El cálculo de la exposición en sistemas de imagen digital es un proceso esencial para garantizar una correcta captura y calidad de imagen. Aquí se resumen los principios clave de este proceso basados en las normativas y procedimientos técnicos documentados:
- Definición de la Exposición
La exposición fotográfica en entornos digitales consiste en la correcta relación entre la luz disponible en la escena y los ajustes de la cámara, como la apertura del diafragma, la velocidad del obturador y la sensibilidad ISO del sensor . - Componentes Principales
Apertura (N): Determina la cantidad de luz que entra en la cámara, controlada por el diámetro del diafragma. La apertura se expresa como una fracción de la longitud focal (f), por ejemplo, ƒ/5.6 .
Velocidad del Obturador (t): Controla el tiempo durante el cual el sensor está expuesto a la luz. La relación de tiempos se maneja en intervalos de stops (EV Exposure Value), manteniendo una relación logarítmica .
Sensibilidad ISO: Representa la ganancia aplicada a la señal del sensor. En imágenes digitales, el índice de exposición, a diferencia de la velocidad de película, se refiere a la ganancia eléctrica ajustada del sensor . - Estándares y Normativas
ISO 12232: Define el Índice de Exposición (EI) como un valor inversamente proporcional a la exposición necesaria para obtener una imagen correctamente expuesta. Diferentes métodos de cálculo incluyen el índice por saturación y la sensibilidad estándar de salida (SOS) .
ISO 2720: Proporciona ecuaciones para el cálculo de la exposición tanto para luz reflejada como incidente. Incluye la constante K para luz reflejada y la constante C para luz incidente . - Métodos de Cálculo de la Exposición
Exposición fotométrica (Hv): Expresada en lux-segundos (Lx·s), se determina por la luminancia de la escena multiplicada por el tiempo de exposición .
Índice de Exposición por Saturación (Hsat): Define la exposición necesaria para alcanzar el máximo nivel de señal sin recortes .
Standard Output Sensitivity (SOS): Basada en la exposición necesaria para producir un nivel de salida medio específico (0.461 del nivel máximo para espacio sRGB) . - Ejemplos Prácticos y Parámetros
El cálculo del índice de exposición puede verificarse mediante diferentes herramientas y parámetros específicos, como la luminancia y la apertura, utilizando la tasa de sensibilidad ISO . Por ejemplo, para obtener una exposición adecuada con una ISO de referencia de 100, podrían usarse combinaciones de apertura y velocidad determinadas para una luminancia media especificada. Conclusiones
El cálculo de la exposición en sistemas digitales es multifacético e implica la armonización de estándares internacionales, ecuaciones matemáticas precisas y la correcta aplicación de los parámetros del equipo fotográfico. Las normativas, como las ISO mencionadas, juegan un papel crucial en estandarizar estos procesos para obtener imágenes con calidad y consistencia.
Introducción
El cálculo de la exposición en sistemas de imagen digital es un aspecto fundamental en la captura y reproducción de imágenes de alta calidad. Este proceso implica determinar la cantidad adecuada de luz que debe llegar al sensor digital para obtener una representación fiel de la escena. Este proceso se regula mediante tres parámetros principales: apertura, tiempo de exposición y sensibilidad ISO.
Apertura
La apertura se refiere al tamaño del orificio a través del cual pasa la luz antes de llegar al sensor. Esta se mide en términos de «número f» o «f-stop», que es la relación entre la longitud focal del objetivo y el diámetro del orificio del diafragma.
Una apertura más grande (número f más pequeño) permite el paso de más luz, lo cual es útil en condiciones de poca iluminación. Por otro lado, una apertura más pequeña (número f más alto) reduce la cantidad de luz, lo cual es útil en condiciones de alta iluminación. Además, la apertura afecta la profundidad de campo; aperturas más grandes resultan en una menor profundidad de campo y aperturas más pequeñas en una mayor profundidad de campo
Tiempo de Exposición
El tiempo de exposición es el intervalo durante el cual el sensor está expuesto a la luz. Este parámetro se mide en fracciones de segundo (por ejemplo, 1/60s, 1/125s). La relación entre la cantidad de luz que llega al sensor y el tiempo de exposición es directa: cuanto más tiempo esté abierto el obturador, más luz alcanzará el sensor .
En fotografía digital, la escala de obturación sigue una progresión en base dos, similar a la de la apertura, donde cada «stop» representa un duplicado o la mitad del tiempo de exposición anterior.
Sensibilidad ISO
La sensibilidad del sensor a la luz, conocida como ISO, es el tercer parámetro crucial en el cálculo de la exposición. Un ISO más alto aumenta la sensibilidad del sensor a la luz, lo que permite capturar imágenes en condiciones de poca luz. Sin embargo, también puede introducir más ruido en la imagen. Los valores ISO son establecidos mediante estándares como la ISO 12232 .
Estándares y Métricas
Estándar de Sensibilidad de Salida (Standard Output Sensitivity, SOS)
El Standard Output Sensitivity (SOS) se basa en la exposición fotométrica necesaria para generar una señal de salida media correspondiente a un 46.1% del nivel de salida máximo. Este estándar es crucial para asegurar la consistencia en la calidad de imagen.
Índice de Exposición Recomendada (Recommended Exposure Index, REI)
El Índice de Exposición Recomendada (REI) es un valor arbitrario asignado por los fabricantes de dispositivos para optimizar resultados bajo circunstancias específicas. Este índice permite ajustes personalizados basados en las condiciones de uso y preferencias del usuario .
Calibración de Exposímetros
La calibración de los dispositivos de medición de exposición es esencial para asegurar resultados precisos y consistentes. Los exposímetros deben ser calibrados tanto para luz reflejada como para luz incidente . Para la luz reflejada, la constante ( K ) es fundamental y puede variar entre 10.6 y 13.4, siendo 12.5 cd/m² el valor más común .
Medición de la Exposición en Luz No Contínua
La medición de exposición con luz no continua, como los flashes, introduce complicaciones adicionales. Los flashes liberan una descarga de alta intensidad que no es constante, por lo que la duración de la descarga (medida en T0.5 y T0.1) afecta directamente la cantidad de luz total que llega al sensor. Este destello se mide en Lux por segundo (Lx·s) .
Valores de Exposición (EV)
El valor de exposición (EV) es una escala que combina la apertura y el tiempo de exposición en un solo parámetro, simplificando el proceso de determinar la exposición adecuada. Por ejemplo, una exposición de 1/60s con un f/8 equivale aproximadamente a 12 EV para un ISO de 100.
Esto permite ajustar la exposición fácilmente al cambiar los valores de ISO, apertura y tiempo de exposición según sea necesario .
Aplicación Práctica del Cálculo del Índice de Exposición
En la práctica, estos principios se utilizan para calcular el Índice de Exposición por Saturación, comprobando su precisión con diferentes herramientas. Los parámetros de apertura y velocidad se establecen mediante medición de luz incidente, como se ilustra en ejemplos de condiciones de captura específicas .
Conclusión
El cálculo de la exposición en sistemas de imagen digital es un proceso complejo pero esencial para obtener imágenes de alta calidad. Implica un equilibrio cuidadoso entre la apertura, el tiempo de exposición y la sensibilidad ISO, junto con un conocimiento profundo de los estándares y métricas relevantes. Mediante la comprensión y aplicación de estos principios, los fotógrafos y profesionales de la imagen digital pueden asegurar resultados consistentes y precisos, independientemente de las condiciones de captura.
Resumen del capítulo 3.3 del libro «Digitalización y preservación del patrimonio cultural»
