Relación de contraste y latitud de exposición

Relación de contraste

Se define como la relación entre la luminancia del color más brillante (blanco) a la del color más oscuro (negro) que el sistema es capaz de producir.
Es por tanto la cantidad de luminosidades (grises) que es capaz de producir un CCD entre el blanco y el negro, es decir, si un CCD tiene una relación de contraste de 50:1 quiere decir que la zona de mayor luminosidad tiene 50 veces mas luz que la zona más oscura.
Una alta relación de contraste es un aspecto deseado de cualquier CCD. Esta característica es la que marca la diferencia entre una cámara profesional y otra que no lo es. De hecho la gran diferencia entre el video y el cine es precisamente la relación de contraste, en el cine las cámaras son capazes de captar muchas más luminosidades que las cámaras de video, la otra gran diferencia seria la profundidad de campo.

Latitud de exposición

En principio es un concepto que surge de la utilización de la emulsion o película sensible para la captación de la luz. Cada tipo de película posee una latitud de exposición característica, que indica el margen de error en la exposición de la película para que reproduzca el color y los tonos reales de la escena captada.


La desviación de la exposición ideal hacia las luces, es decir,la película es expuesta durante más tiempo o le llega más cantidad de luz del que es capaz de soportar, se denomina sobreexposición .Las zonas que reciben demasiada luz se verán obstruidas por un exceso de plata, perderá contraste y nitidez y aumentará su grano.
La desviación hacia las sombras, es decir la pelicula es expuesta menos tiempo de l que necesita o le llega una cantidad de luz insuficiente para reproducir correctamente la imagen, se denomina subexposición. Esto provoca que los negativos sean débiles, no se depositan suficientes cristales de plata para reproducir con detalle las zonas oscuras y de sombras.

Cuanto mayor es la latitud de una película tendremos una mayor franja de exposiciones correctas, por lo tanto seremos capaces de reproducir correctamente en una escena zonas con una diferencia de luminosidad importante.

En la actualidad el rango dinamico o latitud de exposición se encuentra en nuestro sensor CCD, ya que este es el que actua como "emulsión" de nuestra cámara digital.
El rango dinámico se suele representar por el número de diafragmas o f-stops que es capaz de retratar en una misma toma el sensor, es decir, si nuestra cámara tiene un rango dinámico de 6 f-stops quiere decir que podremos captar una imagen en la que las luces midan un f16 y las sombras un f5.6.

Estos pasos o f-stops no son otra cosa que la escala logaritmica de medición de la luz, en la que de un paso a otro siempre hay una relación de doble-mitad de luz.


Ejemplos de secuencias con diferentes relaciones de contraste y latitudes de exposición.


Lucia y el sexo.Clave alta

En esta secuencia, el director de fotografia expone la toma para que Lucia, salga ligeramente sobreexpuesta, además como están en un exterior en un dia muy soleado la mayor parte de la escena esta completamente sobre expuesta, pues apesar e esto y debido al gran rango dinámico de la cámara utilizada para rodar esta película la carretera se ve oscura, habiendo una gran diferencia entre las luzes y las sombras, yo diria que en esta escena tenemos de 12 a 15 f-stops de diferencia entre la zona de luces y la de sombras.

Alien. Clave baja

Esta es un claro ejemplo de una clave baja, en la que la iluminación es muy tenue, prácticamente solo ilumina con contraluzes para distinguir las siluetas de los personajes. En esta secuencia el rango dinámico es menor, ya que menos el final de la secuencia cuando miran arriba y se ven las luces, todo el resto de la secuencia es en total o casi total oscuridad. En el momento final cuando se ven las luces, aparecen completamente sobreexpuestas, esto nos indica que esta fuera de la gama de exposiciones correctas de la película.

Atraco perfecto. Rango dinamico bajo

En esta secuencia la gama de tonos es mucho menor, ya que las posibilidades técnicas del momento eran mucho menores que en los dos ejemplos anteriores. A pesar de ello Kubrick hace un uso magistral de la iluminación colocando zonas de sombra y luz para enfatizar los gestos o los personajes que el quiere.
Pero la diferencia entre estas suces y sombras es mucho más sutil que ne las dos secuencias anteriores, lo cual es debido a que el rango dinámico de la película es menor que en las anteriores secuencias. Se puede observar como en las zonas de sombra el detalle es nulo, las tonalidades se vuelven opacas y sin apenas textura.

Captando la luz. El Sensor

El sensor es el equivalente a la película o emulsión fotosensible utilizada tanto en fotografia como en el cine analógicos. Pro tanto el sensor es la parte de nuestra cámara que recoje la luz y la convierte en corriente eléctrica para que más tarde el hardware de la cámara interprete esta corriente eléctrica y produzca una imagen.


Un sensor tiene las siguientes características fundamentales:

• Tamaño
• Tipo de tecnologia (CCD o CMOS)
• Cantidad de píxeles

Tamaño:

Fotografia:

En cuanto al tamaño del sensor, solo existe un standard que es lo que en digital llamamos "full frame" que es el tamaño equivalente al fotograma de la película de 35mm usada en la fotografia analógica. Este sería el tamaño de sensor más grande en el campo de la fotografía de 35mm.

Todos los demás tamaños el sensor en 35 mm vienen determinados por la marca de las cámaras ya que en este aspecto no hay ningún standard que cumplan todas.

Para estos sensores que son más pequeños existe lo que se llama el factor de multiplicación que sirve para saber a que equivale una óptica (en mm) para el tamaño de sensor que tu posees, ya que la numeración de las ópticas en mm viene dada por la distancia a la que se encuentra del plano focal. Esta numeración es la standard para cámaras fullframe  pero al cambiar el tamaño del sensor cambia esta relación.

Aplicando este factor de conversión podremos calcular a que equivale la misma óptica en diferentes sensores.

Vídeo:

El tamaño de sensor en vídeo se clasifica por el uso de la propia cámara, siendo así:

• Cámaras domésticas: 1/6"
• Cámaras Industriales: 1/3"- 1/2"
• Cámaras Profesionales: 2/3"

* 1 pulgada = 2.54 centímetros.

Tipo de tecnologia:

Existen básicamente 2 tipos de tecnologías para la fabricación de fotosensores y estas son CCD (Charge Coupled Device) y CMOS ((Complementary Metal Oxide Semiconductor).

Ambos sistemas parten de la misma base, esta es una matriz de semiconductores cuya función es almacenar la carga eléctrica de cada una de las celdas de esa matriz, estas celdas son los píxeles del sensor.

La diferencia entre las dos tecnologías es el tratamiento de esta corriente eléctrica que se genera por la exposición al la luz.

CCD:

En el caso del CCD se realiza una lectura de las corrientes de cada uno de estos píxeles y toda esta información se pasa por un conversor analógico-digital que traduce esta información en forma de datos.

En este caso el coste es más elevado porque se necesita un chip además del propio sensor para realizar esta tarea.


Video explicativo:

CMOS:

En este caso cada pixel es completamente independiente ya que posee un transistor por cada pixel y este es el que se encarga de realizar la digitalización de la señal que proviene de los semiconductores.

De esta forma se ahorran costes de producción ya que todos los elementos necesarios para la formación de la imagen digital se encuentran en el propio sensor y no se necesitan chips adicionales.

Video explicativo:

Comparando ambos sistemas, el CCD suele dar mejores resultados en cuanto a la calidad de las imágenes, tienen mayor rango dinámico, menor ruido y son más uniformes.

En cambio los CMOS son más baratos de construir y mucho más rápidos a la hora de hacer todo el proceso. Esta es la tecnología que más se está mejorando pero aun no está al nivel del CCD.

En vídeo la tecnología más utilizada es CCD y las cámaras llevan unos espejos dicroicos que dividen la luz en las tres componentes (RGB) y cada una de estas componentes la recoje un sensor, de esta manera se crean los colores.

Cantidad de píxeles:

Esta característica es la que nos va a dar la resolución en pixeles de nuestra imagen.

Es la cantidad de celdas que tiene nuestro sensor y no por tener más pixeles la imagen tendrá mayor calidad.

La densidad de pixeles se halla dividiendo el numero de pixeles del sensor por el área de este. Hay que buscar un equilibrio entre la densidad de píxeles que tiene nuestro sensor y el tamaño del mismo.

Una cámara compacta puede tener 12 millones de pixeles pero que el sensor sea de un tamaño ínfimo, en cambio una DSLR puede ser Full frame y tener 8 millones de pixeles teniendo una calidad de imagen muy superior a la de la cámara compacta ya que su sensor es notablemente más grande.

Para finalizar adjunto un video documental explicando el proceso de creación de los sensores