Cómo calcular la magnificación macro con tubos de extensión y sensores recortados

La magnificación, también llamada relación de reproducción, compara el tamaño físico de la imagen en el sensor con el tamaño real del sujeto. A 1:1, o 1×, un sujeto de 10 mm forma una imagen de 10 mm en el sensor. A 1:2, o 0,5×, su imagen mide 5 mm. Nikon describe la reproducción a tamaño real en estos términos relativos al plano del sensor. Nikon: Experimentar con la fotografía macro en casa.

El cálculo definitorio es m = tamaño de la imagen en el sensor ÷ tamaño real del sujeto. El aumento en pantalla es una magnitud aparte: ampliar una fotografía en un monitor cambia su tamaño mostrado, pero no la relación de reproducción en el momento de la captura.

Esta distinción importa al comparar cámaras. Una imagen del sujeto que mida 10 mm de ancho ocupa una proporción mayor de un sensor más pequeño, aunque su tamaño físico siga siendo de 10 mm. Esto se deduce directamente de la definición de la relación de reproducción.

Un tubo de extensión es un separador hueco entre la cámara y el objetivo. Alejar el objetivo del sensor permite enfocar a menor distancia y aumentar la magnificación. Los tubos no contienen elementos ópticos adicionales y se pueden apilar si son compatibles; suma las longitudes de extensión indicadas para calcular la longitud total. Cambridge in Colour: Tubos de extensión macro y lentes de aproximación.

Usa m ≈ m₀ + E/f, donde:

• m es la magnificación estimada con el tubo.
• m₀ es la magnificación del objetivo sin tubo en el ajuste de enfoque seleccionado.
• E es la extensión añadida, en milímetros.
• f es la distancia focal del objetivo en ese ajuste de enfoque, en milímetros.

Claff deduce esta relación a partir de la distancia de imagen y la distancia focal del objetivo. Cómo afectan los tubos de extensión a la magnificación.

Con un objetivo ilustrativo de 50 mm cuya magnificación máxima nativa es de 0,20×, añadir 20 mm de extensión da m ≈ 0,20 + 20/50 = 0,60×. Este cálculo estima el resultado con el objetivo en su ajuste de enfoque más cercano, suponiendo que su distancia focal relevante se mantiene aproximadamente en 50 mm.

Si, en cambio, ajustas el objetivo a infinito, su magnificación nativa se aproxima a cero, por lo que la estimación simplificada pasa a ser m ≈ E/f. En ese caso, el mismo tubo de 20 mm en ese objetivo de 50 mm daría aproximadamente 0,40×. Por lo tanto, la posición del anillo de enfoque debe formar parte del cálculo; la longitud del tubo por sí sola no determina el resultado.

Usa la distancia focal real del objetivo en esta fórmula. Si el objetivo indica 50 mm, no sustituyas esa cifra por su distancia focal equivalente tras aplicar el factor de recorte.

Nikon explica que un sensor más pequeño registra una porción central más estrecha de la imagen proyectada por el objetivo sin alterar físicamente sus características ópticas. Por consiguiente, cambiar el tamaño del sensor manteniendo la misma configuración óptica no modifica la relación de reproducción. Nikon: ¿Qué es el factor de recorte y cómo se calcula?.

Para calcular el ancho del sujeto que cabe en el encuadre, despeja la definición de la relación de reproducción: ancho del campo del sujeto = ancho activo del sensor ÷ magnificación. Usa el ancho del sensor indicado en la documentación de la cámara y el área de imagen que realmente se registra. La siguiente comparación usa sensores hipotéticos de 36 mm y 24 mm de ancho:

Magnificación óptica	Ancho del campo en un sensor de 36 mm de ancho	Ancho del campo en un sensor de 24 mm de ancho
0,50×	72 mm	48 mm
0,60×	60 mm	40 mm
1,00×	36 mm	24 mm

A 0,60×, un objeto de 20 mm de ancho proyecta una imagen de 12 mm de ancho. Ocupa un tercio del ancho del sensor de 36 mm y la mitad del ancho del sensor de 24 mm. El sensor más pequeño produce un encuadre más cerrado con la misma magnificación óptica.

Para comparar encuadres horizontales, calcula magnificación equivalente a formato completo = m × 36/ancho del sensor. Así, 0,60× en el sensor ilustrativo de 24 mm de ancho ofrece la misma cobertura horizontal del sujeto que 0,90× en un sensor de 36 mm de ancho. Indica que ese valor es una equivalencia de encuadre; la magnificación óptica sigue siendo 0,60×.

Usar directamente el ancho del sensor también evita ambigüedades al comparar formatos con distintas relaciones de aspecto. Calcula la cobertura vertical por separado como alto del sensor ÷ m siempre que la altura del sujeto pueda determinar si cabe en el encuadre.

Empieza por la composición que quieres. Sea W el ancho real del sujeto, S el ancho del sensor y p la fracción del ancho del encuadre que quieres que ocupe el sujeto. Todas las dimensiones físicas deben expresarse en las mismas unidades.

Según la definición de la relación de reproducción, el ancho de imagen necesario en el sensor es p × S, así que magnificación objetivo = p × S/W. Al despejar la estimación de extensión, se obtiene extensión necesaria ≈ f × (magnificación objetivo − m₀).

Supongamos que quieres que un objeto decorativo de 30 mm de ancho ocupe el 80 % del encuadre de un sensor hipotético de 24 mm de ancho. Tienes el objetivo ilustrativo de 50 mm con una magnificación máxima nativa de 0,20×:

1. Magnificación objetivo = 0,80 × 24/30 = 0,64×.
2. Extensión necesaria ≈ 50 × (0,64 − 0,20) = 22 mm.
3. Ancho del campo previsto = 24/0,64 = 37,5 mm.
4. Ocupación del sujeto = 30/37,5 = 80 %.

Una longitud de extensión disponible cercana te dará un punto de partida. Bajo los mismos supuestos, estos cálculos muestran por qué instalar todos los tubos que tengas puede producir un encuadre innecesariamente cerrado:

Extensión añadida	Magnificación estimada	Ancho del campo en el sensor ilustrativo de 24 mm	¿Cabe horizontalmente el sujeto de 30 mm?
0 mm	0,20×	120 mm	Sí, con mucho espacio alrededor
12 mm	0,44×	54,5 mm	Sí
20 mm	0,60×	40 mm	Sí, ocupa el 75 % del ancho
36 mm	0,92×	26,1 mm	No, en este ajuste de enfoque

Si el cálculo da una extensión nula o negativa, la composición que buscas no requiere magnificación adicional con el ajuste nativo seleccionado. Prueba el objetivo sin tubo y ajusta el enfoque y la posición de la cámara. Si cambias el enfoque, vuelve a calcular la relación o mídela.

La principal limitación consiste en usar la distancia focal impresa en el objetivo como si no cambiara en ninguna distancia de enfoque. El análisis original de Claff señala que la distancia focal suele disminuir al enfocar de cerca y muestra cómo usar la distancia focal a corta distancia cambia la ganancia de extensión prevista. Cómo afectan los tubos de extensión a la magnificación.

Considera que los cálculos con la distancia focal indicada en el objetivo son estimaciones para planificar. Si el fabricante proporciona una tabla de magnificación para la combinación exacta de objetivo y tubo que usas, utiliza esa información para afinar la predicción.

Las instrucciones del EF50mm f/1.8 STM de Canon ofrecen un ejemplo real útil. Indican una magnificación máxima nativa de 0,21×, una magnificación con el EF12 II de 0,24–0,45× y con el EF25 II de 0,53–0,74×. Son rangos que varían según el ajuste de enfoque. Instrucciones del Canon EF50mm f/1.8 STM, especificaciones de tubos de extensión.

Con la distancia focal indicada de 50 mm, se predice una magnificación máxima de 0,21 + 25/50 = 0,71× con 25 mm de extensión, frente al 0,74× indicado por Canon. Esta comparación muestra por qué una fórmula aproximada no debe prevalecer sobre una especificación documentada.

La magnificación tampoco indica cuánto espacio hay entre el sujeto y la parte frontal del objetivo. Evalúa eso por separado al preparar la composición y la iluminación. Los tubos de extensión reducen el rango de distancias a las que puede enfocar el objetivo, incluida la pérdida de enfoque a larga distancia. Cambridge in Colour: Consideraciones sobre los tubos de extensión.

Una fotografía de una regla permite comprobar el resultado sin necesidad de conocer la distancia focal del objetivo al enfocar de cerca. El método siguiente se deriva de la definición de la relación de reproducción: si un ancho conocido del sujeto ocupa todo el ancho activo del sensor, la magnificación es la proporción entre ambos.

1. Busca el ancho físico del sensor de tu cámara en las especificaciones oficiales. Usa el ancho activo si vas a registrar un área de imagen recortada.
2. Monta el tubo y el objetivo elegidos, selecciona una distancia focal y ajusta la posición de enfoque que quieras probar.
3. Coloca una regla milimetrada paralela al plano del sensor, con la escala en horizontal y centrada en el encuadre.
4. Mueve la cámara o la regla hasta que la escala se vea nítida. Mantén el ajuste de enfoque sin cambios durante este ajuste.
5. Captura el encuadre completo y lee la distancia de la regla entre los bordes izquierdo y derecho de la imagen. No uses una versión recortada posteriormente ni corregida en perspectiva.
6. Calcula magnificación medida = ancho activo del sensor ÷ tramo de la regla.

Por ejemplo, si un sensor hipotético de 24 mm de ancho registra exactamente 30 mm de regla en todo el encuadre, m = 24/30 = 0,80×. Esa es la relación óptica de reproducción medida. Su equivalente de encuadre horizontal en formato completo es 0,80 × 36/24 = 1,20×.

Mantén la regla paralela al sensor y lee con cuidado los intervalos completos de milímetro. Una escala inclinada o un recorte de imagen modificado introduce errores de medición. Anota la longitud del tubo, la distancia focal, el ajuste de enfoque, el tramo de la regla y la relación calculada para poder reproducir la configuración.

Usa la fórmula de extensión para elegir una combinación inicial, las dimensiones del sensor para prever la composición y la fotografía de la regla para determinar la relación real. Cuando el campo de visión medido abarque el sujeto y el espacio a su alrededor que quieres, sustituye la regla por el sujeto y conserva esos ajustes ópticos para la fotografía.

• In Focus: Experimentar con la fotografía macro en casa — Nikon
• Tubos de extensión macro y lentes de aproximación — Cambridge in Colour
• Cómo afectan los tubos de extensión a la magnificación — Bill Claff, Photons to Photos
• ¿Qué es el factor de recorte y cómo se calcula? Explicación de DX y FX — Nikon
• Instrucciones del EF50mm f/1.8 STM — Canon