¿Cómo llega la luz al sensor?
A todos nos gusta tomar fotografías y muchos entendemos cómo funciona una cámara. Pero ¿realmente sabes que sucede con al luz al llegar al sensor? La luz atraviesa varios filtros y dispositivos antes de alcanzar al sensor y aun allí es modificada. Veamos todo lo que sufre la luz antes de convertirse en bits y bytes.
La semana pasada hablamos acerca de la luz. Cómo se comporta, qué la afecta y cuáles son sus principales características. Hemos entendido que no tomamos fotografías, sino que pintamos con luz. Pero toda esta luz tiene que ser interpretada; de alguna manera tiene que capturarse y convertirse en un formato que pueda transmitirse de manera digital. Veamos entonces cómo se comporta la luz una vez que alcanza el sensor.
Finalizado el viaje a través de la lente, la luz todavía sufre varias modificaciones. Vamos a hablar del viaje promedio que realiza, el que la luz debe atravesar en la mayoría de las cámaras comunes de hoy en día, por lo que el proceso será similar a todos los casos posibles pero no igual en ciertos sensores o configuraciones.
Filtro de paso bajo
El primer paso que debe realizar la luz es atravesar el filtro de paso bajo. Este filtro es una fina lamina que se encuentra por sobre el sensor —el mismo que limpias al “limpiar el sensor” ya que no estás tocando el sensor propiamente dicho, sino el filtro de paso bajo— que “prepara” la luz para que esta sea interpretada de la mejor manera posible por la cámara. Este filtro usualmente lo que hace es reducir el efecto muaré que se presenta cómo olas u ondas en zonas de la imagen con patrones repetitivos. Claro que cualquier filtro por delante de la luz reduce la calidad de ésta, introduciendo problemas y desenfoques, pero usualmente el beneficio que traen es mucho más superior que los problemas que introducen.
En algunos tipos de fotografía estos ajustes que realiza el filtro son tan críticos que se comercializan ciertas cámaras que deshabilitan a pedido o directamente carecen la acción de este. La Nikon D800E es un claro ejemplo: directamente no trae este filtro, sino que su sensor es impactado directamente. Esto obliga al usuario a lidiar con problemas de patrones muaré en la postproducción, pero le permite tener fotografías de una acutancia muy, muy alta.
Filtro Bayer
El segundo filtro que debe atravesar la luz es el filtro Bayer (cuyo inventor murió el año pasado). Este filtro es el más agresivo de todos, ya que altera profundamente la luz y la “clasifica” en cierta manera, en pos de solucionar ciertos problemas nativos de todos los sensores comunes.
El filtro Bayer es una matriz de mosaicos verdes, rojos y azules qué, obviamente, representan los colores primarios. Cuando la luz atraviesa uno de estos mosaicos, solo al color correspondiente al mosaico se le permite el paso mientras que resto del espectro es absorbido. Los mosaicos verdes solo permiten las tonalidades verdes, los mosaicos rojos las tonalidades rojas y la misma historia con las azules. Estos rayos filtrados alcanzan cada fotodiodo de la cámara y estos almacenan la luz como una carga eléctrica.
Pensándolo un poco te darás cuenta que en este caso, cada pixel del sensor almacenaría solo una tonalidad de color, en vez del rango de tres colores a los que estamos acostumbrados y que representan todas las imágenes que vimos y veremos. Y esto es así, por qué los pixeles de la cámara “ven” en blanco y negro.
Así es, el sensor en realidad no detecta colores, sino intensidades. Cuando un rayo de luz impacta un fotodiodo, este no analiza su temperatura o parte del espectro de luz, sino que detecta tan solo que tan intenso es.
Entonces, una vez filtrada la luz en sus respectivos colores primarios la imagen debería verse, justamente, como ese filtro de colores. Y previamente a que la imagen sea guardada, esto es verdad.
Como se puede ver en la imagen de arriba, la fotografía antes de ser procesada se ve así. Es un enorme mosaico de colores que poco se corresponden con la vista que tuvimos a través de la lente. Lo que se hace para que la fotografía final se parezca a la vida real es interpolar la información. La interpolación es un tema que va y viene en este blog, siempre polémico y siempre se presta para el debate. Funciona de manera muy sencilla: estimando la información que falta.
Digamos que tenemos varios pixeles verdes y muy pocos azules y rojos. Nuestra grilla producida por el filtro Bayer mostraría intensidades muy altas en las secciones verdes y muy bajas en las otras dos. La interpolación, simplificando el asunto, estima cuales serían las intensidades basándose en la información que tiene alrededor y en nuestro ejemplo calcularía los espacios rojos y azules como verdes. En cierta manera, esta función “inventa” la información de color que no tiene y produce una imagen final más fiel que la que otorga el filtro Bayer. Y aunque parezca un pésimo método, es el mismo que venimos utilizando hace más de una década. Obviamente la interpolación produce problemas de acutancia y pérdida de nitidez, pero aún hoy sigue siendo el mejor método para volver a obtener la información que el filtro Bayer elimina.
Finalizada la captura de luz, los fotodiodos que fueron impactados almacenan la luz como una carga eléctrica que se le asigna un valor entre 0 y 255, siendo 0 la completa falta de luz y 255 el punto máximo donde el fotodiodo puede ser excitado. Esta carga es leída línea por línea por el controlador de la cámara, comenzando desde la parte de abajo del sensor hasta arriba —ya que la lente “da vuelta” la luz al atravesarla, dejando la parte superior de la imagen en la inferior y viceversa. Esta lectura línea por línea es la que introduce el efecto gelatina o rolling shutter al grabar video, ya que cuando se lee la última línea ha pasado un tiempo considerable de cuando se leyó la primera.
Estos datos se guardan se codifican a bits, se le aplican ciertos filtros digitales que varían con cada fabricante y se envían a la tarjeta SD. Luego tú la publicas en tu red social favorita y recibe unos cuantos likes. Tremendo viaje, ¿verdad?
Loading ...
