Introducción a la Microfotografía

Introducción a la Microfotografía

En otro artículo de este blog di unas primeras pinceladas al macro extremo, en particular a los problemas de profundidad de campo que plantea y a la influencia de la difracción. Lo que nos obligaba a elegir entre cerrar diafragma o mejorar definición… o, lo que nos resultaba, que para tener una buena imagen sacrificábamos profundidad de campo y había que recurrir a las tomas por capas y el apilado (¡Demos gracias a los Dioses que vivimos en la era digital! Este proceso con película resultaba prácticamente imposible, por eso se recurría a las correcciones de Scheimpflug)

Vamos ahora a estudiar, muy simplificadamente, los problemas de la microscopía, empezando por un paralelismo entre cámara adaptada a macro, con fuelle, y el microscopio óptico.

Si observamos las figuras, la formación de imagen es bastante similar en ambos instrumentos. En el caso de la cámara usada en macro tenemos un objetivo, en realidad un juego de lentes positivas que se pueden simplificar a una sola. Para el microscopio se da la misma realidad, un objetivo de lentes positivas.

En la cámara macro nos conformamos con nuestro objetivo y un fuelle y pasamos directamente a tomar la foto, sea con película o con sensor. En macro usaremos objetivos de entre 50 y 100 mm de distancia focal y fotografiaremos objetos de bastantes milímetros, normalmente casi tan grandes como el sensor, con lo que solemos hacer tomas entre x0.5 y x5, a veces se puede llegar a x10. Lo típico, insectos, semillas, partes de la flor, etc.

En el microscopio somos más ambiciosos, para empezar podemos comenzar por ampliaciones x40 o x100, son normales x200 y hasta x400. Para conseguir imágenes tan ampliadas se suelen usar objetivos de escasos 10 mm o menos. No se usa fuelle, se construye un sistema sólido, con todas las partes roscadas y solidarias, perfectamente mecanizadas. El fuelle de la cámara macro es equivalente al cuerpo del microscopio. Además, no nos conformamos con la imagen que nos da el objetivo, en el microscopio ampliamos esta imagen con otra lente de aumento, el ocular.

Ahora es interesante repasar como se forma la imagen en una lente. Recordando aquella física de bachiller, hacíamos la composición de la figura y nos salía la imagen invertida.

En fotografía “normal”, el objeto está muy lejos del foco de la lente, para un objetivo de 50 mm, que el objeto esté a 15 m o en el infinito nos forma las dos imágenes muy cerca una de la otra. Luego, si recordamos aquello de los círculos de confusión, es relativamente fácil conseguir una profundidad de campo digamos que “cómoda”.

Cuando llegábamos al macro extremo vimos que la cosa se complicaba, el objeto ya está bastante cerca del foco del objetivo y hay que empezar a pensar que nuestro objeto no será una imagen plana, un sello de correos por ejemplo, más bien será una nuez, que tiene un volumen considerable. No todas las partes de la nuez están a la misma distancia del foco de la lente, no todas las imágenes de cada punto de la nuez se forman a la misma distancia. Véase sino la figura, conforme acercamos el objeto al foco, la imagen se forma cada vez más lejos, en este caso mucho más lejos.

Repitamos el dibujo para una lente que enfoca un objeto real, con muchos puntos a considerar (en el dibujo solo dos, por claridad)

Aquí se presenta el problema que ya anunciábamos en macro, los puntos 1 y 2 nos dan las imágenes 1 y 2, en este caso muy separadas al acercarnos al foco de la lente, pero la profundidad de campo no tiene por qué cubrir estos dos puntos y que conste que en el dibujo hemos exagerado, la profundidad de campo NUNCA es así de grande.

Una curiosidad, que tiene explicación matemática que no demostraremos, es que si se analizan los círculos de confusión en los distintos puntos de enfoque, para un diafragma concreto, se comprueba que la profundidad de campo se reparte en un tercio “del objeto hacia la cámara” y dos tercios “del objeto hacia el infinito”. Esto viene dado por lo de “más cerca del foco – más lejos la imagen” y, en los planos de imagen, la profundidad de campo vendría a repartirse según el dibujo, repetimos que exageradamente.

Todo esto sucede igual en una cámara que en un microscopio. En mi cámara, por ejemplo, usando un objetivo de 135 mm y haciendo tomas x2, tengo una profundidad de campo, comprobada, de 1,6 mm. Si hago las fotos con microscopio, por ejemplo en tomas x100, la profundidad de campo se reduce a 15 micras (0,015 mm), vamos, ¡un desastre!

De ahí que cuando se mira con un microscopio no vemos nunca el objeto entero, siempre hay que ir “subiendo y bajando” el foco. En los trabajos de microscopia científica lo normal es mirar láminas extremadamente finas o líquidos prensados entre un portaobjetos y un cubreobjetos, del grueso justo para lo que queramos ver y poder aprovechar al máximo la poca profundidad de campo, además sin posibilidad de variación. Los objetivos de microscopio no incorporan diafragma, son de abertura fija.

En el caso de la documentación que yo practico, me resulta más interesante fotografiar “objetos”, más que “superficies”. El tema que yo trato es más de frutos y semillas, objetos en volumen que pueden llegar a resultar más gruesos que anchos, vamos, que para mí es normal hacer tomas a un fruto con semillas con un volumen de 1x1x1 mm, a una ampliación de x100, con una profundidad de campo real de 0,015 mm (15 micras)

El caso, por ejemplo, de esta semilla de Anagallis tenella. Esta semilla, que se ve en la foto de microscopio ampliada x100 y de la cual presento un esquema de cómo se hizo, tiene escasamente 1 mm, pero es que el microscopio, ampliando x100, me da escasamente 0,015 mm de profundidad de campo.

Para sacar esta foto, con este detalle y esta definición se tomaron 40 planos, separados las 15 micras de rigor, 40×15=600 micras. Aparentemente insuficiente para “cubrir” toda la semilla, pero solo estaba interesado en la parte de semilla “que sale en la foto”, la parte de abajo queda escondida.

Básicamente, con estas explicaciones, queda definida la microscopía de objetos.

La iluminación será una clásica de estudio, la típica “Rembrand con luz lateral”, por ejemplo. Procurar una luz que de algo de volumen al objeto, tal cual se apunta en el dibujo. Teniendo en cuenta que nuestros objetos serán milimétricos, se agradece mucho contar con una fibra óptica que nos facilite dirigir la luz.

Como nota curiosa, solo he sabido resolver bien la toma hasta x200. En el microscopio, cuando quiero hacer ampliaciones x400, el objeto me queda a 0,6 mm del objetivo y “no tengo espacio” para colocar la luz “donde yo quiero”. Esto me está limitando, por ahora, en las fotos de esporas (objetos de muy pocas micras que exigen ampliaciones de x400 o x1000)

El otro colofón necesario a este tema viene determinado por “la calidad mecánica” del microscopio. Ha quedado claro que todo el secreto de la microscopia de volúmenes viene determinado por la posibilidad de ir enfocando por capas de unas pocas micras. Esto implica tener un ajuste de desplazamiento fino sensible y sin resistencia, a la par que preciso micra a micra, un cuerpo de microscopio sólido, pesado, con un mecanizado de precisión, que no vibre en absoluto… En pocas palabras, ¡nada que no se arregle con dinero! De la óptica no hay que preocuparse, cualquier microscopio con buena y cara mecánica aporta una óptica de lujo para nuestras fotos.

Y el último comentario, una vez realizadas las tomas, que recomiendo realizar con la mejor calidad de sensor posible y siempre en formato RAW, para poder aprovechar al máximo todas sus posibilidades, entramos en la parte informática.

No descarto que en el futuro me pueda creer capacitado para escribir sobre el tema. En este momento no soy más que otro aprendiz.

En mi caso, lo primero que hago es revelar los archivos RAW, forzando la claridad y el enfoque de cada una de las tomas. Esto es necesario porque los programas de apilado se basan en seleccionar las partes de cada toma con mayores acutancias, para separarlas y montar un mosaico con ellas… y así elegir cada una de las partes enfocadas de cada una de las capas y presentar una toma única con una profundidad de campo imposible.

A continuación cedo el protagonismo al programa de apilado (yo uso Zerene Stacker, pero puede que haya otros iguales o mejores)

Solo hay un problema con el apilado, cuando se toman las fotos, para enfocar las capas se varía la distancia objeto-objetivo, con lo que cambiamos el tamaño del objeto, de una toma a la siguiente. El programa de apilado recalcula y unifica estas variaciones de tamaño, pero es inevitable que haya algunas superposiciones fallidas. Esto me obliga a recurrir, en último lugar, a un procesador de imágenes, a retocar “fantasmas” que rodean algunas partes de la imagen, y, ya que estamos, a limpiar la toma de puntos residuales, polvo, pelusas, etc.

Por el mismo precio, acabo la foto con un ajuste general de luz, color, contraste y foco, por aquello de dejar una foto “que parezca importante”.

Para un futuro, me gustaría probar un “microscopio confocal”, solo lo conozco de teoría, leído en internet. Pienso que me daría las mismas imágenes, pero bastante más limpias, con foco más definido, con contrastes y superficies más naturales y con menos “fantasmas”. En internet he visto, también, el precio y sospecho que tardaré en probarlo… todo dependerá del futuro del proyecto de Fundación Pep Bonet Capellá y la suerte que pueda tener con mecenas que la apoyen.

Mientras tanto, con la técnica descrita, llevo hechas bastantes cientos de fotografías microscópicas de flores, frutos, semillas, esporangios y alguna espora que han engrosado el archivo botánico… aquello de “pasito a pasito”…

Documentar y Compartir

Documentar y Compartir

Establecer un centro de documentación público implica un considerable trabajo de investigación, tanto para ofrecer una alta calidad en la documentación, como para programarla y realizarla.

Estamos muy ilusionados con el proyecto de Fundación Pep Bonet Capellá, toda vez que puede representar la institucionalización de media vida dedicada al hobby de la fotografía botánica. Pero, sobre todo si se promociona suficientemente, lo estamos porque podría crear un centro de producción y perpetuación de este tipo de documentación, un imán que atraiga a “frikis” del tema.

Dicho así suena muy bien, pero no deja de ser “el cuento de la lechera”.

Salir los domingos al campo, a pasar la mañana y hacer cuatro fotos “de lo que salga” es muy fácil, pero cuando empiezas por escoger el tema y luego intentas plasmarlo la cosa se complica.

Para empezar, si es que somos algo, será fotógrafos. Ni botánicos ni entomólogos ni nada de eso. Me entra una risa nerviosa cuando recuerdo el día que empecé a compartir mi archivo con José Luís Gradaille, director del Jardín Botánico de Sóller.

Digamos que no me estranguló, una por nuestra amistad y otra porque estaba viendo fotos, para él, alucinantes. Pero, sin ningún tipo de pudor, yo había nombrado las plantas con los nombres que me había dado la gana, había confusión de especies, de familias, nombres de plantas que no existen en la Isla, variedades inventadas y un largo etcétera de aberraciones en las identificaciones.

¡Esta era mi ciencia! Y, a estas alturas, si bien algo he aprendido, sigo necesitando tutela para clasificar el inmenso trabajo fotográfico que voy haciendo (porque, cual hormiguita, cada semana se añade un paquetito de nueva información al archivo)

No descarto poder engrescar a verdaderos científicos en el proyecto, pero luego, igual, habrá que ver “si son fotógrafos”… Como siempre, si bien la perfección no existe, acercarnos al espíritu renacentista ayudará mucho. Al menos yo soy un ferviente admirador de Leonardo da Vinci, pintor, matemático, ingeniero, cocinero, etc.

Mientras, yo me esfuerzo en “dar la talla”.

Solemos saber que especies vamos a documentar, ello no excluye que te cruces con una sorpresa y la incluyas. En la medida de lo posible, estudio la planta, estudio su corografía, épocas de floración y fructificación, detalles de identificación, etc. y, con eso, busco y fotografío. A decir verdad, me resulta más cómodo cuando los expertos me hacen un esquema de lo que debo buscar y yo puedo dedicarme a las luces y sombras.

A veces es simple y cómodo porque puede ser una planta común, abundante y fácil. Otras son plantas raras que me pueden llevar a caminar durante días, incluso por parajes que mis pobres piernas ya rechazan.

Ahora estamos en un proyecto, documentar la sexualidad de las higueras, que plantea algunos de estos retos: las higueras son árboles y los higos pueden estar inaccesibles, además, se deberá resolver que la higuera esté “accesible” al menos durante un año. Y cuando digo accesible me refiero a tener autorización para entrar en fincas privadas si es necesario.

Para empezar, nos tuvimos que estudiar el libro “La sexualitat de les figueres i del seu insecte pol.linitzador” de Joan Rallo García. Gracias a esto hemos podido programar una selección de tomas “imprescindibles” para una documentación que se precie.

Lo siguiente ha sido, aprovechando que yo tengo prescripciones médicas de ejercicio obligatorio (y por aquello de que no hay que dar puntada sin hilo), salir a pasear con mi trike mas de 25 km, rodeando la ciudad para que esté cerca y accesible, e inventariar todas las cabrahigueras que he podido encontrar, preferentemente que estuvieran a baja altura para colocarles un trípode. Resulta que muchas de las fotos previstas serán macros de insectos vivos (de verdad que no tengo claro cómo resolveremos “esto”) Creo que será divertido fotografiar una avispa de 1,5 mm saliendo por un agujerito minúsculo en el ostiolo de una cabrahigo… o a otra avispilla de parecido tamaño, perforando el cabrahigo desde el exterior, con un aguijón endoscópico, para parasitar a una pupa indefensa.

No dudo que los forofos de los deportes no se sientan realizados con una “gran final”, no lo dudo. Para nosotros conseguir documentar esta pelea de avispillas, o sacar un primerísimo plano de unas flores milimétricas, tiene este toque de triunfo, tan espectacular como la “gran final” y, nosotros creemos, que más útil a la humanidad.

El mundo de la fotografía de macro extremo por Pep Bonet Capellá

El mundo de la fotografía de macro extremo por Pep Bonet Capellá

MACRO EXTREMO

Repasemos las bases de la fotografía de macro extremo, en fotografía “normal” todos conocemos la frase de “este objetivo, donde da mejor es a F tal”. Cuando realizamos macro extremo, el objetivo es el mismo, pero, con un fuelle o anillos, lo alejamos más de lo normal y, en realidad, con nuestro sensor o película aprovechamos solo una parte de la imagen.

Como siempre, la teoría es lo que rige el mundo… ¡cuando se respeta!

Para hacer fotografía de macro extremo hay un par de principios de física óptica y de teoría ondulatoria de la luz con los que hay que ser muy escrupuloso.

Empecemos por la profundidad de campo:

A la vista del esquema, si la lente del objetivo no está diafragmada, la lente proyecta un cono de luz hasta el foco, tan amplio como el diámetro de la lente. Si diafragmamos, el foco queda en el mismo sitio, pero el cono se reduce por haber reducido la abertura.

El ojo humano medio es capaz de distinguir hasta 5 líneas por milímetro, vistas a 25 cm de distancia. O sea, es capaz de apreciar puntos de 0,2mm. En general, si hay más líneas en este milímetro, el ojo se confunde y las mezcla.

Dicho de otra manera, a los puntos menores de 0,2 mm nos cuesta verlos separados. A este límite le llamamos círculo de confusión.

Supongamos que el “punto gordo” del dibujo fuera nuestro círculo de confusión, entonces todo el espacio de imagen, antes y después del punto de enfoque, donde el círculo de confusión es más pequeño, para nosotros estaría TODO enfocado, TODOS estos puntos “entre” antes y después del foco, para nosotros y nuestros limitados ojos, tienen un foco perfecto porque “no vemos” el desenfoque.

Está claro que cuando diafragmamos alteramos el cono de luz, lo cerramos, y ello hace que nuestro círculo de confusión (que solo depende de nuestra agudeza visual) se encuentre bastante antes y bastante después del punto de enfoque.

Como el punto de enfoque es el lugar exacto que tenemos enfocado, ver “clara” la imagen “antes y después” del foco significa ver en la foto, claras, cosas que están más cerca o más lejos de nuestro objeto principal: A esto le llamamos “profundidad de campo”.

De aquí que al diafragmar aumentamos la profundidad de campo y aumentamos la sensación de nitidez de la foto, aunque sea porque el ojo es fácil de engañar.

En el caso de la fotografía macro esto es muy importante, ya que tanto más cerca esté el objeto, más lejos se forma la imagen y menos profundidad de campo tenemos y más nos convendrá cerrar el diafragma para ver la imagen con más detalles en profundidad.

Ahora estudiemos cómo se comporta la luz en un objetivo:

La luz tiene la rara habilidad de “doblar esquinas”. Cuando los físicos estudian la teoría ondulatoria de la luz, aparecen curiosidades como que la luz, cuando roza un canto, sufre un fenómeno llamado difracción que la deforma, la curva.

En nuestro caso, cuando hacemos fotos con el diafragma abierto, este fenómeno físico nos preocupa poco. Así y todo, todos los fotógrafos saben que los objetivos tienen “su mejor diafragma” que es el que nos da más profundidad de campo, o sea, imagen más clara, antes de que se empiece a notar la difracción. De todas formas, los fabricantes se esfuerzan mucho en conseguir objetivos que “sean buenos en todos los diafragmas”, les va en ello el negocio.

Sin embargo, cuando hacemos “macro extremo”, ya hemos visto que necesitamos cerrar mucho el diafragma para conseguir una profundidad de campo que nos permita apreciar TODO el volumen del objeto. Por las leyes de la física, esto es incompatible con la difracción que sufre el objetivo por el hecho de haber reducido el agujero por donde entra la luz.

Además, añadimos otro problema, sabemos que el macro lo obtenemos de proyectar una imagen inmensa del objeto y coger solamente una pequeña parte con nuestro sensor, por eso usamos fuelles o anillos para “estirar” el objetivo. En macro son normales las relaciones de x1, x2, x4, etc.

Si el objetivo, usado en fotografía “normal” ya nos daba pérdidas de calidad, aprovechando TODA la imagen que produce, cuando en macro usamos solo la mitad, o una cuarta parte o menos, multiplicamos las pérdidas. Podemos decir que el diafragma “que presupondrá” la imagen es el que nosotros cerremos por el aumento que estemos dando.

Por ejemplo un diafragma F22 en una ampliación x4 es equivalente a un diafragma 22×4=88. Por descontado que el objetivo “se hunde”, nos da una imagen difusa… porque, si miramos el esquema, cuando cerramos el diafragma la difracción hace que la luz se difumine.

En la época de fotografiar sobre película, este efecto tenía mala solución. Lo único realmente efectivo era, con fuelle descentrable, aplicar las técnicas de Scheimpflug (que ahora no explicaremos)

En la actualidad, con la información digitalizada, se han desarrollado programas que permiten detectar que zonas de la imagen están enfocadas y cuales no y luego apilar los trozos que nos interesen y los que no eliminarlos.

Y, gracias a estos programas, tenemos una solución para conseguir espectaculares fotos de macro, con magnífica definición y profundidades de campo impensables: sacar fotos a diafragma casi abierto, sin problemas de difracción pero con muy poca profundidad de campo, sacar tantas capas como hagan falta para abarcar todo el grosor del objeto y luego apilar “los trozos buenos”. El único inconveniente de estas técnicas es que no basta con un buen equipo fotográfico, también es necesario un esquipo mecánico con ajustes milimétricos, para poder enfocar con precisión las distintas capas.

Curso de Macro Extrem en el Jardín Botánico de Soller

Curso de Macro Extrem en el Jardín Botánico de Soller

El pasado sábado 23 de Noviembre impartí un Curso de fotografía Macro Extremo en el Jardín Botánico de Sóller.

“Documentar y compartir”, el lema de #FundPepBonet. Hemos dedicado un sábado a compartir nuestros conocimientos y nuestras técnicas en Jardín Botánico de Soller, en un curso de “Macro Extremo”.

Para sentar las bases, sobre todo para frenar algunas leyendas urbanas, dedicamos una primera parte a las bases teóricas de la fotografía digital, número de bits necesarios para una publicación, “calidad” de esos bits, qué diferencias hay entre el bit de un móvil, por ejemplo, y el bit de un “full frame”. También revisamos la física óptica para entender el comportamiento de un objetivo, del diafragma y de la profundidad de campo, tan imprescindible en la fotografía macro. A todo esto le pudimos añadir el efecto de interferencia de la luz, para explicar por qué siempre hay un diafragma mejor que todos los demás.

Aclarados estos conceptos, fue fácil explicar que para el macro extremo, actualmente con técnicas digitales y unos programas potentísimos, tomar fotos por capas y apilarlas es una forma de conseguir profundidades de campo “imposibles”.

Como, organización y asistentes, estábamos convencidos que “las penas con pan son menos”, nos despejamos de tanta teoría con un café con pastas y pasamos a realizar un par de fotos reales, con el equipo que ya posee la futura Fundación, donde los participantes pudieron experimentar la forma de trabajar en la que nosotros ya somos expertos.

Y, para cerrar el curso, aunque fuera la parte menos novedosa, apilamos y retocamos cada toma realizada y “las archivamos”, según el patrón que hemos mantenido hasta ahora.

Como se puede ver un programa denso, fueron 5 horas lectivas, pero asequible y “bien equilibrado” por una pausa de café y otra de “tentempié”.

A nivel personal, y por eso he empezado el proyecto de montar una fundación, creo imprescindible compartir los conocimientos. Ya, en el colmo de la filosofada, creo que la humanidad ha avanzado porque tenemos la capacidad de aprender y no es ético atesorar conocimientos, solo con la finalidad de poder “ser el único” que los tiene.

Por ahora a nivel personal, ya llevo muchos años compartiendo esas fotos de plantas, de frutos y semillas. Fueron útiles, por ejemplo, en la edición del libro “Colette” para aportar un conocimiento científico a unas exquisitas acuarelas de temas botánicos. El Jardín Botánico de Sóller ha usado fotos mías en trabajos de divulgación. Incluso he cedido fotos a científicos para documentar una publicación.

Digamos que estoy orgulloso de que “mi granito de arena” ha servido para que el gran público haya podido aprender “algo más”, por poco que sea. Imaginad la alegría que puede reportar el conseguir “institucionalizar” estas colaboraciones, saber que todo el trabajo amateur de toda una vida disfrutando el tiempo libre puede acabar publicado para uso y disfrute de la humanidad, evidentemente no para descubrir nada, pero si para alegrar y culturizar ¡qué no es cualquiera cosa!

Lo dicho, “Documentar y Compartir”.