El ISO: Sensibilidad a la luz

Hace algunos años atrás, para ir a tomar fotos -antes- pasábamos al supermercado y comprábamos bobinas de película de 35 mm. en chasis de metal, solían venir en rollos de 12, 24 o 36 exposiciones y con algún truco se lograba obtener dos exposiciones extra de cada rollo. En el mueble de los rollos podías -además- seleccionar películas con ISO 100, 125, 200, 400 y 800. Con esto te preparabas para tomar tus fotos en un escenario con abundancia de luz (ISO 100) o con poca luz (ISO 800) o también, si lo que estás por fotografiar se encuentra en reposo o en movimiento. ¿Qué es entonces, eso del ISO?

La sensibilidad, en fotografía, es la susceptibilidad a la acción de la luz de una emulsión de la película expresada numéricamente a efectos del cálculo de la exposición. Hace un tiempo había en uso muchos sistemas, tanto particulares como nacionales, entre ellos el H&G (Hurter y Driffield), el Scheiner, el Weston, el BSI (British Standards Institution), el DIN (Deutsche Industrie Norm), el GOST (Gosudarstvenny Obshchesoyuzny Standart) y el ASA (American Standards Association). En virtud de los recientes acuerdos internacionales ISO, los sistemas DIN y ASA se incorporan a un nuevo sistema conocido como ISO (International Standards Organization). En este 100 ASA (21º DIN) se convierten en ahora en 100/21º ISO, aunque hoy día solo se le identifica como ISO 100 en la práctica diaria.

La sensitometría, es la responsable de conocer, investigar y estudiar aquellos materiales que son sensibles a la luz. Es la ciencia que estudia el comportamiento de los materiales fotográficos. La técnica de la sensitometría tiene sus orígenes en el trabajo desarrollado por Ferdinand Hurter y Vero Charles Driffield cerca del año de 1876, con algunas de las primeras emulsiones fotosensibles en blanco y negro. Las sensibilidad ISO, junto a los pasos de apertura del diafragma y las velocidades obturación forman el triángulo de la exposición:

Según la normativa ISO -técnicamente- la sensibilidad efectiva se halla de la siguiente manera: Es la proyección en el eje horizontal (la exposición) del punto donde la curva alcanza un valor de 0.1 por encima de la densidad de la B+V, cuando una diferencia de exposiciones de 1.3 Log E (equivalente a 4 diafragmas y 1/3) produce un rango de densidades de 0.8.  La normativa ISO 12232 describe cómo medir la sensibilidad con la imagen digital, la cual permite que las sensibilidades ISO sean equivalentes en digital y en película. En la práctica, se espera que un ajuste ISO para una película o para una cámara digital con la misma iluminación para el sujeto y utilizando un objetivo similar, produzca en una exposición (EV) igual en el plano focal.

El estudio sensitométrico. Se estudia cómo responde un material ante la presencia de la luz y el revelado. Se mide cuál es el grado de ennegrecimiento que producen una serie de exposiciones, desde la más pequeña hasta una excesiva. Todo ello se mide sobre un material en concreto y después de un revelado. En este estudio, lógicamente, se tienen en cuenta todos los factores que participan en el proceso. Así pues, sólo será aplicable en esas condiciones, con ese material y ese revelado. Para hacer un "auténtico" estudio sensitométrico de un material se necesitan un sensitómetro y un densitómetro. El sensitómetro, es un aparato que sirve para exponer tiras sensitométricas con alta precisión. El densitómetro es esencial y sin él no se puede hacer un estudio completo, su función es medir la densidad de un punto determinado de un material cualquiera.

En la actualidad, la película que solía estar en plano focal/nodal está substituida por el  sensor digital.  En la parte posterior del cuerpo de la cámara hay un espacio que conocemos como plano focal; se le llama "focal" al plano en el que el objetivo proyecta a foco la imagen del objeto o motivo de una fotografía, lo que significa que en el plano focal se encuentra nuestro punto nodal (donde convergen los ases de luz de las lentes del objetivo) y es exactamente en ese lugar donde se coloca el sensor de la cámara. El sensor digital de la cámara, es aquella pieza de hardware localizada en el interior del cuerpo de la cámara, el cual recibe y transmite la información necesaria para producir la imagen. La función del sensor, está en detectar y capturar la información que compone la imagen. Esto se logra al convertir la atenuación de las ondas de luz en señales eléctricas. Las ondas capturadas por el sensor pueden ser luz u otro tipo de radiación electromagnética. Se trata de una matriz de elementos fotosensibles que funciona convirtiendo la luz que capta en señales eléctricas, que luego pueden ser convertidas, analizadas, almacenadas y representadas a posterioridad como un patrón, bien sea analógico (como una señal de barrido o escaneo) o digital (con el consiguiente muestreo y la conversión numérica de los valores de luminosidad.

Los elementos fotosensibles del sensor se conocen como pixel, palabra proveniente del acrónimo de picture element. El número de píxeles del sensor se suele medir en cantidades como millones de píxeles (o megapíxeles, Mpx). De forma general se puede decir que mayores cantidades indican la posibilidad de imprimir (o visualizar) fotos a tamaños más grandes y con menores pérdidas de calidad. Los píxeles de mayor tamaño tienden a generar una mejor calidad de imagen y una mayor sensibilidad. La menor sensibilidad la encontramos al utilizar un ISO 100 o nativo, mientras en el extremo opuesto la mayor sensibilidad a la luz la encontramos en el ISO 6 mil 400. Así entendemos que la sensibilidad es inversamente proporcional a la intensidad de luz disponible: Cuanta mayor luz haya en el ambiente o escena, menor sensibilidad ISO deberás o tendrás que utilizar y al contrario.

Sensor Sony IMX661

Actualmente, el mayor sensor disponible es uno del tipo CMOS denominado IMX661 con tecnología global shutter y posee una resolución de 127.68 Mpíxeles, la mayor de la industria en un sensor de este tipo hasta 2023 es de 3.45 x 3.45 μm y tiene un total de 13 mil 400 x 9 mil 528 píxeles efectivos, es fabricado en Japón por Sony.

Tipos de submuestreo de la crominancia

Archivos de imagen en la ingesta. Al conjunto de datos que se generan desde el sensor y que forman un paquete de datos no procesados de la imagen, comúnmente se les conoce como archivo RAW. Para proyectos de cine digital también se utiliza el material logarítmico -LOG- que se concentra en almacenar la mayor cantidad de datos de la luminancia y restando espacio a los datos de crominancia, mismos que se podrán rescatar en el postproceso del material grabado. En el mercado actual existen opciones optimizadas de estos como los HLG de Sony (Hybrid Log Gamma). También, son muy utilizados los archivos Rec709. Veamos un resumen acerca del ISO en el siguiente vídeo:

Para generar mayor cantidad y variedad de colores se debe contar con mayor cantidad de bits en la profundidad de color, que es la que define la cantidad de color que almacenará la imagen. En la fotografía, el término rango dinámico describe al intervalo presente entre los valores máximos y mínimos de intensidad lumínica (blanco y negro, respectivamente). El ojo de los seres humanos posee un rango dinámico equivalente a entre 20 y 25 f-stops. A esta fecha, las cámaras digitales profesionales suelen contar con un rango dinámico de entre los 14 o 15 f-stops, mientras que las cámaras más simples cuentan con rangos dinámicos de 8, 10 o 12 f-stops, dependiendo del quien es su fabricante, cuál es el modelo y cuando fue su año de fabricación.

Ruido digital que acompaña al ISO

La sensibilidad ISO controla la cantidad de luz que necesita nuestra cámara para hacer una fotografía. El ISO controla la sensibilidad lumínica de la cámara. Si la luz es muy abundante y brillante, se demandan valores de ISO más bajos, mientras que aquellas situaciones más oscuras -luz crítica-  se hace necesario emplear valores de ISO más altos. Con esto también pasará que un ISO elevado puede modificar la calidad de la imagen, pues tu cámara generará más ruido digital y esto afectará al rango dinámico. Cuanto más ruido capte tu cámara en las zonas oscuras, más difícil será extraer detalles de las sombra. La sensibilidad ISO lo que hace es amplificar digitalmente la señal natural, haciéndonos ganar más luz, pero a costa de perder algo de control en la calidad en la imagen. El ruido es esa especie de grano -gris- que aparece sobre todo en las zonas más oscuras de la foto. Se trata de un elemento de la imagen digital que no se valora como estéticamente agradable, más bien al contrario. Trabajar con una sensibilidad de ISO elevada también puede modificar la calidad de la imagen, pues tu sensor generará más ruido digital y esto -finalmente- afectará al rango dinámico. Cuanto más ruido capte tu cámara en las zonas oscuras, más difícil será extraer detalles de las zonas de sombras. Vamos a verlo resumido a través del siguiente vídeo:

Para recordar: La mayor calidad de imagen con una cámara digital se obtendrá usándola a su menor sensibilidad ISO equivalente. El uso de sensibilidades ISO mayores a ISO 800 se traducirá en un aumento de pixeles distribuidos al azar, principalmente en las zonas de sombra de la imagen. El ruido digital, a diferencia del grano de la película, no será proporcional en toda la imagen, sino que se manifestará de forma evidente en las zonas oscuras. El ruido, se manifiesta más en algunos canales que en otros. Normalmente el canal azul suele ser el que contiene más ruido. Es posible editar este canal posteriormente con algún programa de edición de imágenes digitales para reducir el ruido mediante la aplicación de algunos filtros. Éxitos totales.

Qué estés bien.