Velocidad de obturación crítica para congelar el movimiento

Como se dice en el fotolibro m/s, La velocidad de los objetos representados en las fotografías debe conocerse dese fuera de ellas; no hay modo de saber esas velocidades estudiando los metadatos. Lo que sí es factible, aunque no muy práctico, es determinar la velocidad crítica de congelación del movimiento del objeto capturado. Esto no tiene utilidad práctica, como decimos, pero puede ser entretenido.

Los factores que influyen en esa velocidad crítica son:

  1. La agudeza visual (AV = 0.2 mm). Se considera visión normal (20/20) el poder de resolución de 0,2 mm a 25 cm de distancia. En tal caso, 2 puntos a menos de 0,2 mm se verían como un solo punto.
  2. La distancia del ojo a la copia impresa (DOCI = 25 cm, para una copia de 21 x 14 cm.)
  3. La distancia del objeto a la cámara (DOC).
  4. El ángulo de la trayectoria del objeto con el eje focal de la cámara (ATC). Va de 90 (perpendicular) a 0 grados. El cociente entre ese ángulo y 90 se debe multiplicar por la velocidad real del objeto para determinar su velocidad aparente, que será la que influya en el resultado de la toma.
  5. La velocidad aparente del objeto (VAO). Según se ha comentado, equivale a Abs(ATC/90) * velocidad real.
  6. El factor de recorte del sensor (FR). APS-C = 1,5; Micro 4/3 = 2. FF = 1.
  7. La longitud focal del objetivo (F), en mm.

Estas variables se pueden agrupar para que los cálculos parciales lleven más cómodamente al resultado final.

Las distancias deben tratarse juntas. Lo primero que se debe terminar es De (la diagonal del encuadre “vista” por la diagonal del sensor a la distancia D): De= (Ds*D)/F.

A partir de ella, la Proporción 2 (De/Dc) determina qué distancia en el encuadre representan los 0,2 mm de la copia de 25 cm de diagonal mirada a 25 cm. Esos 0,2 mm distinguirán las capturas congeladas (nítidas) de las borrosas. Llamemos a esa distancia correspondiente en el encuadre DCe.

El inverso del tiempo empleado por el objeto en recorrer es DCe es la velocidad de obturación crítica. En la primera columna de los cálculos de la imagen de Excel, esta velocidad se ha calculado en 1/965s. Es muy improbable que alguna cámara disponga de esa velocidad de obturación exacta; con una Fujifilm X-T1, las velocidades más aproximadas son 1/1000s y 1/800s. Con la primera, el objeto aparecerá congelado; con la segunda, borroso.

Y eso es todo. Existe falta de nitidez por movimiento cuando algún punto de la imagen se ha desplazado 0,2 mm o más sobre la copia de 25 cm de diagonal debido al movimiento del objeto.

NOTA: Hemos hecho todos los cálculos in metros por segundo (m/s).

 

Critical shutter speed for freezing movement

As said in the m/s photobook, The speeds of the objetcs represented in pictures must be learnt outside the pictures themselves; there’s no way of knowing those speeds by the study of pictures’ metadata. What is feasible, albeit not practical, is determining the critical shutter speed to freeze the movement of the objects captured. This has no real usefulness but can be interesting.

Factors influencing the critical shutter speed for freezing movement of the object on a picture are:

  1. Visual acuity (VA = 0.2 mm). It is considered normal vision (20/20) a resolving power of 0.2 mm at a distance of 25 cm. In such a case, 2 points at a distance less than 0.2 mm would be seen as one point.
  2. Eye to print distance (E2P = 25 cm; from a 21x14 cm print).
  3. Object to camera distance (O2C).
  4. Object trajectory to focal axis angle (O2F). From 90 (perpendicular) to 0 degrees. The quotient of the angle of trajectory divided by 90 is to be multiplied by the real speed of the object to obtain its apparent speed, which is what will influence the result of the capture.
  5. Appearent object speed (AOS). As said, it equals to Abs(O2F/90) * real speed.
  6. Crop Factor of sensor (CF). APS-C = 1,5; Micro 4/3 = 2. FF = 1.
  7. Lens Focal Length (F) (mm).

These variables can be grouped so that partial calculations can lead sweetly to the final result.

Distances must be treated together. The first that must be determined is Df (Diagonal of the frame “seen” by the diagonal of the sensor at D distance with a lens of F focal distance): Df = (Ds * D)/F.

From here, Proportion 2 (Df/Dc) determines what distance in the frame represents the 0.2 mm of the 25 cm copy seen at 25 cm. Those 0.2 mm will distinguish frozen from blurred object rendition. Let’s call the corresponding distance in the space framed by the picture (CDf).

The inverse of the time needed by the object to span the CDf distance is the critical shutter speed. In the first column of calculations of the next excel figure, critical shutter speed has been calculated to be 1/965 s. That exact speed will probably be unavailable with any camera; with a Fujifilm X-T1, the nearest speeds available are 1/1000 s and 1/800 s. Capturing with the former, the object will look frozen; capturing with the latter, blurred.

And that’s all. There is blurring from movement when some point of the image has moved 0,2 mm or more on the 25 cm diagonal print due to movement of the object.

NOTE: We have made all calculations in meters per second (m/s).