Curso Básico de Fotografía - Ateneo de Los Teques

Ateneo de Los Teques

Curso Básico de Fotografía Digital

Gerardo Gómez 2010 [email protected]

Fotografía Digital

La fotografía digital consiste en la obtención de imágenes mediante una cámara oscura, de forma similar a la fotografía analógica. Sin embargo, así como en esta última las imágenes quedan grabadas sobre una película fotosensible y se revelan posteriormente mediante un proceso químico, en la fotografía digital las imágenes son capturadas por un sensor electrónico que dispone de múltiples unidades fotosensibles y desde allí se archivan en otro elemento electrónico que constituye la memoria.

Ventajas:

Una gran ventaja de este sistema respecto a la fotografía análoga es que permite disponer de las imágenes grabadas al instante, sin necesidad de llevar la película al laboratorio y revelar los negativos para poder ver las imágenes, esta ventaja en la rapidez en la disponibilidad de la imagen permite que el fotógrafo haga los cambios en el momento y realice las correcciones que considere pertinentes de forma inmediata facilitando así lograr la imagen que se desea.

En la cámara digital pueden verse en una pantalla las fotos que se acaban de tomar. La cámara se puede conectar a un ordenador u otro dispositivo capaz de mostrar las fotos en un monitor. Como tienen formato informático, las fotos pueden enviarse directamente por correo electrónico, publicarse en la web y se pueden procesar con programas de tratamiento fotográfico en un ordenador, para ampliarlas o reducirlas, realizar un encuadre (una parte de la foto), rectificar los colores y el brillo, y realizar otras muchas posibles modificaciones según el programa que se utilice.

Otra gran ventaja de la fotografía digital es que la cada vez que la cámara toma una foto crea un archivo y guarda en la memoria información relevante de la captura como la fecha, la hora, la apertura del diafragma, la velocidad de obturación, velocidad del ISO, esta información es muy útil para estudiar la imágenes y entender mas acerca de cada fotografía y también facilita el ordenamiento y el manejo de los archivos fotográficos.

Otros recursos útiles existentes en fotografía digital son el histograma de brillo que es un grafico que muestra la distribución de los pixeles de la imagen según el brillo y el histograma RGB que muestra la distribución de los pixeles por en los diferentes canales RGB, según sus siglas en ingles: R red, G green, B blue. Este recurso no existe en fotografía análoga.

Las cámaras digitales profesionales tienen la opción de personalizar diferentes tipos de usuario, permitiendo ajustar características importantes de la imagen como la saturación, el contraste, la nitidez y el tono de color, además permiten un manejo personalizado de el balance de blancos lo cual puede variar notablemente la gama cromática y también permiten capturar imágenes en blanco y negro, sepia, con filtros, etc. El control fácil y rápido de la velocidad del ISO ayuda a resolver los problemas de falta o exceso de luz.

El costo, en comparación con el sistema análogo, por fotografía impresa es menor. Esto considerando que se pueden realizar múltiples tomas y elegir e imprimir sólo las mejores fotografías.


La tecnología ha llevado las cámaras digitales a los teléfonos móviles aumentando el número de usuarios de la fotografía exponencialmente y cada vez los nuevos modelos mejoran la calidad óptica y la resolución de la imagen, esto ha causado que la tarea del fotógrafo deba ser repensada y reestructurada.

La fotografía digital ha creado una revolución del medio fotográfico, las imágenes van cada vez mas a las pantallas que al papel, hoy en día millones de usuarios comparten sus imágenes a través de las redes sociales como Facebook y otros sitios web especializados como Picasa que permiten almacenar, ordenar, buscar y compartir fotografías en línea.

Desventajas:

Se dice que la calidad de una fotografía analógica es superior muchas veces, sólo es notoria cuando se amplían las fotos. Nikon asegura que el film color de 35 mm tiene en comparación poco menos de 6 Megapíxeles de resolución. En cambio expertos fotógrafos dicen que una buena cámara analógica, con un buen objetivo, un buen negativo y un buen revelado equivaldría a unos 40 Megapíxeles . Hoy en día (año 2010) las cámaras digitales han alcanzado los 165 Megapíxeles, por ejemplo la cámara digital "Seitz Phototechnik AG 6x17".

La foto digital presenta un mayor número de aberraciones cromáticas y ruido.


Otra desventaja de las cámaras digitales es el costo más elevado de estas, comparado con las máquinas convencionales, aunque día a día esta brecha se acorta.

Una desventaja de las cámaras Réflex digitales SLR (Single Lens Reflex) es que son más delicadas que las Réflex análogas ya que el sensor que digitaliza la imagen es muy frágil y puede rayarse o deteriorarse con facilidad, además suele ensuciarse con frecuencia durante el cambio de lentes.

La cámara digital crea mucho ruido en las imágenes en las exposiciones prolongadas y también usando una velocidad de ISO alta, incluso utilizando los reductores de ruido que incluyen las cámaras profesionales.

En algunas ocasiones las cámaras digitales se demoran mientras guardan la información del archivo en la tarjeta de memoria y aparece el anuncio de "BUSY" ocupado, impidiendo que se tomen nuevas imágenes hasta que se termine de procesar la información, esto es molesto por que algunas imágenes no se pueden capturar y se escapan mientras ocurre este proceso de archivado, esto no ocurre en la fotografía análoga donde el motor de arrastre es el encargado del desplazamiento de la película y de dejar la cámara lista para la siguiente toma.

Lograr un efecto de exposición múltiple es más fácil en fotografía análoga que en digital.

Historia

La primera cámara fotográfica digital verdadera que registraba imágenes en un archivo de computadora fue probablemente el modelo DS-1P de Fuji, en 1988, que grababa en una tarjeta de memoria interna de 16 MB y utilizaba una batería para mantener los datos en la memoria. Esta cámara fotográfica nunca fue puesta en venta en los Estados Unidos.

La primera cámara fotográfica digital disponible en el mercado fue la Dycam Model 1, en 1991, que también fue vendida con el nombre de Logitech Fotoman. Usaba un sensor CCD, grababa digitalmente las imágenes, y disponía de un cable de conexión para descarga directa en la computadora.


En 1991, Kodak lanzó al mercado su modelo DCS-100, el primero de una larga línea de cámaras fotográficas profesionales SLR de Kodak que fueron basadas, en parte, en cámaras para película, a menudo de marca Nikon. Utilizaba un sensor de 1.3 megapixeles y se vendía en unos $13.000.

La transición a formatos digitales fue ayudada por la formación de los primeros estándares JPEG y MPEG en 1988, que permitieron que los archivos de imagen y vídeo se comprimieran para su almacenamiento. La primera cámara fotográfica dirigida a consumidores con una pantalla de cristal líquido en la parte posterior fue la Casio QV-10 en 1995,

y la primera cámara fotográfica en utilizar tarjetas de memoria CompactFlash fue la Kodak DC-25 en 1996.


El mercado para las cámaras fotográficas digitales dirigidas al consumidor estaba formado originalmente por cámaras fotográficas de baja resolución. En 1997 se ofrecieron las primeras cámaras fotográficas para consumidores de un megapixel. La primera cámara fotográfica que ofreció la capacidad de registrar clips de vídeo pudo haber sido la Ricoh RDC-1 en 1995.

En 1999 con la introducción del Nikon D1, una cámara fotográfica de 2.74 megapixeles, que fue una de las primeras SLR digitales, la compañía se convirtió en un fabricante importante, y, con un costo inicial de menos de $6.000, era asequible tanto para fotógrafos profesionales como para consumidores de alto perfil. Esta cámara fotográfica también utilizaba lentes Nikon F, lo que significaba que los fotógrafos podrían utilizar muchas de las mismas lentes que ya tenían para sus cámaras de película.

En el 2003 se presentó la Digital Rebel de Canon, también conocida como la 300D, una cámara fotográfica dirigida a consumidores de 6 megapixeles y la primera DSLR que tenía un costo inferior a $1.000.


En el 2008 se presentó en la Feria de Alemania, una cámara LEICA de medio formato con una resolución de 37 Megapixeles.

Resolución:

La resolución de una cámara fotográfica digital está limitada por el sensor de la cámara (generalmente un CCD o un Sensor CMOS) que responde a las señales de luz, substituyendo el trabajo de la película en fotografía tradicional. El sensor se compone de millones de “cubos” que se cargan en respuesta a la luz. Generalmente, estos cubos responden solamente a una gama limitada de longitudes de onda ligeras, debido a un filtro del color sobre cada uno. Cada uno de estos cubos se llama un píxel, y se utiliza un algoritmo de mosaicismo e interpolación para unir la imagen de cada gama de longitud de onda por pixel en una imagen del RGB donde están las tres imágenes por píxel para representar un color completo.

Los dispositivos CCD transportan la carga a través del chip hasta un conversor analógico-digital. Éste convierte el valor de cada uno de los píxeles en un valor digital midiendo la carga que le llega. Dependiendo del número de bits del conversor obtendremos una imagen con mayor o menor gama de color. Por ejemplo, si se utilizase un sólo bit tendríamos valores de 0 y 1, y sólo podríamos representar presencia o ausencia de luz, lo que supondría una imagen en blanco y negro puro.


Por otro lado, los aparatos CMOS contienen varios transistores en cada píxel. El proceso de conversión digital se produce en la propia estructura del sensor, por lo que no se necesita un conversor añadido. Su proceso de fabricación es más sencillo, y hace que las cámaras que utilizan esta tecnología resulten más baratas.

La cantidad de pixeles resultante en la imagen determina su tamaño. Por ejemplo una imagen de 640 pixeles de ancho por 480 pixeles de alto tendrá 307,200 pixels, o aproximadamente 307 kilopixeles; una imagen de 3872 pixeles de alto por 2592 pixeles de ancho tendrá 10.036.224 pixeles, o aproximadamente 10 megapixeles.

Calidad de Imagen:

La cuenta de pixeles comúnmente es lo único que se muestra para indicar la resolución de una cámara fotográfica, pero esta es una idea falsa. Hay varios factores que afectan la resolución de un sensor. Algunos de estos factores incluyen el tamaño del sensor, la calidad de la lente y la organización de los pixeles (por ejemplo, una cámara fotográfica monocromática sin un mosaico de filtro Bayer tiene una resolución más alta que una cámara fotográfica de color típica). A muchas cámaras fotográficas compactas digitales se las critica por tener demasiados pixeles en relación al pequeño tamaño del sensor que incorporan.

Los pixeles excesivos pueden incluso conducir a una disminución de la calidad de la imagen. Pues cada sensor del pixel es tan pequeño que recoge muy pocos fotones, y así el cociente señal-ruido disminuirá. Esta disminución conduce a cuadros ruidosos, calidad pobre en sombras y generalmente a imágenes de pobre calidad.

Se estima que el mejor compromiso entre número de megapixels y la calidad de imagen en cámaras compactas se consigue con sensores de 6 megapixels.

Tipos de cámaras:

Al igual que en la fotografía clásica, existen muy diversos tipos de cámaras digitales, ya sean de tamaño de bolsillo, medianas o para uso avanzado o profesional, con ópticas más o menos completas, y con sistemas más o menos sofisticados. Una característica peculiar de las cámaras digitales es, sin embargo, la resolución. También en la fotografía clásica se habla de resolución, pero en este caso depende del tipo de película que se usa, ya que es el tamaño de los granos fotosensibles y la dimensión física de la película lo que determina la resolución independientemente de la cámara. También se habla de la "resolución magnifica", pero debe ser tenida en cuenta solamente la del sensor, ya que la interpolación consiste en un proceso que amplía la imagen sin ganancia de calidad (incluso puede perderla ligeramente), puesto que se parte siempre de la resolución del sensor y ésta se interpola con procedimientos matemáticos en los que es imposible obtener los detalles que no captó el sensor.


Cámaras Digitales Estándar:

Esta categoría incluye la mayoría de las cámaras digitales compactas. Se caracterizan por tener una gran facilidad de uso y operación y enfoque sencillo; éste diseño limita las capacidades de capturar imágenes en movimiento, Tienen una profundidad de campo amplia para la cuestión del enfoque. Esto permite que varios objetos estén enfocados al mismo tiempo lo que facilita el uso aunque es también una de las razones por las cuales los fotógrafos profesionales encuentran las imágenes tomadas por estas cámaras planas o artificiales. Estas cámaras son ideales para tomar paisajes y uso ocasional. Frecuentemente guardan los archivos de imagen en formato JPEG.

Cámaras Digitales de Zoom Largo:

Estas cámaras permiten un mayor control de las tomas y tienen más calidad y prestaciones que las anteriores. Físicamente se asemejan a las cámaras SLR (Single Lens Reflex) "profesionales" y comparten algunas de sus funciones, aunque siguen siendo compactas. Generalmente tienen zoom óptico largo (de ahí su nombre) que asegura una capacidad de multiuso. Algunas veces son comercializadas como y confundidas con cámaras SLR digitales (dSLR) ya que los cuerpos de cámara se parecen entre sí. Las principales características que las distinguen son que no tienen un objetivo intercambiable (aunque pueden añadirse diferentes objetivos en algunos modelos), pueden tomar video, grabar audio y la composición de la escena se lleva a cabo en la pantalla de cristal líquido o en el visor electrónico. La velocidad de respuesta de estas cámaras tiende a ser menor que la de una verdadera SLR digital, pero pueden lograr una muy buena calidad de imagen siendo más ligeras y compactas que las SLR digitales. Muchas de estas cámaras guardan las fotografías en formato JPEG y cada vez hay más que pueden hacerlo en RAW.

El Color

"El color es muy importante para el hombre. Nos solemos sentir cómodos cuando estamos rodeados de colores que nos resultan agradables y nos irritamos con los que nos resultan desagradables. Usamos códigos de colores como en los semáforos y nos identificamos con los colores de nuestras banderas."

En la retina hay unas células llamadas conos que reaccionan de diferente forma según la longitud de onda de la radiación que les llegue. Esto se debe a que los conos poseen distintas sustancias sensibles a una longitud de onda determinada aunque, en menor medida, también reaccionan ante longitudes de onda próximas por encima y por debajo.

La percepción del color implica que nos lleguen ondas luminosas a los ojos, donde se convierten en impulsos nerviosos que se envían al cerebro para que sean interpretados y nos produzcan la sensación del color.


Existen personas que tienen dificultades para diferenciar algunos colores debido a defectos en la retina o a alguna disfunción de los procesos nerviosos del ojo. Este defecto se conoce como daltonismo en referencia al químico inglés John Dalton, que lo padecía y fue el primero en describirlo.

Otra enfermedad relacionada con la percepción del color es la acromatopsia, y las personas que la padecen ven en blanco y negro.

Imagen de la retina Conos y Bastones

El color, por tanto, no sólo interesa a físicos y a químicos, sino que es estudiado también por fisiólogos, psicólogos, por los artistas, etc.

En términos físicos llamamos "luz" ( y, por lo tanto, color ) sólo a una pequeña parte de la gran cantidad de radiaciones electromagnéticas existentes.

Ya sabemos que la luz visible está formada por vibraciones electromagnéticas con longitudes de onda que van aproximadamente de 350 a 750 nanómetros (milmillonésimas de metro). Lo que conocemos como luz blanca es la suma de todas estas ondas cuando sus intensidades son semejantes.

Los seres humanos (y algunos animales) apreciamos una amplia gama de colores que, por lo general, se deben a la mezcla de luces de diferentes longitudes de onda. Se conoce como color puro al color de la luz con una única longitud de onda o una banda estrecha de ellas.

A principios del siglo XIX Thomas Young y Hermann von Helmholtz, elaboraron una hipótesis sobre la visión del color que, con algunas modificaciones, hoy es generalmente aceptada.

Algunas experiencias les llevaron a la conclusión de que cualquier color podía obtenerse mezclando en distintas proporciones tres colores puros del espectro solar con la condición de que dos de ellos estén situados en los extremos y el tercero en la parte intermedia de dicho espectro.


RGB

RGB es conocido como un espacio de color aditivo (colores primarios) porque cuando la luz de dos diferentes frecuencias viaja junta, desde el punto de vista del observador, estos colores son sumados para crear nuevos tipos de colores. Los colores rojo, verde y azul fueron escogidos porque cada uno corresponde aproximadamente con uno de los tres tipos de conos sensitivos al color en el ojo humano (65% sensibles al rojo, 33% sensibles al verde y 2% sensibles al azul). Con la combinación apropiada de rojo, verde y azul se pueden reproducir muchos de los colores que pueden percibir los humanos. Por ejemplo, rojo puro y verde claro producen amarillo, rojo y azul producen magenta, verde y azul combinados crean cian y los tres juntos mezclados a máxima intensidad, crean el blanco intenso.

Existe también el espacio derivado RGBA, que añade el canal alpha (de transparencia) al espacio RGB original.

Fundamentos

A pesar que la fotografía tradicional de film ha existido por más de 100 años, es solo en los últimos 15 años que la tecnología digital la ha venido a revolucionar, al punto que muchas de las más grandes empresas de fotografía como Kodak, Canon y Nikon, han anunciado oficialmente que dejarán de producir cámaras de film tradicionales, ya que no hay suficiente demanda para su venta.

La fotografía tiene una larga historia, que data desde principios del siglo XIV. Para poder comparar cuánto hemos avanzado, comenzaremos con una reproducción de la fotografía más antigua conocida, la cual fue tomada en 1826 por Nicéphore Niépce, un inventor francés.


Una cámara, sea digital o de film, cuenta con varias componentes esenciales:

• Un lente a través del cual enfocar la imagen (puede ser reemplazable o fijo)

• Un visor para que el fotógrafo pueda enfocar y enmarcar la foto.

• Un flash para iluminar la escena en caso no haya suficiente luz ambiental

• Un disparador para tomar la foto, usualmente es un botón en la parte superior de la cámara.

• Un medio sensible a la luz para capturar las imágenes.

• Finalmente, un medio de almacenamiento de las imágenes captadas.

Estos componentes se pueden encontrar en un 99% de las cámaras existentes. La diferencia en las cámaras digitales es que utilizan un sensor sensible a la luz que puede ser reutilizado cientos de miles de veces, y que almacenan las fotografías como imágenes digitales, usualmente en memoria tipo Flash. Estos dos componentes (medio sensible a la luz y medio de almacenamiento) eran originalmente uno en la fotografía tradicional, ya que el mismo film servía de medio sensible a la luz, y también como medio de almacenamiento, ya que la imagen quedaba capturada en el mismo film. Nótese que el resto de componentes de las cámaras digitales es muy similar a sus equivalente en la fotografía tradicional, por lo cual las cámaras son físicamente muy parecidas entre sí, aunque internamente funcionen de forma muy distinta.

Sensores Digitales

El sensor digital es tal vez el componente más importante en una cámara digital moderna, ya que se encarga de la función básica de una cámara, capturar imágenes. Existen varios tipos de sensores digitales, aunque los más comunes son sensores de tipo CCD (siglas en inglés para Charged Couple Device, o equipo de carga doble), y de tipo CMOS (siglas en inglés para Complementary Metal Oxide Semiconductor, o semiconductor de óxido metálico complementario). Los sensores de tipo CCD se utilizan primariamente en cámaras tipo compactas, ya que es una tecnología más madura y más barata, aunque tiene limitantes en cuanto a calidad de imagen cuando hay poca luz. Los sensores de tipo CMOS son más modernos y no tienen estas limitantes, pero son mucho más caros, y requieren un mayor tamaño. Existen otro tipo de sensores, conocidos como sensores tipo Foveon, que prometen mucha mejor calidad, utilizando otro tipo de tecnología para capturar la luz, pero al momento, su uso ha sido principalmente experimental.

Todo sensor digital, no importando su tipo, convierten la luz, específicamente los fotones de luz, en electrones. Deben realizar esto utilizando millones de diodos sensibles a la luz, o foto-diodos, ubicados en toda la superficie del sensor, los cuales capturan la imagen que entra a través del lente. Cuando los fotones pegan en los foto-diodos, estos acumulan carga eléctrica, y dependiendo de la cantidad de fotones que lo impacten, será menor o mayor la carga acumulada en el mismo. Una vez capturada la imagen, la cámara lee los valores registrados


en cada foto-diodo, midiendo la carga resultante. La forma como se leen estos valores difieren para cada tipo de sensor:

En un sensor tipo CCD, por sus raíces analógicas, la carga de cada foto-diodo se envía a una esquina del sensor digital, y ahí un ADC (por sus siglas en inglés Analog-Digital Converter, o convertidor analógico digital) se encarga de convertir el valor de carga obtenido a un valor binario, que puede ser almacenado digitalmente.

En un sensor CMOS, los valores de carga son leídos directamente en cada sensor microscópico, ya que cada uno de ellos tiene varios transistores que realizan este trabajo. Ya que el CMOS es digital, el valor obtenido por los sensores puede guardarse digitalmente, y no hay necesidad de utilizar un ADC.

Diferencias entre los dos tipos de sensores:

Los sensores tipo CCD son fundamentalmente analógicos, los CMOS son digitales por diseño.

Los sensores tipo CCD son usualmente más baratos que un sensor equivalente CMOS.

Los sensores CMOS tienen mayor calidad de imagen, aún a sensibilidades más altas, y son menos susceptibles al ruido.

Los sensores CMOS consumen menos energía usualmente que los CCD.

En general, los sensores CMOS son mucho más grandes que los sensores CCD.

Usualmente, las cámaras semi-profesionales y profesionales utilizan sensores CMOS, mientras que las cámaras compactas utilizan sensores CCD.

Ahora, cómo hace la cámara para reconocer los diferentes colores? Es decir, solo midiendo voltajes, es posible ver cuánta luz en total llegó a un foto-diodo, pero no de qué color es esa luz. Para identificar los diferentes colores, las cámaras utilizan arreglos de filtros de colores primarios o CFAs (siglas para Color Filter Array) . Estos no son más que un filtro plástico que deja pasar solo ondas de luz de un color primario específico, en un patrón definido, usualmente tipo Bayer o similar, tal y como se indica en la siguiente imágen. Recolectando la información posteriormente, se pueden generar toda la gama posible de colores.


Como puede verse, cada bloque de 2x2 contiene 1 sensor para el color azul, 1 para el color rojo, y 2 para el color verde. Por qué la preferencia hacia el verde? Resulta que el ojo humano es mucho más sensible al color verde que al azul y rojo, por lo cual la información adicional sobre el color verde nos ayuda a ver las fotografías más fieles a los colores "reales" que detectan nuestros ojos. Existen otros tipos de patrones, incluyendo unos que utilizan filtros color "esmeralda" (utilizado en algunas cámaras Sony), y otros que utilizan filtros tipo CMYK (siglas en inglés para celeste, violeta, amarillo y negro), pero todos son similares al patrón Bayer de 2x2 descrito anteriormente. Cabe notar que los sensores tipo Foveon no utilizan arreglos de filtros de colores, ya que por su diseño, cada sensor recolecta información sobre los tres colores primarios simultáneamente.

Una vez se ha capturado la imagen, la cámara utiliza algoritmos de de-mosaico (demosaicing), para aproximar el color real que detectó en cada pixel, utilizando la información del pixel en cuestión, y de los pixeles adyacentes. Estos datos se combinan para generar el color final resultante de cada pixel, y aunque se le hacen ajustes adicionales, básicamente este es el color que se transmite a la fotografía final.

Resolución

Debido a la forma como las cámaras digitales recolectan la información, por medio de sensores con un número finito de foto-diodos, diferentes modelos de cámaras pueden tomar una misma fotografía con más o menos detalle. Para poder comparar el detalle que puede obtener una cámara digital, se utiliza el término resolución, el cual se mide en megapixeles (abreviado MP), o millones de pixeles resultantes en la fotografía final. La mayoría de cámaras digitales pueden tomar imágenes desde 1.0MP, hasta los modelos profesionales que pueden llegar a tener 16.1MP. La resolución de la cámara está directamente relacionado al número de foto-diodos que tiene el sensor de la cámara.


En general, una imagen de 5MP o 6MP es suficiente para imprimir fotografías. A menos que se vayan a imprimir posters, a esta resolución, no se podrá distinguir la diferencia entre una cámara tradicional y una cámara digital. Las cámaras que tienen más resolución permiten recortar la imagen final para enfocarse en solo una parte de la fotografía, reteniendo un alto nivel de detalle. En general, las cámaras con resoluciones de 10MP para arriba son aptas para profesionales. A continuación, en la imagen puede verse la diferencia en resoluciones, comparando desde 2.0MP hasta 16.0MP.

Como puede verse en la gráfica, hay una gran diferencia, por ejemplo, entre fotografías de 3MP a 4MP, pero no tanta de 6MP a 8MP, y casi nada entre 10MP y 12MP. También, dependiendo del tipo de cámara, tener más megapixeles hace que el sensor tenga más foto-diodos juntos, lo cual hace que el ruido en la imagen aumente, por lo cual no siempre es mejor una cámara de más megapixeles. Los sensores CMOS de cámaras profesionales, debido a su diseño, son capaces de tomar fotografías de hasta 16MP sin pérdida notable en la calidad, aunque esto hace su precio sea mucho más elevado.

En general, se estima que una fotografía con película de alta calidad tiene una resolución máxima entre 18MP y 20MP, con lo cual puede verse que la fotografía digital está a punto de alcanzar la calidad de la fotografía tradicional, pero con todas las ventajas de la primera. Existen cámaras digitales que pueden tomar fotos de hasta 35MP, que se utilizan para profesiones especializadas, pero su costo es prohibitivo, por lo cual no son tomadas en cuenta en este artículo.

Finalmente, a pesar que las cámaras indique que son de una cantidad específica de megapixeles, es posible que las fotos contenga menos pixeles que los indicados, ya que algunos pixeles del sensor son utilizados como referencia, para poder estimar correctamente el número de electrones recibidos. Estos foto-diodos de referencia son pintados de color negro, para que sea imposible que reciban luz, y por lo tanto, no pueden utilizarse en la fotografía final. Sin embargo, esta diferencia es usualmente de menos de 0.2MP, por lo que no es una diferencia significativa.


Calidad de la Imágen y Ruido en la Fotografía

Pasemos ahora a discutir otro tema relacionado, la "sensibilidad" de los sensores, usualmente medido con el estándar ISO. Este estándar se deriva del ASA de la fotografía tradicional, que indicaba qué tan "rápido" es un rollo de film, es decir, qué tan sensible es a la luz. Un rollo de film con ASA 100, por ejemplo, era la mitad de sensible a la luz que uno con ASA 200, pero la calidad de la imagen final era mejor, ya que era menos "granulado" y tenía más detalle. En general, a menor ASA, menos sensibilidad a la luz, pero más calidad.

Para la fotografía digital, se usa el estándar ISO, que en términos generales utiliza los mismos números que el antiguo ASA. De la misma manera como se podían utilizar rollos de film con diferentes ASA, se puede simular esto haciendo más sensible el sensor digital, en efecto, amplificando electrónicamente la señal recibida. Esto permite tomar fotografías en condiciones de poca luz con un ISO 400, por ejemplo, y después salir a tomar fotos al aire libre a ISO 100, con tan solo ajustar la sensibilidad. Sin embargo, y de la misma manera que con el film tradicional, la calidad disminuye conforme se hace más sensible el sensor, ya que al mismo tiempo que amplifica la luz del objetivo, se amplifican partículas electromagnéticas generadas al azar. Estas partículas son equivalentes al "hiss" que se escucha cuando se enciende un sistema de sonido, pero no está tocando música. Proporcionalmente, estan partículas son pocas, pero mientras más se amplifica la señal, son más notables en la fotografía final. Estas partículas aparecen como puntos de un color distinto al color natural en la imagen. Es a esto a lo que se le llama ruido, y puede verse un ejemplo en la siguiente imagen, tomada con una Canon S5.

Como puede verse en la gráfica, el detalle en la foto tomada a ISO 100 es casi impecable, pero se vá degradando poco a poco, y es especialmente notable en lugares como el texto blanco en fondo rojo, o la cara del reloj, específicamente en ISO 400 y 800. Puede verse claramente que, en esta cámara por lo menos, el fotógrafo intentará tomar fotos en ISO 100 cuando sea posible, y solo cuando hay muy poca luz, y sin posibilidad de utilizar flash, recurrir a ISO 400 o aún ISO


800. Al final, cada persona debe probar y ver como se comporta su propia cámara, ya que la cantidad de ruido puede variar según la marca y modelo.

Muchas cámaras modernas traen integrados diversos mecanismos para reducir el ruido, a expensas de eliminar detalle. Básicamente, anulan el ruido, "aplanando" los colores, pero esto también se pasa llevando los detalles finos de la imágen. Debido a esto, la mayoría de fotógrafos profesionales prefieren que las cámaras apliquen la menor reducción de ruido posible, y ellos posteriormente alteran las imágenes digitalmente para minimizar el ruido, sin eliminar completamante el detalle. Las cámaras Canon y Nikon son famosas por aplicar poca reducción de ruido en ISOs elevados, y esto las hace las predilectas de los profesionales.

Tamaño del Sensor

El tamaño del sensor es otro factor que puede afectar la calidad de las imágenes. En general, mientras más grande sea el sensor, no importa si es de tipo CCD o CMOS, mejor calidad tendrán las fotografías finales. La mayoría de cámaras digitales compactas tienen sensores tipo CCD, de un tamaño muy inferior a los sensores de cámaras profesionales, que usualmente tienen sensores tipo CMOS. A continuación mostramos una gráfica con los tamaños más comunes utilizados en sensores, ambos de CCD y CMOS.


Los tamaños indicados de 2/3", 1/2" y 1/3" son los más comunes en cámaras compactas, y usualmente son sensores tipo CCD. Los sensores utilizados en cámaras profesionales usualmente son por lo menos de un tamaño APS (indicado por los colores azul y rojo), y las de más alto nivel cuentan con sensores de 35mm, que es el mismo tamaño que utilizaban las cámaras profesionales de film. Como puede verse, la diferencia en superficie es enorme, fácilmente caben 20 sensores de 1/3" en un sensor 1.5x APS de 24mm, que es el mínimo para una cámara profesional.

Como regla general, mientras más grande es el sensor, menos susceptible es al ruido, ya que cada foto-diodo tiene mucha más superficie de donde puede recibir luz. Al contrario, en un sensor pequeño todos los foto-diodos cercanos están compitiendo por cantidades minúsculas de luz. Esto obliga al fotógrafo a subir la sensibilidad, lo cual agrega más ruido. Pero, por qué las compañías que hacen cámaras no ponen sensores de 36mm en todas sus cámaras, dándonos a todos la misma calidad en fotografía que los profesionales?

La razón de esto es sencilla: Dinero. Los sensores son la parte más cara de una cámara digital moderna. Debido a esto, las grandes compañías solamente ponen sensores grandes en sus cámaras más caras, que pueden llegar a costar más de USD $5,000. Para la gran mayoría de personas que solo quieren tomar fotos familiares, y no van a estar revisando qué tanto ruido tienen sus fotos, un sensor de 1/3" CCD probablemente será suficiente.

Finalmente, una nota sobre los lentes y su relación con el sensor: El tamaño del sensor influye directamente en cuánta superficie del lente es utilizada. Mientras más grande sea el sensor, utiliza más superficie del lente, hasta los bordes del mismo. Sin embargo, la mayoría de los


lentes tienden a ser de mucha mayor calidad en el centro que a los bordes, y su calidad disminuye drásticamente conforme se acercan a los bordes. Debido a esto, el uso de sensores pequeños nos permite utilizar lentes de mediana calidad, sin notar diferencias en la imagen. Si se tiene una cámara con un sensor de 35mm, tendrá que tener lentes de muy buena calidad, que pueden llegar a costar miles de dólares. De lo contrario, verá los defectos del mismo en las fotografías que tome, más que todo visible como aberraciones cromáticas y pérdida de enfoque conforme se acerca al borde de la imagen.

Lentes, Diafragma y Velocidad del Obturador

El lente de una cámara digital es otro componente esencial. Nos permite enfocar la imagen, acercarnos o alejarnos al sujeto. Junto con el lente, actúan otros dos componentes, el diafragma y el obturador, para tomar la imagen de la mejor manera posible.

• Diafragma - Mecanismo de varias "hojas", que permite ingresar luz hacia el sensor. Puede formar agujeros de varios tamaños, conforme sea requerido.

• Obturador - Controla la velocidad a la que se abre y cierra el diafragma, controlando el tiempo que puede impactar la luz en el sensor.

En la gráfica anterior puede verse un lente típico, con una apertura de f/8. Si se vé cuidadosamente, pueden verse las aspas del diafragma dentro del lente, dándole una forma hexagonal a la apertura. Abajo del lente, se pueden apreciarse gráficamente las distintas aperturas más comunes, y su representación común, como f/n.

Estos dos componentes, el diafragma y el obturador, funcionan en sincronía, para permitir que entre al sensor la cantidad de luz adecuada. En términos fotográficos, se dice que controlan la exposición de la foto. Además, la cámara debe controlar el lente para ajustar el enfoque correctamente. Aunque la mayoría de cámaras compactas traen mecanismos automáticos de enfoque, muchas cámaras profesionales y algunas compactas permiten el control manual del enfoque, dando una mayor flexibilidad y exactitud en tomas inusuales.


Las cámaras digitales pueden utilizar tres tipos diferentes de lentes (zoom se refiere a acercamiento óptico):

Lentes de enfoque-fijo, zoom-fijo : Estos son los tipos de lente más baratos, ya que no permiten ajustar ningún parámetro, ni acercamiento ni enfoque. Se encuentran usualmente en cámaras baratas y desechables. No se recomienda utilizarlos, a menos que sea por emergencia.

Lentes de zoom óptico, auto-enfoque: Estos lentes son los que se encuentran en la mayoría de cámaras compactas. Permite un rango limitado de acercamiento al sujeto, y usualmente se encargan automáticamente del enfoque. Aunque no son perfectos, funcionan razonablemente bien. Usualmente no es posible intercambiarlos, ya que la cámara lo trae integrado, solo permiten agregarle "accesorios", que permiten variar el acercamiento.

Lentes intercambiables: Estos lentes son usualmente de nivel profesional, y muchas veces permiten intercambiarse con lentes de la misma marca, aún de cámaras de film. El ser intercambiables permite al fotógrafo la máxima flexibilidad, ya que puede escoger qué lente utilizar, según sea la ocasión. Lentes en esta categoría van desde USD $50 hasta más de USD $10,000, dependiendo de la calidad del lente y del acercamiento requerido. Usualmente, solo están disponibles en cámaras de nivel profesional, y sólo son intercambiables entre cámaras de la misma marca.

Existe un cuarto tipo de "lente", pero en realidad es solamente un acercamiento digital, realizado internamente por la cámara, y que se llama zoom digital. En éste, la cámara simula acercarse al sujeto más allá del límite óptico del lente, utilizando algoritmos de software, pero el resultado es siempre de muy mala calidad, por lo que no se recomienda utilizarlo. Siempre que esté buscando especificaciones de cámaras digitales, fíjese que diga zoom óptico y no digital.

Almacenaje de Fotos Digitales

Finalmente, estamos listos para guardar la imagen permanentemente. La mayoría de las cámaras digitales actualmente guardan las imágenes en memoria Flash, la cual se ingresa en la cámara, usualmente en un compartimento especial. Dependiendo de la cámara, pueden usar formato SD, Compact Flash, Memory Stick y otros. Ya que son tarjetas con formato Flash estándar, es posible utilizar estas mismas tarjetas con lectores de Flash en computadores, o aún utilizarlas en otros dispositivos electrónicos como PDAs o teléfonos celulares.


La capacidad de almacenamiento de la tarjeta limitará la cantidad de fotos que pueden almacenarse en ella. Al mismo tiempo, el usuario usualmente puede escoger el tamaño de las fotografías que tome (van desde el máximo de la cámara, hasta formatos más pequeños) así como la calidad de la imagen. El formato de almacenamiento de las imágenes usualente es JPEG, ya que es muy conveniente por su alta compresibilidad. También pueden utilizarse formatos TIFF, y en algunos casos, formato RAW, que incluye toda la información obtenida por el sensor, sin ningún procesamiento. A pesar que este último ocupa una cantidad grande de espacio, permite extraer un poco más detalle de las fotos que lo que sería posible con el JPEG solamente, ya que que el JPEG ya fue comprimido. Usualmente, una tarjeta flash de 1Gb de espacio permite almacenar varios cientos de imágenes de una cámara digital.

Para visualizar las fotos de forma general, la mayoría de cámaras digitales traen una pequeña pantalla LCD, en la cual se pueden ver todas las fotos almacenadas, así como también hacerles pequeños ajustes, y/o borrarlas. Esto permite una gran flexibilidad, ya que no tenemos que esperar días a que se revele una foto para ver que salió mal, habiendo perdido nuestro dinero y tiempo. Ahora, podemos tomar fotos, verlas inmediatamente, borrarlas si es necesario, y volver a repetir los pasos hasta que queden exactamente como las queremos.

Finalmente, para poder transferir nuestras fotos a la computadora, la mayoría de cámaras ofrecen varias opciones. La opción más fácil es extraer la tarjeta flash de la cámara, y conectarla con un lector apropiado a un computador para copiar las imágenes. Muchas cámaras también traen un cable de fábrica que permite conectarlas directamente a un computador via USB, para transferir las imágenes. Finalmente, hay algunos modelos de cámaras que permiten copiar las imágenes a un computador en forma inalámbrica, ya que traen integrado una tarjeta inalámbrica, o puede adaptárseles un accesorio. Ya en el computador, es fácil editar las imágenes digitalmente, imprimirlas, enviarlas por correo, o simplemente almacenarlas como recuerdo. Algunos modelos de cámara permiten mandar las fotos directamente a una impresora sin necesidad de un computador.

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