Fotografía digital en Linux, 2

Segunda entrega del «curso» de fotografía digital en Linux.

Seguimos aún con las «bases teóricas».

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Del sensor al archivo

La señal que sale de cada detector no es aún digital, es analógica: simplemente una tensión proporcional a la cantidad de luz que ha llegado. Esta señal puede ser amplificada dependiendo del valor iso seleccionado (la señal a iso 100 no está amplificada) y recién entonces entra en lo que se llama «convertidor analógico-digital». Lo que hace este convertidor es tomar la distancia entre «señal cero» y «señal máxima» y dividirla en un cierto número de niveles. Generalmente, estos convertidores devuelven señales de 12 bits, es decir 212 = 4096 niveles: las digitales compactas suelen trabajar a 8 bits, lo cual da 28 = 256 niveles para cada color (cada canal de color), mientras que algunas cámaras profesionales llegan a los 14 bits, que da 16384 niveles. El valor de la señal es entonces «redondeado» (digitalizado) al valor más cercano de esos niveles y se le asigna el número de nivel. Es ese dato y no el valor de la señal en sí, lo que viene guardado.

Lo que sucede luego depende del tipo de cámara utilizado y de su configuración. Las cámaras compactas procesan la información dada por el convertidor y devuelven una imagen jpg a 8 bits por canal (es decir, 256 niveles de rojo, 256 de verde y 256 de azul), mientras que las reflex digitales permitirán además salvar un «archivo raw» que no es otra cosa que la salida cruda (raw, en inglés, significa crudo) del convertidor, para poder luego procesarlo en la computadora manteniendo toda la «gama dinámica» original (es decir, todos los niveles).

Bits de color y bits de contraste

Es posible que encuentren por allí textos que dicen que el jpg es un formato a 24 bits… Bien, les develaré el misterio: ese 24 significa en realidad 3 por 8

Exactamente: 24 bits son en realidad 8 bits por canal de color.

Lo mismo sucede con los monitores de las computadoras y las impresoras: «color real, 24 bits», quiere decir «color aceptablemente realista, 8 bits por canal».

8 bits de rojo + 8 bits de verde + 8 bits de azul = 24 bits de color

lo cual significa tener 16777216 colores (224), el punto es que

8 bits de rojo + 8 bits de verde + 8 bits de azul siguen siendo 8 bits de contraste.

En una imagen de 8 bits por canal de color como puede ser un jpeg podemos conseguir un gran número de colores, pero la «distancia» entre oscuridad absoluta y luz máxima sigue siendo como máximo de 8 bits, es decir, solamente 256 niveles.

Justamente por esto uno de los grandes problemas de la fotografía digital, especialmente si se trabaja con pocos bits (es decir, en las cámaras compactas) son las imágenes donde se retratan escenas con gran contraste de iluminación, ya que si se tienen luces muy altas las zonas oscuras perderán detalles.

Rango dinámico y profundidad de bits

Muchos fabricantes (todos) de cámaras digitales de alta gama dicen que «el rango dinámico del convertidor analógico digital (ADC) es de 12 bits», como para demostrar la buena cámara que están vendiendo… pero existe un problema: el rango dinámico nada tiene que ver con la cantidad de bits del ADC.

La cantidad de bits del ADC dice cuántos niveles de intensidad existen entre «oscuridad absoluta» y «saturación completa», o mejor dicho entre «señal cero» y «señal máxima», mientras que el rango dinámico es la variación que la cámara puede percibir. El problema, claramente, es que los sensores de las cámaras digitales no están exentos de «ruido» (las variaciones aleatorias en la intensidad registrada que se deben a la temperatura de la CCD/CMOS de la cámara) y por lo tanto la cámara nunca registrará un valor cero, aún cuando no exista luz en ese punto. Es ingenuo pensar que en una cámara no refrigerada este ruido térmico va a tener un nivel lo suficientemente bajo como para afectar solamente el primer bit y por lo tanto el verdadero rango dinámico de las cámaras es menor al anunciado. Cuánto menor es algo difícil de definir, especialmente ante la falta de datos oficiales de los fabricantes…

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