Departamento de imagen y Sonido. Ciclo medio de Laboratorio de imagen.

Departamento de imagen y Sonido.
Ciclo medio de Laboratorio de imagen.
Módulo de tratamiento digital de imágenes.
Temario teórico imprescindible para
comenzar a trabajar en la sala de
retoque fotográfico por ordenador.
Anexo:
Las cámaras digitales
Leganés Noviembre 2005
Pablo M. Molina Juana
Este documento se puede visualizar en pantalla con las imágenes en color. El archivo se llama “temario camara
digital.pdf” y se encuentra en cada una de las carpetas de trabajo del alumno.
Ciclo medio de Laboratorio de imagen. Módulo de tratamiento digital de imágenes.
Tipos de captadores.
El primer proceso que debe estudiarse a la hora de trabajar con sistemas de imagen
fotográfica digital es la captación. La luz reflejada por el objeto fotografiado o escaneado debe
cuantificarse por alguno de los métodos que veremos posteriormente.
Como ya vimos, el dispositivo captador es una matriz rectangular o lineal (ya sea una
cámara o un escáner) formada por pequeños fotocaptores. En lugar de generar una imagen latente
como ocurría con la película, en el sensor digital la luz incidente produce una determinada carga
eléctrica proporcional a su nivel de intensidad en cada uno de estos foto sensores.
Durante esta primera fase del proceso, denominada muestreo, es cuando se determina la
resolución espacial de la imagen. Pero para poder hablar de imagen digital es necesario convertir
esta señal eléctrica -analógica- en un código binario.
De esta tarea se encarga el ADC, el conversor analógico digital. A partir de la información
eléctrica, a cada píxel se le otorga un valor formado por ceros y unos que luego será interpretado
como un color determinado en cada uno de los canales RGB de la imagen.
No obstante, como estamos hablando de imagen en color, los dispositivos digitales vienen
equipados con conversores de, por lo menos, 24 bits, esto es, 8 bits para cada canal. Con esta
combinación de 24 números entre unos y ceros, el resultado es de algo más de 16 millones de
posibilidades, el número de colores que nuestra visión es capaz de reconocer.
Debemos tener en cuenta que los fotocaptores son “monocromáticos” y no son capaces por
sí mismos de crear la información de color. Para conseguir los colores se usan varias tecnologías:
En los escáner basados en CCD o CMOS se componen tres filas de fotocaptores, una para cada
color RGB. En las cámaras digitales CCD o
CMOS se utiliza un filtro de “Bayer”: Delante
Filtro de Bayer
del sensor digital se coloca un filtro RGB, el
llamado mosaico de Bayer. Así, cada
fotodiodo sólo recibe información de uno de
los tres colores. Posteriormente y por proceso,
se generan los otros dos colores para cada
píxel. Es lo que se llama interpolación de
color. Evidentemente, se trata de una
Sistema Foveon
operación muy sofisticada, donde cada píxel
es capaz de procesar la información de las
células vecinas mediante algoritmos y
"adivinar" así cuáles serían los dos valores que
le faltan. Aclarar que este filtro Bayer no tiene
una proporción equivalente de cada uno de los
tres colores. El hecho de que la presencia de píxeles verdes sea mayor (50% G + 25% B + 25% R)
tiene una explicación muy sencilla: el ojo humano es más sensible a este color y las cámaras tratan
de reproducir las imágenes tal y como nosotros las percibimos.
CCD.
El dispositivo de acoplo de carga (Charged Coupled Device) o CCD fue desarrollado en
1970 en los Laboratorios Bell. Un CCD es un elemento electrónico de estado sólido compuesto
por muchos sensores diminutos, que puede registrar una carga eléctrica analógica proporcional a
la intensidad de la luz que incide sobre él.
El CCD ha sido el principal elemento de captación de imágenes fotográficas de calidad
desde los primeros tiempos de la fotografía digital. Cada elemento fotocaptor envía su
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información hasta el final del chip, donde es redirigida
electrónicamente hacia el procesador. En comparación
al CMOS, consume más energía y es mucho más
difícil de fabricar.
CMOS.
El sensor CMOS es prácticamente igual al CCD.
Las principales diferencias radican en la transmisión y
conversión de la señal analógica: en el CMOS cada
píxel incorpora un amplificador de la señal eléctrica y
el conversor digital se encuentra integrado en la propia
estructura del sensor. Por otro lado, los CMOS son semiconductores y, como tales, requieren un
proceso de fabricación mucho menos complejo y más económico que los CCD. Dada su menor
complejidad de funcionamiento, los CMOS presentan un consumo de energía por debajo de los
CCD. No obstante, también es cierto que los CMOS cuentan con algunos puntos en su contra.
Tradicionalmente siempre ha sido considerado un captador digital de segunda, cuyas imágenes no
ofrecían la calidad que brindaban los CCD. De hecho, la presencia de ruido en las imágenes al
trabajar con velocidades ISO altas ha sido siempre una constante de esta tecnología. Sin embargo,
los últimos modelos del mercado han dejado bien claro que estas cuestiones pertenecen tan sólo a
la teoría y, sobre todo, al pasado.
Foveon X3 y otros
Otras variaciones de captadores para cámaras fotográficas digitales se encuentran en los
sistemas Foveon X3, un chip capaz de absorber diferentes longitudes de onda de luz por cada uno
de sus píxeles (no usa la matriz de Bayer). el SuperCCD de
Fujifilm, que llegó a la conclusión que creando celdas
octogonales dentro del sensor e inclinando estos fotodiodos
45 grados se optimizaba el aprovechamiento de la superficie y
el CCD RGBE de Sony en el que se modifica el filtro Bayer
colocado delante del sensor. En lugar de apostar por la clásica
combinación de filtros rojos, verdes y azules -con
predominancia de los verdes por ser el ojo humano más
sensible a este color-, los ingenieros de la compañía han Matriz de Bayer y sistema RGBE de Sony
ajustado más este parámetro y han llegado a la conclusión de
que nuestra vista percibe un tipo concreto de verde: el esmeralda.
Cámaras digitales.
En este grupo podemos colocar las cámaras compactas, ya sean con objetivos
intercambiables o no, las réflex de objetivos intercambiables, también denominadas dSLR (digital
Single Lens Reflex), las de formato medio, normalmente con respaldo digital adaptado y las de
gran formato con respaldo digital.
Cámaras compactas: Equivalentes a las compactas de
película. Suelen llevar un sensor de tipo CMOS para abaratar costes
y consumos. En la actualidad alcanzan los 7 mega píxeles de
resolución y no suelen poseer ópticas de calidad.
Cámaras dSLR: Igualmente equiparables a las de película,
sustituyen ésta por un sensor basado en CCD o CMOS, de
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dimensiones inferiores al fotograma clásico (24x36 Mm.) salvo excepciones de alta gama y que
provoca que la cobertura de las ópticas no sea equiparable a la cámara clásica de 35 Mm. con la
consiguiente variación de las distancias focales de las ópticas de
35 Mm. Usualmente se utiliza un factor de multiplicación para
hacerla comparable entre uno y otro sistema. Por ejemplo, la
Nikon D70 posee un CCD de 23.7 x 15.6 Mm. que da una
equivalencia entre distancias focales x 1.5. A este respecto,
comentar que los principales fabricantes de ópticas para cámaras
fotográficas están creando objetivos dedicados para la toma
digital, atendiendo al factor de multiplicación de distancia focal
por lo que las focales son más cortas, (respecto a 35 Mm.) a
partir de 11 o 18 Mm., tienen ajustes de poder de cobertura, ya que los CCD-CMOS son más
pequeños y un diseño tele céntrico para conseguir que los rayos de luz incidan perpendicularmente
en el sensor, evitando aberraciones cromáticas y esféricas en la imagen.
Cámaras digitales de formato medio:
Basadas en modelos clásicos de cámara de
formato 6x6 o 6x4,5 cm. Se convierten en
digitales mediante la adaptación de un
respaldo digital que contiene el fotocaptor
y los elementos electrónicos de proceso
Cámaras de gran formato: Como las
anteriores, suelen ser cámaras clásicas de
9x12 cm. o 4x5” o incluso mayores que
incorporan un sistema digital de captación.
Este sistema suele ser de barrido, similar al escáner o de tres tomas,
una por cada color (RGB). El sistema de barrido necesita ser
utilizado con luz continua de gran estabilidad mientras que el de tres
tomas puede trabajar con flash. En cualquier caso el objeto fotografiado debe estar inmóvil
completamente. También se utilizan respaldos con medidas de CCD o CMOS más pequeñas que
sus equivalentes en película: 38.8 Mm. x 50.0 Mm. de sensor con 4080 x 4080 píxeles (Sinar), con
la correspondiente variación de la focal.
Sinar P2 y respaldo digital para gran formato.
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