Macro Extremo Ultra Low Cost.

Araña saltarina parda, genero Mexigonus (foto propia obtenida con mi dispositivo y apilado digital).

 La fotografía macro extremo es una técnica que permite lograr imágenes de alta resolución de objetos pequeños por medio del apilado de fotografías con regiones subsecuentes enfocadas. Al enfocar un objeto muy pequeño con lentes de microscopio u ópticas macro, prácticamente no hay profundidad de campo, solamente se pueden enfocar distancias muy pequeñas en profundidad, eso limito que se pudieran obtener fotos de alta resolución de especímenes pequeños (un problema en entomología por ejemplo). Pero la mejora de los softwares de edición de imágenes dio por resultado herramientas que permiten realizar el proceso de apilado.

El apilado (stacking en ingles) es el proceso mediante el cual una computadora selecciona las regiones con enfoque en una serie de fotografías para obtener una imagen final completamente enfocada. Para lograr la serie de imágenes iniciales, se utiliza un equipo fotográfico montado en un carril micrométrico, usualmente se usa como óptica un lente de microscopio con adaptadores adecuados. 

La idea básicamente es iniciar la serie de fotos enfocando solo la zona mas alejada del objeto y avanzar hacia la zona mas cercana moviendo la cámara completa mediante el carril micrométrico, avanzando en intervalos que van de 1 a 25 micrómetros (0.001 a 0.025mm), la seria final de fotografías se procesa en softwares especializados como CombineZP o Zerene Stacker entre otros.

Equipo para fotografía macro extremo.

Este es un proceso que requiere un poco de arte, un poco de ciencia y mucha paciencia. Hay formulas matemáticas para establecer que avance es adecuado a la óptica que se usa, y hay una colección de técnicas para iluminar y para preparar las muestras (las motas de polvo que son insignificantes en muchas fotos, son una pesadilla en la fotos macro extremo).

 Imagen con regiones enfocadas y
regiones desenfocadas (foto propia). 

Propiamente, la fotografía macro extremo es una técnica de fotografía de laboratorio, requiere una inversión importante en equipo e idealmente un espacio de trabajo preparado para desarrollarse. Esto plantea dos limitantes, primero que el propio costo implica que no es una herramienta que se pueda utilizar fácilmente en las aulas o por entusiastas que quieren observar objetos de su entorno. 

La otra limitante es que se trata de equipos delicados y complejos de trasladar. Esto puede ser un problema en situaciones como practicas de campo entomológicas donde es útil hacer una observación inicial para determinar una especie y no se pueden observar rasgos diagnósticos del organismo por falta de un equipo adecuado en campo.  

Una propuesta.

Los equipos de fotografía macro extremo, son un conjunto de piezas de precisión difíciles de sustituir  por equipos mas sencillos. Pero desde mi perspectiva, se pueden obtener observaciones de utilidad sin llegar a los niveles de precisión de los equipos profesionales con elementos más accesibles. La propuesta que hago aquí se basa en la fácil disponibilidad de dos elementos técnicos, el primero son los smartphones actuales que disponen de cámaras fotográficas de buena calidad. La segunda  son las lentes de microscopio adaptables a estos teléfonos, estas son gadgets de consumo con un nivel de calidad óptica aceptable para hacer algunas observaciones interesantes. 

Mayate, Cotinis mutabilis
 (foto propia obtenida con mi dispositivo y apilado digital).

En mi caso, adquirí una lente apexcel que afirma una magnificación de 100x. Quizás este número no es la magnificación real, pero si se logra una magnificación importante y se puede observar que tiene el mismo problema que las ópticas de los equipos profesionales: el enfoque de los objetos es parcial. La profundidad de campo es muy pequeña en una magnificación alta, incluso en las imágenes promocionales distribuidas por el fabricante es evidente que si se enfoca el centro del objeto, se desenfoca el resto de la imagen. Este efecto óptico es el mismo que dio pie a la necesidad del proceso de apilado digital. Por ello es que decidí probar las mismas técnicas para intentar una imagen de macro extremo con esta lente y un smartphone.

Lente Apexel 100x (foto propiedad de Apexel). 

En cuanto al smartphone que utilice, es un equipo android genérico de bajo costo, básicamente es el teléfono que uso desde hace dos años y que estaría clasificado como un equipo de gama baja. La cámara principal tiene una resolución de 13 megapíxeles. Esta cámara tiene un buen desempeño en fotografías macro convencionales, a una distancia de unos 5cm al objetivo he logrado buenas tomas de insectos. Además de esto, la aplicación que controla la cámara tiene la posibilidad de un ajuste manual de las propiedades de la foto. Esto es muy importante, el primer parámetro a controlar es establecer un enfoque fijo y cancelar el enfoque automático que usa la cámara de manera convencional. 

Esto implica que es necesario usar algún mecanismo para lograr controlar la distancia de enfoque entre el conjunto smartphone-lente respecto a la muestra. Este mecanismo debe ser mecánicamente sencillo, razonablemente rígido y fácilmente transportable. Con esta idea en mente, me aboque a buscar alguna solución al tema, y después de evaluar varias alternativas, decidí probar con la más económica de ellas: una pieza de cartón corrugado con cortes y dobleces adecuados a este uso. 

Dispositivo montado (foto propia). 

Para mover de manera precisa esta pieza de cartón, decidí utilizar un tornillo M5x0.8 (la forma de entender la nomenclatura de los tornillos es la siguiente: la letra señala que se trata de un tornillo del sistema métrico, el primer numero es el diámetro en milímetros y el segundo es el paso del tornillo también en milímetros. El paso es la distancia que hay entre crestas del tornillo, una vuelta completa del tornillo corresponde a un avance equivalente al paso del tornillo). La intención de usar este tornillo es que permite controlar avances de hasta 25 micrómetros. Para entender esto, debemos considerar que una vuelta completa del tornillo corresponde con 0.8mm, eso implica que la mitad de una vuelta tendrá un avance de 0.4mm. Un cuarto de vuelta corresponderá a 0.2mm, un octavo de vuelta a 0.1mm, un dieciseisavo de vuelta a 0.05mm y un treintaidosavo de vuelta a 0.025mm, es decir 25 micrómetros. 

Ejemplo de toma de fotografía (foto propia).

Para saber que fracción del diámetro estamos girando, imprimí una referencia que se coloca en el punto donde el tornillo se inserta en el cartón, dada la diferencia entre la resistencia del cartón y del acero del tornillo, no es necesario usar ninguna herramienta para generar la rosca en el cartón, basta con hacer una perforación con una punta de menor diámetro que el propio tornillo, y luego insertar el tornillo girándolo para que en su avance genere una rosca en el cartón. Por conveniencia en este proceso, use un tornillo con cabeza allen, esto me permitió usar la propia llave del tornillo como indicador del avance de giro. 

En cuanto al resto de los parámetros de las fotos, he estado utilizando un ISO  de 100, la exposición la he controlado de acuerdo a la muestra a observar (los insectos de color mas oscuro requirieron de mayor exposición), la apertura y la velocidad fueron automáticas a la cámara. 

Género Euplatypus (foto propia obtenida con mi dispositivo y apilado digital).

La lente de microscopio cuenta con un aro de iluminación led, que puede o no ser conveniente para iluminar la muestra, en el caso de las pruebas que yo realice, hubo resultados positivos y negativos, creo que las propias características de la muestra determinaran el tipo de iluminación adecuada, las propias experiencias en fotografía macro extremo profesional, señalan a la iluminación como uno de los puntos mas complejos de esta practica. 

En cuanto al procesamiento para el apilado, recurrí al programa CombineZP, un software gratuito de gran calidad. Hasta el momento he logrado buenos resultados con grupos de decenas de fotografías. Use algunos insectos que colecte en trampas que coloque en la zona donde vivo, insectos que puedo describir como pequeños y medianos, dos de ellos de aproximadamente 3mm y otro de aproximadamente 8-10mm de largo. También obtuve un primer plano de la cabeza de un escarabajo de unos 20mm de largo. La calidad de las imágenes es suficiente para observar las características diagnosticas de identificación de estos especímenes.

Hormiga de fuego, genero Solenopsis 
(foto propia obtenida con mi dispositivo y apilado digital).

Aun quedan temas por resolver como mejorar la iluminación y seguramente se puede perfeccionar mucho más el suaje del cartón para hacer la pieza más práctica y transportable. En este caso por disponibilidad, utilice cartón de doble corrugado, pero creo que se puede usar sin problema cartón de corrugado simple. Evidentemente no es un dispositivo de larga duración, pero es lo suficientemente económico para compensar esa característica con su practicidad. 

 (foto propia obtenida con mi dispositivo y apilado digital).

Hay dos temas finales que quiero mencionar, uno es que si bien el dispositivo que construí cumple con los objetivos que tuve en mente al iniciar este proyecto y puedo considerar los resultados como exitosos, aun se puede mejorar. 

Y otro es que voy a probar otros enfoques para este proyecto, uno de ellos es construir una versión automatizada con base en una computadora raspberry pi; otro es usar una versión con materiales más rígidos y con un control mas sofisticado del avance micrométrico. En todos los casos espero poder compartir resultados exitosos con ustedes. 

 (foto propia obtenida con mi dispositivo y apilado digital).