Source: https://issuu.com/cccpcostarica/docs/28._sensores_de_imagen._tecnolog_a
Timestamp: 2017-06-26 16:27:38+00:00

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Sensores de imagen by Centro Costarricense de Producción Cinematográfica - issuu
antoniocuevas@gmail.comTema 28SENSORES DE IMAGEN
28.1Transferencia de la información en los sensores CCD
28.1.1FFT CCD (Full Frame Transfer – Transferencia de cuadro completo)28.1.2FT CCD (Frame Transfer - Transferencia de cuadro)28.1.3IT CCD (Interline transfer – Transferencia entre líneas)28.1.4FIT CCD (Frame-Interline Transfer - Transferencia interlineal de cuadro)28.2Transferencia de la información en los sensores CMOS28.3Parámetros básicos del sensor de imagen
28.3.1Tamaño de los píxeles28.3.2Factor de relleno (fill factor)28.3.3Eficiencia cuántica (quantum eficiency)28.3.4Corriente de oscuridad.28.3.5El ruido28.3.6 Sensibilidad y ruido en la imagen digital
28.428.528.6Capacidad límite de almacenamiento (Full Well Capacity)Píxeles defectuosos
28.4.1Pìxel muerto (Dead pixel)28.4.2Píxel pegado (Stuck pixel)28.4.3Píxel caliente (Hot pixel)Defectos típicos en la imagen obtenida por los sensores electrónicos
28.5.1Aliasing28.5.2Smear (mancha vertical)28.5.3MuaréLa obturación en vídeoSensores de imagen. Tecnología – Antonio Cuevas – Pág. 1 de 41TRANSFERENCIA DE INFORMACIÓN
EN LOS SENSORES CCD
Sabemos que los sensores se componen de tres
capas: una superior para transformar la energía
luminosa (fotones) en energía eléctrica
(electrones), una intermedia que resulta estanca a
la luz, y la inferior que actúa como “almacén” y a
la que suele denominarse sustrato. Como vimos en
el tema anterior, esta pequeña estructura no solo
almacena los fotones en forma de carga eléctrica
sino que también dispone de la capacidad de
transferir los electrones originados al píxel
adyacente. De ahí su denominación CCD, Charge Coupled Device, “dispositivos de carga (eléctrica)
interconectada” en traducción literal o “dispositivos de transferencia de carga” en traducción más
acorde con la función que desempeñan.
píxeles del
estamos registrando. Cada píxel convertirá la luz que
incide sobre él en un pequeño voltaje que será mayor
o menor en función de la intensidad lumínica (el
número de fotones convertidos en electrones).
Las ilustraciones explican el procedimiento. En la de la
izquierda, los valores numéricos representan, por así
decirlo, distintas cantidades de fotones capturados y la corriente eléctrica proporcional generada.
Cuando el tiempo de exposición ha terminado, podríamos representar el sensor como resulta en la
figura de la derecha, con diferentes números de electrones en cada píxel. El paso siguiente es
transferir de forma ordenada los electrones almacenados hasta un amplificador (la señal obtenida
es tan débil que es preciso amplificarla) el cual convierte la carga acumulada en cada píxel en una
tensión eléctrica ahora manejable.
Acto seguido, la misión del sensor CCD es leer secuencialmente (en orden exacto, un píxel tras
otro) estos valores que son pequeños voltajes analógicos, y convertirlos en información digital, de lo
cual se encarga el convertidor analógico-digital (dispositivo del que carecen los CMOS).
Los sensores CCD tienen una estructura matricial, es decir, sus elementos (píxeles) están alineados
en filas y columnas como se muestra en la imagen de la derecha en la página siguiente, de modo que
puede capturarse toda la imagen de forma simultánea (Frame Global Shutter). El grupo óptico se
encarga de formar la imagen sobre la superficie del CCD de manera que todos los elementos de la
Sensores de imagen. Tecnología – Antonio Cuevas – Pág. 2 de 41imagen son adquiridos (excitados) a la vez. Tras ser
capturada así la imagen, se efectúa la lectura de la
información desplazando las cargas de cada línea del
sensor hacia la salida.
Por el contrario, los CMOS capturan la imagen una
línea tras otra (Rolling Shutter), mientras los
objetos grabados que se mueven rápido se siguen
moviendo, lo que origina una distorsión en el sentido
del movimiento, como veremos enseguida.
Hay varias formas de leer la imagen capturada por un CCD según la forma en que realicen esa
indispensable transferencia de la información desde los píxeles hasta el interior de la cámara (al
convertidor analógico-digital).FFT (Full Frame Transfer – Transferencia de cuadro completo)Son los CCD de arquitectura más simple. Descargan directamente la imagen a través del registro de
lectura una línea tras otra en forma secuencial. La lectura es relativamente lenta, y para evitar que
durante la misma los píxeles sigan recibiendo luz, el sistema debe incorporar un obturador
mecánico, que además proporcionará control sobre la exposición. Lo incorporan la mayoría de las
cámaras fotográficas digitales, así como telescopios, microscopios, etc.Olimpus E-300El área completa del CCD
está disponible para recibir
los fotones durante el
tiempo de exposición por lo
que su sensibilidad es alta.
El factor de relleno de los
CCD tipo Full Frame
Transfer es muy alto ya que
casi toda su superficie se
dedica a la captación de la
luz (factor de relleno es el
porcentaje del área de píxel sensible a la luz) lo cual facilita una
alta resolución en la captación de imágenes fijas. Su uso enSensores de imagen. Tecnología – Antonio Cuevas – Pág. 3 de 41vídeo es más problemático por la dificultad de incorporar un
obturador mecánico en el mínimo y abarrotado espacio (debido al
divisor de haz) entre el grupo óptico y los sensores. Sin embargo,
algunas cámaras de cinematografía digital (Arri D-20 y D-21,
Dalsa Origin y Evolution, Viper) utilizan obturador mecánico lo que
de paso posibilita un visor óptico (no electrónico).fabricado por Kodak, bajo la
denominación KAF-5101CE.
Otros fabricantes de este
tipo de chips son TexasLa ya obsoleta réflex digital de ocho megapíxeles <1> Olympus E300 equipada de Full Frame Transfer CCD (FFT CCD), asegura que
se graben la mayor cantidad posible de datos de la imagen (hoy se
logran más de 22 megapíxeles en ciertos CCD fabricados por
Kodak). A la derecha en la página anterior, su CCD, también
FFT (Full Frame Transfer)Transferencia de cuadro completoInstruments, Thomson CSF,
Philips, EEV, EG&G, etc.Lo interesante de la vieja
Olympus E-300 es que fue
pionera en la utilización de
un peculiar filtro limpiador
situado delante del CCD y
mecánico. Cada vez que se
enciende la cámara, en
menos de 200 milisegundos,
el filtro utiliza vibraciones
supersónicas para sacudir el
polvo que se adhiere al CCD.
Luego, ese polvo es atraído
electrostáticamente hacia un
depósito (una tira de
material adhesivo específico)
situado en la parte inferior
donde es almacenado. El
depósito tiene una capacidad
suficiente para 10 años.- El diseño más simple (cámaras fotográficas).
- Descargan directamente a través del registro de lectura una línea tras
otra en forma secuencial.
- Lectura “lenta”.
- Para evitar que durante la lectura los píxeles sigan recibiendo luz, el
sistema incorpora un obturador mecánico.http://www.microscopyu.com/tutorials/java/
digitalimaging/ccd/fullframe/index.htmlSensores de imagen. Tecnología – Antonio Cuevas – Pág. 4 de 41<1> Ocho megapíxeles no
es hoy una cifra muy alta.
No obstante puede ser, para
algunos, mucha resolución;
para otros no tanta. El
número de megapíxeles es,
reclamos más utilizado por
los vendedores de cámaras
digitales. El número de
megapíxeles que se necesita
en una cámara depende
directamente de la calidad y
el tamaño de foto final
impresa que se desee.FFT (Full Frame Transfer)Transferencia de cuadro completo- Sensibilidad: alta
- Factor de relleno: muy alto- Resolución: alta
- Arquitectura típica de cámaras
depende de la densidad de
para registrar solo imágenes fijas
píxeles por pulgada (1
(normalmente utilizan un obturador
pulgada = 2,54cm). Para
una calidad profesional se
necesitan 300 píxeles por
pulgada (300ppi). Para una
calidad buena, 200ppi, y para una calidad aceptable, 150 ppi.Nikon D3x: 24,5 Megapíxeles,
$8.000 (solo cámara)Respecto al tamaño, no es lo mismo imprimir en 10x15cm (el tamaño pequeño de fotos de toda la vida) que en
tamaño folio o Din A4.
20 x 30cmCalidad
Profesional (300ppi)
Buena (200ppi)
Aceptable (150ppi)
Aceptable (150ppi)Megapíxeles
2,1Mp o más
1,0Mp o más
0,6Mp o más
3,3Mp o más
1,5Mp o más
0,9Mp o más
8,4Mp o más
3,8Mp o más
2,1Mp o másCombinando lo anterior, esta tabla nos da una idea de los megapíxeles que se necesitan en función del tamaño
y la calidad deseados. A la vista de estos datos, con una cámara de unos 4Mp, el aficionado medio tiene
cubiertas las posibilidades más frecuentes.
En muchas descripciones técnicas, los fabricantes distinguen entre dos cifras de megapíxeles: Los megapíxeles
totales y los megapíxeles efectivos. La diferencia entre ambos números no suele ser muy grande. Los
megapíxeles efectivos son los píxeles que tendrá en realidad la imagen y los totales es la suma de los efectivos
más otros píxeles encargados de diversos cálculos como ajuste de colores o eliminación de ruidos. La cifra
importante es, lógicamente, la de los megapíxeles efectivos.Sensores de imagen. Tecnología – Antonio Cuevas – Pág. 5 de 41FT (Frame Transfer - Transferencia de cuadro)Históricamente, fue el
aplicado a cámaras de
vídeo. Los CCD tipo
Frame Transfer están
áreas, una sensible a la
luz, otra de
almacenamiento. Los
CCD de transferencia de
cuadro siguen siendo
hoy utilizados en ciertas
Conceptualmente, son
parecidos a los FFT con
la diferencia de que solo la mitad de la estructura del CCD está expuesta a la luz, mientras que la otra
mitad está protegida de la misma, normalmente mediante una máscara de material opaco.
La idea básica de su funcionamiento consiste en adquirir la imagen utilizando la superficie expuesta a
la luz y, una vez adquirida, desplazar las cargas rápidamente (500 microsegundos o menos) y en
paralelo hacia la zona protegida de la luz. Con ello es posible realizar los procesos de adquisición y
lectura de los datos de forma simultánea e independiente y sin que sea necesario un obturador
mecánico ya que la imagen adquirida está protegida de la luz cuando se realiza su conversión a señal
Sensores de imagen. Tecnología – Antonio Cuevas – Pág. 6 de 41En las matrices de este tipo de chips simplemente se
duplica el número de píxeles del chip para realizar
una transferencia rápida de la zona de imagen (zona
sensible) a una zona vacía y protegida de la luz
denominada zona de memoria (o almacenamiento)
para inmediatamente después efectuar desde allí una
transferencia normal al registro de lectura (ilustración
de la página anterior).
La desventaja principal de los FT estriba no tanto en
el coste (se requiere un área doble) sino en el hecho
de que solo la mitad de ella se utilizará para formar
imagen (baja resolución). Esto los hace inadecuados
para las cámaras de vídeo de cierta calidad. Eso sí,
resultan menos sensibles al smear, artefacto del que
hablaremos enseguida.CCD modelo TC245 tipo Frame Transfer
fabricado por Texas InstrumentsExiste una variante del diseño FT que es la
llamada Sensores de transferencia de
cuadro divididos (Split Frame Transfer CCD).
Esta arquitectura es similar a la de transferencia
de cuadro convencional, con la salvedad de que
la parte de almacenamiento está dividida en dos
secciones (superior e inferior). La parte central
del CCD es la que queda expuesta a la luz. Una
vez capturada la imagen, su transferencia a las
regiones de almacenamiento se realiza
simultáneamente, la mitad superior hacia la
mitad superior y la inferior hacia la inferior.
Esta estrategia reduce el efecto smear del sensor
ya que el tiempo de desplazamiento se reduce a
la mitad. No obstante el diseño del CCD se
complica ya que deben incorporarse dos registros
de desplazamiento (sensores de lectura), uno en
cada mitad.Sensores de imagen. Tecnología – Antonio Cuevas – Pág. 7 de 41FT (Frame Transfer) - Transferencia de cuadro1.- Adquiere la imagen
utilizando la superficie expuesta
a la luz. <
2.- Una vez adquirida, desplaza
las cargas rápidamente (500
microsegundos o menos) y en
paralelo hacia la zona protegida
de la luz. >
3.- Lectura secuencial. >
- Es posible realizar los procesos de adquisición y lectura de los datos de
forma simultánea e independiente.
- No es necesario un obturador mecánico (la imagen adquirida está
protegida de la luz)CCD modelo TC245
tipo Frame Transfer
fabricado po r Texas
Instruments- Mayor coste: se requiere doble área.
- Menor resolución: solo la mitad del
sensor se utiliza para formar imagen.
- Inadecuados para cámaras de vídeo de
- Menos sensibles al efecto smear .Sensores de imagen. Tecnología – Antonio Cuevas – Pág. 8 de 41IT (Interline transfer – Transferencia entre líneas)Son los CCD más comunes en
cámaras de vídeo actuales. En ellos se
intercalan líneas de
almacenamiento (denominadas
interlineado, de ahí el nombre del
dispositivo) entre las líneas de píxeles
sensibles a la luz. El interlineado
provoca un descenso de la sensibilidad
ya que se añaden líneas muertas al
CCD sobre las que incide la luz pero no
se efectúa fotodetección.
La principal ventaja de este tipo de CCD es la
alta velocidad de obturación (siempre
electrónica, carecen de obturadores mecánicos)
ya que tras el periodo de exposición, las cargas
son transferidas rápidamente, sin verse afectadas
por luz adicional. Esta configuración permite
también que el desplazamiento de la carga
eléctrica a la zona protegida de la luz pueda
realizarse en un único paso disminuyendo
drásticamente el efecto smear. Tienen un menor
factor de relleno (porcentaje del área del píxel
sensible a la luz) circunstancia que es
compensada con la tecnología de microlentes
HAD como ocurre en los dos camascopios en
resolución estándar de la Escuela de Cine y TV. A
la izquierda, el CCD tipo Interline Transfer del
prestigioso fabricante japonés Olympus.
Sensores de imagen. Tecnología – Antonio Cuevas – Pág. 9 de 41Los dos camascopios en definición estándar de la
Escuela de Cine y TV (Sony DSR-500WS y Sony
DXC-D30WS + DNV5) están equipados de tres
CCD de 2/3 de pulgada de transferencia
interlineal (CCD-IT) y tecnología HAD.IT (Interline transfer) – Transferencia entre líneas
- Alta velocidad de
- Las cargas son
transferidas sin verse
afectadas por la luz
à reducción efectosmear.CCD tipo Interline Transfer del
fabricante japonés Olympus.- Menor factor de
relleno (compensado
microlentes HAD)Sensores de imagen. Tecnología – Antonio Cuevas – Pág. 10 de 41FIT (Frame-Interline Transfer - Transferencia interlineal de cuadro)Se trata de una técnica híbrida entre IT y FT pues combina el sistema interlineal de transferir la carga
horizontalmente con un área de almacenamiento en la parte inferior a la que las cargas son
transferidas en dirección vertical. Los CCD con este tipo de transferencia tienen un área dedicada al
almacenamiento de la luz que está separada del área activa y otra área para los píxeles activos
(receptores de luz). Permiten un mayor factor de relleno respecto a los IT pero este raramente supera
el 70%. Su calidad es considerablemente mejor a cambio de mayor coste al ser mayor su tamaño.Panasonic AG-DVC200E de tres CCD de
1/2” tipo Frame Interline Transfer. A la
derecha el camascopio 24P Sony HDWF900H de tres CCD FIT de 2,2 megapíxeles
Sensores de imagen. Tecnología – Antonio Cuevas – Pág. 11 de 41Los CCD de transferencia de cuadro y los de transferencia de línea son los más utilizados en
camascopios profesionales y domésticos. El uso de una u otra tecnología depende del fabricante y de
las características con que se desee dotar al camascopio: alta sensibilidad (FT) o reducido efecto
smear (IT). Cualquiera de las dos carece de distorsión geométrica y su respuesta es muy lineal en
relación con la luz incidente.Sony utiliza para sus equipos de alta gama (Betacam Digital y 24P) la tecnología híbrida FIT.CONCLUSIONES
• Los CCD de transferencia de cuadro (FT) y los de
transferencia de línea (IT) son los más utilizados en
camascopios profesionales y domésticos.
• El uso de una u otra tecnología depende del
fabricante y de las características que se deseen en el
camascopio: alta sensibilidad (FT) o reducido efecto
smear (IT).
• Cualquiera de las dos carece de distorsión geométrica
y su respuesta es muy lineal con la luz incidente.
• Sony utiliza para sus equipos de alta gama (Betacam
Digital y 24P) la tecnología híbrida FIT.Sensores de imagen. Tecnología – Antonio Cuevas – Pág. 12 de 41TRANSFERENCIA DE INFORMACIÓN EN LOS SENSORES CMOS
Recordemos que, a diferencia de los CCD, en los CMOS cada píxel lleva integrado su propio
amplificador y el conversor digital se encuentra integrado en la propia estructura del sensor (es
por ello que se les denomina de “píxel activo”). Esto simplifica extraordinariamente el manejo de
imágenes con grandes cantidades de datos.
Al igual que el sensor CCD, el CMOS se basa en el efecto fotoeléctrico. Está formado por numerosos
píxeles, que producen una corriente eléctrica variable en función de la intensidad de luz recibida. En el
CMOS, a diferencia del CCD se incorpora un amplificador de la señal eléctrica en cada fotosito (píxel) y
es común incluir el conversor digital en el propio chip. En un CCD es necesario enviar la señal eléctrica
producida por cada píxel al exterior, desde allí se amplifica y posteriormente se digitaliza.
Como ya hemos visto, la ventaja del CMOS estriba en que la electrónica puede leer directamente la
señal de cada píxel con lo que se soluciona el problema conocido como blooming, por el que la
recepción de una gran intensidad lumínica en un punto influye en los píxeles adyacentes (un brillo
fuerte produce líneas blancas en la imagen). La desventaja es que entre los receptores se encuentra
mucha electrónica que no es sensible a la luz, lo que implica que no pueda captar tanta luz en una
misma superficie del chip. La solución al problema vino no sólo por una mayor densidad de
integración, por lo que la electrónica no sensible se reducía en tamaño sino, como ya hemos visto, por
la aplicación de microlentes (HAD) que a modo de lupa concentran la luz de cada celda en su fotosito.
En los sistemas Interline Transfer o Frame Interline
Transfer (CCD), el grupo óptico se encarga de formar la
imagen sobre la superficie del CCD de manera que todos
los elementos de la imagen son adquiridos (excitados) a
la vez. Cada uno de los píxeles ha estado capturando
luz durante un tiempo que es exactamente el mismo
para todos ellos. Al final de este periodo de integración
(tiempo durante el cual la luz está siendo recogida), las
cargas son simultáneamente transferidas al área de
almacenamiento, protegidas de la luz. Este
procedimiento de trabajo, denominado Frame Global
Shutter, implica que, por así decirlo, la imagen ha sido
toda ella “congelada” en el mismo instante del tiempo;
así, la reproducción de la misma no muestra ninguna
distorsión geométrica.Frame Global ShutterEl sistema Rolling Shutter de los CMOS, funciona de
otro modo, los píxeles del sensor no recogen la luz al
mismo tiempo. Los píxeles de la misma fila sí la
recogen en el mismo momento pero hay diferencias de
tiempo entre filas. La primera línea horizontal será la
primera en recoger luz y la primera en detener la
recolección. La segunda línea comenzará su trabajo un
instante después de la primera. Luego comienza la
tercera. Y así sucesivamente. Es decir, el sensor trabaja
línea por línea y, por tanto, la luz llega a los píxeles en forma secuencial, nunca al mismo tiempo.
Sensores de imagen. Tecnología – Antonio Cuevas – Pág. 13 de 41Aunque el tiempo total de recolección de luz será el mismo en cada fila, y la demora en comenzar y
finalizar será también la misma entre una fila y la siguiente, la consecuencia de este diferente timing
para cada fila, afecta seriamente a la reproducción de objetos en movimiento y la distorsión generada,
llamada por algunos efecto gelatina (Jello Effect o Wobble) será mayor cuanto más velozmente
se mueva un sujeto en cuadro.
Probablemente el efecto gelatina del Rolling Shutter sea el inconveniente más obvio de todas las
cámaras que utilizan CMOS. Las imágenes inferiores fueron obtenidas con una PMW-EX1 (equipada de
tres CMOS) colocando la cámara sobre una cabeza robótica con movimiento lateral uniforme
(derecha), grabadas a cuatro diferentes velocidades de obturación.131. Cámara estática
3. Panorámica lateral – 1/250 seg.242. Panorámica lateral – 1/2000 seg.
4. Panorámica lateral – 1/60 seg.Más información en:
http://www.dvinfo.net/conf/sony-xdcam-ex-cinealta/112362-rolling-shutter-skew-tests-grabs.htmlEjemplos en YouTube:
http://www.youtube.com/watch?v=LPOaH7uK9ho&eurl=http%3A%2F%2Fjelmetcamexperience.blogspot.com%2F2009%2F04%2Fcmoswobble-el-efecto-gelatina.html&feature=player_embedded#t=30
http://www.youtube.com/watch?v=0qC0_nIUq9s&eurl=http%3A%2F%2Fjelmetcamexperience.blogspot.com%2F2009%2F04%2Fcmoswobble-el-efecto-gelatina.html&feature=player_embedded#t=44
http://www.youtube.com/watch?v=ii4g-PxRpuM&eurl=http%3A%2F%2Fjelmetcamexperience.blogspot.com%2F2009%2F04%2Fcmoswobble-el-efecto-gelatina.html&feature=player_embedded#t=45Sensores de imagen. Tecnología – Antonio Cuevas – Pág. 14 de 41El problema que puede
presentarse en sistemas
equipados con CMOS es que,
en caso de objetos que se
muevan muy deprisa,
movimientos o vibración de
la cámara de alta frecuencia
o luces estroboscópicas
(flashes, luces de
emergencia, luces de
discotecas), la imagen puede
presentar imprecisiones
temporales, es decir,
distorsión debido a la
diferencia de tiempo de
exposición entre la parte alta
de la imagen y la inferior.
En el caso del flash o de
luces estroboscópicas, la alta
velocidad consustancial a
estos sistemas puede
ocasionar que la luz solo
alcance a impactar sobre
algunas filas, por ejemplo,
las del tercio superior del
sensor, mientras que los
restantes dos tercios no
registrarán el impacto ya
que el tiempo que el flash
utiliza en generar su luz es
muy inferior al que tarda el
CMOS en recolectarla en un
fotograma completo.TRANSFERENCIA DE INFORMACIÓN EN LOS SENSORES CMOS
En los CCD todos los elementos de la imagen son adquiridos
(registrados) a la vez: Frame Global Shutter
Cada píxel ha estado capturando luz durante un tiempo que es
exactamente el mismo y ha comenzado a la vez para todos
Al final de este periodo de integración (tiempo durante el cual la
luz está siendo recogida), las cargas son simultáneamente
transferidas al área de almacenamiento, protegidas de la luz.La imagen ha sido toda ella “congelada” en el
mismo instante del tiempo: la reproducción de la
misma no muestra ninguna distorsión geométrica.
TRANSFERENCIA DE INFORMACIÓN EN LOS SENSORES CMOS
El sistema Rolling Shutter (Line Scan) de los CMOS, funci ona de otro modo.
Los píxeles del sensor NO recogen la luz al MISMO TIEMPO.
Dentro de la misma fila sí la recogen al mismo tiempo pero hay diferencias de
tiempo entre filas.
La primera línea horizonta l será la primera en recoger luz y la primera en detene r la
recolección. La segunda fila comenzará su trabajo un instante después de la primera.
Luego comienza la tercera. Y así sucesiva mente.El CMOS trabaja línea por línea, por
tanto, la luz llega a los píxeles en forma
secuencial, nunca al mismo tiempo.
Desde que el CMOS g rab a la primera línea, hasta que graba la última de cada
foto grama puede llegar a pasar hasta 1/30 s egund o, y durante ese lapso de
tiempo, aunq ue sea muy poco... el sujeto o la cámara pueden haberse movidoSalvo en el caso de las luces
pulsadas o estroboscópicas,
No todas las partes de la imagen son grabadas al mismo tiempo, sin embarg o,
to do el fotog rama es despl egado al mismo tiempo durante su reproducción.
este problema no plantea en
la práctica mayores
limitaciones pues los objetos de muy rápido movimiento son difícilmente distinguibles. Sólo se
apreciará si se observa el vídeo fotograma a fotograma, y si se ha grabado con velocidades de
obturación altas, de forma que se enfatice el supuesto defecto.Este mismo problema, aunque de izquierda a derecha, también se presenta en todas las cámaras
cinematográficas, y algunas de cine digital como, por ejemplo, la RED One (en ésta el efecto de
Rolling Shuter es incluso más acusado). Los directores de fotografía han sabido superar esta limitación
mediante el uso en las cámaras cinematográficas de velocidades de obturación de más de 180º de
forma que el efecto se reduzca. En las cámaras de vídeo el consejo es el mismo: en las secuencias
donde exista mucho movimiento o panorámicas rápidas horizontales/verticales o luces pulsadas,
usaremos una obturación (Shutter) no más breve de 1/60 (180º).
Sensores de imagen. Tecnología – Antonio Cuevas – Pág. 15 de 41Qué ocurre en la práctica habitualSituaciones de riesgo
Objetos que se mueven muy deprisa
Movimientos o vibración de la cámara de alta frecuencia
Problema:Salvo en el caso de las luces pulsadas o estroboscópicas, este
problema en la práctica no plantea mayores limitaciones pues los
objetos de muy rápido movimiento son difícilmente distinguibles.La imagen puede presentar imprecisiones temporales (distorsión)
debido a la diferencia de tiempo de exposición entre la parte alta de
la imagen y la inferior
>Sólo se apreciará si se observa el vídeo fotograma a fotograma, y si
se ha grabado con velocidades de obturación altas, de forma que se
enfatice el supuesto defecto.
>Flash o luces estroboscópicas
La alta velocidad consustancial a estos sistemas hará que la luz solo
alcance a impactar sobre algunas filas, por ejemplo, las del tercio
superior del sensor, mientras que las restantes dos tercios no
registrarán el impacto ya que el tiempo que el flash utiliza en
generar su luz es muy inferior al que tarda el CMOS en recolectarla
en un fotograma completo.En las secuencias donde exista mucho movimiento
o panorámicas rápidas horizontales/verticales o
luces pulsadas, usaremos una obturación (shutter)
no mayor de 1/60 (180º).Sensores de imagen. Tecnología – Antonio Cuevas – Pág. 16 de 41PARÁMETROS BÁSICOS DEL SENSOR DE IMAGEN
Hay una gran cantidad de parámetros electrónicos referidos en una u otra forma a los sensores de
imagen. Gran parte de ellos son utilizados por diseñadores e ingenieros en el discurrir de sus labores.
En estas líneas vamos a hacer referencia solo a aquellos que tienen relación con nuestras necesidades
prácticas como usuarios exigentes.Tamaño de los píxeles
Cada sensor de imagen tiene como
propiedad intrínseca el tamaño de sus
píxeles. El tamaño medio oscila
normalmente entre las 7 y 25 micras <2>.
Al ser el píxel la unidad elemental de
información, su tamaño determina la
resolución espacial, es decir, el tamaño del
menor objeto que es posible representar
en la imagen. Cuanto mayor número de
píxeles formen el sensor de imagen, más
datos por área existirán; a esto se le llama
resolución espacial. Una imagen de alta
calidad, por lo tanto, será una imagen con
una resolución espacial más grande.
Los píxeles pequeños otorgan más
resolución mientras que los de mayor tamaño, al disponer de mayor capacidad, incrementan la
sensibilidad pues son
capaces de recibir mayor
cantidad de fotones, y el
- Cada sensor tiene como propiedad intrínseca el tamaño de sus píxeles.
rango dinámico. En este
Tamaño típico: entre 7 y 25 micras. >
aspecto la imagen digital se
comporta de forma análoga a
la fotoquímica donde las
- El tamaño determina la resolución espacial, es decir, el tamaño del
emulsiones de grano fino
menor objeto que es posible representar. Cuanto mayor número de
producen mayor detalle y las
píxeles formen el sensor, más datos por área existirán (mayor resolución
espacial). >
de grano medio o alto, mayor
sensibilidad fotométrica
(requieren menos luz).
- Los píxeles pequeños otorgan más resolución.
Además de la resolución, el
Los de mayor tamaño, al disponer de mayor capacidad, incrementan
la sensibilidad (son capaces de recibir y procesar mayor cantidad de
determina otras importantes
fotones) y el rango dinámico.
capacidades del sensor como
son la capacidad límite de
almacenamiento (Full Well
- La imagen digital se comporta de forma análoga a la fotoquímica:
las emulsiones de grano fino producen mayor detalle; las de grano medio
Capacity) y el rango dinámico
o alto, mayor sensibilidad y mayor rango dinámico.
(Dynamic Range) de los que
hablaremos de inmediato.
Sensores de imagen. Tecnología – Antonio Cuevas – Pág. 17 de 41Factor de relleno (Fill Factor)
El factor de relleno es el porcentaje del área del sensor que es sensible a la luz. El caso ideal (y
utópico) es 100%, cuando los píxeles activos ocupan el 100% del área del sensor. Sin embargo,
circuitos como los registros de lectura y los circuitos anti-blooming reducen este factor, en ocasiones
El efecto de esta reducción se traduce en una menor sensibilidad y en efectos de aliasing. Para
aumentar la sensibilidad, muchos sensores con bajo factor de relleno (normalmente CCD IT con
transferencia entre líneas) utilizan microlentes que, a modo de paraguas, cubren cada uno de los
píxeles incrementando la efectividad del factor de relleno; es la tecnología HAD de la que ya
hablamos en el tema anterior.Ningún sensor de alta
gama logra un 100% de
factor de relleno, ni los
tipo CCD patrón Bayer
(izquierda) ni los CMOS
(derecha) ya que en
ambos casos hay que
dejar un espacio, un
canal, entre los sensores
para evitar que ante un
exceso de electrones los
píxeles se saturen y al
derramar su carga entre
los contiguos los
contaminen, efecto que
se denomina blooming.FACTOR DE RELLENO (Fill Factor)
Porcentaje del área de
píxel sensible a la luz.
Menor factor de relleno =
menor sensibilidad a la
tecnología HAD.
Ningún sensor de alta
factor de relleno.Sensores de imagen. Tecnología – Antonio Cuevas – Pág. 18 de 41Eficiencia cuántica (Quantum Efficiency)
Los sensores de silicio detectan fotones
individuales, pero ninguno puede detectar
todos los que inciden en él. Al porcentaje de
fotones que un sensor es capaz de
transformar en electrones, en relación con
todos los que inciden sobre él, se le denomina
eficiencia cuántica (Quantum Efficiency) que
podemos definir con mayor precisión como la
relación entre fotones recibidos y carga
acumulada. La eficiencia cuántica, por tanto,
determina la sensibilidad del chip a los fotones
que inciden sobre él.
Esta eficiencia es diferente según la longitud
de onda en que viaje el fotón, siendo mayor
en las longitudes próximas al infrarrojo
(700nm) y menor en el resto <3>. Esto hace
que los fotodiodos deban incorporar un filtro reductor
de infrarrojos para contrarrestar el exceso de
sensibilidad en esta parte del espectro visible.El fotodiodo de silicio es sensible a los fotones de
cualquier longitud de onda en mayor o menor
grado. Pero, típicamente, lo es más a los rojos e
infrarrojos y menos a los azules y verdes.Es interesante constatar que la tecnología de los fotodiodos de silicio ha logrado aventajar en
particulares aspectos al sistema de visión humana. Primero, el sensor de silicio es sensible a una
banda del espectro (de 200 a 1200nm)
que prácticamente triplica la banda de
sensibilidad al color del ojo humano
(limitada a la zona entre 400 y 700nm). El
ojo humano tiene una eficiencia cuántica
promedio del 10% (solo uno de cada diez
fotones que impactan en nuestra retina
son detectados y transformados en
información visual) mientras que algunos
de los sensores más evolucionados,
concretamente los diseñados para
aplicaciones astronómicas, alcanzan cifras
Las viejas placas fotográficas tenían una
eficiencia cuántica típica del 1% es decir,
por cada 100 fotones que le alcanzaban
sólo uno tenía éxito en sensibilizar un grano de emulsión fotográfica, típicamente de 15 micras de
tamaño. Mucho han cambiado hoy las cosas. La tecnología electrónica moderna provee diferentes
sistemas para hacer que los fotodiodos de silicio tengan una eficiencia cuántica mayor con la que
actualmente se logran cifras típicas del orden del 50% en la zona de los 700 nanómetros del espectro
visible como se muestra en la figura superior. Algunos fotodiodos para aplicaciones especiales – fuera
del ámbito de interés de estas líneas – han superado ya el 80% de eficiencia cuántica.
Sensores de imagen. Tecnología – Antonio Cuevas – Pág. 19 de 41La figura muestra la respuesta espectral de
diversos tipos de CCD respecto al ojo humano.
Es notable la diferencia entre la capacidad de
respuesta del CCD estándar y el ojo humanoEn la práctica la eficiencia cuántica siempre es bastante menor
del 100% puesto que en todo caso existirán pérdidas
En la figura de la derecha se sintetiza cómo solo una porción
de los fotones incidentes llega al fotosensor: una parte es
reflejada producto del factor de relleno, otra parte simplemente
no es absorbida (la luz debe atravesar la capa de silicio; en
todo sistema hay siempre despilfarro o pérdidas) y otra,
aunque es transformada en electrones, estos no logran ser
recogidos.EFICIENCIA CUÁNTICA (Quantum Efficiency)En todo s ensor res ulta
i mpres cindible un
para contrarrestar su
en es ta parte del
espectro visibleEl fotodiodo de silicio es sensible en mayor o menor grado a los fotones de
cualquier longitud de onda. Pero, típicamente, lo es más a los rojos e
infrarrojos y menos a los azules y verdes.Sensores de imagen. Tecnología – Antonio Cuevas – Pág. 20 de 41<2> Micra: unidad de longitud equivalente a la millonésima parte de un metro, representada por el símbolo
griego μ. Se denomina indistintamente micra, micrón o micrómetro.
1 μ = 10-6m = 10-3mm (una milésima de milímetro)
<3> Pedro Almodóvar y Rodrigo Prieto se plantearon el reto de rodar completamente a oscuras en su película
“Abrazos rotos”. Pedro Almodóvar cuenta en su blog que durante uno de los días de rodaje en agosto de 2008,
Rodrigo Prieto le dijo con la sencillez
que le caracteriza "estamos rodando
una escena histórica". Y continúa
Almodóvar...Le miré extrañado, porque Rodrigo
es de los técnicos con más talento y
menos ostentoso que he conocido.
Su comentario hacía referencia a la
última tacada de secuencias rodadas
¿Cómo se puede rodar sin luz, sin
nada de luz visible, dentro de un
espacio parecido a un cajón cerrado,
sin una sola rendija? Rodrigo
investigó hasta dar con la solución.
“Sabemos que el ojo humano es
capaz de ver un rango limitado del
espectro electromagnético, pero la luz ultravioleta e
infrarroja es posible registrarla fotográficamente,
aunque nosotros no la veamos. Me puse a
investigar y descubrí que hay luces infrarrojas que
iluminan espacios para que las cámaras de
seguridad “vean” lo que sucede en un lugar donde
aparentemente no hay luz. Supuse que sería
posible adaptar una cámara de alta definición
para poder funcionar con luz infrarroja como las
cámaras de seguridad. En Panavision de París ya
habían hecho pruebas con su cámara digital
Genesis cambiando un filtro que impide el
paso de la luz infrarroja por otro
transparente. Normalmente las cámaras digitalesAsier Etxeandia, Lluis Homar, Blanca Portillo y Tamar
Novas entrando en fila india en el comedor del
restaurante sin vistas. Pedro Almodóvar tomó como
referencia un restaurante de París (Dans le noir) donde
se come a oscuras y los camareros son ciegos.
Foto: © Paola Ardizzoni y Emilio Pereda.
En digital, la Panavision Genesis captó las imágenes de la
cena en el restaurante sin vistas, un auténtico reto para
el director de fotografía Rodrigo Prieto porque rodó a
oscuras iluminando con luces infrarrojas. Es una escena
que no veremos en la película porque "se cayó" en el
montaje final de Los abrazos rotos, pero parece que se
incluirá en los extras del DVD de la película.necesitan evitar que el espectro no visible afecte su sensor, ya que la señal tendría información que no
corresponde al ojo humano, pero si se le quita el filtro que lo impide, entonces es posible grabar las longitudes
de onda que corresponden a la luz infrarroja...
El reto de rodar dentro de un enorme cajón negro ha sido para mí una experiencia fascinante. Mi trabajo
consiste en iluminar y debía hacer lo contrario, tenía que trabajar en una abstracción total, ya que debía
imaginar la “no luz” y cómo representar un espacio totalmente negro en el que los actores debían actuar
totalmente a ciegas, frente a una cámara y un objetivo que sí les veía a ellos.
Fue una revelación casi espiritual descubrir que la luz infrarroja es un minúsculo ejemplo de todo lo que existe
en el Universo, y alrededor nuestro, que no somos capaces de percibir. Nosotros pensamos que la realidad es
solamente lo que vemos, pero de hecho hay una infinidad de vibraciones, ondas, y radiaciones que no vemos ni
sentimos y que son tan reales como nuestra propia piel…”
Sensores de imagen. Tecnología – Antonio Cuevas – Pág. 21 de 41Cámara
sin filtro IRLos abrazos rotos (2008)D: Pedro Almodóvar – F: Rodrigo PrietoCámara
sin filtro IRLos abrazos rotos (2008)D: Pedro Almodóvar – F: Rodrigo PrietoSensores de imagen. Tecnología – Antonio Cuevas – Pág. 22 de 41Corriente de oscuridad (Dark Current - Dark Light)
La corriente de oscuridad está constituida por los electrones de origen térmico que genera el silicio a
cualquier temperatura mayor que el cero absoluto. No es significativo a velocidades normales y
rápidas, pero las exposiciones largas aumentan la temperatura del sensor, y el ruido se duplica cada 6
ó 7 grados.
Sabemos que cuando un haz de luz llega al sensor, los fotones inciden en la capa superior originando
electrones: aproximadamente por cada dos fotones que se reciben al menos uno de ellos origina un
electrón en el rango de los 700nm (eficiencia cuántica típica del 50%); la capa inferior (sustrato) va
acumulando los electrones que se forman es decir, funciona como una especie de “almacén”.
Sin embargo, no todos los electrones originados son de origen luminoso, la propia electrónica
del sistema puede generar electrones de origen no luminoso sino térmico: por ello cuanto más baja
sea la temperatura de funcionamiento del bloque de sensores, mayor será el rendimiento y menor el
ruido. La señal térmica (parásita) se reduce 2,5 veces por cada 10ºC de disminución de la
temperatura. Esta generación espontánea de electrones se denomina corriente de oscuridad (Dark
Current o Dark Light) y su concepto es similar al del nivel de velo químico de la película fotográfica
(ennegrecimiento de la emulsión de origen no luminoso sino químico). La expresión corriente de
oscuridad procede del hecho de que si tomamos una imagen con el sensor bajo oscuridad total,
algunos píxeles pueden reportar una información visual que, obviamente, no existe.
Un camascopio digital es un dispositivo
electrónico complejo que efectúa un muy
elevado número de procesos, unos dentro y
otros en las inmediaciones del sensor de
imagen. Toda esa ingente cantidad de
operaciones puede generar una acumulación de
calor que induzca a cargas erróneas dentro del
sensor, es decir, que produzca ruido de imagen.
Los diseñadores utilizan varios métodos para
minimizar este problema desde disipadores de
calor grandes, a sistemas de ventilación activa
Una de las ventajas principales del sensor CMOS respecto a la tecnología clásica del CCD es que el
primero realiza una gran cantidad de procesos dentro del propio chip con lo que los voltajes
requeridos son menores y menor también la acumulación resultante de calor.
Resulta obvio que si deseamos capturar imágenes con muy poca iluminación será necesario que la
generación térmica de carga sea la menor posible. Debido a las imperfecciones en la fabricación del
dispositivo CCD, la corriente de oscuridad depende del propio elemento de imagen, pudiendo haber
puntos de la estructura del sensor donde esta corriente de oscuridad sea relativamente elevada. La
carga adquirida en condiciones de oscuridad total (corriente de oscuridad) produce una imagen
parecida a un campo de estrellas donde los elementos de imagen con mayor corriente de oscuridad
producen los puntos luminosos. Esta imagen es estacionaria y resulta característica para cada sensor,
por lo que puede sustraerse de la imagen final para reducir la incidencia de la corriente de oscuridad
sobre la imagen adquirida.
Sensores de imagen. Tecnología – Antonio Cuevas – Pág. 23 de 41Existen varias formas de enfriar drásticamente el CCD;
la más utilizada en aplicaciones especiales es a través
de un módulo basado en el efecto Peltier: cuando se
unen dos metales diferentes y se aplica tensión eléctrica
sobre ellos, uno de ellos se calienta y el otro se enfría.
Se trata de un curioso dispositivo de estado sólido,
carente de las partes mecánicas, gases y fluidos
habituales en instalaciones frigoríficas. Su
funcionamiento se obtiene mediante cristales de
El problema es que mientras la cara del módulo Peltier que se encuentra en contacto con el chip se
enfría drásticamente, lo contrario ocurre en la otra cara... se calienta. Y lo hace de tal forma que hay
que refrigerar el módulo Peltier. De ahí que se hable de cámaras refrigeradas con líquido (circuitos
cerrados de líquido refrigerante) o con aire (ventiladores) para aplicaciones especiales tales como
Arriba la cámara monocromática Cohu 4920 para aplicaciones científicas con un CCD tipo Interline
Transfer refrigerado por el sistema Peltier (módulos amarillos) cuya característica distintiva es la
capacidad de registrar imágenes críticas, es decir, de muy bajo contraste y en situaciones de muy
poca luz (secuencia de análisis del ADN, aplicaciones de microscopio, radiología, astronomía, control
de calidad, etc.)
Desde el punto de vista de la correcta temperatura de funcionamiento de los sensores no es
aconsejable, como se ve habitualmente en los equipos de noticias, que los camascopios vayan
embutidos en las fundas de protección tipo Portabrace. Si bien es verdad que estas fundas, o una
simple sombrilla, proporcionan una protección básica contra los rayos solares y algo también contra
las radiaciones cósmicas particularmente nocivas para los sensores, una alta temperatura de
funcionamiento puede ocasionar terribles desviaciones cromáticas y, en casos extremos, la muerte de
algún píxel.
normalmente no afecta
a las cámaras de vídeo,
digamos finalmente que
oscuridad y el tiempo de
exposición: cuanto
mayor es este, más
notoria es la corriente de oscuridad. El gráfico relaciona ambos parámetros en el caso de una cámara
fotográfica digital Nikon Coolpix 990. El respaldo SinarBack de estudio tiene un sistema de
refrigeración termoeléctrico para suprimir ruido y mejorar el detalle en las sombras. En las cámaras
digitales de observación astronómica en que los tiempos de exposición suelen ser de minutos, la
cuestión del enfriamiento del CCD se torna decisiva. Los respaldos CCD se refrigeran mediante helio
líquido y suelen alcanzar temperaturas de –50 C.Sensores de imagen. Tecnología – Antonio Cuevas – Pág. 24 de 41La imagen de la izquierda ha sido
expuesta más de 10 segundos pues no
ha sido iluminada. La de la derecha se
expuso 1/10 de segundo tras ser
iluminada adecuadamente. La
diferencia de ruido es notoria
TEMPERATURA DEL CCD Y CORRIENTE DE
OSCURIDAD (Dark Current - Dark Light)
electrónico complejo que efe ctúa un
elevado número de procesos, unos dentro
y otros en las inmediaciones del sensor de
Toda esa ingente cantida d de operaciones
puede generar una acumulación del
calor que induzca a ca rgas erróneas
dentro del sensor, e s decir, produciendo
ruido de imagen.
Si toma mos una imagen con el sensor
bajo oscuridad total, algunos píxeles
pueden reportar una información visual
que, obviamente, no existe.Cuanto más baja sea la temperatura de funcionamiento del
sensor, mayor será el rendi miento y menor el ruido.
La señal térmica (parásita) se reduce 2.5 veces por cada 10ºC
de descenso de la temperatura de funcionamiento.Resulta importante disponer de
un sistema de disipación del
calor generado por los sensores.Sensores de imagen. Tecnología – Antonio Cuevas – Pág. 25 de 41El ruido
Como elemento distorsivo, el ruido puede
considerarse equivalente (aunque no es lo
mismo) al grano de la película fotográfica,
pero en el caso del digital, sin cualidades
plásticas que lo compensen como ocurría en
fotografía analógica. En digital, el ruido lo
constituyen píxeles aleatorios que rompen los
tonos homogéneos de la imagen. Puede
tratarse de ruido cromático, ruido de
luminancia <4>, o una combinación de
ambos. A diferencia del grano, el ruido no
será proporcional en toda la imagen, se
manifestará de forma más evidente en las zonas oscuras.
La película fotográfica tal y como la conocemos es una
emulsión de haluros de plata combinada con diferentes
colorantes foto reactivos, suspendidos sobre un soporte
plástico. Esta emulsión de sales de plata puede tener
distintos tamaños para los granos que la componen y
cuanto más grandes sean estos, tanto más reactiva a la luz
será esa película, es decir, con menos luz podremos
obtener la exposición necesaria. El grano en el soporte
fotoquímico puede añadir a la imagen una particular textura
estructural que el autor puede encontrar adecuada.
Innumerables fotógrafos hicieron del grano visible (con
frecuencia reforzado por medio de reveladores de alta
acutancia como el famoso y peculiar Rodinal de Agfa), una
específica seña de identidad. En el cine fue sin embargo
una moda efímera implementada por primera vez en la
Nouvelle Vague francesa, y originada más probablemente por limitaciones económicas que por
razones estéticas pues el grano en las imágenes en movimiento también está en movimiento. Esto,
que parece una obviedad, tiene serias implicaciones: se crea una especie de cortina de partículas en
molesto e interminable movimiento que se interpone entre el espectador y la historia, evidenciando la
artificialidad de la imagen y dificultando lo que se ha dado en llamar “cine inmersivo”.
A partir del nacimiento del formato Super 16, de la implementación de ventanillas húmedas (Wet
Gate) en las positivadoras y, sobre todo, tras la llegada de materiales de cámara de cada vez menor
granularidad apreciable (T-Grain de Kodak; Sigma Cristal Technology de Fuji), es hoy posible originar
en formato menor y ampliar posteriormente sin que la temida cortina de granos móviles aparezca.
En realidad, ruido y grano, aunque parecen próximos, son conceptos distintos. Técnicamente, en
digital no existe el grano pues este hace referencia al tamaño de las partículas de plata que
forman la imagen. En fotoquímico este tamaño puede variar en función del tipo de película (las más
sensibles tienen más grano), proceso de revelado (revelados largos o a mayor temperatura visibilizan
el grano) y en función de ampliación de la imagen final (mayor o menor distancia a la pantalla). Sin
embargo, en digital el tamaño del píxel es fijo, consecuencia directa de la arquitectura del sensor
que estemos utilizando. Cuando hablamos de ruido en fotografía digital nos referimos a esos puntos
Sensores de imagen. Tecnología – Antonio Cuevas – Pág. 26 de 41de color repartidos al azar en la imagen obtenida, especialmente en las áreas de sombra y zonas
monocolor. Funcionalmente, tanto el ruido como la corriente de oscuridad, se corresponden más con
el velo. En la era digital, cuando capturamos una imagen con una alta sensibilidad no conseguimos
grano, sino ruido, algo diferente. Es más, si fuera el caso, en el entorno digital el grano clásico puede
añadirse fácilmente en postproducción.
En el ámbito electrónico, ruido son todas aquellas señales de origen eléctrico, no deseadas y unidas
a la señal principal o útil que, al alterarla, producen efectos más o menos perjudiciales. Esta
información intrusa no se corresponde con la realidad que queremos mostrar o grabar, y es
normalmente consecuencia de defectos en el proceso de captación. Suele encontrarse con más
frecuencia en el canal azul de las imágenes digitales, por ejemplo en los planos donde aparece una
gran extensión de cielo. Cuando la señal principal es analógica, el ruido será perjudicial en la medida
que lo sea su amplitud (potencia) respecto a la señal principal. Cuando las señales son digitales, si el
ruido no es capaz de producir un cambio de estado, será irrelevante. El diseño de las cámaras
electrónicas debe garantizar valores bajos de ruido (valores elevados de la relación señal/ruido o
cociente de potencias entre señal real y ruido artificial) de modo que en todo momento sea posible
discriminar la señal pura del inevitable ruido subyacente. El ruido tiene un importante efecto en
cualquier sistema eléctrico que se utilice para recoger o transmitir información pues las señales
deseadas que transmiten la “auténtica” información pueden resultar considerablemente enmascaradas
o distorsionadas por el ruido.
Cuando hablamos de ruido en la imagen
digital nos referimos a ciertos puntos de
color repartidos al azar en la imagen
obtenida, especialmente visibles sobre
áreas de sombra, zonas monocolor, y
tonos uniformes <4>. Un CCD o CMOS
está compuesto por una malla de celdas
fotosensibles encargadas de recibir la
imagen formada por la óptica de la
cámara. Cada una de esas celdas
contendrá uno o varios fotodiodos con
capacidad para convertir la luz en una
señal eléctrica, la cual será procesada
como una imagen, es decir, será
convertida a datos numéricos que se
almacenarán en forma binaria en la memoria de la cámara para dar origen a un píxel. Y es esa
actividad eléctrica, en sí misma, la que generará una cierta señal aun en ausencia de luz, que oscilará
en relación con la temperatura, generando datos al azar, que originarán ruido. Podría compararse al
soplido de fondo que escuchamos en un equipo de música cuando elevamos el volumen sin ni siquiera
haber colocado un CD en el lector, soplido que aumentará según incrementemos el volumen,
consecuencia del propio circuito electrónico. Aplicado a la imagen digital, cuando forzamos la
sensibilidad del sensor, aumentado su valor ISO (International Standardization Organization) o
introduciendo ganancias <5>, estamos haciendo algo parecido a subir el volumen, incrementado la
actividad eléctrica, forzando el sensor, con el consiguiente incremento de ruido en la imagen. De
hecho, la sensibilidad de cada uno de los píxeles del sensor es fija, aumentar la sensibilidad no se
logra por el incremento de la sensibilidad misma de los fotones - que en cada caso está
predeterminada -, sino a través de la amplificación posterior de la señal que estos emiten.Sensores de imagen. Tecnología – Antonio Cuevas – Pág. 27 de 41Por tanto, a la hora de capturar una señal luminosa débil (sombras, imágenes nocturnas...), en el
caso de amplificarla estamos ampliando igualmente los datos aleatorios (puntos de color dispersos por
la toma) fruto de la actividad eléctrica del sensor; es decir, aumentaremos el ruido de imagen. En el
caso de la fotografía fija digital, el ruido se verá incrementado, como ya hemos visto, con los
tiempos largos de exposición (más de 2 segundos) y desde luego por las altas temperaturas.
Hay dos posibilidades de origen del ruido en los sistemas electrónicos. El ruido aleatorio (Random
Noise) depende del azar, de las imperfecciones de construcción del sensor pues entre sus millones de
fotodiodos puede haber algunos defectuosos. Las altas temperaturas y la humedad pueden aumentar
el ruido aleatorio. Las cámaras de tres sensores con prisma de separación (filtros dicroicos) que vimos
en el capítulo anterior generan más calor que las cámaras con mosaico Bayer y por tanto son más
susceptibles al ruido aleatorio.
El llamado patrón fijo de ruido (Fixed Pattern Noise) es el particular de cada sensor y tiene relación
directísima con su vaciado tras cada exposición o “reseteo”. Una vez que el fotodiodo se ha llenado de
fotones, debe descargarse en forma de electrones para su cuantificación. Lamentablemente, tal
descarga no siempre es completa y este es el origen del ruido pues en la práctica siempre queda algo
de carga remanente en el fotodiodo, no se ha vaciado por completo. Y con una complicación
adicional: tal remanente puede variar de un fotodiodo a otro. Y así, al tomar una nueva muestra (el
siguiente fotograma) el valor resultante no será ya el “auténtico” que correspondería a la realidad, ha
sido falseado por los fotones procedentes del fotograma anterior. Este ruido es, obviamente, más
notorio en las partes oscuras de la imagen; en las altas luces donde hay de por sí muchos fotones, el
hecho de este “añadido” no deseado tiene mucho menor impacto.
El patrón fijo de ruido
A d iferencia del grano, el ruido no será proporcional en tod a la imagen, se manifestará de forma más evidente en las zonas oscuras.
aumenta cuando el
disminuye. La dificultad
Ru ido y grano, aunque parecen pró ximos, son conceptos distintos.
Técnicamente, en digital no existe el grano pues este hace referenci a
al tamaño de las partícul as de plata q ue forman la imagen.
reducción del tamaño del
píxel, y por la interacción
de los propios píxeles por
su extrema cercanía,
generará igualmente datos
aleatorios que se verán
enormemente en el caso
de amplificar la señal. La
fotones/electrones
En di gital el tamaño del píxel es
A diferencia del grano, el ruido no
fijo, cons ecuencia directa de la
remanentes en un
será proporcional en toda la
arquit ectura del sensor que
imagen, se mani festará de forma
fotograma procedentes del
es temos utilizando.
más evidente en las zonas oscuras.
fotograma anterior, es
obviamente mucho menor
en tamaños mayores de píxel. Esto explica que los modelos que cuentan con sensores de gran
tamaño (es el caso de todas las cámaras de cine digital, con sensores de tamaño comparable al
negativo tradicional en 35mm) generen un nivel de ruido menor que las demás, soportando
igualmente valores ISO más elevados con un nivel de ruido más bajo en relación con el que generaría
una cámara de sensores en 2/3 o 1/2 pulgada, por ejemplo.
Sensores de imagen. Tecnología – Antonio Cuevas – Pág. 28 de 41Sensibilidad y ruido en la imagen digital
El factor que más influye en la sensibilidad de un sensor
es el tamaño de los fotodiodos. Dado que un píxel es
una unidad de lectura, a mayor tamaño, más carga
acumulada en igual tiempo y mejor relación señal-ruido.
Como ya hemos dicho, se acostumbra a comparar el
ruido de la imagen digital con el grano de la fotografía
química. Aunque visualmente puedan tener similitudes, la
comparación es equívoca,
funcionalmente el ruido se corresponde
más con el velo. Así, mientras que en la
película el grano es proporcional a la
sensibilidad, en el formato digital el ruido
lo es al forzado de la sensibilidad, pero
no a la sensibilidad nominal. Más bien
Por ejemplo: un sensor con fotodiodos de
3 micras de lado difícilmente alcanza una
sensibilidad de 50 ISO, mientras que otro
con diodos de 7 micras cumple
fácilmente un índice de 100 ISO. El
segundo sensor no solamente es más
sensible, sino que con casi total
seguridad es menos
No debe extrañarnos,
pues, ver fotografías
realizadas con ciertas
cámaras a 800 ISO con
mucho menos ruido visible
que las obtenidas con
algunas compactas a 200
ISO. Aunque se pueda
modificar a voluntad, la
sensibilidad real de un
sensor es el índice ISO
más bajo de los que la
cámara pueda emplear.
Igualmente, la sensibilidad
real de las cámaras de
vídeo se calcula sin
ganancias, a 0dB.RUIDOEl patrón fijo de ruido
La influencia de los fotones/electrones remanent es en un fotograma
proced entes del fotograma anterior, es obviamente mucho menor en
tamaños mayo res de pí xel.
Los mod elo s que cuen tan con sensores de gran tamaño (cine di gital)
generen un nivel de ruido menor q ue las demás.
Las cámaras con sens ores grandes so portan valores ISO
más elevados con un nivel de ruido más bajo.Sensores de imagen. Tecnología – Antonio Cuevas – Pág. 29 de 41RUIDO
Ruido: píxeles aleatorios
que rompen los tonos
homogéneos de la
Especialmente visi bles
sobre áreas de sombra,
zonas monocolor, y tonos
Suele encon trarse con más
frecuencia en el canal azul
de las imágen es digitales
El diseño de las cámaras electrónicas debe garanti zar valores bajos de
ruido (valores elevados de la relación señal/ruido o cociente de
pot encias entre señal real y ruido artificial): en todo moment o d eber ser
po sible discriminar la s eñal pura del inevitable rui do subyacent e.Aumenta
- En el canal AZUL
- En sombras, áreas monocolor y tonos uniformas
- En exposi ciones largas
- En temperaturas altas. Las cámaras de tres sensores con pris ma
de separació n (fil tros dicroicos) generan más calor que las equipadas
con mosaico Bayer.
- En humedad alta
- Amplificando la s eñal: ISO ? Ganancia ?
- En cámaras con sensores pequeñosSensores de imagen. Tecnología – Antonio Cuevas – Pág. 30 de 41<4> Hay un denominado ruido de luminancia, cuya curiosa
denominación en inglés es Salt-and-Pepper Noise (ruido de sal y
pimienta) por el tono de los puntos ruidosos. Una imagen con
ruido de luminancia mostrará píxeles claros en zonas donde solo
debería haber oscuros, y viceversa, puntos negros en las altas
luces. A veces puede ser causado por errores del conversor
analógico-digital, o errores en la transmisión de bits. Tienen un
cierto parecido con los píxeles muertos y los píxeles pegados que
veremos un poco más adelante aunque estos no tienen, como el
ruido de luminancia, carácter aleatorio.
Los fotógrafos utilizan un truco para eliminarlo – y en general para
eliminar el ruido en las exposiciones largas – que se denomina en
inglés Dark Frame Substraction. Consiste en tomar, tras la
exposición propiamente dicha, una segunda foto de exactamente
la misma duración de exposición pero con el obturador cerrado, lo
que se llama un “dark frame”, y que sirve a la cámara para
localizar exactamente los puntos o píxeles ruidosos causados por
larga exposición, ya que éstos son más o menos fijos, y por tanto
serán idénticos de una toma a la siguiente. Una vez hecho esto,
bien internamente con el procesador de la propia cámara (cuando
se dispara en JPEG) o bien con un programa compatible con esta
función si se registra en RAW, se combinarán las dos tomas
mediante substracción, de modo que ese ruido en particular, el de
larga exposición, se eliminará limpiamente y prácticamente sin
destrucción de detalles.Salt-and Pepper Noise<5> Por cada 6dB (decibelios) de ganancia, la sensibilidad teórica del sensor se duplica pues se amplifica la
señal al doble. Es decir, una cámara con una sensibilidad teórica de ISO 400 se comportaría como si tuviera ISO
800 a 6dB; y como si tuviera ISO 3200 a 18dB.
Los distintos tipos de ruido no se acumulan, sino que se suman en cuadratura. La resultante de dos ruidos de
valores 3 y 4 no es 7, sino 5, ya que se calcula la raíz de la suma de los cuadrados.Sensores de imagen. Tecnología – Antonio Cuevas – Pág. 31 de 41Capacidad límite de almacenamiento (Full Well Capacity)
No se puede hablar del tamaño del píxel sin hablar de otro parámetro íntimamente relacionado: su
capacidad de carga. El término anglosajón que lo define es Full Well Capacity, literalmente algo así
como “capacidad del pozo lleno”, y que nosotros podríamos traducir por capacidad límite de
Como ya hemos visto, la tecnología de los primeros sensores de estado sólido fue desarrollada a
finales de los años 60 del siglo pasado en los Laboratorios Bell. Sabemos que se trata básicamente, de
un dispositivo semiconductor organizado en filas y columnas de elementos fotosensibles que
denominamos píxeles. La luz, al caer en los píxeles, genera electrones que quedan almacenados en
los mismos. La cantidad de electrones recogida en cada píxel del chip configura un mapa de brillo
proporcional a la imagen original.
Utilizando un símil hidráulico, donde la lluvia sería la luz recibida, los píxeles son como pequeños
baldes que recogen agua; así podríamos decir que el CCD está compuesto por una suerte de matriz
de baldes que en lugar de agua recogen electrones. Los píxeles tienen una capacidad máxima de
almacenar agua (electrones) denominada Full Well Capacity. Este parámetro indica la capacidad de
almacenar fotones que tiene un píxel, expresada en electrones, antes de llegar a la saturación. A
mayor superficie sensible del píxel, cuanto mayor es físicamente, mayor capacidad tiene de almacenar
fotones, obviamente.
Sin embargo, desde el punto de vista de la resolución, lo mejor sería un chip con el píxel más
pequeño posible; ello nos proporcionaría imágenes más definidas. Desde el punto de vista de la
resolución un tamaño pequeño de píxel es importante. Pero un píxel pequeño implica una capacidad
límite de almacenamiento también pequeña, y eso es malo. Es malo porque un recipiente pequeño
puede rebosar fácilmente, eso en la jerga profesional, se llama saturar. Cuando un píxel se satura, ya
no puede recoger más fotones, y los que sigan cayendo sobre él no solo se pierden como lectura en el
chip donde deberían ser almacenados sino que se desbordan afectando a los píxeles continuos que es
lo que se conoce como blooming y
que origina un serio defecto de imagen
llamado smear del que hablaremos
unas páginas más adelante.
En la práctica, hay un conflicto entre la
capacidad límite de almacenamiento y el
tamaño. Capacidades pequeñas hacen
que el píxel llegue enseguida a la
saturación. El conflicto es obviamente
menor cuanto mayor es el tamaño del
sensor: un sensor grande admite píxeles
grandes y en número suficiente para
que no se resienta la resolución. Por
eso, en las cámaras de sensores de imagen inferiores a media pulgada es difícil obtener imágenes sin
artefactos como el smear.
Hay fotodetectores en los que el fabricante introduce correctores de blooming (Antiblooming Image
Sensors) en los que el factor de corrección puede variar entre 200 y 1000 veces la capacidad original.
Sensores de imagen. Tecnología – Antonio Cuevas – Pág. 32 de 41El serio problema es que esas estructuras ocupan un cierto espacio, reduciendo el factor de relleno y
modificando la eficiencia cuántica del sensor.CCDTamaño del píxel (micras)Full Well típicaKodak KAF1401E6.8 x 6.845,000 e-Marconi CCD37-1015 x 15165,000 e-Kodak KAF100024 x 24630,000 e-Los valores típicos de la capacidad límite de almacenamiento oscilan entre los 45.000 y algo más de
600.000 electrones para píxeles de 6,8 micras y 24 micras respectivamente.
CAPACIDAD LÍMITE DE ALMACENAMIENTO (Full Well Capacity)
Capacidad de almacenar fotones que tiene un píxel, expresada en
electrones, antes de llegar a la saturación.
A mayor superficie sensible del píxel (cuanto mayor es físicamente)
mayor capacidad tiene de almacenar fotones.El factor que más influye en la
sensibilidad de un sensor es el
tamaño de los fotodiodos.
A mayor tamaño, más carga
acumulada en igual tiempo y
mejor relación señal-ruidoCONFLICTO:
Chip pequeño à mayor resolución,
imágenes más definidas.
Chip pequeño à capacidad pequeña
(menor sensibilidad), mayor riesgo de
saturación, menor rango dinámico >
Saturación: el píxel no puede recoger más
fotones. Los que caigan sobre él:
1.- No serán leídos.
2.- Se desbordan afectando a los píxeles
contiguos à Blooming
3.- Blooming à Smear (efecto visible)
Sensores de imagen. Tecnología – Antonio Cuevas – Pág. 33 de 41PÍXELES DEFECTUOSOS
Los suministradores de sensores de imagen son compañías de tecnología punta; manejan métodos de
fabricación al alcance de pocos y deben invertir altas sumas en investigación y desarrollo. Es el caso
de Dalsa, Kodak, Foveon, Sony, Texas Instruments, Fuji, etc. Sin embargo, nadie es perfecto como es
obvio y hay por tanto una incidencia del fenómeno de píxeles defectuosos en sensores nuevos. La
cifra real no es muy alta, solo alrededor del 0,1%, uno de cada mil sensores de imagen presentan
este problema de fábrica.
Ciertos defectos en la estructura y proceso de manufactura de los sensores, altas temperaturas de
trabajo y el impacto de ciertas radiaciones procedentes del espacio exterior, los rayos gamma
particularmente, pueden producir la muerte de algún píxel (Dead Pixel) que se convierten así en
contactos metálicos inertes e incapaces de almacenar carga alguna. La presencia de elementos
defectuosos puede afectar a los demás píxeles de la misma columna si se produce una pérdida de
carga en estos terminales durante el proceso de lectura.
En general, los píxeles, tanto en CCD como en CMOS, pueden presentar tres tipos de defectos:
Píxel muerto (Dead Pixel)
Este problema es uno de los más serios en relación a la
tecnología de los sensores. No podemos hablar con
propiedad de UN píxel muerto, en general resulta
apreciable cuando abarca a un conjunto de por lo
menos CUATRO píxeles adyacentes.
El problema puede pasar desapercibido en una
fotografía fija (además puede corregirse fácilmente en
programas como Photoshop); sin embargo, con las
imágenes en movimiento se convierte en un punto
negro molesto y ubicuo.
Nada más fácil que detectar los píxeles muertos de un sensor: simplemente registrando una imagen
en fondo claro y uniforme: el cielo, una hoja de papel, una pared de tono claro.Píxel pegado (Stuck Pixel)
La expresión se refiere a los píxeles que siempre, en
cualquier condición, proporcionan una lectura alta.
Como consecuencia aparecerá una mancha blanca en
Su detección es también muy fácil: grabar una imagen
en oscuridad total (diafragma cerrado u objetivo con la
tapa colocada). El efecto es similar al producido por la
corriente de oscuridad de la que ya hemos hablado.
Sensores de imagen. Tecnología – Antonio Cuevas – Pág. 34 de 41Píxel caliente (Hot Pixel)
Se trata de píxeles de lectura anormal y
sistemáticamente alta bajo cierto tipo de condiciones,
especialmente en exposiciones largas lo cual, de nuevo,
afecta singularmente a las cámaras digitales de
El punto obtenido puede ser de cualquier color,
dependiendo del punto del patrón Bayer que esté
precisamente ante el píxel en cuestión: rojo, azul, verde,
magenta, cian, amarillo e, incluso blanco.El píxel caliente de la imagen de la izquierda procedente del CCD de una cámara Kodak DC
400, se representa en la imagen contigua con una ampliación de 3000%. Se trata en realidad
de un grupo de cuatro píxeles que dan una lectura verde anormalmente alta.Sensores de imagen. Tecnología – Antonio Cuevas – Pág. 35 de 41DEFECTOS TÍPICOS EN LA IMAGEN OBTENIDA POR LOS SENSORES ELECTRÓNICOSAliasing
El aliasing (que podríamos traducir
como “dentado” o “escalonado”)
ocurre cuando se intenta
representar una información
continua a través de un medio
discreto. Este concepto,
aparentemente confuso, quedará
más claro en temas siguientes. Digamos ahora que en la imagen digital el aliasing redunda en la
pérdida de calidad y es propia de sistemas de baja resolución y/o poca profundidad de píxel. Genera
el molesto artefacto de imagen consistente en efecto de escalera o línea dentada apreciable
sobre todo en líneas curvas u oblicuas. En ellas, los bordes parecen estar dentados o escalonados.
El aliasing ocurre cuando un sensor no tiene suficiente resolución para reproducir los detalles más
finos en una escena de modo que lo que se termina viendo es alguna combinación de la imagen y los
píxeles mismos del sensor ya que en la imagen digital, el sensor se divide en una rejilla discreta
(discontinua) de píxeles, de resolución limitada.
Si quisiéramos representar una línea diagonal con una imagen de 7 x 7 píxeles por ejemplo, ocurriría
lo que observamos en la imagen superior. A la izquierda tenemos la línea original. Un píxel sólo puede
ser negro o blanco (considerando 1 solo bit de profundidad). En ningún caso se puede representar un
píxel cubierto parcialmente por la línea. Debemos, pues, eliminar parte de la información original, para
obtener la imagen de la derecha. El resultado es una imagen con un aliasing muy alto. Siempre que
se muestrea una señal con una frecuencia inferior a la requerida, se produce el efecto aliasing.El aliasing se hace visible cuando la frecuencia de muestreo es demasiado baja para
reproducir fielmente los detalles de la imagen. Es inherente a toda cámara digital.Sensores de imagen. Tecnología – Antonio Cuevas – Pág. 36 de 41Hay un tipo específico de aliasing que afecta a las cámaras digitales de un solo CCD (patrón Bayer) y
que se denomina aliasing de color en los bordes (Color Aliasing on Edges). Ocurre cuando se registra
con este tipo de sensores una zona de imagen de alto contraste.Cuando la transición blanco ® negro coincide entre líneas de píxeles como se muestra en la imagen
central, se originan unas bandas de color. Las bandas son cian y amarillo porque corresponden a los
colores de la fila de píxeles adyacentes.
Las imágenes inferiores muestran este mismo artefacto.Sensores de imagen. Tecnología – Antonio Cuevas – Pág. 37 de 41Smear (mancha vertical)
Defecto de algunos sensores que al registrar
fuentes puntuales de luz (bombillas, farolas de
alumbrado público, escenas nocturnas, etc)
resultando en una línea vertical a lo largo de
toda la pantalla que indica la incapacidad del
dispositivo para soportar el excesivo nivel de
luminosidad. En fotografía, el problema se acentúa
con velocidades bajas de obturación. La disminución
de este fenómeno depende de la calidad y
tecnología del sensor de imagen.
Uno de los problemas inherentes al procedimiento
de lectura del CCD es que si la estructura se
mantiene expuesta a la luz mientras se van
desplazando las cargas, se va añadiendo una carga
remanente a medida que éstas se desplazan hacia
la terminal de lectura. El efecto es particularmente
notorio cuando existe un punto de luz de gran
intensidad. En este caso, todos los elementos
situados a la izquierda de este punto de luz
(suponemos que las cargas se desplazan hacia la
derecha) adquirirán una carga adicional cuando
pasen por debajo del contacto expuesto a una gran
Los sensores CCD IT (Interline Transfer) presentan
de manera más importante este fenómeno, mientras que las de CCD FIT (Frame-Interline Transfer) lo
solucionan en gran medida. Los CCD FIT cuentan con una solución de almacenamiento que permite
disminuir el fenómeno. Los sensores CMOS tienen la mejor respuesta al fenómeno smear.Los nuevos sensores Exwave HAD de Sony reducen de forma importante (aproximadamente en 1/50)
este fenómeno que repercutía seriamente en las cámaras de vigilancia que frecuentemente han de
trabajar en áreas relativamente oscuras pero con puntos de luz muy fuertes (farolas, automóviles,
etc.). El sensor Exwave HAD soluciona ambas cosas: mayor sensibilidad y menor smear.
Sensores de imagen. Tecnología – Antonio Cuevas – Pág. 38 de 41La imagen de la derecha fue tomada por
una cámara digital de calidad lamentable:
la Dolphin FASTUSB-1016 de solo dos
megapixeles equipada de sensor CMOS.
Hay muy bajo smear en las altas luces de
la imagen.Muaré
Consiste en la aparición bien de líneas o bandas de color, bien
de luz y sombras en la imagen. El muaré resulta más visible
sobre estructuras o diagramas repetitivos. El defecto aparece
cuando un patrón regular interactúa de forma no alineada con
el patrón regular del fotosensor (la retícula), y es frecuente al
fotografiar ciertos tejidos de prendas de vestir, periódicos,
impresos o en ocasiones el propio cabello humano.
Al registrar estas escenas con una cámara de vídeo se
reproducen superficies vibratorias en constante movimiento sin
una clara definición de las líneas que la componen. Al parecer,
esta palabra procede del mundo de los tejedores que
denominaban “mohair” a un tipo de paño hecho del muy fino
pelo de los gatos de angora.
Eliminar el muaré es fácil: simplemente acercar o alejar ligeramente la cámara del sujeto (o bien
variar la distancia focal del zoom) hasta que los patrones no coincidan. Hay tejidos y texturas
endiabladamente proclives al muaré. Este efecto no existe en cine puesto que los granos de emulsión
no están depositados en el negativo
siguiendo ningún patrón regular sino
El sensor Foveon (imágenes de la
izquierda) es, como ya sabemos,
mucho más resistente al efecto
muaré que el sensor convencional.Sensores de imagen. Tecnología – Antonio Cuevas – Pág. 39 de 41MUARÉSensores de imagen. Tecnología – Antonio Cuevas – Pág. 40 de 41LA OBTURACIÓN EN VÍDEO
El sistema de obturación surgió con la fotografía como un medio para controlar la entrada de luz a la
emulsión sensible. Pero se destacó por sus posibilidades de poder detener el movimiento de los
sujetos captados. Este principio se utilizó en el cine con la introducción del obturador variable y
posteriormente en ciertas cámaras de vídeo que incorporaron en sus inicios obturadores mecánicos.
Hacia 1979, Sony introdujo el sistema de obturación electrónica variable, basado en la acumulación de
cargas eléctricas en los componentes de un mosaico compuesto por un dispositivo de carga acoplada.
Este método permitió dotar a la cámara de numerosos tiempos de obturación. El dispositivo aplicado
en los CCD permite tiempos de obturación mínimos de 1/50 (PAL) ó 1/60 (NTSC) y máximos de
incluso 1/10.000 o más, lo que es ideal para lograr registros nítidos de sujetos con rápidos
movimientos, efectos de cámara lenta, o el control de la luz en ámbitos con muy intensa luminosidad.
En algunas cámaras profesionales, el mando de apertura de la velocidad del obturador suele ubicarse
en la parte frontal de la cámara y la selección de las velocidades se efectúa mediante el menú de
usuario. En el visor aparece el tiempo de obturación elegido.
La velocidad de obturación se controla electrónicamente en el propio CCD, es decir, no existen unas
“cortinillas” reales ni ningún otro mecanismo que se interponga físicamente entre los sensores y la luz.
Es variando las frecuencias de control del CCD o CMOS como se consigue variar la velocidad de
exposición. Evidentemente, el formato NTSC impone ofrecer 30 imágenes por segundo (60 mitades,
cuadros de mitad de resolución, entrelazados); ahora bien, cada uno de ellos es expuesto el tiempo
que se haya seleccionado (ya sea manual o automáticamente).
Tal como ocurre en el campo de la fotografía, el juego de velocidad y exposición determina el
resultado final de la imagen. Las velocidades de obturación altas se deben usar al filmar objetos en
movimiento rápido, sobre todo si se quiere que la cámara lenta o el congelado brinden imágenes bien
definidas.El efecto de la obturación, al igual que en las cámaras fotográficas tradicionales, es doble. Por un lado
hace más nítidos los sujetos en movimiento (gotas de lluvia en las imágenes). Por otro, al reducir el
tiempo de exposición, reduce la luminosidad de la imagen (a la derecha imagen fuertemente saturada
al utilizar un tiempo de obturación corto).
Sensores de imagen. Tecnología – Antonio Cuevas – Pág. 41 de 41All pages:123456789101112131415161718192021232425262728293031323334353637383941InfoFavouriteLikeShareDownloadMoreSensores de imagen Published on Aug 8, 2012 Manual de Tecnología Audiovisual de Antonio Cuevas.cccpcostaricaFollowRead moreRead moreSimilar toPopular nowJust for youGo explore

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