La farola ha cambiado de color: los filtros antipolución lumínica en el móvil

La caja promete cielo de montaña desde el balcón de casa. Dentro hay un cristal redondo montado en una pinza de plástico, se engancha sobre la cámara del móvil, y el texto asegura que la luz de la ciudad se queda fuera. Esa promesa tuvo detrás física seria durante treinta años. Luego cambiaron dos cosas: las lámparas de la calle y el aparato sobre el que montas el filtro. No tienen nada que ver entre sí, y cualquiera de las dos basta para arruinar la compra.

El filtro nació contra dos rayas

Las lámparas que alumbraron nuestras ciudades hasta ayer no emitían luz blanca: emitían rayas. El sodio de baja presión concentra casi toda su emisión en el doblete de 589,0 y 589,6 nanómetros, el que los manuales de espectroscopia llaman rayas D. El vapor de mercurio añade un puñado de rayas brillantes, la azul en 435,8, la verde en 546,1, la pareja amarilla alrededor de 577 y 579. Esas longitudes de onda llevan décadas en las bases atómicas del NIST y no se mueven ni un nanómetro.

A esas alturas, un filtro interferencial tiene un trabajo casi trivial. Se apilan capas finas que reflejan justo esas rayas y dejan pasar lo demás, se pone el cristal delante de la cámara y el fondo de cielo se desploma mientras las estrellas siguen donde estaban. La señal que le importa a un astrofotógrafo cae por suerte casi siempre en otro sitio: el hidrógeno alfa en 656,3 nanómetros, el oxígeno dos veces ionizado en 495,9 y 500,7, la luz de las estrellas repartida por todo el visible. Restar estrecho y conservar ancho. Era aritmética, y funcionaba.

Luego la farola se volvió blanca

Un LED blanco se fabrica de una manera que con las rayas no tiene nada que ver. Se coge un emisor azul, se le pone encima un fósforo que reemite en una banda amplísima y sale un espectro continuo que cubre el visible de punta a punta. En el espectro de esa farola ya no queda nada estrecho que cortar.

DarkSky International resume la consecuencia sin diplomacia: a igual cantidad de luz emitida, un LED blanco rico en azul contamina el cielo unas dos veces y media más que una lámpara de sodio de alta presión, y el atlas mundial del brillo artificial del cielo avisaba de que una conversión hecha sin limitar la emisión azul puede más que duplicar el brillo del cielo nocturno. Las medidas de campo apuntan a lo mismo. En 2023 Kyba y sus colegas publicaron en Science el análisis de más de cincuenta mil observaciones a simple vista recogidas entre 2011 y 2022 por el proyecto Globe at Night: la pérdida de estrellas visibles que declararon los participantes equivale a un aumento del brillo del cielo del 9,6 por ciento anual.

Un fondo continuo ocupa exactamente las mismas longitudes de onda que tu objetivo. Sea cual sea la banda que el filtro decida bloquear, bloquea la misma fracción de galaxia, de cúmulo y de Vía Láctea. El cristal sigue haciendo su oficio con precisión. El oficio se ha quedado sin sentido.

Delante de un gran angular ese cristal trabaja torcido

Hay un segundo problema, y este va justo contra el móvil. La banda de paso de un filtro interferencial depende del ángulo con el que la luz lo atraviesa. La regla la escriben igual todos los fabricantes de óptica, Edmund Optics incluido: la longitud de onda se desplaza como la raíz de uno menos el cuadrado del seno del ángulo dividido por el índice efectivo de las capas, y ese índice suele estar entre 1,5 y 2,5. Fuera de eje, la banda siempre resbala hacia el azul.

En un telescopio la cuenta se hace sobre el cono de luz, y ahí ya muerde: Astronomik declara su CLS-CCD apto para relaciones focales de f/3 en adelante, es decir, conos bastante amables. La cámara principal de un móvil ronda f/1,8. El lío de verdad viene de otro sitio: la pinza va delante del objetivo en lugar de detrás, así que ese cristal no ve el cono de un solo punto, ve el encuadre entero. Un objetivo de 24 milímetros equivalentes cubre unos 74 grados de ancho, de modo que en los bordes la luz llega al filtro a 37 grados del eje, y en las esquinas pasa de 40. Tu ultra gran angular, con más de cien grados, está bastante peor.

La cuenta es rápida y merece hacerse. Con índice efectivo 2, una banda centrada en el hidrógeno alfa de 656 nanómetros en el centro del fotograma mide unos 626 en el borde: treinta nanómetros de deslizamiento, cuando los filtros de banda estrecha se venden con anchuras de seis o doce. El borde de tu fotograma recibe un filtro distinto del que compraste. En un filtro de banda ancha tipo CLS, cuya transición está hacia los 590 nanómetros, ese umbral cae por debajo de 565 en el borde y empieza a comerse el verde.

El resultado se ve antes que ninguna otra cosa: una dominante que cambia del centro a las esquinas, o sea una foto en la que el balance de blancos no tiene solución única, porque ninguna corrección arregla el fotograma entero a la vez. Apilar cien tomas no cambia nada. El gradiente es idéntico en las cien y sobrevive intacto a la media.

La cuenta de fotones sale en números rojos

Queda el argumento más sencillo, el que se hace con dos fracciones. Llamemos s a la parte de señal que el filtro deja pasar y b a la parte de fondo de cielo. Mientras mande el ruido de fotones del fondo, la relación señal ruido se mueve como s dividido por la raíz de b.

Con las lámparas viejas el trato era generoso. Un filtro que cortara dos tercios de un fondo concentrado en unas pocas rayas dejando pasar nueve décimas partes de la señal llevaría la relación a una vez y media la de partida, más de medio paso de diafragma regalado. Con fondo continuo s y b se parecen, la relación se reduce a la raíz de s, y todo lo que el filtro quite lo pagas tú. Cortar media luz para dejar fuera media ciudad te deja con el 70 por ciento de la relación señal ruido anterior, con el mismo número de tomas. Recuperarla significa duplicar las poses, y una batería con frío no tiene ganas de discutirlo.

Dónde un cristal sigue valiendo, que no es aquí

El filtro equivocado sigue siendo una buena herramienta diseñada para otra óptica. En banda estrecha sobre hidrógeno alfa y oxígeno, detrás de un objetivo lento y sobre una montura que sigue el cielo, continúa siendo la mejor manera de fotografiar nebulosas de emisión desde dentro de una ciudad, porque allí el objetivo emite de verdad en rayas y el fondo continuo se puede masacrar sin piedad. En el ocular, un UHC o un OIII sobre una nebulosa planetaria todavía hace algo que parece magia.

Y luego está el único filtro que en el móvil es obligatorio en vez de opcional, el solar certificado, que mantiene con vida tu sensor y tus ojos. Ese se compra, se revisa antes de cada uso y no lo sustituye nada.

Lo que sí funciona en lugar del cristal

Contra un cielo iluminado con espectro continuo quedan cuatro jugadas, todas más eficaces que un accesorio. Primero la distancia: media hora de coche hacia un cielo una clase más oscuro vale más que cualquier lámina de vidrio, y la escala de Bortle te dice cuánto ganas antes incluso de salir. Después la altura: apuntar alto y dar la espalda a la cúpula luminosa de la ciudad mete menos aire iluminado en la línea de visión, porque a treinta grados sobre el horizonte atraviesas el doble que en el cénit.

Tercero, el número de tomas. El ruido del fondo baja con la raíz del número de fotogramas apilados, y trescientas poses de ocho segundos se enfrentan al resplandor urbano mejor que cualquier filtro, con la ventaja de no robarle un solo fotón al objetivo. Cuarto, el gradiente se quita después, en el procesado, donde un modelo de fondo de cielo bien restado limpia lo que el cristal solo habría teñido de otro color.

Hay una cosa física que conviene fabricarse: una pantalla. Cuando la farola queda fuera de encuadre pero su luz llega igual a la lente frontal, un cartón negro doblado a modo de parasol quita reflejos y halos que ningún filtro puede tocar, porque esa luz es justo la que tiene que dejar pasar cuando viene de las estrellas.

El cristal adecuado contra la farola moderna existe, se vende en todas partes y cuesta poco. Se llama kilómetro.