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 denota por el número de Wratten 96. El propósito de un filtro de densidad neutra fotográfico estándar es reducir la cantidad de luz que ingresa al 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 profundidad de campo menor o un desenfoque de movimiento de un sujeto en una gama más amplia de situaciones y condiciones atmosféricas .
Por ejemplo, se podría querer fotografiar una cascada con una velocidad de obturación lenta para crear deliberadamente un efecto de desenfoque de movimiento . El fotógrafo podría determinar que para obtener el efecto deseado, se necesita una velocidad de obturación de diez segundos. En un día muy luminoso, 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 foto quedaría sobreexpuesta. En esta situación, aplicar un filtro de densidad neutra adecuado es el equivalente a reducir uno o más pasos adicionales , lo que permite 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, e I 0 es la intensidad incidente. [1]
El uso de un filtro ND permite al fotógrafo utilizar una apertura más grande que esté en o por debajo del límite de difracción , que varía según el tamaño del medio sensorial (película o digital) y para muchas cámaras está entre f /8 y f /11, con tamaños de medios 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 más grande) cuando de otra manera no es posible debido a un límite de velocidad de obturación máxima.
En lugar de reducir la apertura para limitar la luz, el fotógrafo puede añadir un filtro ND para limitar la luz y, a continuación, puede ajustar la velocidad de obturación de acuerdo con el movimiento particular deseado (desenfoque del movimiento del agua, por ejemplo) y la apertura establecida según sea necesario (apertura pequeña para una nitidez máxima o apertura grande para una profundidad de campo estrecha (sujeto enfocado y fondo desenfocado)). Al utilizar una cámara digital, el fotógrafo puede ver la imagen de inmediato y elegir el mejor filtro ND para usar en la escena que se está capturando, sabiendo primero la mejor apertura para usar para la nitidez máxima deseada. La velocidad de obturación se seleccionaría al encontrar el desenfoque deseado a partir del movimiento del sujeto. La cámara se configuraría para esto en modo manual y, a continuación, la exposición general se ajustaría más oscura ajustando la apertura o la velocidad de obturación, anotando el número de pasos necesarios para llevar la exposición a lo deseado. Ese desplazamiento sería entonces la cantidad de pasos necesarios 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 catadióptricas fotográficas , ya que el uso de un diafragma de iris tradicional aumenta la relación de obstrucción central que se encuentra en esos sistemas, lo que conduce a un rendimiento deficiente.
Los filtros ND se utilizan 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 un ajuste de potencia mínima con el que pueden funcionar. Para lograr la atenuación de luz deseada, se pueden colocar uno o más filtros de densidad neutra en la trayectoria del haz.
Los telescopios de gran tamaño pueden provocar 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, lo que facilita la observación de estos objetos.
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 una fotografía de una puesta de sol.
El área de transición, o borde, está disponible en diferentes variaciones (suave, dura, atenuadora). La más común es un borde suave y proporciona una transición suave del lado ND al lado transparente. Los filtros de borde duro tienen una transición nítida del ND al transparente, y el borde 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 . Consiste en dos discos de vidrio perforados que tienen un recubrimiento progresivamente más denso aplicado alrededor de la perforación en la cara de cada disco. Cuando los dos discos se giran en sentido contrario uno frente al otro, pasan de manera gradual y uniforme 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 a 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. Esto a veces puede crear matices de color en las imágenes grabadas, especialmente con filtros económicos. Más importante aún, la mayoría de los filtros ND solo están especificados para 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 un metal o vidrio al rojo vivo ) que emiten una radiación intensa invisible, ya que el ojo puede resultar dañado aunque la fuente no parezca brillante cuando se ve a través del filtro. Se deben utilizar filtros especiales para ver dichas fuentes de forma segura.
Una alternativa casera y económica a los filtros ND profesionales se puede hacer con un trozo de vidrio para soldador. Según la clasificación del vidrio para soldador, esto puede tener el efecto de un filtro de 10 pasos.
La principal desventaja de los filtros de densidad neutra es que, en distintas situaciones, pueden ser necesarios distintos filtros. Esto puede resultar una propuesta costosa, especialmente si se utilizan filtros de tornillo con distintos 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 gira el elemento frontal, corta una cantidad cada vez mayor de la luz restante, cuanto más se acercan los filtros frontales a la perpendicular 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 de volumen y de gastos, pero tiene un inconveniente: la pérdida de calidad de la imagen provocada tanto por el uso de dos elementos juntos como por la combinación de dos filtros polarizadores.
Para crear paisajes terrestres y marinos de aspecto etéreo con agua extremadamente borrosa u otro movimiento, puede ser necesario el uso de múltiples filtros ND apilados. Esto tiene, como en el caso de los filtros 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, estos 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, equivalentemente, por su reducción de f-stop . En microscopía, a veces se utiliza el valor de transmitancia. En astronomía, a veces se utiliza la transmitancia fraccionaria (eclipses).
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