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Introducción a la imagen digital en cámaras y videocamaras

Una de las principales diferencias entre las cámaras de película tradicionales y las cámaras digitales de fotografia y vídeo profesional son cómo estas capturan las imágenes. En vez de película fotográfica, las cámaras digitales usan un dispositivo llamado sensor de captura de imagen, normalmente un dispositivo de carga acoplada ó CCD (charge-couple device, CCD). En la superficie de cada uno de estos chips de silicio existe una rejilla que contiene centenares de miles o millones de diodos fotosensibles llamados fotositios, foto elementos, o píxeles. Cada uno de estos fotositios captura un único píxel de la futura imagen.

Una cámara digital de vídeo se caracteriza por componer una imagen basándose en los siguientes parámetros:

Exposición
Cuando se abre el obturador de una de estas cámaras, una célula es la encargada de medir la cantidad de luz que atraviesa la lente determinándose la apertura y la velocidad de obturación para obtener un exposición correcta. En el momento del disparo, cada uno de los pixeles en el sensor, registrar el brillo de la luz que recoge almacenándose una determinada carga eléctrica. Si el sensor recoge mucha luz, la carga será muy alta mientras que si la luz obtenida es baja, la carga será menor.

Tras cerrarse el obturador al terminarse la exposición, cada carga de cada uno de los pixeles del sensor es medida y convertida a un número digital. El conjunto de número digitales obtenidos formará la imagen de conjunto final ajustándose al mismo tiempo el color y el brillo.

Colores
El dispositivo CCD sólo puede capturar el brillo y no el color de cada uno de los pixeles. Sólo es posible registrar una escala de 254 tono de grises de ahí que para poder obtener el color final, se tenga que obtener por la intersección de un filtro de colores rojo, verde y azul.

Por lo tanto, cada uno de los pixeles del CCD, puede registrar únicamente el brillo de luz correspondiente a su filtraje tras pasar a través de este.

Los controles
Al ser las cámaras digitales muy parecidas a las de 35 milímetros y contener un objetivo y un un diafragma, la lente en ambos casos lleva la luz de la imagen a capturar hasta la distancia de enfoque de la cámara para que esta pueda crear la imagen y almacenarla.

Gracias a una mayor o menor apertura del obturador podemos controlar la cantidad de luz que entra en la cámara. La apertura del obturador puede combinarse con diferentes velocidades de exposición controlándose con ello también el tiempo en que la luz entra a la cámara. De ahí que existan dos posibilidades a la hora de obtener una imagen, una mediante un control automático y otra mediante control manual.

Exposición automática y manual
La exposición ó cantidad de luz que recibe el sensor CCD, determinará como de clara u oscura será la imagen. En el momento en que el obturador se abre, la luz (reflejada desde el objeto y enfocada por la lente) es proyectada sobre el sensor de captura de imagen dentro de la cámara. Si llega al sensor demasiada luz, se obtendría una fotografía muy clara. En el efecto contrario, con poca luz recibida por el sensor, el resultado será de una imagen oscura y con falta de detalles y nitidez.

Resumiendo, mediante la exposición automática, la cámara dispone uno o dos ajustes, el control de la apertura de diafragma y la velocidad de obturación ó tiempo de apertura del diafragma.

Por otro lado, tenemos la exposición manual que nos permitirá establecer una serie de factores adicionales además de la apertura de diafragma y la velocidad de obturación. Por ejemplo la prioridad de apertura permite seleccionar la apertura diafragma (controlar la profundidad de campo). A continuación la cámara selecciona la más optima velocidad de obturador para obtener una buena exposición.  Con la prioridad de obturación se nos permite seleccionar la velocidad del obturador, controlando de esta forma el movimiento y seleccionandose la mejor apertura para la exposición.

Existe un tipo de cámaras que permiten seleccionar una determinada área de la imagen a capturar y medirla usando directamente un medidor de iluminación puntual. De esta forma, sólo la parte de la escena del centro del visor es medida para su capturar, el resto es descartado. Muchas de las cámaras del mercado ofrecen únicamente exposición automática mientras que las mejores permiten el control de una gran variedad de variables.

Compensación de la exposición
Otro factor a tener en cuenta es la compensación de la exposición que permite ajustar escenas donde la exposición automática es confusa, como en la captura de imágenes procedentes de contraluces o en parajes nevados o playas. Mediante los sistemas de exposición automática, se tiende a establecer las imágenes claras como demasiado oscuras y viceversa para con las escenas muy iluminadas. Gracias a la compensación de la exposición, es posible poder aclarar u oscurecer la imagen a voluntad.

El control de la exposición
Este control se consigue pasando del modo automático establecido por defecto al modo manual el cual, como se ha dicho anteriormente, permitirá seleccionar la velocidad del obturador y apertura de diafragma. Con ellos nos aseguramos poder controlar el movimiento y la profundidad de campo de la imagen.

Velocidad del obturador
Con el control de la velocidad de obturación obtendremos de objetos en movimiento, imágenes nítidas o más difusas. Con una velocidad de obturación alta para objetos que se mueven rápidamente, la imagen que se obtiene resulta mucho más nítida que de forma contraria. Los trípodes facilitan el obtener imágenes más nítidas cuando la apertura del diafragma va a ser más prolongada.

Control de aperturas
Gracias al control de apertura podremos modificar la profundidad de campo, obteniendo imágenes con el fondo desenfocado o imágenes con el fondo y el primer plano enfocados. Aperturas menores proporcionan mayor profundidad mientras que aperturas mayores dejaran fuera de enfoque el fondo.

Tipos de enfoques
El concepto de profundidad de campo visto anteriormente, esta vinculado al enfoque. Cuando enfocamos con la cámara, solo podemos obtener un plano de la forma más nítida posible (plano de enfoque). Todo lo que exista por delante o por detrás del plano de enfoque se verá cada vez menos nítido o más definidos.

El área por delante y por detrás del plano de enfoque crítico donde las cosas aparecen aceptablemente nítidas se llama “profundidad de campo“.

Las cámaras digitales suelen presentar tres tipos de enfoque: fijo, automático, o manual.

Enfoque fijo
El enfoque fijo permite obtener objetos nítidos dentro de una distancia específica sin posibilidad alguna de modificar dicho enfoque.

Autofoco
El autofocus o enfoque automático se basa en utilizar una pequeña zona en el centro exacto de la imagen para enfocar la lente de la cámara automáticamente.

Enfoque manual
Por último, el manual nos permitirá seleccionar la parte de la escena que se presentará de forma más nítida al resto de la imagen.

Equilibrio de blanco
La luz y los colores que esta presenta bajo determinadas circunstancias puede afectar a los colores de la misma imagen a obtener. Para ello cada película fotográfica convencional posee unas características determinadas para cada tipo de iluminación particular ya sea artificial o luz convencional. En ocasiones es necesario colocar filtros en las cámaras convencionales para ajustar los colores que se obtendrán y evitar tonalidades dominantes sobre el tipo de luz que se fotografía. En las cámaras digitales no se utilizan filtros sino un dispositivo, denominado “balance de blancos”, que permite controlar el brillo relativo de los componentes rojos, verdes y azules, asegurándose de esta forma una mayor precisión para con los colores obtenidos Como en el caso del enfoque, la mayoría de las cámaras ajustan el “balance de blancos” mientras que otras permiten ajustes manuales o tienen predefinidos una serie de ajustes dependiendo del lugar y las condiciones meteorológicas más frecuentes.

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