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Hemos llegado al final de nuestro curso AGFA. En este último número abordamos las cuestiones esenciales sobre la sensibilidad de las cámaras digitales. Además, se hace una recopilación de los conceptos más importantes tratados durante estos meses. Con estas nociones básicas, el mundo de la fotografía digital queda un poco más cerca.



Cuestiones sobre sensibilidad

La sensibilidad de las cámaras digitales suele especificarse del mismo modo que la de la película, utilizando las convencionales ASA, DIN o ISO. La escala ASA es lineal, si el índice se duplica, también lo hace la sensibilidad de la película. Los índices DIN siguen una progresión logarítmica, pues están relacionados con la densidad de la película –sumarle 3 al índice DIN indica una película con el doble de sensibilidad–. ISO combina los índices ASA y DIN –ISO 100/21º–.
Se requiere una sensibilidad o una velocidad alta cuando los niveles de luz son bajos o cuando se necesitan velocidades de obturación altas y aberturas pequeñas. A medida que aumenta la velocidad de la película, la resolución y la calidad de la imagen desciende debido al aumento de grano de la emulsión. El grano desigual y de baja calidad de las películas rápidas suele aprovecharse como efecto de textura. Las películas lentas se utilizan en la fotografía arquitectónica, paisajista o de productos, en donde se necesitan grandes velocidades de obturación. Cuando sea necesario, las películas de diapositivas pueden forzarse dos índices más altos que el especificado, causando una subexposición intencionada. El aumento del tiempo de revelado –procesado forzado– produce una densidad aceptable, pero entre los posibles efectos secundarios se incluyen la reducción de la gama tonal, el aumento del tamaño grano y el desequilibrio cromático general.
La sensibilidad del CCD se relaciona con la cantidad de carga que se acumula en cada uno de los elementos o fotositos como respuesta a una determinada intensidad de luz. Puede que los fotositos más grandes tengan una mayor sensibilidad, pero las cámaras tienen una respuesta fija: el CCD no puede cambiarse como la película. Los índices ISO más altos se obtienen ampliando las señales más pequeñas de cada elemento, lo que es análogo a forzar la película. Si la señal se amplía después de convertida a formato digital, se reduce la gama tonal, como en la película. La pérdida de resolución debida al aumento de tamaño del grano no se produce en los CCD, sus elementos tienen una separación constante. El equilibrio cromático general se mantiene porque las respuestas RGB permanecen lineales en un CCD.
La carga se acumula linealmente en los elementos del CCD. Cuanto mayor es la exposición o tiempo de integración, mayor es la carga. Un elemento completamente cargado o saturado puede contener 110.000 electrones. Cualquier carga adicional inducida por la luz no puede registrarse, por lo que la luz no puede registrarse, por lo que los detalles de luces altas se queman hasta el blanco. Para evitar este problema, los elementos no suelen llenarse hasta el punto de saturación. El nivel "seguro" de alvéolo lleno se establece alrededor del 90% de saturación, lo que representa aproximadamente 100.000 electrones. El índice mínimo de saturación ISO del CCD, que suele estar alrededor de ISO 100, se basa en esta condición de alvéolo lleno. La sobreexposición extrema produce una luminosidad excesiva. Esto normalmente se previene evitando los niveles de saturación del CCD. Además, existen varias técnicas para evitar este exceso de luminosidad, una de las cuales consiste en reducir las cargas que superan el nivel de saturación del CCD.
La utilización de un índice ISO más alto acorta el tiempo de integración –equivalente a una velocidad de obturación menor–, o bien reduce la intensidad de la luz debida a diámetros de abertura inferiores. Una carga proporcionalmente menor se acumula en cada elemento, de tal forma que es preciso ampliarlo para representar toda la gama tonal. Los índices ISO altos evitan la luminosidad excesiva pero también pueden reducir la calidad. En ausencia de luz, una pequeña carga de fondo conocida como corriente residual o ruido se acumula en los elementos de CCD. Cuando el nivel de carga inducida por la luz no es significativamente más alta que el ruido, la calidad de la imagen pasa a ser inaceptable. El índice ISO máximo –carga mínima– queda de este modo determinado por la mínima relación señal/ruido aceptable. A temperatura constante, el ruido aumenta linealmente a lo largo del tiempo. Pero un aumento de temperatura de aproximadamente 10ºC duplica esta cantidad. Es, por tanto, importante mantener las fuentes de calor, como la iluminación de estudio, apartadas de las cámaras digitales. Los CCD diseñados para largas exposiciones pueden refrigerarse electrónicamente mediante un elemento Peltrier.

Aclaración de aspectos confusos

Resolución del archivo digital
Los diversos usos del término resolución pueden ser más bien confusos. Cuando un escáner o una cámara digital ha captado una imagen en formato digital, el archivo contiene un número específico de píxeles en sentido vertical y horizontal. La descripción de un píxel no da indicación de lo grande que quedará impreso o mostrado en aplicaciones multimedia o de maquetación de páginas –las aplicaciones de manipulación de imágenes son la excepción, suelen ofrecer los píxeles a tamaño fijo–. La resolución de la imagen se codifica dentro del archivo mediante una sola sentencia, "300 píxeles por pulgada", por ejemplo. Simplemente cambiando esta sentencia a "150 píxeles por pulgada" se duplicarían las dimensiones horizontal y vertical de cada píxel mostradas o impresas, multiplicando el área de imagen por cuatro. Sin embargo, no se añadirían nuevos píxeles al archivo. El tamaño de archivo de los datos almacenados en el ordenador no aumentaría. Si los píxeles aumentan demasiado pasarían a estar molestamente visibles. La resolución de la imagen debe igualarse a la calidad de la salida impresa. Una resolución de 72 píxeles por pulgada (ppp) suele utilizarse para la representación en pantalla o la impresión en papel de periódico de baja calidad, pero, para la reproducción de alta calidad, se requieren 300 ppp.

Interpolación o remuestreo
Entonces, ¿cómo se aumenta el tamaño de impresión en papel o visualización de una imagen sin alterar su resolución? Deben añadirse nuevos píxeles a intervalos regulares por todo el archivo para que la nueva imagen siga conteniendo el mismo número de píxeles por pulgada. Para duplicar la anchura de una imagen, se añade un nuevo píxel entre cada uno de los originales. Los valores tonales de cada nuevo píxel se inventan promediando los valores de los píxeles de alrededor. Esta interpolación o remuestreo impide que se observen los píxeles individuales o bordes dentados, pero no añaden nueva definición de detalle a la imagen. De hecho, los detalles nítidos se desdibujan mediante el proceso de promediar porque se reparten entre más píxeles. La definición de bordes de alto contraste se reduce. Al duplicar la anchura y la altura de una imagen por medio del remuestreo se produce un archivo que ocupa cuatro veces la cantidad del espacio de almacenamiento.

Resolución de la cámara
La resolución o potencia resolutiva en el contexto fotográfico se refiere a la capacidad de un objetivo o medio de registro de imágenes de capturar los detalles finos. Cuanto más definidos sean los detalles visibles, mayor es la resolución. Para obtener resultados óptimos, la potencia resolutiva del objetivo debe ser similar o mejor que la del medio registro. Los factores que limitan la resolución en la película son el tamaño de los grupos químicos que forman la imagen, conocidos como grano, y la cantidad de refracción de la luz en la emulsión que desdibuja los detalles en la imagen. En un CCD de matriz estática, la distancia desde el centro de un elemento hasta el centro del siguiente –separación– es el factor determinante, aunque errores como ruido en las señales podrían significar que distintos elementos no han registrado un detalle único, reduciendo así la resolución. El detalle mínimo que puede ser resuelto por los objetivos que habitualmente se suministran con las cámaras de 35 mm se encuentra entre 20 y 30 micras. Este límite está determinado por el diámetro de los círculos de indiscriminación producidos por los errores de los objetivos –aberraciones–. Por diversas razones, un objetivo perfecto es prácticamente imposible de producir. Por ejemplo, la luz azul se inclina más fuertemente que la luz roja, creando una aberración cromática en un objetivo sencillo. Los diseños modernos y avanzados de los objetivos superan con creces estos problemas. El objetivo idóneo para una cámara digital debería producir círculos de indiscrimina-ción cuyo diámetro no supere el de separación de los elementos del CCD. Las separaciones entre elementos de los CCD actuales varían entre siete y 25 micras. Algunos sistemas móviles de matriz de subpíxeles toman lecturas a intervalos de tres micras. Esto significa que los objetivos promedio dirigidos a cámaras de película son sólo satisfactorios para los CCD de menor resolución. Los objetivos especiales de alta resolución son costosos pero necesarios para alcanzar los óptimos resultados del mejor de los CCD.

Calidad de la imagen digital
El número de píxeles de un CCD de matriz, o el número de lecturas tomadas por un CCD trilineal, deben permitir determinar la calidad de filmación y el tamaño de salida posible. Una matriz sencilla de tres pasadas con 2.048 x 2.048 elementos de CCD capturaría una imagen de aproximadamente un cuadrado de 7" –173 mm– a una resolución de imagen de 300 ppp –2.048 píxeles/330 ppp = 6,8"–. Esto sería adecuado para la impresión offset de alta calidad. Un conjunto trilineal con hileras de 2.700 elementos que tomen 3.400 lecturas produciría una imagen de 11,3" x 9" –287 x229 mm– a 3.000 ppp. Ambos sistemas capturan imágenes donde cada píxel registra un detalle único de la imagen. Ofrecen resolución real u óptica.
Lamentablemente, los píxeles no siempre recogen detalles únicos; sus vecinos pueden compartir la misma información. En las cámaras de una matriz y una pasada, uno de cada cuatro elementos lee la información azul, otro lee la roja y los dos restantes, la verde. Los vacíos de información cromática han de llenarse por interpolación, y no dividiendo entre dos la resolución efectiva; el CCD entrega resolución interpolada en lugar de óptica. La interpolación de colores de píxel alrededor de detalles de borde negro produce iridiscencias no deseadas. Las cámaras digitales de bajo coste que utilizan un conjunto de matriz pequeño incrementan aún más el número de píxeles capturados por la interpolación adicional. Las cámaras portátiles en ocasiones comprimen las imágenes capturadas para que quepan mejor en la memoria. Si esta reducción utiliza la compresión con pérdida, que elimina variaciones cromáticas secundarias de un píxel al siguiente, el detalle de la imagen se reduce más.
Para resumir, es necesario conocer el número de píxeles que produce el CCD y si este valor representa una resolución interpolada óptica. ¿Se han comprimido los datos con una técnica con pérdida? El formato máximo de salida impresa a una resolución dada pueden ser de gran utilidad. Pero la mejor solución es probar personalmente la cámara antes de comprarla.

Agfa
Tel: 93 476 76 00

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