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En ésta, la sexta entrega del curso de fotografía digital de Agfa, se tratan las características principales de la imágenes digitales: resolución, dimensiones, profundidad de bits y modelo cromático. También hablamos de los sensores, dispositivos que registran la información de una imagen y, que dependiendo de su peculiaridad, consiguen mayor o menor calidad.



BIT a BIT
Una imagen digital se compone de una matriz o mapa de bits de píxeles en contacto, que suelen ser cuadrados. Como consecuencia, las imágenes digitales son siempre cuadradas o rectangulares. Tienen cuatro características básicas, resolución, dimensiones, profundidad de bits y modelo cromático.

Resolución
En este contexto, la resolución simplemente define la cantidad de píxeles por pulgada –ppp– o por centímetro –ppcm–. El número total de píxeles registrados por las cámaras digitales y las cámaras de película digital suele citarse como su "resolución", aunque no se da ninguna referencia espacial. Una resolución alta en mapa de bits no ofrece ninguna garantía de nitidez de la imagen; los detalles pueden quedar borrosos. No obstante, sí garantiza que cada píxel es demasiado pequeño para ser apreciado a simple vista en una relación de zoom de 1:1. Las líneas diagonales y los bordes del objeto aparecen irregulares o escalonados cuando la resolución es demasiado baja. La resolución debe tener relación con el dispositivo que dará salida a la imagen para evitar información innecesaria.

Dimensiones
Los mapas de bits sólo pueden contener píxeles enteros, por lo que es más exacto citar las dimensiones de una imagen en píxeles que en pulgadas o centímetros. Al dividir el número de píxeles de una imagen entre la resolución se obtiene el tamaño físico. Una imagen de 2.400 x 1.200 píxeles y una resolución de 300 ppp tendrá un tamaño impreso de 8" x 4".

Profundidad de bits
Para crear una imagen digital de uso en aplicaciones informáticas, las cargas analógicas ampliamente variables generadas por los elementos del CCD deben convertirse en una serie finita de pasos. Este proceso, llevado a cabo por un convertidor analógico digital –A/D– se denomina cuantificación. Cada paso se asigna a un número binario único, que representa un tono o nivel de gris determinados. Si una cuña tonal en blanco/negro se divide en muy pocos pasos, pueden verse las uniones entre tonos. Se pierde demasiada información tonal intermedia, lo que da como resultado la aparición de bandas o la posterización.
El número máximo de niveles de grises admitidos por la mayoría de las aplicaciones de manipulación de imágenes en ordenador es 256. Esto suele ser suficiente para inducir al cerebro a pensar que una cuña tonal en blanco/negro impresa es continua, aunque algunos dispositivos de salida no puedan utilizar completamente ni reproducir este rango. Se necesitan ocho dígitos binarios –bits– para enumerar 256 niveles de gris. La mayoría de los convertidores A/D incorporados en las cámaras digitales tienen una profundidad de bits superior. Dividen la información analógica en 1.024 –10 bits–, 4.096 –12 bits– o incluso 16.384 –14 bits– niveles de gris. El proceso inicial de supermuestreo puede aumentar la calidad de la imagen, incluso aunque el número de niveles de gris tenga que reducirse hasta 256.
La respuesta del ojo a la intensidad de luz variable no iguala la respuesta lineal de los CCD, es más sensible a los cambios tonales en los niveles de luz bajos que en los altos. Esto puede tenerse en cuenta cuando la gama tonal del supermuestreo se reduce a 256 niveles. Cualquier modificación de gamas tonales debe llevarse a cabo siempre en datos supermuestreados antes de la reducción a la profundidad de 8 bits, para evitar la posterización de la imagen. Por lo general, esto tiene que realizarse dentro de la interfaz de la cámara, pero algunas aplicaciones de manipulación de imágenes pueden procesar imágenes con una profundidad superior a 8 bits. Las modificaciones de contraste o claridad aplicadas a los datos de 8 bits suelen tener como resultado pérdida de información por el recorte a blanco o negro de alguno de los 256 niveles de gris disponibles.

Muchos CCD capturan una gama tonal de más de 8 valores de abertura relativa. Para evitar la excesiva pérdida de información tonal durante la conversión A/D, el número de dígitos binarios disponibles debe, por lo menos, coincidir con la gama tonal de valores de abertura relativa. Un CCD capaz de capturar 9 valores de abertura relativa necesitaría un convertidor A/D de 10 bits –la mayoría de los convertidores disponen de una profundidad de bits numerada en pares–. El supermuestreo excesivo por recorte de los 9 valores de abertura relativa en profundidad de 14 bits produciría, de hacerlo, poca ganancia en la calidad final de la imagen. Una profundidad de bits del convertidor A/D alta puede implicar mejor calidad, pero esto sólo se cumple cuando el CCD captura un rango dinámico suficientemente ancho y puede suministrar al convertidor datos analógicos exactos con bajo ruido.


Modelo cromático
El nivel de gris de cada píxel en una imagen monocroma o en escala de grises suele estar descrito por un número de 8 bits. Los píxeles de una imagen RGB requieren un número de 8 bits para cada canal de color, lo que ofrece una gama de más de 16 millones de colores –256 x 256 x 256–. La imagen de 24 bits resultante ocupa tres veces el espacio de almacenamiento de la imagen monocroma. Cuando un archivo RGB se convierte a archivo CMYK para la impresión de cuatricomía, se crean cuatro canales de 8 bits a partir de los tres anteriores, generando un archivo de 32 bits de profundidad.

Sensores
Los sensores de los dispositivos acoplados registran la intensidad de luz general pero son más sensibles al extremo rojo del espectro que al azul. De hecho, también reaccionan fuertemente a las longitudes de onda infrarrojas. Mediante el uso de película adecuada, las cámaras pueden registrar imágenes en color, en blanco y negro o infrarrojas. Las temperaturas crecientes hacen que cargas falsas –ruido– se acumulen en los elementos del CCD, contaminando la lectura real de luz.

En las cámaras en color, filtros rojos, verde y azul dividen la luz en el canal RGB utilizado para registrar y posteriormente reproducir el espectro visible. La compensación por la sensibilidad más baja al azul se lleva a cabo cuando se procesan las lecturas o dejando pasar un tiempo adicional para que las cargas se acumulen en los elementos azules. Mientras la percepción humana se adapta a la luz de diversos colores, los filtros igualan la respuesta del ojo a la luz natural. Los ajustes de equilibrio del blanco, junto con los sistemas de gestión del color, compensan las fuentes de luz de distinto color.
Los sensores de conjunto lineal leen o exploran las líneas de información en una imagen. Los conjuntos trilineales de las cámaras de digitalización constan de tres hileras de elementos de CCD, recubiertos con filtros RGB. Un motor paso a paso desplaza el conjunto sobre el área de la imagen haciendo girar un sinfín. La imagen a todo color se genera línea por línea. Los conjuntos de matriz, también conocidos como conjuntos de superficie atrapan toda la vista en una fracción de segundo. Para generar toda la información cromática de la vista, puede que la matriz necesite tomar más de una lectura. En algunos casos, se utilizan conjuntos de tres matrices para captar inmediatamente todos los colores. Los conjuntos de matriz son más costosos de fabricar que los conjuntos trilineales, especialmente en tamaños grandes, debido a que el índice de fallo en su producción es considerablemente más alto.

La mayoría de las cámaras portátiles utilizan un conjunto de una matriz para capturar instantáneamente imágenes a todo color, permitiendo el movimiento del objeto. La resolución real se reduce en estas cámaras porque los elementos del CCD están recubiertos alternadamente con filtros rojo, verde y azul. Los vacíos entre elementos de color similar se llenan por promedio o interpolación de lecturas de luz. La inteligencia de este proceso de interpolación determina la calidad de los resultados, pero, en la mayoría de los casos, los detalles finos de alto contraste, como un texto en negro, se verá rodeado de iridiscencia. En este tipo de matriz, los filtros RGB se aplican en tiras, mosaicos regulares o mosaicos pseudoaleatorios. Estos patrones de filtro pueden interferir ocasionalmente con partes del objeto tramadas finalmente, produciendo efecto moiré en las imágenes.
El diafragma ilustra las principales tecnologías actuales de CCD. Los iconos se utilizan para indicar los atributos con relación a la resolución, la iluminación y el movimiento del objeto.

Agfa
Tel.: 93 476 76 00

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