¿Qué explica la compensación entre la calidad de imagen (detalles finos versus granulosidad / ruido) y la configuración ISO, tanto para las cámaras de película SLR tradicionales como para las SLR digitales?

Se trata de sensibilidad a la luz.

En la película, tienes cristales de haluro de plata. Cuando tal cristal es golpeado por la luz, se altera químicamente. Cuando desarrolla la película, aplica una sustancia química, su revelador, que actúa sobre esos cristales cambiados, convirtiéndolos en granos negros de plata. Luego, aplica un blanqueador, que elimina todos los granos sin cambios.

Un grano solo puede cambiar cuando es golpeado por la luz. Entonces, una película de grano más fino necesita más fotones que la golpeen, causando la reacción en cadena en el haluro de plata. Si pones granos más grandes, necesitas menos luz para hacer ese cambio, pero por supuesto, cristales más grandes significan una foto más granulada. Haga que la película en sí sea más grande, y el tamaño relativo del grano de la foto disminuye para la misma velocidad de la película … por lo tanto, los profesionales prefieren cámaras de 35 mm, medianas y, a veces, incluso de gran formato.

En fotografía electrónica, se trata tanto del tamaño de píxel como del ruido del sensor. Cada píxel en su cámara digital contiene un fotodiodo, un componente electrónico sensible a la luz. Por cada fotón que golpea un fotodiodo, se libera un electrón. Los electrones acumulan una carga en cada sitio de píxeles en el transcurso de la exposición. Esa carga se mide como un voltaje mediante un amplificador de detección, que funciona con un convertidor analógico a digital, que convierte ese voltaje en un valor digital.

Esa carga solo se acumula cuando un fotodiodo es golpeado por la luz. Cuanto más grande sea su sensor de píxeles (su objetivo), más fotones por píxel para cualquier EV dado. Por lo tanto, los profesionales tienden a usar cámaras digitales de formato completo de 35 mm e incluso de formato medio o grande (aunque la mayoría de las cámaras de gran formato se basan en una tecnología diferente, en el mundo digital).

Todos los sistemas electrónicos también tienen ruido … el movimiento aleatorio de los electrones causado por el calor (por ejemplo, no estamos en cero absoluto) y la interferencia del funcionamiento de la electrónica en sí. No se puede hacer nada con respecto al calor, pero las mejoras en el ruido electrónico y la calidad de cada fotodiodo de varias maneras han mejorado los sensores digitales, mucho mejor que la película en este momento.

Así que mencioné ese amplificador sensorial … cuando tienes una carga fuerte en un sitio de píxeles, se puede digitalizar de forma bastante directa, sin necesidad de ganancia, el ISO nativo del sensor. Con luz brillante, el ruido en el sistema está muy por debajo del bit menos significativo de su salida digital … para que no vea ruido. Pero a medida que cae la luz, cada píxel acumula menos carga. La ganancia del amplificador se puede ajustar, lo que aumenta el voltaje derivado del cambio almacenado, de la misma manera que una radio o un teléfono celular aumentan una señal débil cuando está en un área marginal. Está bien hacer un poco, pero a medida que aumenta la amplificación, en algún momento, un poco de ese ruido comienza a entrar en el rango de visibilidad: la fluctuación aleatoria de los electrones de ruido comienza a ser comparable a la carga almacenada. Continúa y entra más ruido en la imagen real. Las cámaras digitales pueden ajustarse a las pequeñas diferencias regulares entre píxeles, pero el ruido es, por definición, aleatorio. Entonces, a medida que amplifica ese amplificador, parece cada vez más ruido, hasta que domina la imagen.

En las películas, las películas con ISO más alto tienen granos de plata más grandes, por lo que las probabilidades de ser golpeado por un fotón son mayores. Granos más grandes = más sensibilidad. En digital, los píxeles tienen un tamaño constante. Cuando un fotón golpea un píxel, el sitio fotosensible puede acumular carga … más fotones, más carga. Sin embargo, a bajos niveles de luz, la señal necesita ser amplificada para ser detectada. La cantidad de amplificación requerida varía según el nivel de luz general. La cantidad de amplificación se llama ganancia. Desafortunadamente, los sensores tienden a tener una cierta cantidad de ruido aleatorio. Cuando ese ruido se amplifica a altas ganancias, ese ruido se vuelve significativo en comparación con la señal debido a que la luz golpea el píxel. Cuando escuchas el término “señal a ruido”, este es el tipo de cosa al que se refiere. Ese ruido es la versión de grano de la fotografía digital. A medida que los sensores mejoran, hay menos ruido. A medida que los píxeles se hacen más grandes, hay menos ruido. El grano en la película tiene un tamaño constante para una película / exposición / revelador dado. La única forma de minimizar sus efectos es imprimir más pequeño o usar un formato más grande. Un negativo de 8 × 10 es aproximadamente 60 veces más área que un negativo de 35 mm o el equivalente de aproximadamente 480 megapíxeles (escaneado a 2400 ppp).

Tomo un enfoque para la captura de imágenes que lleva a mi decisión de compensación.

Mi primera decisión creativa es la apertura. Esto determina mi profundidad de campo. También determina cuánta luz pasa la lente al sensor o película. Tengo lentes que se abren hasta f / 1.2 pero debes tener cuidado porque la profundidad de campo puede ser muy delgada.

Mi segunda decisión creativa es la velocidad de obturación. Esto es especialmente importante cuando el sujeto está en movimiento. Dependiendo de la situación, se puede usar la panorámica para extender el tiempo de obturación mientras se evita el desenfoque de movimiento o se puede usar un trípode u otra ayuda para estabilizar la cámara para exposiciones más largas.

La tercera decisión es sumar o restar de la cantidad de luz disponible. La luz se puede reducir usando un filtro de densidad neutra o sombreando al sujeto. La luz se puede aumentar mediante el uso de reflectores o luces estroboscópicas.

El factor final es el aspecto limitante del rango ISO de la cámara (o película disponible). He usado una película de alto grano, especialmente película en blanco y negro, para alcanzar velocidades ISO de 3200. Los grandes granos de plata utilizados en esta película se pueden usar para un beneficio artístico si desea una sensación arenosa en sus imágenes. Pero para la mayoría de las aplicaciones, mi preferencia personal es hacia un grano más fino. En digital, mi selección de cámara se basa en mi entorno de trabajo. Por ejemplo, tomo muchas fotos en competiciones de gimnasia. La iluminación está mejorando últimamente, pero normalmente necesito disparar a ISO 6400 o superior. Entonces, seleccioné una cámara (Canon 1Dx) que admite ese ISO con poco ruido (no notable). A diferencia del grano de película, encuentro que el ruido digital es menos atractivo.

El ruido digital se puede reducir en el procesamiento posterior, pero el proceso es destructivo para la nitidez de la imagen. He usado configuraciones ISO muy altas en situaciones en las que no había otra forma de capturar la imagen … por ejemplo, multitud que se movía en una calle oscura por la noche y capturada sin flash. Se puede utilizar un excelente software de reducción de ruido como DxO Optics Prime o Nik Dfine, entre otros, para reducir el ruido, pero siempre es un equilibrio dejar algo de ruido en la imagen para evitar matar los detalles de la imagen.

Así es como funciona para las cámaras digitales.

Se coloca una tarjeta gris al 18% frente a una cámara. Se configuran el número f del objetivo y el tiempo de obturación (t), y la iluminación de la escena se ajusta hasta que la cámara registre un valor de 18/106 del rango completo para los píxeles de imagen correspondientes (para píxeles de 8 bits con un valor de rango completo de 255, ese es un valor de 43). Luego, la luminancia de la escena (L) se mide con un medidor de luz calibrado en cd / sq. metro. El ISO ‘base’ se calcula por fórmula

ISO = 15.4 * (número f) ^ 2 / L * t

La definición formal de ISO usa un valor de 10 en lugar de 15.4. El factor 15.4 incorpora correcciones para transmisiones de lentes típicas del 90%, viñetas y correcciones de geometría.

Y eso es eso. Al tomar fotos de escenas con una gama de escalas de grises, este enfoque coloca los tonos más brillantes cerca de la escala completa en la imagen final. El punto es recolectar tanta luz como sea posible sin saturar el sensor en los tonos más brillantes. Por esa razón, esto se llama el método de ‘saturación’ para la base ISO.

Ahora cuidemos algunos conceptos erróneos comunes. Establecer una cámara a un ISO más alto hace que la cámara reporte números más altos para una exposición dada. Eso es todo lo que hace y todo lo que debe hacer. Esta característica permite que la cámara se use en situaciones de poca luz mediante el mapeo de bajas exposiciones en tonos que dan una imagen útil.

En las cámaras modernas de gama alta, eso es todo lo que sucede. El aumento de la configuración ISO no cambia la sensibilidad del sensor. En la mayoría de las cámaras modernas, la configuración ISO no cambia las ganancias del amplificador. Para repetir, todo lo que hace un ajuste ISO más alto es que la cámara informe una exposición más baja como un tono más brillante en la imagen final.

Hay una desventaja al usar configuraciones ISO más altas. Las áreas de baja exposición en el sensor tienen contribuciones relativamente mayores debido al ruido. Parte de esto es “ruido de lectura” de la electrónica (que es muy pequeño en los sensores modernos), otra parte es “ruido de disparo” debido a la naturaleza cuántica de la luz. De cualquier manera, la configuración de ISO alta hace que el ruido inherente a las regiones de baja exposición del sensor se notifique a valores más brillantes. Por lo tanto, una consecuencia del uso de configuraciones ISO altas es un ruido más aparente en la imagen final.

También hay inconvenientes al usar una configuración ISO demasiado baja. Si hay regiones muy brillantes en la imagen, como los reflejos de luz, esas áreas de alta exposición se recortarán al valor de escala completa de los píxeles de la imagen correspondiente. Esto da como resultado áreas expulsadas y cambios de color indeseables.

Hay una gran cantidad de malentendidos sobre la configuración ISO en las cámaras digitales. De hecho, la perilla estaría mejor etiquetada como ‘brillo de la imagen’ porque eso es lo que hace, ajusta el brillo de la imagen para producir una foto agradable en situaciones de baja exposición. Es muy parecido a la configuración de brillo en su televisor o pantalla de computadora.

Una vez que se ha establecido el ISO para una imagen, la cámara usará esa configuración para producir la vista previa y para procesar la salida a JPEG.

Un ISO más alto solo hará que el sensor sea más sensible a la luz ambiental, por lo que en situaciones de poca luz, debe aumentar la configuración ISO de su cámara, de modo que su sensor pueda captar la señal incluso desde una menor cantidad de luz al ser más sensible a Cualquier luz disponible. Ahora, la sensibilidad no es solo a la luz, sino también al ‘ruido’ en la luz, por lo que un aumento de ISO significa que el sensor será más sensible al ‘ruido’ y eso es lo que hace que las imágenes parezcan granuladas.

More Interesting

Cómo tomar una buena foto de las luces de la ciudad mientras estás en un automóvil en movimiento por la noche con una cámara réflex digital

¿Qué control remoto del obturador es mejor, el que tiene cable o el que no?

¿Cuál es la mejor lente canon 1200D para fotografía de viaje?

¿Cuál es el equipo básico que necesito antes de que pueda comenzar a vloguear?

Fotografía: ¿Qué es mejor, un cuerpo de cámara promedio y una lente excelente o un cuerpo de cámara excelente y una lente promedio?

Si un video como este fuera tomado durante una misión Apolo, ¿podríamos ver a los astronautas o el módulo lunar en la luna?

¿Necesito un televisor 4K para aprovechar al máximo una GoPro Hero Black 4?

¿Cómo funcionan los sensores de la cámara?

Tengo muchas ganas de comprar una DSLR para fotografía profesional en los próximos meses. ¿Cuál es mejor y por qué, Canon o Nikon?

¿Cuáles son las diferencias entre las cámaras infrarrojas térmicas sin refrigeración LIR de FLIR y las cámaras infrarrojas térmicas enfriadas con IR de MWIR en cuanto a alcance y rendimiento?

¿Qué es mejor, una cámara de 8 megapíxeles con un tamaño de sensor de aproximadamente 1 / 3.2 frente a una cámara de 20 megapíxeles con un sensor de aproximadamente 1 / 2.3?

¿Cuál es una buena lente para la Nikon D3300 de menos de 18 mm?

¿Cómo se calcula generalmente la esperanza de vida de la cámara digital? A menudo escuché que los modelos como Canon 550D tienen 1,00,000 clics. Una vez que lo cruces, la cámara estará muerta. Es verdad ? ¿O es solo que tengo que reemplazar el obturador?

¿Qué cámara réflex digital Nikon es más comparable a la serie Canon 5D?

¿Puede dar información completa sobre cómo tomar fotos de calidad en Canon EOS 1200d?