En fotografía y óptica , un filtro de densidad neutra , o filtro ND , es un filtro que reduce o modifica la intensidad de todas las longitudes de onda o colores de la luz por igual, sin producir cambios en el tono de la reproducción del color. Puede ser un filtro incoloro (transparente) o gris, y se indica con el número 96 de Wratten. El propósito de un filtro fotográfico estándar de densidad neutra es reducir la cantidad de luz que ingresa a la lente. Hacerlo permite al fotógrafo seleccionar combinaciones de apertura , tiempo de exposición y sensibilidad del sensor que de otro modo producirían imágenes sobreexpuestas. Esto se hace para lograr efectos como una menor profundidad de campo o un desenfoque de movimiento de un sujeto en una gama más amplia de situaciones y condiciones atmosféricas .
Por ejemplo, uno podría desear fotografiar una cascada con una velocidad de obturación lenta para crear un efecto de desenfoque de movimiento deliberado . El fotógrafo podría determinar que para obtener el efecto deseado era necesaria una velocidad de obturación de diez segundos. En un día muy brillante, podría haber tanta luz que incluso con una velocidad de película mínima y una apertura mínima, la velocidad de obturación de diez segundos dejaría entrar demasiada luz y la fotografía quedaría sobreexpuesta. En esta situación, aplicar un filtro de densidad neutra apropiado equivale a detener uno o más pasos adicionales , permitiendo una velocidad de obturación más lenta y el efecto de desenfoque de movimiento deseado.
Para un filtro ND con densidad óptica d , la fracción de la potencia óptica transmitida a través del filtro se puede calcular como
donde I es la intensidad después del filtro y I 0 es la intensidad incidente. [1]
El uso de un filtro ND permite al fotógrafo utilizar una apertura mayor que está en o por debajo del límite de difracción , que varía dependiendo del tamaño del medio sensorial (película o digital) y para muchas cámaras está entre f /8 y f / 11, con tamaños medianos sensoriales más pequeños que necesitan aperturas de mayor tamaño, y los más grandes pueden usar aperturas más pequeñas. Los filtros ND también se pueden utilizar para reducir la profundidad de campo de una imagen (al permitir el uso de una apertura mayor) cuando de otro modo no sería posible debido al límite máximo de velocidad de obturación.
En lugar de reducir la apertura para limitar la luz, el fotógrafo puede agregar un filtro ND para limitar la luz y luego puede configurar la velocidad de obturación de acuerdo con el movimiento particular deseado (desenfoque del movimiento del agua, por ejemplo) y la apertura según sea necesario (pequeña apertura para máxima nitidez o apertura grande para profundidad de campo estrecha (sujeto enfocado y fondo desenfocado)). Usando una cámara digital, el fotógrafo puede ver la imagen de inmediato y elegir el mejor filtro ND para usar en la escena que se captura sabiendo primero cuál es la mejor apertura para usar para obtener la máxima nitidez deseada. La velocidad de obturación se seleccionaría encontrando el desenfoque deseado del movimiento del sujeto. La cámara se configuraría para estos en modo manual, y luego la exposición general se ajustaría más oscura ajustando la apertura o la velocidad de obturación, observando la cantidad de paradas necesarias para llevar la exposición a lo deseado. Ese desplazamiento sería entonces la cantidad de paradas necesarias en el filtro ND para usar en esa escena.
Ejemplos de este uso incluyen:
Los filtros de densidad neutra se utilizan para controlar la exposición con lentes catadióptricos fotográficos , ya que el uso de un diafragma de iris tradicional aumenta el ratio de obstrucción central que se encuentra en esos sistemas, provocando un bajo rendimiento.
Los filtros ND encuentran aplicaciones en varios experimentos con láser de alta precisión porque la potencia de un láser no se puede ajustar sin cambiar otras propiedades de la luz láser (por ejemplo, la colimación del haz). Además, la mayoría de los láseres tienen una configuración de potencia mínima a la que pueden funcionar. Para lograr la atenuación de la luz deseada, se pueden colocar uno o más filtros de densidad neutra en el camino del haz.
Los telescopios grandes pueden hacer que la Luna y los planetas se vuelvan demasiado brillantes y pierdan contraste. Un filtro de densidad neutra puede aumentar el contraste y reducir el brillo, haciendo que estos objetos sean más fáciles de ver.
Un filtro ND graduado es similar, excepto que la intensidad varía a lo largo de la superficie del filtro. Esto resulta útil cuando una región de la imagen es brillante y el resto no, como en la imagen de una puesta de sol.
El área de transición, o borde, está disponible en diferentes variaciones (suave, dura, atenuadora). El más común es un borde suave y proporciona una transición suave entre el lado ND y el lado transparente. Los filtros de borde duro tienen una transición brusca de ND a claro y el borde del atenuador cambia gradualmente en la mayor parte del filtro, por lo que la transición es menos perceptible.
Otro tipo de configuración de filtro ND es la rueda de filtro ND . Consta de dos discos de vidrio perforados a los que se les aplica un revestimiento progresivamente más denso alrededor de la perforación en la cara de cada disco. Cuando los dos discos giran en sentido contrario uno frente al otro, pasan gradual y uniformemente del 100% de transmisión al 0% de transmisión. Estos se utilizan en los telescopios catadióptricos mencionados anteriormente y en cualquier sistema que deba funcionar al 100% de su apertura (generalmente porque se requiere que el sistema funcione en su resolución angular máxima ).
En la práctica, los filtros ND no son perfectos, ya que no reducen la intensidad de todas las longitudes de onda por igual. A veces, esto puede crear matices de color en las imágenes grabadas, especialmente con filtros económicos. Más importante aún, la mayoría de los filtros ND solo se especifican en la región visible del espectro y no bloquean proporcionalmente todas las longitudes de onda de la radiación ultravioleta o infrarroja . Esto puede ser peligroso si se utilizan filtros ND para ver fuentes (como el Sol o metal o vidrio al rojo vivo ), que emiten una intensa radiación invisible, ya que el ojo puede dañarse aunque la fuente no se vea brillante cuando se ve a través del filtro. . Se deben utilizar filtros especiales para poder ver dichas fuentes de forma segura.
Se puede fabricar una alternativa casera y económica a los filtros ND profesionales con un trozo de vidrio de soldador. Dependiendo de la clasificación del vidrio del soldador, esto puede tener el efecto de un filtro de 10 pasos.
La principal desventaja de los filtros de densidad neutra es que diferentes situaciones pueden requerir una variedad de filtros diferentes. Esto puede convertirse en una propuesta costosa, especialmente si se utilizan filtros de tornillo con diferentes tamaños de filtro de lente, lo que requeriría llevar un juego para cada diámetro de lente que se lleve (aunque los anillos elevadores económicos pueden eliminar este requisito). Para contrarrestar este problema, algunos fabricantes han creado filtros ND variables. Estos pueden funcionar colocando dos filtros polarizadores juntos, al menos uno de los cuales puede girar. El filtro polarizador trasero corta la luz en un plano. A medida que se gira el elemento frontal, corta una cantidad cada vez mayor de luz restante, cuanto más cerca están los filtros frontales de estar perpendiculares al filtro trasero. Al utilizar esta técnica, la cantidad de luz que llega al sensor se puede variar con un control casi infinito.
La ventaja de este enfoque es la reducción del volumen y los gastos, pero un inconveniente es la pérdida de calidad de imagen causada tanto por el uso de dos elementos juntos como por la combinación de dos filtros polarizadores.
Para crear paisajes marinos y paisajes etéreos con agua u otro movimiento extremadamente borroso, es posible que sea necesario el uso de múltiples filtros ND apilados. Esto tiene, como en el caso de los ND variables, el efecto de reducir la calidad de la imagen. Para contrarrestar esto, algunos fabricantes han producido filtros ND extremos de alta calidad. Por lo general, tienen una reducción de 10 pasos, lo que permite velocidades de obturación muy lentas incluso en condiciones relativamente brillantes.
En fotografía, los filtros ND se cuantifican por su densidad óptica o, de manera equivalente, por su reducción de diafragma . En microscopía, a veces se utiliza el valor de transmitancia. En astronomía, a veces se utiliza la transmitancia fraccionaria (eclipses).
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