Como hacer una cámara estenopeica

Solo necesitamos una caja puede ser del tamaño de una caja de fosforos a el de una caja de zapatos. pintura negra, tigeras, cinta negra, papel aluminio, un alfiler y una hoja de papel fotografico blanco y negro del tamaño de la caja,

Para que la imagen salga nitida debemos calcular el diametro del estenopo, para esto debemos tener claro algunos conceptos básicos.

Número f

Este valor da una idea de la luminosidad del estenopo; equivalente al valor de la apertura del diafragma en una cámara convencional. Indica la cantidad de luz que deja pasar el estenopo o el valor inverso de la proporción de luz que retiene el diafragma. Así, un nº f = 1 indicaría que el estenopo deja pasar el 100 % de la luz exterior, un nº f = 2 que deja pasar solo la mitad, etc. El cálculo del nº f se realiza según la siguiente fórmula:

nº f = b/d

Donde: b = distancia desde el estenopo al material fotosensible (equivalente a la distancia focal en una cámara convencional); d = diámetro del estenopo.

Aunque dependiendo de como se construya la cámara el nº f puede ser muy diferente, generalmente en las cámaras etenopeicas son comunes valores de nº f bastante mayores que en caso de las cámaras convencionales.

Esto nos da una idea de la poca luminosidad de las cámaras etenopeicas y de los largos tiempos de exposición que serán necesarios. En cualquier caso, una vez calculado el nº f de la cámara es conveniente aproximarlo al valor más cercano de la escala de aperturas de diafragma (nº f):

2,8 - 4 - 5,6 - 8 - 11 - 16 - 22 - 32 - 45 - 64 - 90 - 128 - 80 - 256 - 360 - 512

* Dado que no se trata de lentes no podemos hablar estrictamente de distancia focal aunque el concepto es equivalente.

Ángulo de Cobertura (x) y Magnificación

El ángulo de cobertura es la escena que podemos abarcar con la cámara. Este puede calcularse según la fórmula:

x = (360 w)/(2pb)

Donde: b = distancia desde el estenopo al material fotosensible; w = diagonal del material fotosensible.

Es decir, cuanto menor sea la distancia del estenopo al material fotosensible y cuanto mayor sea el tamaño del material fotosensible se cubre un mayor ángulo.

Por otro lado, dado un determinado sujeto, se puede determinar el tamaño de la imagen que formará el estenopo teniendo en cuenta la siguiente relación:

s/i = a/b

Donde: s = tamaño del sujeto; i = tamaño de la imagen formada; a = distancia del sujeto al estenopo; b = distancia del estenopo al material fotosensible.

Teniendo en cuenta las anteriores fórmulas, podemos diseñar una cámara que abarque la escena igual que lo haría un objetivo de tipo angular, normal o teleobjetivo. Así:

angular: b < w; normal d = w; tele: d > w

Optimización del diámetro del estenopo (d)

Un estenopo no focaliza la imagen tal y como lo haría una lente. En realidad funciona más como si fuese un filtro que limita la cantidad de luz que llega al material fotosensible procedente de cada punto del sujeto. Así, los rayos luminosos procedentes de un único punto del sujeto dan lugar a un cono de luz que crea un círculo de luz, y no un punto, en el material fotosensible.

El conjunto de todos los círculos de luz procedentes de cada punto del sujeto y el grado en que se solapan los unos con los otros, constituye la imagen que se forma en el plano del material fotosensible.

Así pues, el tamaño de estos círculos de luz determinará la nitidez de la fotografía estenopeica.

Por otro lado, dado que el camino que sigue la luz es una línea recta, la imagen quedará invertida con la parte de arriba hacia abajo y con la derecha a la izquierda y viceversa (ver la Figura).

Por tanto, para obtener imágenes completamente nítidas un estenopo ideal debería permitir el paso de un único rayo luminoso procedente de cada punto del sujeto. Sin embargo esto no es verdad, dado que a partir de cierto tamaño del estenopo comienza a cobrar importancia el fenómeno de la difracción de la luz; que podría describirse como desviaciones del rayo luminoso que se producen en los bordes del orificio.

Cuanto menor el estenopo mayor importancia cobra el efecto de la difracción. Así pues, el tamaño óptimo del estenopo será aquel en el que el diámetro sea lo suficientemente pequeño como para que la formación de la imagen sea aceptablemente nítida y lo suficientemente grande como para que la difracción no sea tan importante que disminuya la calidad de la imagen.

Entre las fórmulas propuestas para optimizar el diámetro de un estenopo cabe destacar la publicada en Nature por el Premio Nobel Lord Rayleigh en 1891 y que se sigue utilizando en la actualidad:

d = 1.9 (sqrt (l * b))

Donde sqrt = raíz cuadrada; l = longitud de onda de la luz (0.000 55 mm para el valor del espectro amarillo-verde); b = distancia del estenopo al material fotosensible.

Otras fórmulas de carácter general e igualmente útiles son:

d = 1/25(sqrt(b)

Dobson (1991)

d = sqrt( b/k)

Platt (1989)

Donde: k es una constante cuyo valor es aproximadamente 1300.

En cualquier caso, y desde un punto de vista práctico, el tamaño óptimo del estenopo no es un parámetro excesivamente crítico a la hora de obtener buenas fotos. Sí cabe destacar que cuanto más nos acerquemos al tamaño óptimo más nitidez presentarán nuestras fotos. Por otro lado cuanto menor sea el tamaño del estenopo la toma requerirá de mayores tiempos de exposición.

Tiempo de exposición

El tiempo que el estenopo permanece abierto durante la toma de la fotografía es lo que denominamos tiempo de exposición. A mayor tiempo de exposición más cantidad de luz llegará al material fotosensible y viceversa.

Este es uno de los parámetros más importantes a la hora de obtener una buena fotografía. Para calcular el tiempo de exposición hemos de tener en cuenta varios factores:

El material fotosensible que usamos. Las películas fotográficas tienen sensibilidades a la luz entre 25 a 1000 ASA , mientras que el papel fotográfico presenta una sensibilidad estandard aproximada de 4 ó 6 ASA. En consecuencia los tiempos de exposición son bastante mayores cuando usamos papel fotográfico. Su principal ventaja es que su manejo es en general más fácil que en el caso de las películas.

El nº f. Como ya se indico anteriormente a mayor nº f menor luminosidad y por tanto se requerirá de mayores tiempos de exposición.

La luz ambiental, o cantidad de luz que refleja la escena. Puede medirse con un fotómetro manual o con el fotómetro de una cámara. Sin embargo casi ningún fotómetro presenta valores de diafragma tan pequeños (o tan grandes de nº f) como los que suelen ser habituales en las cámaras estenopeicas (180, 256, 360, etc.).

Para resolver el problema resulta útil construir una escala móvil con dos tiras de cartón conteniendo una de ellas una escala de tiempos y la otra la escala de aperturas (nº f), tal y como se muestra a continuación:

Tiempo (s)

1/4 1/2 1 2 4 8 16 32 64 128 256 512 1024 2048

nº f

8 11 16 22 32 45 64 90 125 180 250 360 500 720

El cálculo de la exposición se realiza desplazando una tira sobre la otra hasta que hagamos coincidir una de las combinaciones exposición/apertura que indica el fotómetro teniendo en cuenta que cualquier otra combinación en la escala será equivalente.

Por ejemplo, si nuestra cámara tiene un nº f = 250 y el fotómetro indica una combinación 1/2s y nº f = 22, el tiempo de exposición será de 64 segundos.

Otro factor a tener en cuenta es la compensación por el fallo de reciprocidad. Esto se debe a que los materiales fotosensibles no responden al intensidad de luz de forma lineal cuando los tiempos de exposición son excesivamente prolongados (más de un segundo).

Por tanto para calcular el tiempo de exposición correcto es necesario multiplicar el tiempo de exposición obtenido según lo indicado anteriormente por un factor de compensación (t).

En este caso lo mejor es disponer la tabla de compensación del fabricante del material fotosensible. En caso de no disponer de esta hay que recurrir a la realización de pruebas. Una tabla propuesta para papel fotográfico de 4 ASA , aunque puede ser usada también para película es la siguiente:

Exposición calculada (e)

1 s 5 s 15 s 45 s 2 min 5 min 10 min 20 min 100 min

Factor de compensación (t)

1,25 - 1,5 - 2 - 3 - 4 - 5 - 6 - 7 - 8 -

Así el tiempo correcto de exposición (E) será:

E = e x t

Cuando no se dispone de fotómetro es necesario recurrir al método de prueba y error, por ejemplo si al hacer una exposición el negativo resulta demasiado claro realizar una nueva exposición al doble de tiempo, etc.

La experiencia y el ir anotando los tiempos de exposición, condiciones meteorológicas etc. suele dar buenos resultados después de unos pocos intentos. En cualquier caso y de forma muy aproximada la siguiente tabla puede dar una idea de los tiempos de exposición necesarios.

Condiciones meteorológicas

Papel fotográfico y nº f = 180 a 250

totalmente despejado y sol muy brillante:

20 a 60 segundos

soleado pero con alguna nube escena con sombras:

1 a 2 minutos

nublado pero no muy oscuro:

2 a 10 minutos

nublado bastante oscuro:

10 minutos - mejor otro día:

Conceptos básicos de imagen digital

Resolución:

Una imagen digital esta formada por pixeles, un pixel es la menor unidad de color que conforma una imagen digital, cuanto mas megapixeles tenga una imagen mas nítida y grande será.

Es importante no confundir los pixeles con las celdas fotosensibles, un pixel es el producto de la luz que incide en varias celdas.

Lista de valores:

Megapíxeles Tamaño de la imagen (en píxeles)

0,3 -- 640 x 480

1,2 -- 1280 x 960

2,0 -- 1600 x 1200

3,0 -- 2048 x 1536

5,3 -- 3008 x 1960

6,3 -- 3088 x 2056

11,1 -- 4064 x 2704

Sensores:

El sensor en la cámara digital remplaza al la película fotográfica. Hoy día existen dos tipos de tecnologías utilizadas para la fabricación de sensores de cámaras digitales. Son los CCD (Charge Coupled Device) o CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor). Ambos están formados por semiconductores de metal-óxido (MOS). Su función es la de acumular una carga eléctrica en cada una de las celdas de esta matriz. La carga eléctrica almacenada en cada pixel, dependerá en todo momento de la cantidad de luz que incida sobre el mismo. Cuanta más luz incida sobre la celda, mayor será la carga que este adquiera.

Tamaño comparativo de los sensores de las distintas cámaras de sistema compacto y el de fotograma completo

Tipos de cámaras:

En fotografia disponemos de muchos tipos de cámaras fotográficas, nosotros trabajaremos con cámaras reflex, pero existen camaras de mas formatos profesionales:

DSLR formato amplio, Hasselblad, Mamiya, Contex con lentes Zeiss ideales para grandes superficies arquitectónicas como museos arqueología, publicidad (moda y Producto).