El artículo «The ISO Definition of the Dynamic Range of a Digital Still Camera» escrito por Douglas A. Kerr en febrero de 2008 aborda de forma exhaustiva la definición y medición del rango dinámico de una cámara digital según lo determina la Norma ISO 15739-2003. El autor introduce el concepto de rango dinámico como la relación entre la luminancia máxima y mínima que una cámara puede captar en una sola exposición. Aunque esta definición parece simple, la cuantificación precisa del rango dinámico resulta ser mucho más compleja.
Luminancia y exposición fotométrica son conceptos clave en este análisis. La exposición fotométrica, a la que responden los sensores digitales o el film fotográfico, es el producto de la iluminancia en el sensor y el tiempo de exposición. Es crucial hacer esta distinción ya que, en la práctica, el rango dinámico se relaciona más directamente con las variaciones en la luminancia de la escena, tomando en cuenta que los factores de exposición permanecen constantes dentro de una misma imagen.
El estándar ISO 15739 define el rango dinámico basándose en la relación entre la luminancia máxima registrable (que produce saturación en el sensor) y la luminancia más baja para la cual la relación señal/ruido (SNR) es al menos de 1.0. Este enfoque se basa en la premisa de que los detalles registrados con una SNR de 1.0 o mayor son útiles, mientras que los que tienen una SNR menor no lo son.
Uno de los puntos más técnicos y complejos de la normativa es la medida del ruido, que se presenta en dos formas: ruido espacial y temporal. El primero es la variación en la salida digital entre diferentes píxeles bajo la misma exposición, y el segundo es la variación en la salida de un píxel particular entre imágenes sucesivas bajo las mismas condiciones. La norma se enfoca únicamente en el ruido temporal para definir el rango dinámico. Este ruido se cuantifica mediante la desviación estándar de la luminancia implicada por el código digital de los píxeles, promediando los valores temporales de ruido individual de cada píxel en una zona de prueba.
El artículo también discute la aplicación de la ganancia incremental, definida como la pendiente de la curva que relaciona la representación digital con la luminancia en un punto dado. Esta ganancia es necesaria para traducir el ruido observado en los códigos digitales a una base de luminancia.
Kerr expresa críticas a ciertos aspectos de la normativa, entre ellos, la manera en que se define y calcula el ruido. Sostiene que la diferencia entre la luminancia máxima y la luminancia mínima en donde SNR es 1.0 podría interpretarse de múltiples maneras debido a la naturaleza estadística de las mediciones, particularmente porque una situación con SNR de 1 implica, teóricamente, la posibilidad de valores negativos de luminancia, lo cual es físicamente imposible.
Para sortear este problema, ISO 15739 propone medir el ruido a una luminancia baja «negra de referencia», establecida en 1/100 de la luminancia máxima registrable. El valor de ruido medido se utiliza para inferir la luminancia que tendría una SNR de 1. La relación entre la luminancia máxima registrable y esta luminancia inferida se reporta como el rango dinámico de la cámara.
Finalmente, el artículo ofrece un análisis crítico de las incongruencias y complejidades del estándar, mostrando cómo su correcta interpretación puede ser un desafío debido a terminología y definiciones confusas.
Este meticuloso desglose ayuda a profesionales y entusiastas de la fotografía a entender mejor la importancia del rango dinámico y los retos de su medición precisa en cámaras digitales.
