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En este nuevo capítulo del curso de Fotografía Digital –el quinto–, se analizan las diferencias y similitudes entre las distintas maneras de captar una vista original: el ojo humano, el ojo plata de la fotografía tradicional, y el de silicio de la digital; así como la gama tonal máxima posible en cada uno de estos medios, es decir, su rango dinámico

Ojos Artificiales

La realidad
Para reproducir imágenes realistas, las técnicas de detección y registro fotográfico necesitan parecerse lo más posible a la percepción humana. En nuestros ojos, un objetivo de distancia variable invierte y enfoca las imágenes en la retina. En ésta existen dos tipos de células receptivas a la luz: aproximadamente 10 millones de "bastoncillos" detectan las variaciones tonales y 6 millones de "conos" proporcionan información cromática en cada ojo. El cerebro interpreta, reorienta y asimila esta compleja entrada binocular en una imagen tridimensional.

Una pequeña zona en el centro de la retina, conocida como fóvea, nos suministra detalles nítidos en color. La fóvea sólo contiene conos, cada uno de ellos conectado al cerebro mediante una fibra nerviosa única. Tres tipos de cono distintos responden predominantemente a la luz roja, verde o azul. Por lo general, la fóvea es más sensible a la luz amarillo verdosa. Al alejarse de la fóvea, los conos son sustituidos progresivamente por los bastoncillos. Estos, conectados en grupos, reducen la nitidez pero aumentan la sensibilidad. Los bastoncillos proporcionan la visión periférica monocromática en condiciones deficientes de iluminación. Nuestros ojos tienen un rango amplio de sensibilidad, y se adaptan de dos formas a las condiciones de iluminación. El iris, situado en la parte frontal del ojo, ajusta su abertura para controlar la intensidad de la luz que llega a la retina. La sensibilidad de bastoncillos y conos también se adapta a lo largo de un periodo de minutos a los niveles variables de luz mediante cambios químicos internos.
Cuando vemos dos colores muy similares uno junto al otro, discernimos fácilmente las minúsculas variaciones de color. La definición precisa de un color aislado es, sin embargo, extremadamente difícil porque nuestro cerebro toma en cuenta la iluminación ambiental, adaptando constantemente nuestra percepción. Una hoja de papel vista bajo iluminación de tungsteno que tiende al amarillo la percibimos blanca en lugar de amarilla.

Ojos plata
Los cuerpos de cámara tradicional funcionan de un modo mecánico parecido al ojo. La luz pasa a través del objetivo, que invierte y enfoca la imagen en el plano de la película receptiva. La intensidad de la luz que alcanza la película es controlada por un diafragma iris adaptable o abertura. Aunque la abertura ofrece un control parcial sobre la exposición, las emulsiones de la película tienen un rango de sensibilidad mucho menor que nuestros ojos y no se adaptan a las fuentes de luz de distintos colores.

Consecuentemente, se producen diversos tipos de emulsión para registrar los objetos iluminados por fuentes de luz de día natural y artificial de distintas intensidades.

En este diagrama se comparan los rangos tonales capturados o reproducidos por material impreso, papel fotográfico, película CCD y el ojo humano. La posición de cada uno con respecto a los demás no es fija; los materiales fotográficos pueden ascender o descender en la escala mediante el cambio de los valores de exposición. se trata de una comparación compleja.	El material impreso es el resultado final de muchos procesos interrelacionados. El papel fotográfico reproduce sólo una parte seleccionada del rango dinámico capturado originalmente por la película en negativo. la finalidad es representar cuanta información precisa reproduce cada soporte a partir de la vista original con 10 valores de luminosidad.

La película en color se compone de una serie de capas sensibles a la luz que suelen contener cristales de halogenuro de plata. La exposición a la luz libera los electrones cargados negativamente de los iones de halogenuro, que son atraídos por las impurezas del cristal. Estos, a su vez, atraen los iones de plata cargados positivamente para formar grupos de plata metálica. Este cambio molecular constituye una imagen en negativo latente, que sólo pasa a ser visible cuando el efecto se amplía aproximadamente 10 millones de veces durante el revelado de la película. En una película sencilla, la capa de halogenuro de plata más próxima al objetivo es sensible sólo a la luz azul. Un filtro amarillo detrás de ella impide que la luz azul llegue a la siguiente capa, que registra la luz verde. La última capa reacciona a la luz roja. Las capas verde y roja son también sensibles a la luz azul, pero el filtro amarillo bloquea ésta última. Durante el procesado, las imágenes de plata latentes son sustituidas por pigmentos de los colores complementarios. La imagen latente roja se pigmenta de cyan, la verde se convierte en magenta, y la azul se pigmenta de amarillo. Esto da como resultado una imagen CMY negativa, a través de la que se expone el papel fotográfico. Una exposición general adicional y el revelado de las películas de transparencia hacen que las zonas sin impresionar se unan en su lugar a los pigmentos CMY, creando una imagen en positivo.

Ojos de silicio
Los sensores de matriz de CCD suelen ser menores que el formato de película de 35 mm debido a la complejidad de su fabricación. Su construcción es más parecida a la del ojo que la de la película. Los millones de elementos de filtrado del rojo, verde y azul o celdas fotográficas de una matriz grande son comparables a los conos de la fóvea. La intensidad de la luz es convertida en señales eléctricas tanto en el ojo como en el CCD. En éste, las partículas luminosas conocidas como fotones entran en el cuerpo o substrato de silicio de un elemento, suministrando la energía adicional necesaria para liberar los electrones cargados negativamente de los átomos de silicio. Cada elemento lleva una puerta o contacto electrónico o acoplado. Cuando se aplica un determinado voltaje a este contacto, la zona de silicio situada debajo se hace receptiva a los electrones liberados, funciona como un recipiente o alvéolo. La carga total negativa de los electrones contenidos en el alvéolo es proporcional a la luz introducida en el elemento.

Rango dinámico

Los fotógrafos por lo general establecen la gama tonal presente en una vista como un valor de abertura relativa o como rango de contrastes. Los objetos en blanco y negro iluminados uniformemente podrían reflejar, respectivamente, alrededor del 85% y el 2% de la luz incidente. Un rango de contrastes de 85 a 2, o de modo más sencillo, 40:1 es, por tanto, aproximadamente el máximo en iluminación uniforme. Esto representa una abertura relativa de alrededor de 5 1/3 –cada valor adicional duplica el rango de contraste–. En cuanto se introducen variaciones de iluminación, el rango cambia bruscamente. La aplicación de luz solar fuerte en una cara de objetos con sólo luz natural difusa del lado opuesto aumenta el rango a 200:1. En casos extremos, donde el objetivo negro queda en sombra y el objeto blanco a plena luz solar, el rango podría fácilmente superar 1.000:1 o 10 valores de abertura relativa.

La subexposición o sobreexposición de una vista con una matriz CCD provoca la pérdida de detalles de sombras oscuras o de altas luces. No obstante, el material impreso solo reproduce alrededor de 5 valores de luminosidad, lo que significaque, incluso con este error de exposición,	probablemente se contará aún con suficiente información. Una matriz CCD trilineal podría ofrecer una latitud de exposición de 5 valores de luminosidad en relación con el material impreso (21/2 valores de luminosidad por debajo y por encima en este diagrama.

Rango dinámico es el término utilizado para definir la gama tonal máxima que puede capturarse de una vista original por medio de película, papel fotográfico y sensores CCD. Si la vista contiene un rango dinámico, quedará registrado como negro o como blanco, sin definición del detalle. Cuando los materiales fotográficos se exponen y se procesan químicamente, sufren un cambio de contraste intencionado. El alcance de este cambio está determinado por un valor conocido como gamma. Un valor gamma de 1 indica ausencia de cambio de contraste. Un descenso de contraste es un valor gamma inferior a 1 y un aumento es superior a 1. Las gamas tonales modificadas presentes en los materiales fotográficos procesados pueden medirse con un densitómetro, que registra la opacidad de la emulsión expuesta. También puede utilizarse para medir la densidad del objeto impreso. El rango dinámico podría considerarse como el rango de entrada y el rango de densidades como la salida.
Las cuñas tonales completamente en blanco y negro utilizadas en los diagramas tienen por objeto representar un rango dinámico de 10 valores de abertura relativa. El papel impreso sólo puede reproducir aproximadamente 5 valores de abertura relativa, por lo que las cuñas indican los valores tonales relativos, no los reales. Los límites de color de papel resaltan el brillo. La textura de superficie dispersa la luz, reduciendo el contraste. El papel estucado o barnizado minimiza este problema. Las densidades de tinta excesivas introducen problemas de impresión, como el secado lento, la adherencia deficiente –rechazo de las tintas– y la ganancia de punto de trama.
Las películas estándar para diapositivas registran un rango dinámico de 5 a 6 valores de abertura relativa, que sólo es suficiente para digitalizarla y convertirla en objeto impreso. Pueden manejar objetos iluminados bastante uniformemente pero registrarán poca definición del detalle en zonas de luces y sombras. La iluminación de estudio debe equilibrarse cuidadosamente, utilizando luces de relleno y reflectores para iluminar las sombras. Los reflejos brillantes suelen evitarse utilizando iluminación difusa. Estas medidas evitan las luces altas quemadas y las sombras bloqueadas en las diapositivas. Suelen tomarse exposiciones escalonadas en valores de abertura relativa de1/3 a ambos lados de la luz medida para obtener resultados óptimos. Este rango de entrada limitada puede sorprender a algunos operadores de escáner, que tienen que extraer más de 10 valores de abertura relativa de información de las diapositivas para obtener resultados impresos óptimos.

La película en negativo y los CCD capturan un rango dinámico mucho más amplio que la película de diapositiva. Una vista de alto contraste superior a 700:1 –9,5 valores de abertura relativa– puede ser capturada por la película en negativo si la exposición se establece correctamente. Cuando el rango de contraste es inferior, el potencial de registro no utilizado proporciona la tolerancia de exposición, que permite la sobreexposición o la subexposición. Algunos CCD proporcionan una tolerancia de exposición similar. Los conjuntos de CCD trilineales a menudo pueden capturar una gama tonal de 10 valores de abertura relativa. Aunque la película en negativo captura un rango dinámico más amplio que la película de diapositiva, raramente se utiliza con fines de digitalización. Existen filtros inversibles electrónicos pero la capa de enmascaramiento amarillo-naranja incorporada a las películas en negativo es difícil de eliminar de forma exacta. La evaluación de la calidad de una imagen antes de la digitalización no es fácil. Los CCD ofrecen lo mejor de ambos mundos: capturan un rango dinámico amplio y proporcionan imágenes en positivo que pueden evaluarse inmediatamente.

Agfa
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