de nikon y FF sería 1,5 (algo más de un paso, pues un paso sería 1,41 o raíz de 2) y en APS-C de Canon con respecto a FF sería 1,6 (un paso y un tercio).

Primero tenemos que fijar qué queremos comparar: qué entendemos por comparar dos fotos tomadas en dos formatos diferentes.

Entendemos por la misma foto aquéllas que sean iguales en todos los aspectos fotográficos relevantes, o al menos lo más parecidas posible.
Buscamos pues que las fotos tengan:
1.- Mismo tamaño de visualización de la imagen y distancia de observación.
2.- Mismo encuadre y perspectiva.
3.- Mismo grado de "borrosidad" de los sujetos en movimiento.
4.- Misma profundidad de campo (grado de desenfoque de los sujetos que aparecen en la foto).
5.- Mismo nivel de exposición en la imagen.

1.- FOTOS al mismo tamaño: ampliación de la imagen.

Lo primero es que las fotos se vean al mismo tamaño, con la misma resolución y desde la misma distancia.
Vamos que observemos fotos impresas al mismo tamaño (con la misma resolución de impresión) e igual distancia, o bien que las observemos en la pantalla del ordenador reescaladas al tamaño de la pantalla (o al tamaño que queramos).

Evidentemente si no fuera así la foto ya no sería la misma, y el uso que podríamos hacer de una foto sacada con un formato u otro sería diferente.

Eso implica que la ampliación (para el  mismo tamaño final) desde una cámara m43 sea el doble que en una cámara FF.

Por tanto si dos cámaras tienen la misma resolución (mismo MP) en FF y en m43 la m43 tiene un tamaño de pixel de la mitad (4 veces menos superficie).
Ello hará que al mismo iso tenga más ruido (pero sobre esto volveremos luego, pues las fotos no serán al mismo iso).

2.- igualdad de encuadre y perspectiva: equivalencia de focal.

Esta es la parte que todo el mundo asume sin problema y la que nos venden los fabricantes, pero la equivalencia (si admitimos esta) no ha de quedar sólo ahí.

Si queremos que la perspectiva sea la misma (tamaño del sujeto con respecto al fondo) tenemos que sacar la foto desde la misma posición. La perspectigva sólo depende de la distancia relativa de la cámara con respecto a los objetos fotografiados.
Si usáramos la misma focal en m43 que en FF, en FF tendríamos que ponernos más cerca y cambiaríamos la perspectiva (por ejemplo el sujeto sería más grande con respecto al fondo).

Así que si queremos la misma imagen, la posición de la toma tiene que ser la misma en ambos formatos.

Pero si usáramos la misma focal, en la m43 tendríamos un encuadre más cerrado que en la FF.
Por tanto para obtener el mismo encuadre tendríamos que usar en FF una focal el doble de larga que en la m43.

Eso como digo todo el mundo lo asume bien.

3.- Igualdad en la borrosidad de los sujetos en movimiento: igual velocidad de disparo (tiempo de exposición).

Para que las borrosidad de sujetos en movimiento (longitud de las estelas) sea la misma, tendremos que usar la misma velocidad en m43 y en FF.
Así si el sujeto se mueve a la misma velocidad y con la misma dirección, para conseguir que aparezca congelado en la foto en los dos formatos (sin que se note su movimiento) tendremos que usar la misma velocidad de disparo (igual tiempo de exposición).

Para que quede perfectamente congelado, el recorrido del sujeto en el plano de imagen durante el tiempo de exposición ha der ser inferior a 1 pixel.

Dado que el sensor de la m43 es más pequeños y sus pixels también, podría pensarse que la velocidad ha de ser más rápida en la m43.
Si usáramos la misma focal, esto sí que sería así, ya que el recorrido hecho por el sujeto durante la exposición en el plano de imagen sería el mismo en ambos formatos, y siendo el tamaño de pixel de la mitad, estaríamos limitados a la mitad de recorrido en la m43, y por tanto un tiempo de exposición de la mitad (velocidad doble).

Pero resulta que en FF usamos una focal doble que en m43, por tanto el recorrido efectuado en el plano de imagen de la FF es el doble que en la m43. Dado que su tamaño de pixel es doble, el tiempo de exposición puede ser el mismo manteniendo el sujeto congelado (sin que se salga de un pixel).

Así pues hemos de mantener los mismo tiempos de exposición, o lo que es lo mismo, igual velocidad de disparo en ambos formatos.

4.- Igual Profundidad de Campo: aberturas equivalentes.

Para que la foto nos produca la misma impresión, la PDC de la foto ha de ser la misma.
La PDC depende exclusivamente de la distancia de la imagen al sujeto y la relación entre el tamaño de la pupila del objetivo y el círculo de confusión admisible para la imagen.
(NOTA: eso es así para distancias relativamente lejanas de enfoque, en macrofotografía la cosa cambia y la relación es más compleja).

Ya hemos dicho que la posición de la toma ha de ser la misma en ambas, por lo que la distancia de la cámara  a los sujetos que aparecen en la imagen es idéntica.

El círculo de confusión es el tamaño del círculo proyectado por un punto luminoso sobre el plano del sensor que resulta indistinguible en el sensor de un punto (o suficientemente pequeño como para que no se aprecie que no es un punto):
Los puntos del plano enfocado se proyectan como un punto en el plano de imagen, pero los que están por delente o detrás se proyectan como un pequeño círculo, tanto más grande cuanto más alejados del plano de enfoque.

La PDC queda definida como la zona por delante y detrás del plano de enfoque que proyecta un círculo de confusión por debajo de un valor predefinido: el cículo de confusión admisible.

Éste círculo admisible se suele definir como una fracción del tamaño de la diagonal (pensado para valorar la PDC en fotografías a un tamaño y distancia de observación estandarizados).

Otra forma de verlo es pensando en que todo cículo de confusión que sea inferior al tamaño del pixel será indistinguible de la imagen perfectamente enfocada producida por un punto del plano del sujeto.
Este sería el criterio más restrictivo posible para definir el círculo de confusión admisible (en fotos observadas en pantalla al 100% de ampliación).

En cualquier caso, el cículo de confusión admisible es el doble en una cámara FF que en una m43.

Ahora bien, el diámetro de la pupila viene dado por el cociente entre la focal y el número de abertura.

Si queremos mantener la PDC en la FF con respecto de la m43, tenemos que mantener la relación entre el diámetro de pupila y el círculo de confusión admisible.
El círculo de confusión de la FF es el doble que el de la m43, pero también en FF usamos una focal el doble de larga, así que la relación entre la focal y el cículo admisible se mantiene en