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 P.M.M.J 2005- Página 2 de 4 - Ciclo medio de Laboratorio de imagen. Módulo de tratamiento digital de imágenes. 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 P.M.M.J 2005- Página 3 de 4 - Ciclo medio de Laboratorio de imagen. Módulo de tratamiento digital de imágenes. 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. P.M.M.J 2005- Página 4 de 4 -