Como ejemplo de la existencia del grano tomamos una fotografía del puerto de Cotlliure. A distancia la vemos como una imagen con una continuidad de tonos, desde el blanco hasta el negro podemos observar múltiples variaciones de gris.
No obstante, si nos aproximamos lo suficiente comprobamos cómo la imagen está compuesta por un tapiz de puntos. Corresponden a los granos de las sales de plata ennegrecidos por la acción de la luz. Las gradaciones de grises en la fotografía en blanco y negro se obtienen a partir de la mayor o menor concentración de puntos. Si ampliamos suficientemente los granos de plata de la emulsión se hacen visibles.
Observamos cómo la imagen del puerto de Cotlliure se ve a distancia como un conjunto de tonos continuos. Pero con una ampliación suficiente el grano de la película se hace visible. Una fotografía en blanco y negro es el resultado de un tapiz de sales de plata que se ennegrecen como resultado de la exposición a la luz.
En la fotografía en color, ya se trate de un negativo o de una diapositiva ocurre algo similar.
Aquí, en lugar de una capa con sales de plata existen tres capas de pigmentos. Cada una de ellas es sensible a uno de los colores primarios. La combinación de las tres luces origina la imagen en color. Una fotografía de las islas Lofoten nos sirve de ejemplo. Desde una cierta distancia la vemos como un continuo de tonos de color, si bien una ampliación suficiente del negativo evidencia claramente el conjunto de granos de la emulsión fotográfica.
En la fotografía digital también nos encontramos con una imagen que reproduce con tonos continuos la realidad. Si nos aproximamos lo suficiente podremos observar cómo la imagen está formada por millones de elementos que cumplen la misma función que los granos de plata en las emulsiones clásicas.
Sensores digitales:
Únicamente que aquí no se trata de granos sino de píxeles. éstos no derivan de la sensibilización de sales de plata, sino de un análisis numérico de la luz, generado partiendo de las señales eléctricas de un sensor del tipo CCD o CMOS (CMOS: Complementary Metal Oxide Semiconductor. CCD: Charge-Coupled Device)
Píxel es un término que deriva de la contracción de picture y element, imagen y elemento en inglés. Los píxeles son las unidades mínimas que forman una imagen digital. En los dos ejemplos que siguen a continuación comparamos dos imágenes tomadas en el World Trade Center de Barcelona mediante los dos métodos principales de adquisición de una fotografía digital. La primera proviene del escaneado de una emulsión fotográfica, la segunda ha sido tomada directamente con una cámara digital. Comprobamos cómo, independientemente del origen, el resultado final es el mismo: una trama de píxeles. En el primer ejemplo la ampliación de la imagen proveniente del escaneado de un negativo revela el tramado de elementos que forman la imagen digital. En la segunda muestra se ha partido de la imagen tomada con una cámara digital para llevar a cabo la misma ampliación. También en éste caso se visualizan los píxeles.
El Escáner y la Cámara son los dos medios básicos de los que disponemos para obtener fotos digitales. Ambos parten de una realidad analógica para interpretarla numéricamente, es decir, para digitalizarla. El escáner parte de una imagen analógica, ya sea ésta en papel o en película. La cámara digital parte directamente de la realidad, que siempre es analógica. Pero en ambos casos el resultado es el mismo, un archivo digital.
Gracias a la digitalización podemos combinar fácilmente archivos de diversos orígenes. Todos contienen un mismo tipo de información, imágenes descritas mediante ceros y unos, el lenguaje del ordenador.
La imagen digital se compone de una matriz de píxeles que puede observarse en el monitor, almacenarse en la memoria del ordenador, interpretarse como minúsculos puntos de tinta sobre una superficie de papel o enviarse por internet.
Como ya decíamos al hablar de los soportes clásicos, la reproducción de una fotografía se basa en la percepción de infinidad de partículas que reproducen intensidades de luz o describen intensidades tonales.
Los píxeles de la fotografía digital son similares a los granos de cloruro de plata de la fotografía tradicional o los puntos de tinta de la imagen impresa pero hay que generarlos.
Funcionamiento físico del detector – El pixel
Los detectores CCD/CMOS al igual que las células fotovoltaicas, se basan en el efecto fotoeléctrico, la conversión espontánea en algunos materiales de luz recibida en corriente eléctrica. La sensibilidad del detector CCD/CMOS depende de la eficiencia cuántica del chip, la cantidad de fotones que deben incidir sobre cada detector para producir una corriente eléctrica. El número de electrones producido es proporcional a la cantidad de luz recibida (a diferencia de la fotografía convencional sobre negativo fotoquímico). Al final de la exposición los electrones producidos son transferidas de cada detector individual (fotosite) por una variación cíclica de un potencial eléctrico aplicada sobre bandas de semiconductores horizontales y aisladas entre sí.
Popularmente el término CCD/CMOS nos es familiar como uno de los elementos principales de las cámaras fotográficas y de vídeo digitales. En éstas, el CCD/CMOS es el sensor con diminutas células fotoeléctricas que registran la imagen. Desde allí la imagen es procesada por la cámara y registrada en la tarjeta de memoria. La capacidad de resolución o detalle de la imagen depende del número de células fotoeléctricas (fotodiodos) del CCD/CMOS. Este número se expresa en píxeles. A mayor número de píxeles, mayor resolución. Actualmente las cámaras fotográficas digitales incorporan CCD/CMOS con capacidades de hasta ciento sesenta millones de pixeles (160 megapixeles) en cámaras Carl Zeiss y en aumento y evolución cada día.
VENTAJAS:
Una de las grandes diferencias con el soporte químico es el rendimiento y la linealidad de la señal que entregan directamente proporcional a la luz incidente, sin el efecto de reciprocidad presente en el formato analógico. No se gasta siempre tenemos “carrete” disponible. Ha logrado que al “tirar” fotos no nos importe gastar “carrete”.
INCONVENIENTES:
No todo son ventajas, uno de los problemas de los sensores digitales es la temperatura y su incidencia en el ruido generado. A mayor temperatura mayor ruido o grano, no es extraño que un día caluroso o cuando hemos dejado la cámara en el maletero del coche, el rendimiento no sea el mismo que en pleno invierno. La Linealidad antes referida también puede considerarse una desventaja ya que la del ojo es logarítmica. Otro y no menor, es que a diferencia de la película no se puede cambiar tan fácilmente el elemento sensible (CCD), el mantenimiento y limpieza en el caso de la Reflex es más complejo.
Filtro de Bayer utilizado en las cámaras digitales.
Los pixeles del CCD/CMOS registran tres colores diferentes: rojo, verde y azul (abreviado "RGB", del inglés Red, Green, Blue), por lo cual tres píxeles, uno para cada color, forman un conjunto de células fotoeléctricas capaz de captar cualquier color en la imagen. En realidad un sensor digital no es sensible al color; para conseguir esta separación en colores la mayoría de cámaras CCD/CMOS utilizan una máscara de Bayer que proporciona una trama para cada conjunto de cuatro píxeles de forma que un pixel registra luz roja, otro luz azul y dos píxeles se reservan para la luz verde (el ojo humano es más sensible a la luz verde que a los colores rojo o azul). El mosaico de Bayer se forma por un 50% de filtros verdes, un 25% de rojos y un 25% de azules, interpolando dos muestras verdes, una roja, y una azul se obtiene un pixel de color. El resultado final incluye información sobre la luminosidad, tomada la mayor parte de la componente verde.
OTROS TIPOS DE SENSORES:
Se puede conseguir una mejor separación de colores utilizando dispositivos con tres CCD acoplados y un dispositivo de separación de luz como un prisma dicróico que separa la luz incidente en sus componentes rojo, verde y azul, el más conocido es el tipo FOVEON X3, usado de momento casi exclusivamente en las cámaras digitales de la marca SIGMA.
Técnicamente es lo más semejante a
una película de color y prescinde de la
máscara Bayer.
Estos sistemas son mucho más caros que los basados en máscaras de color sobre un
único CCD.
Otro sistema aplicado en algunas cámaras profesionales, para usos técnicos y científicos (Astronomía, Cromatografía etc…) de alta gama utilizan un filtro de color rotante para registrar imágenes de alta resolución de color y luminosidad que una vez sumadas forman nuevamente una imagen en color; pero son productos caros y tan solo pueden fotografiar objetos estáticos.
Super CCD “SR o HR” es un Sensor CCD propietario desarrollado por Fujifilm en 1999 y evolucionado en el 2003.(SR- de "Super dynamic Range" (rango super-dinámico). HR - viene de "High Resolution" (alta resolución))