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MANUAL BÁSICO DE TECNOLOGÍA AUDIOVISUAL Antonio Cuevas antoniocuevas@gmail.com

Tema 11

LA CALIDAD DE LA IMAGEN ÓPTICA. EVALUACIÓN 11.1

La calidad de imagen. Consideraciones generales

11.2

Viñeteado

11.3

Distorsión

11.4

Fidelidad en la reproducción del color

11.5

Poder de resolución 11.5.1 El poder de resolución y el ojo humano 11.5.2 El poder de resolución y los objetivos

11.6

Contraste y poder resolutivo

11.7

La acutancia o microcontraste de borde

11.8

Función de transferencia de modulación (MTF)

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LA CALIDAD DE LA IMAGEN ÓPTICA Resulta imposible simplificar la calidad de un objetivo en un solo número o índice que incluya todos los parámetros implicados: contraste, fidelidad en la reproducción del color, capacidad de resolución de los detalles más finos, acutancia, etc. Ni siquiera un precio alto es garantía total. Un buen objetivo, como ya hemos visto, obtiene una razonable compensación de unos parámetros con otros sin que, necesariamente, todos ellos deban alcanzar altas magnitudes absolutas. Un buen objetivo debe hacer bien el trabajo particular para el que fue diseñado. Pero ya sabemos que los objetivos, como los autos por ejemplo, son diseñados para un cometido particular (sedan, familiar, deportivo, camioneta, todo camino, etc.; angular, luminoso, macro, etc.) sobre el que debe demostrar sus auténticas capacidades. Es seguro que el resto de los cometidos los realizarán de forma discreta, sin alardes, apenas cumpliendo. Eso es lo normal. No hay objetivos polivalentes (ni cámaras, ni autos, ni aviones, ni ningún otro tipo de desarrollos tecnológicos) con elevada eficacia en todos sus desempeños. La polivalencia tiende a proporcionar un grado de calidad general media, sin brillantez en ninguna de las aplicaciones abarcadas. Los fabricantes de óptica profesional tienden justamente a todo lo contrario: al desarrollo de objetivos altamente especializados en el desempeño de un cometido prioritario. Volviendo a la idea inicial (resulta imposible simplificar la calidad de un objetivo en un solo número), se comprueba, por ejemplo, que un objetivo con un alto poder de resolución no necesariamente ofrece una imagen que sea percibida como de buena calidad o de contraste adecuado por el observador ya que, en un cierto sentido, poder de resolución y contraste pueden ser magnitudes contrapuestas. En efecto: para apreciar un alto poder de resolución se necesita bajo contraste, es decir, una gran gama de grises intermedios que permitan apreciar el detalle fino. Pero si ese contraste resultase demasiado bajo, podría hacer la imagen visualmente inaceptable (grisácea, sosa) pese a su muy alta resolución. Desde el punto de vista estrictamente óptico, la calidad proporcionada por un objetivo depende, en principio, de las siguientes seis variables:

1. HOMOGENEIDAD DE LA ILUMINACIÓN que el objetivo produce sobre toda el área del negativo o del sensor electrónico. Cuando la intensidad es inferior en las esquinas del cuadro, el fenómeno se denomina viñeteado. 2. DISTORSIÓN o curvatura de las líneas rectas paralelas y próximas a los laterales. Este concepto tiene que ver con la fidelidad geométrica de la reproducción. 3. FIDELIDAD EN LA REPRODUCCIÓN DEL COLOR 4. PODER DE RESOLUCIÓN en toda el área de la imagen, desde el centro hasta las cuatro esquinas del encuadre, bajo cada una de las diferentes aperturas del diafragma. 5. CONTRASTE de la imagen bajo cada una de las diferentes aperturas del diafragma. 6. ACUTANCIA o microcontraste de borde. La acutancia es el factor determinante para que una imagen nos parezca nítida

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VIÑETEADO

Cuando la iluminación no es homogénea en toda el área de imagen se habla de viñeteado. Este fenómeno produce pérdidas de luminosidad en los bordes del cuadro por falta de poder de cobertura del objetivo a determinados diafragmas abiertos. La imagen de la izquierda ha sido obtenida a F/1.4 y se observa viñeteado (oscurecimiento) en las esquinas. La de la derecha, obtenida a F/5.6 carece de viñeteado. Como vamos a ver, este defecto se atenúa diafragmando. El viñeteado óptico se origina a partir del hecho inevitable de que el objetivo es una estructura de forma tubular y tiene determinada longitud por lo que la luz que incide oblicuamente se enfrenta en ocasiones con una abertura física menor que la que incide en forma frontal. A la izquierda el objetivo (Zeiss Planar F/1.4 50mm) con que han sido hechas las fotografías superiores. Arriba tenemos el objetivo visto desde el frente y ajustado a dos diafragmas distintos, F/1.4 y F/5.6; abajo, visto desde el extremo derecho de su ángulo visual y ajustado a esos dos mismos diafragmas. La parte blanca es lo que se denomina pupila de entrada o diámetro de entrada de luz <1>. El objetivo Planar 50/1.4 ajustado a F/1.4 (izquierda) y F/5.6 (derecha), visto desde el eje óptico (arriba) y desde el extremo derecho de su ángulo visual (abajo)

Las dos figuras superiores muestran que, en posición frontal y en ambos diafragmas, todos los rayos consiguen atravesar el objetivo sin obstrucciones y formar imagen.

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Las dos figuras inferiores muestran que, en el caso de estar el diafragma ajustado a F/5.6 (derecha), todos los rayos laterales (los que están en el extremo del ángulo visual del objetivo) logran también atravesar el objetivo y formar imagen. Sin embargo, con el diafragma ajustado a F/1.4 (abajo a la izquierda) no todos los rayos laterales logran atravesar el objetivo; hay una parte de ellos que va a resultar interceptada por el propio objetivo produciéndose en este caso (esquinas de la imagen a diafragmas muy abiertos) el efecto de viñeteado óptico. Lo que está ocurriendo es que el objetivo no logra recoger todos los rayos que forman imagen, los rayos laterales van a ser interceptados lo cual producirá que las esquinas de la imagen se formen con menor cantidad de rayos (resultando así más oscuras) que las zonas centrales. Por lo general es mayor - en buena lógica - para las focales más cortas. No es infrecuente que objetivos angulares extremos arrojen caídas de hasta tres puntos de diafragma de centro a esquinas. No hay que confundir este viñeteado óptico, producto del propio diseño de instrumentos cuya pupila de entrada no alcanza el diámetro necesario, con el viñeteado mecánico (físico) originado al interceptar un accesorio óptico (un filtro, el parasol) el ángulo visual cubierto por el objetivo, como se muestra a la derecha de estas líneas <2>. El viñeteado mecánico produce bordes negros más marcados que el óptico. Los objetivos cinematográficos no producen viñeteado con la excepción de algunos angulares extremos y ojos de pez aunque en ellos, la imagen resulta tan fuertemente distorsionada, que el viñeteado puede pasar desapercibido. En los objetivos de menor calidad el consejo obvio es no hacerlos trabajar a plena apertura. Y ojo con los angulares de procedencia desconocida: a menor distancia focal, mayor Un parasol de diámetro insuficiente o excesiva longitud obstruye los bordes de la será el viñeteado potencial. Dicho de otro modo: los grandes imagen produciendo viñeteado mecánico angulares son más propensos al viñeteado que los teleobjetivos. Y debe prestarse especial atención a los multiplicadores de focal pues todos disminuyen la luminosidad en alto grado lo cual nos hará tender a trabajar a plena apertura. El viñeteado, puede ser en muchos casos intencional (en tal caso suele añadirse en postproducción) y fue la seña distintiva de la corriente fotográfica denominada lomografía <3>, por el nombre del fabricante soviético de ópticas LOMO PLC de San Petersburgo. Las Lomo eran cámaras populares, con las que se obtenían imágenes de tosco encanto. Para comprobar su un objetivo viñetea, una prueba simple es fotografiar una carta de prueba gris (o una simple cartulina de color uniforme y de saturación media) y observar si se produce ennegrecimiento en los bordes de la imagen registrada. La imagen muestra el viñeteado de un zoom Tamron 18-250mm F/3.5-6.3 AF Di-II LD Aspherical (IF) Macro montado en una Canon EOS 20D (http://www.bobatkins.com/photography/reviews/tamron_18_250_2.html). Calidad de imagen óptica – Antonio Cuevas – Pág. 4 de 31


Las dos figuras superiores muestran que en ambos diafragmas (F/1.4 y f/5.6) todos los rayos frontales consiguen atravesar el objetivo sin obstrucciones y formar imagen.

F/1,4

F/1,4

F/5,6

F/5,6

El centro de la imagen tiene iluminación uniforme

F/5.6

F/1.4

El objetivo Zeiss Planar 50mm/1.4 ajustado a F/1.4 (izquierda) y F/5.6 (derecha), visto desde el eje óptico (arriba) y desde el extremo derecho de su ángulo visual (abajo).

El viñeteado óptico se origina a partir del hecho inevitable de que el objetivo es una estructura de forma tubular y tiene determinada longitud por lo que la luz que incide oblicuamente se encuentra con una abertura menor que la que incide en forma frontal.

Con el diafragma ajustado a F/5.6 (derecha), todos los rayos laterales logran atravesar el objetivo y formar imagen.

En F/1,4 el objetivo no logra recoger todos los rayos que forman imagen, los rayos laterales van a ser interceptados.

Con el diafragma en F/1.4 (izquierda) no todos los rayos laterales logran atravesar el objetivo; una parte de ellos va a resultar interceptada por el propio objetivo.

Ello producirá que las esquinas de la imagen se formen con menor cantidad de rayos (resultando así más oscuras) que las zonas centrales.

En los bordes aparece el viñeteado óptico

F/1,4

F/5,6

El viñeteado óptico no afecta a la nitidez (la imagen sigue siendo nítida con independencia del oscurecimiento de los bordes). Se atenúa diafragmando Calidad de imagen óptica – Antonio Cuevas – Pág. 5 de 31

En los bordes aparece el viñeteado óptico


El viñeteado, puede ser en muchos casos intencional

Show People

(King Vidor, 1928)

Metropolis (Fritz Lang, 1929) Además de foco diferencial hay un uso inteligente del viñeteado (muy frecuente en el cine mudo)

<1> La pupila de entrada o diámetro de entrada de la luz al objetivo está limitada en la práctica por el diámetro de las primeras lentes. <2> También se habla de viñeteado en referencia a cierta técnica de impresión en la que las orillas de la imagen se van desvaneciendo (u oscureciendo) gradualmente hasta llegar al blanco (o negro). Es un recurso que se puede aplicar de manera artificial para ayudar a centrar la atención del espectador en el centro de la imagen.

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<3> Las Lomo eran cámaras soviéticas pequeñas y robustas con un apelo romántico considerablemente mayor que sus limitaciones técnicas (también considerables). Entre muchos otros, Robert Redford, Bryan Eno, David Byrne, Jorge Drexler, Ouka Lele y Michael Schumacher son adictos confesos a la lomografía. Durante los años 80 la Lomo fue la cámara popular de los soviéticos, vietnamitas, cubanos y alemanes de República Democrática. Inicialmente copiada de la famosa Minox, las peculiares “deficiencias” de su objetivo – Minitar 28mm F2.8 – producían una imagen muy saturada con mayor saturación aún en el centro (lo que a veces generaba un curioso efecto túnel), extraños contrastes cromáticos y oscurecimiento en las esquinas (viñeteado), una sensación conjunta difícil de definir pero onírica en todo caso.

LOMO LC-A de 1982, fabricada por la Unión

de Ópticos y Mecánicos de Leningrado (Lomo)

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LOMOGRAFÍA 65€

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DISTORSIÓN Ya sabemos que los efectos de esta aberración óptica no afectan a la nitidez, solo a las formas de la imagen registrada, es decir, afecta a la fidelidad de reproducción.

Distorsión de cojín (Pincushion) – Sin distorsión – Distorsión de barril (Barrel)

La distorsión es la incapacidad del objetivo para reproducir las rectas, tanto verticales como horizontales, como tales rectas; en su lugar aparecen curvas más o menos pronunciadas según los casos, es decir, una deformación geométrica en la imagen representada respecto a la original. La aparición del diseño retrofoco en los angulares resolvió satisfactoriamente el problema de obtener la necesaria separación entre la última lente y el plano focal pero, a cambio, aumentó los índices de distorsión. Esta aberración es especialmente difícil de evitar en los zoom y tanto más difícil cuando mayor sea su potencia (los utilizados en vídeo, de potencias altas, la exhiben con absoluta frecuencia). En ellos aparece la distorsión de barril en focales cortas (a la derecha en la figura superior), seguida de una zona “neutral” en focales intermedias (centro), que dejan paso a la distorsión tipo cojín en distancias focales largas (izquierda). La distorsión también depende de la distancia de enfoque: el enfoque a infinito suele ofrecer menor distorsión de barril que el enfoque cercano sobre el mismo motivo. Desde un punto de vista práctico, es la aberración óptica menos crítica en el sentido de que está asimilada por el espectador como algo relativamente habitual e incluso visualmente lógico. En la práctica fotográfica, es frecuente hacer un uso creativo de la distorsión. Hay objetivos que buscan expresamente esas distorsiones geométricas tal y como sucede con los ojos de pez, que emplean una deliberadamente exagerada distorsión de barril para poder encajar en la imagen un enorme campo de visión, a veces 180 grados.

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Angular

Normal

Tele

En los zoom aparece la distorsión de barril en focales cortas (izquierda) seguida de una zona “neutral” en focales intermedias (centro), que dejan paso a la distorsión tipo cojín en distancias focales largas (derecha).

La distorsión resulta especialmente difícil de evitar en angulares y zoom y tanto más difícil cuando mayor sea su potencia. Los utilizados en vídeo, de potencias altas, la exhiben con absoluta frecuencia.

Viñeteado físico

Distorsión

La distorsión result a especialment e difícil de evitar en angulares y zoom y tanto más difícil cuando mayor sea su potencia. Los zoom utilizados en vídeo, de potencias altas, la exhiben c on absoluta frecuenc ia.

Fallen Angels (1995) D: Wong Kar-Wai F: Christopher Doyle

La distorsión está asimilada por el espectador como algo relativamente habitual e incluso visualmente lógico. En la práctica cinematográfica, es frecuente hacer un uso creativo de la distorsión.

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FIDELIDAD EN LA REPRODUCCIÓN DEL COLOR El equilibrio de color determina la reproducción cromática de las imágenes y por tanto afecta solamente a la fidelidad de la reproducción, no a la nitidez. Esta fidelidad depende tanto del sistema óptico de la cámara, como del procesamiento de la señal que realice la cámara en sí, como del sistema de visualización final empleado. Tanto del procesamiento de la señal como del sistema de visualización hablaremos en temas posteriores. Respecto a lo primero, hay que señalar que ningún objetivo profesional es cromáticamente “neutral”; aunque poco, todos se desvían en mayor o menor medida del color de la escena original. En muchos casos, esa desviación puede ser utilizada con carácter creativo aunque en términos generales se prefiere la mayor neutralidad cromática posible. Hasta hace pocos años, en los rodajes profesionales se escogían los objetivos que iban a utilizarse en cámara según el tipo de textura que producían (resolución, contraste, colorimetría). Hoy día, con la llegada de la postproducción digital, quizá resolución y acutancia y contraste de captura se mantienen como criterios primigenios de escogencia pues tanto contraste de reproducción como colorimetría son fácilmente manipulables en el entorno digital. El rendimiento cromático de un objetivo depende del tipo de vidrio empleado en su construcción, de hasta qué punto y con qué tipo de materiales ha sido hecha la supresión de los reflejos internos (flare), de su corrección de aberraciones, singularmente la cromática, y obviamente del contraste que produce. Como ya hemos visto, la aberración cromática produce un halo artificialmente coloreado sobre los contornos y las líneas finas que componen una imagen. Los teleobjetivos son particularmente propensos a esta aberración.

Un aumento del contraste significa mayor cantidad de negro en todos los colores y por tanto la saturación general de la imagen aumentará. La diferencia entre las dos imágenes superiores consiste básicamente en su mayor o menor contraste pero la repercusión en la colorimetría es sin embargo claramente apreciable: la imagen de la derecha presenta tonos más saturados (con más negro). En tiempos analógicos, adaptación de múltiples objetivos fotográficos de alta calidad (Hasselblad, Canon, Nikon, Leica etc.) sobre cámaras cinematográficas tuvo su origen, además de su específica resolución o contraste, en parte también por los determinados rendimientos cromáticos que cada uno de ellos proporcionaba. Calidad de imagen óptica – Antonio Cuevas – Pág. 11 de 31


Hay que añadir finalmente que, también gracias a las posibilidades que hoy ofrece la postproducción digital y singularmente el denominado Intermediate Digital (a veces abreviado como DI), se prefiere para la captura objetivos de contraste suave, capaces de registrar una gran cantidad de matices y tonos intermedios, es decir, se trata de capturar la mayor cantidad posible de información para después procesarla en la forma que mejor acomode a los intereses plásticos o estilísticos de la producción. El proceso del Intermediate digital (o D.I: digital intermediate) transfiere el negativo analógico rodado por la cámara a un formato digital, antes de obtener las copias finales de exhibición. El proyecto originado en fotográfico, una vez editado, es transferido a datos (habitualmente HD, 2k o incluso 4K) para la inclusión de efectos, títulos y corrección de color. De ese “negativo digital” se obtiene finalmente un nuevo negativo cinematográfico para hacer las copias positivas, y los másteres de vídeo (DVD, BlueRay y televisión) a través de filmadoras como la Arrilaser. De ello hablaremos con detalle más adelante.

http://www.arri.com/digital_intermediate_systems/arrilaser/technology/basic_of_laser_recording.html

The ARRILASER is the only film recorder to use laser technology. With this technology it has set industry standards in image quality, productivity and reliability, and has significantly reduced the cost of recording digital images onto film. It has even been recognized and honored by the Academy of Motion Picture Arts and Sciences (A.M.P.A.S) with a Technical Achievement Award in 2002.

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PODER DE RESOLUCIÓN Introducción La resolución de un objetivo, medida en líneas por milímetro, es la magnitud de reproducción de la escena fotografiada; en palabras más fácilmente comprensibles: la capacidad de ese objetivo para reproducir los detalles finos. La vertiente subjetiva de la resolución, esto es, lo que el ojo humano percibe, es la impresión de mayor o menor nitidez. Sin embargo, en esta nitidez subjetiva apreciada por el observador también interviene el contraste y, por tanto, imágenes que proporcionan alta resolución pero bajo contraste, o alto contraste pero baja resolución, serán percibidas por el ojo como carentes de nitidez. En definitiva, para que una imagen nos resulte nítida debe tener la resolución y el contraste adecuados. Desde el punto de vista del observador, determinar la sensación de nitidez percibida es bastante escurridizo. Vamos a intentar explicar esta aparentemente confusa cuestión. Dos expresiones que frecuentemente se utilizan al referirse a la calidad de un objetivo son nitidez y equilibrio (o balance) de color. Aplicar el concepto de “nitidez” a un objetivo es terminológicamente incorrecto pues, como acabamos de señalar, la nitidez es la vertiente subjetiva de la resolución. En otras palabras, estrictamente hablando no podemos decir que un objetivo “es nítido”. Un objetivo es resolutivo y cuando esto ocurre lo que el ojo humano percibe sí es nitidez. Del equilibrio de color acabamos de hablar someramente. “Nitidez” o “definición” son palabras que utilizamos con carácter subjetivo. No son términos técnicos. Según el diccionario de la Real Academia Española de la Lengua “nítido” simplemente significa “que se distingue bien, no confuso” y por “definición” entendemos la “nitidez con que se perciben los detalles

de una imagen observada mediante instrumentos ópticos, o bien de la formada sobre una película fotográfica o pantalla de televisión”. La definición es un término subjetivo que describe lo que ve el

ojo en cuanto al detalle con que se le presenta. Lingüísticamente por tanto, el término “definición” remite a “nitidez”. En cualquier caso, para representar con exactitud técnica la calidad óptica hay que referirse a dos parámetros diseñados para tal fin: poder de resolución y acutancia. Los profesionales de la imagen han estado siempre muy interesados – cuando no obsesionados – por la nitidez pura (sharpness). En muchos casos, la búsqueda de nitidez ha desplazado al plano creativo y así hemos visto con lamentable frecuencia trabajos de tan alta nitidez como escaso interés artístico. La nitidez es, obviamente, un medio, no un fin en sí mismo y desde el punto de vista fotográfico consiste en dos conceptos distintos: poder de resolución y contraste. Es decir, el observador entiende que una imagen es nítida cuando aprecia en ésta niveles de resolución y contraste adecuados. De ambos, no de uno solo. El poder de resolución es un concepto que la cinematografía ha heredado de la fotografía astronómica donde es fundamental la capacidad de resolver agrupaciones de puntos que reproducen estrellas lejanas. Se entiende por poder de resolución la medida del detalle más fino que se puede visualizar, o distinguir, en una imagen. A efectos de resolución, por tanto, lo que importa es el número de elementos que conforman una imagen con independencia de la fidelidad con que cada uno de dichos elementos almacene esa información. El poder de resolución mide la capacidad para distinguir separadamente dos puntos muy próximos; a mayor poder de resolución, más capacidad para diferenciar los detalles en una imagen. Calidad de imagen óptica – Antonio Cuevas – Pág. 13 de 31


El poder resolutivo se evalúa en líneas por milímetro que un objetivo (o una emulsión o el sistema en su conjunto) pueden registrar. Se dispone para ello de cartas de medición en las que figuran conjuntos de líneas negras trazadas sobre fondo blanco, siendo las líneas negras igual de anchas que las separaciones blancas. Junto a cada conjunto de líneas figura un número igual al número de líneas que ocupa un milímetro. La imagen óptica de la carta formada por el objetivo desde la distancia oportuna (distancia que será función del factor de un valor prefijado en la carta y multiplicado por la distancia focal del objetivo utilizado), se analiza directamente sobre el plano focal. Los conjuntos de líneas a partir de cierto valor de delgadez quedarán confundidos en una mancha gris intermedia, siendo imposible distinguir las líneas blancas de las negras. El número correspondiente al conjunto en el que aún cabe la distinción determinará el poder resolutivo. El número de líneas se refiere a líneas negras, por lo tanto son pares de líneas blancas y negras.

Carta de medición de poder resolutivo de un objetivo. Su tamaño real es mucho mayor

Los mejores negativos cinematográficos (de grano ultrafino y baja sensibilidad) así como ciertas ópticas extremadamente resolutivas pueden superar las 100 L/mm (líneas por milímetro). La pregunta es: ¿hasta dónde es útil avanzar en términos de resolución teniendo en cuenta que el ojo humano solo es capaz de alcanzar 10 líneas por milímetro en el mejor de los casos? La respuesta hay que darla en términos ponderados. Los diferentes factores de índole práctico que afectan a la resolución de una imagen cinematográfica proyectada en la pantalla son muchos, al menos los siguientes: 1.

El poder de resolución del objetivo de toma (el asunto que estudiamos en este tema)

2.

La capacidad resolutiva del negativo empleado en cámara.

3.

El movimiento de la cámara y el del sujeto. Teniendo en cuenta la baja velocidad de obturación cinematográfica estándar en 35mm (1/48 de segundo) los sujetos pueden aparecer poco nítidos cuando en realidad lo que se aprecia es “borrosidad” producto de que en cada fotograma los sujetos están “movidos”.

4.

El diafragma utilizado, ¿era el óptimo, es decir, era aquel al que el objetivo proporciona su mejor rendimiento?

5.

La posición (perfectamente o no) plana de la película frente a la ventanilla en el momento exacto de su exposición a la luz.

6.

La (absoluta o no) inmovilidad de cada fotograma en ese mismo instante. Si el fotograma resulta mínimamente “movido”, las lecturas de resolución caerán en picado.

7.

El grosor del negativo. Los negativos de color de alta sensibilidad resultan bastante más gruesos de modo que cabría preguntarse si las tres capas que lo componen están recibiendo una imagen perfectamente enfocada. En formatos pequeños, como ya hemos visto, la profundidad de foco (no confundir con la profundidad de campo) resulta extremadamente corta. Calidad de imagen óptica – Antonio Cuevas – Pág. 14 de 31


8.

La estructura granular del negativo

9.

El estado (perfecto o simplemente aceptable) de los líquidos de procesado químico en el laboratorio

10.

El proceso de copiado a positivo. El positivado es una segunda impresión de la imagen y, por tanto, podríamos volver a preguntarnos una gran mayoría de las cuestiones anteriores, esta vez referidas al material positivo y al proceso de positivado en sí.

11.

Si se ha utilizado postproducción digital, aparecerán nuevos interrogantes, sobre todo si ésta ha sido realizada en 2K en cuyo caso una parte de la información original ha sido irremediablemente perdida.

12.

La calidad del objetivo de proyección y su diafragma

13.

La reflectividad y textura de la pantalla de proyección

14.

La magnificación resultante en la proyección

15.

La distancia de observación del espectador

La primera conclusión, obvia, es que resulta inútil enfatizar solo y exclusivamente en el poder resolutivo de un objetivo. Hay suficientes elementos y procesos detrás de la formación inicial de la imagen que influyen decisivamente a efectos de la nitidez percibida por el observador. No hay que perder de vista aquella inexorable ley general que establece que la calidad final de todo sistema nunca será mejor que la calidad producida por el peor de sus componentes. El poder de resolución y el ojo humano Desde luego, el poder de resolución es el concepto más familiar de los que componen la nitidez. Ya sabemos que aunque el proceso de registro de imágenes comience utilizando una óptica capaz de producir 100 L/mm (lo más usual son cifras menores, del orden de las 50 L/mm) el proceso ulterior va a degradar sensiblemente esa cifra. Y también sabemos que, dado el límite de capacidad de resolución del ojo humano, si nuestra imagen final alcanza las 10 L/mm el observador podrá afirmar que está recibiendo una imagen “nítida”. Incluso una imagen de 5 L/mm será muy probablemente percibida como “nítida” por bastantes espectadores. Técnicamente, lo que se debería intentar en todo caso es una imagen final con un nivel de resolución mayor que el máximo perceptible, digamos entre 20 y 30 L/mm. Hay que añadir finalmente que, pese a estar constatado el hecho de que el ojo humano no es capaz de distinguir frecuencias espaciales por encima de 10 L/mm, sí es capaz de “detectar subjetivamente” una suerte de riqueza adicional en la gradación tonal cuando se le presentan imágenes de gran calidad. El ojo tiene una determinada capacidad de resolución, es decir, puede reconocer como dos puntos distintos sólo aquellos puntos que están separados por una cierta distancia, más exactamente, cuando están separados por un ángulo determinado.

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Ese ángulo se llama agudeza visual o poder separador, y para un ojo “joven” se sitúa entre 1 y 1,5 minutos de arco (incluso 0,7 en condiciones ideales). Esto supone que se pueden distinguir dos puntos separados 1mm desde una distancia de entre 2,3 y 3,4 metros. Lo anterior significa que para dos puntos separados un milímetro entre sí observados desde una distancia próxima, por ejemplo 30cm el ángulo que los separa es de 11,5 minutos de arco que es mayor que ese ángulo mínimo, y por lo tanto veremos los dos puntos perfectamente separados. Por el contrario si esos dos puntos los observamos desde 10 metros, aunque sigue existiendo el mismo milímetro de distancia entre ellos, el ángulo que los separa, 0,34 minutos de arco, es menor que el ángulo mínimo (entre 1 y 1,5 minutos de arco), por lo que el ojo los ve como un solo punto. Por lo tanto, para el ojo, es imposible determinar detalles más pequeños que aquellos que corresponden a la agudeza visual según la distancia de observación, de manera que una imagen formada por “puntos” de menor tamaño que el que corresponde a esa distancia, se apreciará como una imagen continua, es decir tal como vemos un objeto real. Dicho de otro modo, si formamos una imagen con un “mosaico” de elementos de menor tamaño que el correspondiente a esa distancia, el ojo es incapaz de darse cuenta de la existencia de ese “granulado” e interpreta lo que ve como una imagen continua. En la práctica casi todos los sistemas de producir imágenes recurren a este sistema de convertir la imagen continua de un objeto en un mosaico discontinuo cuyo tamaño es inferior al que corresponde a la agudeza visual del ojo desde la distancia que va a observar la imagen. Por lo tanto, hay que tener presente, al realizar un sistema de representación de imágenes, desde qué distancia va a ser observada, ya que es inútil conseguir un detalle superior al que el ojo puede apreciar desde esa distancia. En sentido contrario, si tenemos una imagen con mucho menos detalle del que correspondería a esa distancia, esto es, si está formada por puntos mucho más grandes y separados de lo que correspondería a la distancia a la que la observamos, el cerebro (no el ojo), compensa la falta de detalle de la imagen, de modo que seguimos viendo una imagen “casi” perfecta. Aún con un detalle muy pobre, somos capaces de reconocer una imagen aunque seamos conscientes de su poca calidad. En resumen, nuestra visión es muy tolerante con la falta de resolución de modo que sigue aceptando como “buena” una representación que tiene mucha menos resolución, gama de color, o nitidez de lo que el ojo puede reconocer. Como ejemplo, el famoso cuadro “Marilyn” de Andy Warhol evoca rápidamente la imagen de Marilyn Monroe aunque en definitiva no contiene más que una colección de gruesos puntos de color. Marilyn de Andy Warhol Calidad de imagen óptica – Antonio Cuevas – Pág. 16 de 31


El poder de resolución y los objetivos Si consideramos aisladamente el poder resolutivo de los objetivos podemos destacar las siguientes tres reglas de carácter general: 1- El poder resolutivo de los objetivos cinematográficos es normalmente mayor que el de la película. Obviamente ocurre lo mismo en los soportes electrónicos. 2- Todos los objetivos tienen mayor poder resolutivo en el centro del fotograma que en los bordes 3- El poder resolutivo varía con el diafragma empleado, a aberturas grandes la resolución es menor; aumenta al cerrarse el diafragma pero en los valores muy pequeños vuelve a disminuir como puede apreciarse en la gráfica. La mala definición con el diafragma muy abierto es debida a las aberraciones residuales de los objetivos que, ópticamente, son siempre un compromiso de cálculo pues es imposible diseñar un objetivo que funcione igual de bien a todas las aberturas de diafragma. Cuanto mayor es la abertura, mayores son las aberraciones residuales. En el extremo opuesto, diafragma muy cerrado, son las difracciones de los rayos luminosos provocadas al rozar los bordes del diafragma las causantes de la pérdida de valor resolutivo. La mayor resolución de un objetivo en términos generales se obtiene diafragmando dentro del comienzo del tercio central de la escala de diafragmas, en el caso del objetivo de la gráfica, entre F/4 y F/5.6 Esta regla es especialmente útil cuando el negativo va a sufrir una fuerte ampliación (rodaje en Super 16 para ampliar a 35, rodaje en vídeo para transferir a cine, anamórficos, Techniscope, etc). No olvidemos que esta regla tiene dos importantes excepciones: 1. Los objetivos tipo macro que, como ya sabemos, han sido optimizados para dar su mejor rendimiento óptico a diafragmas muy cerrados. Su abertura máxima no suele ser grande (generalmente f/3.5 o f/4) pero la abertura mínima Calidad de imagen óptica – Antonio Cuevas – Pág. 17 de 31


suele llegar hasta f/22-f/32 ya que el fabricante sabe que a trabajando a distancias tan cortas, el usuario se va a encontrar con un foco extremadamente crítico. En la imagen (Francesç Fontanals, www.fotonatura.org), la rana calzonuda solo tiene a foco ambos ojos). El usuario necesitará, por tanto, la mayor profundidad de campo posible a base de trabajar a diafragmas muy cerrados. Los objetivos macro, por lo tanto, deben estar perfectamente corregidos contra la difracción porque normalmente serán utilizados a diafragmas muy cerrados. 2. La segunda y notoria excepción son los objetivos destinados a alta definición. El menor tamaño del sensor de imagen, ocasiona que se obtenga 2.5 veces mayor profundidad de campo en alta definición que en cine de 35mm para un mismo diafragma y ángulo de visión. En la tabla de la izquierda se muestran las equivalencias en profundidad de campo para cada diafragma entre 35mm esférico (1.85:1), anamórfico (2.40:1) y sensor de imagen de 2/3 de pulgada, el típico en alta definición. 1.85:1 2.40:1 Sensor 2/3 2 2.8 4 5.6 8 11 16

2.8 4 5.6 8 11 16 22

0.8 1.1 1.6 2.2 3.2 4.4 6.4

Los objetivos para alta definición (incluso una parte de los destinados a vídeo de definición estándar) proporcionan su mejor calidad a diafragmas abiertos. La razón no es sólo la mayor luminosidad así obtenida, interesa mucho limitar la profundidad de campo facilitando el control creativo sobre el foco (enfoque diferencial), una de las cuestiones que más distingue el aspecto entre cine y vídeo. El menor tamaño del sensor electrónico hace que la profundidad de campo sea elevada, el usuario tenderá a filmar a diafragmas abiertos para obtener el máximo foco diferencial, sobre todo en primeros planos y el fabricante de óptica para alta definición lo sabe. El elevado precio de esta óptica es consecuencia de ello, a aperturas amplias es necesario corregir bien las aberraciones.

Los test de resolución son solo relativamente precisos. Deben hacerse con negativos del grano más fino posible y los resultados, si deseamos ser estrictos, deben ser referidos a esa determinada combinación objetivo-negativo. Estos test sí resultan útiles para comparar diferentes ópticas. Los resultados obtenidos indicarán sin dificultad cuál de ellas registra con mayor poder de resolución.

EL PODER DE RESOLUCIÓN Y LOS OBJETIVOS

La mejor RESOLUCIÓN de un objetivo se obtiene diafragmando en el comienzo del tercio central (excepto alta definición y macros) Calidad de imagen óptica – Antonio Cuevas – Pág. 18 de 31


EL PODER DE RESOLUCIÓN Y LOS OBJETIVOS Considerando aisladamente el poder resolutivo de los objetivos podemos destacar tres reglas generales: 1. El poder resolutivo de los objetivos es normalmente mayor que el del sistema de registro (película o soporte electrónico) Los objetivos producen normalmente MÁS resolución de la que necesita el sistema (cámara y película o sensor electrónico).

2. Todos los objetivos tienen mayor poder resolutivo (definición) en el centro del fotograma que en los bordes > Peor resolución en el centro (flecha roja): 120 l/mm. > Mejor resolución en los bordes (115 l/mm; flecha verde)

Lo peor del centro supera a lo mejor de los bordes: efecto “sandía”

3. El poder resolutivo varía con el diafragma empleado. A aberturas grandes la resolución es menor (aberraciones residuales). >

La resolución aumenta al ir cerrando el diafragma (regla del tercio central) > Pero sin llegar a valores muy pequeños porque en ellos la resolución vuelve a disminuir (difracción) Calidad de imagen óptica – Antonio Cuevas – Pág. 19 de 31


CONTRASTE Y PODER RESOLUTIVO Contraste y resolución son magnitudes íntimamente ligadas: no es posible distinguir resolución si no hay contraste; no es posible distinguir contraste en ausencia de resolución. Tomemos como referencia la calidad de reproducción del cabello de la modelo en las imágenes de la derecha. La fotografía superior tiene alta resolución espacial, en ella podemos distinguir más cantidad de cabellos, por decirlo de alguna manera. Sin embargo no resulta especialmente grata a la vista, los cabellos se aproximan al gris, echamos en falta negros más profundos. En la foto del medio se comprueba que el mayor contraste, aunque facilita grandemente la percepción, no suplanta por completo a la nitidez. De las tres imágenes, es la inferior de mayor contraste y resolución la que presenta mejores cualidades de nitidez global. Para producir una imagen nítida es pues imprescindible una combinación adecuada de contraste y resolución. El empleo del poder de resolución como medio de evaluación ignora el hecho de que el contraste que proporciona un objetivo es de especial importancia en lo que se refiere a la calidad de la imagen obtenida. No es difícil diseñar un objetivo que junto a gran poder de resolución produzca una imagen pálida y aplanada, sin contraste. El contraste es un elemento fundamental en la calidad de la imagen producida por un objetivo y enfatizarlo, manteniendo siempre un elevado poder de resolución, es un desafío tecnológico de muy considerables proporciones en el que el fabricante alemán Zeiss ha sido tradicionalmente un maestro. Los fabricantes de óptica profesional deben frecuentemente contestar complicadas preguntas sobre el poder resolutivo de sus objetivos en la suposición (inexacta, como ya hemos visto) de que un nivel alto de resolución constituye una garantía de calidad. No obstante, los fabricantes no son muy dados a divulgar cifras sobre el tema, por tres razones comprensibles: 1- Revelar públicamente cifras del rendimiento de un objetivo es bastante problemático. La evaluación de las mismas involucra una serie de complejos valores numéricos referidos a la resolución óptica en toda el área de la imagen, desde el centro hasta el último rincón del encuadre y bajo diferentes aperturas del diafragma comenzando por la mayor, a la homogeneidad de la iluminación sobre todo el campo de la imagen (la intensidad siempre es algo inferior en las esquinas del cuadro), a la distorsión (curvatura de las líneas rectas paralelas y próximas a los laterales), y a la fidelidad en la reproducción del color.

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Todos estos datos deben ser obtenidos bajo condiciones de laboratorio y luego cuidadosamente evaluados en conjunto, poniendo el énfasis correspondiente en el uso para el que han sido diseñados los objetivos. La complejidad de estos factores hace que difícilmente puedan ser manejados por particulares, y en consecuencia, comprobar las afirmaciones del fabricante. 2- Cuando se determina el poder resolutivo de un objetivo, resulta bastante sencillo influir considerablemente sobre los resultados utilizando emulsiones fotográficas y técnicas de procesado de uso poco frecuente. Como consecuencia, mientras no existan especificaciones normalizadas, los especialistas pueden verse tentados a aplicar técnicas de investigación que produzcan cifras alentadoras aunque no respondan exactamente a la realidad. 3- Finalmente - y esta es quizás la razón principal de la reticencia de las fábricas en publicar cifras de resolución – ya hemos visto que el poder resolutivo no constituye un criterio tan definitorio sobre la calidad de la imagen como generalmente se cree. La finalidad principal de las líneas que siguen es, precisamente, demostrar esta afirmación en la práctica. Las fotografías que vamos a ver <4> muestran una calidad de imagen perfectamente uniforme sobre toda la superficie del encuadre, de manera que no es necesario promediar la definición en el centro con la de los bordes. Además, no presentan problemas de viñeteado o distorsión, podemos por tanto utilizarlas para las pruebas comparativas de calidad de imagen.

1

2

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Consideremos en primer lugar las fotografías 1 y 2, ambas de calidad inferior. Si tuviéramos que optar por una de las dos, probablemente elegiríamos la segunda; al menos esa ha sido la mayoría de las decisiones en las encuestas realizadas. A primera vista, esta foto aparenta tener mucho más contraste que la primera que incluso parece ligeramente borrosa. Sin embargo, si la observamos con más detenimiento, resulta obvio que la foto 1 presenta una definición y resolución de los detalles considerablemente mayores que la 2 la cual, bajo un análisis más cuidadoso, muestra una definición bastante pobre. En realidad, la decisión entre ambas imágenes depende en gran parte de las preferencias personales, pero por mucho que las analicemos, ciertamente no encontraremos una diferencia excesiva entre ambas fotos. Sin embargo, las cifras de poder resolutivo para la fotografía 1 son dos veces más altas que las obtenidas por la 2. Evaluemos ahora las fotografías 3 y 4. La calidad de las mismas - o al menos la de la 4 - parece muy superior a las anteriores; sin embargo, los resultados de las pruebas indican que es la foto 3 la que posee la mayor resolución de todas. Esto resulta fácilmente reconocible, por ejemplo, en los ornamentos del cetro, la corona y la túnica, pero a menos que analicemos las imágenes con mucho cuidado y muy de cerca, el detalle pasa desapercibido. Esto indica que, a efectos visuales, una resolución elevada no constituye un factor preponderante para la impresión creada sobre el observador por la imagen. Entre fotografías de calidad realmente elevada se suelen presentar ejemplos mucho más destacables; con frecuencia una imagen de aspecto pobre puede tener una resolución muy superior a otra aparentemente mejor.

3

4

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Estos ejemplos evidencian que es posible encontrar imágenes visualmente pobres (poca nitidez) con elevada resolución, y viceversa. Como conclusión, podemos afirmar también que dos fotogramas de idéntico poder resolutivo, pueden tener una calidad de imagen totalmente diferente. Las fotografías comparativas también demuestran que la calidad de la imagen está tan determinada por la definición de los detalles más finos (poder resolutivo) como por la manera en que la imagen reproduce los elementos estructurales mayores, y más fácilmente perceptibles. Como regla general, podemos decir que: cuanto más amplia y fiel es la gama de grises intermedios, tanto mayor es la calidad de la imagen. En definitiva, lo que realmente importa es el rendimiento del contraste dentro del sector del rango en el cual los detalles finos pueden ser realmente percibidos por el ojo humano a distancia normal de observación. <4> Resumen del estudio publicado por Erich Heynacher y Fritz Köber, ingenieros de la compañía alemana de óptica Carl Zeiss. Las fotografías recogen un vitral de la Catedral de Estrasburgo, con la imagen del Emperador Enrique II.

Sin embargo, los resultados de las pruebas indican que es la foto 3 la que posee mayor resolución de todas ellas (ornamentos del cetro, corona y túnica), pero a menos que analicemos las imágenes con mucho cuidado, y muy de cerca, el detalle pasa desapercibido. >

1

2 La imagen 4 parece más visible. La imagen 3 tiene más resolución

3

4

A efectos de nitidez, una resolución elevada no constituye un factor preponderante para la impresión creada sobre el observador por la imagen.

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LA ACUTANCIA O MICROCONTRASTE DE BORDE Ya hemos visto que durante muchos años, y ACUTANCIA O MICROCONTRASTE DE BORDE siguiendo el modelo de trabajo de la óptica astronómica, se consideró que la calidad de un objetivo fotográfico podía representarse satisfactoriamente por la medida de su resolución, o poder de separación entre puntos próximos, y esta medida de calidad se extrapoló sin más a las Un objetivo perfecto nos daría la distribución representada por la emulsiones y objetivos línea intermitente en la figura, es decir, existiría una transición fotográficos y abrupta desde luminosidad total a luminosidad cero. cinematográficos. Sin Ningún objetivo real se comporta tan rotundamente, todos producen embargo no tardó en una transición gradual y la inclinación del gradiente será más o menos comprenderse que la suave según el contraste que produzca el objetivo. capacidad de resolución de un sistema en una Cuanto más rápida sea la transición (más acutancia), tanto más nítida será la imagen que percibe el observador. estructura fina de líneas no daba una medida de la La claridad y exactitud de los contornos de los elementos que capacidad de producir conforman toda imagen tienen que ver con la acutancia y es ésta quien imágenes subjetivamente determina en mucho mayor grado que el poder de resolución, la nitidez, o evaluación subjetiva de la calidad de una imagen nítidas, es decir, imágenes que satisficieran los requerimientos de nitidez del observador con independencia de su alta (o no tan alta) resolución. Y entonces surgió la idea de que, en lo que a la nitidez respecta, era menos importante el número de líneas resueltas que la calidad de la imagen de cada línea, es decir, no importa tanto la cantidad como la calidad de las líneas. El poder de resolución expresa únicamente el valor límite del objetivo. No dice nada del rendimiento del objetivo en frecuencias espaciales relativamente bajas, inferiores al valor límite. Porque, y esto es importante, visualmente se prefiere una imagen con contornos bien definidos a una imagen con mucha información. La acutancia, también conocida por la acertada expresión microcontraste de borde, es el factor menos conocido de los que determinan la nitidez de una imagen pese a ser la característica subjetiva más importante. No tiene que ver con el poder de resolución o la medida de cuánto detalle fino se produce sino en cómo llega a la percepción del espectador ese detalle. Es decir, tiene que ver con la transición entre bordes cuando un borde cambia de un nivel de brillo a otro. En términos reales, es la acutancia quien define la nitidez de una imagen fotográfica ya que expresa el grado de definición existente entre los bordes que limitan las zonas con diferentes densidades. Cuanto más neto sea el límite entre una zona oscura y otra clara, mayor es la acutancia y, por tanto, la nitidez de la imagen. Por el contrario, si el paso de una densidad a otra es difuso, la nitidez será menor. La acutancia define la nitidez de una imagen fotográfica. Expresa el grado de definición existente entre los bordes que limitan las zonas de diferentes densidades. Cuanto Calidad de imagen óptica – Antonio Cuevas – Pág. 24 de 31


más contrastado sea el límite entre una zona oscura y otra clara, mayor es la acutancia y, por tanto, la nitidez de la imagen. Si el paso de una densidad a otra es más difuso la definición será menor. La acutancia es una medida objetiva de la nitidez y depende de la brusquedad de los cambios de tono en los perfiles de la imagen. Si esta brusquedad es alta, obtendremos una imagen cuyos componentes tendrán – y ello es crucial – los contornos buen definidos. La resolución de la imagen no crece cuando la acutancia crece, pero sí aumenta la capacidad subjetiva de distinguir los detalles y la sensación de nitidez general. Para dar una medida objetiva de esta propiedad, se mide la variación espacial de la densidad a través del borde de la imagen utilizando un microdensitómetro registrador. Con el desarrollo de microdensitómetros capaces de registrar las variaciones de densidad en el borde de la imagen de una línea con gran precisión, ha sido posible mostrar gráficamente las diferencias existentes entre imágenes de distinta nitidez, y establecer a partir de ellas un factor que represente objetivamente esta cualidad. Comprenderemos mejor el papel que juega la acutancia en la calidad de la imagen si consideramos cómo el objetivo reproduce el borde que separa un área muy clara de una muy oscura, un blanco “puro” de un negro “puro” (teóricamente hablando, claro; ya sabemos que nada es puro en términos absolutos, de ahí las comillas). Midiendo la luminosidad de la imagen en las cercanías de la zona que separa un área clara de una oscura, un objetivo teóricamente perfecto (en la práctica no existen tales objetivos perfectos) nos daría la distribución representada copiasXL.com por la línea intermitente en la figura de la página anterior, es decir, existiría una transición abrupta desde luminosidad total a luminosidad cero. Ningún objetivo real se comporta tan rotundamente, todos producen una transición más o menos gradual y la inclinación del gradiente será más o menos suave según el contraste que produzca el objetivo. La calidad de imagen de un objetivo está íntimamente relacionada con la forma de esta curva que describe la transición de luminosidad desde un área clara a una oscura: el gradiente de acutancia: cuanto más rápida sea la transición del blanco al negro, tanto más nítida será la imagen que percibe el observador puesto que más reconocibles serán los bordes o contornos de los elementos incluidos en dicha imagen.

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En términos quizá más sencillos, la acutancia puede ser comparada con la forma en que una sombra resulta proyectada sobre una pared: si el foco emisor de luz es puntual (muy pequeño), entonces prácticamente no existirá transición entre la sombra y la luz, los contornos serían muy nítidos, no habrá zona de penumbra: estaremos ante una acutancia alta. Cuando el foco de luz es de mayor en tamaño, la transición es progresiva debido a la penumbra causada por una luz más difusa, en este caso podríamos decir que “la acutancia es baja”, la Resolución Acutancia sombra tendrá los contornos menos definidos y más gruesos (penumbra). La claridad y exactitud de los contornos de los elementos que forman toda imagen tienen que ver con la acutancia y es ésta quien determina – en mucho mayor grado que el poder de resolución – la nitidez, o evaluación subjetiva de la calidad de una imagen. Las pruebas subjetivas de visión han determinado meridianamente que la medida de la acutancia de una imagen se relaciona bastante bien con la impresión personal de nitidez mientras que la relación de la nitidez con la resolución da con frecuencia resultados menos uniformes e incluso a veces contradictorios como acabamos de ver en la comparativa de las imágenes del vitral.

Baja Transición lenta

Pocas líneas por milímetro

Alta Muchas líneas por milímetro

Transición rápida

Acutancia alta - Resolución baja

Muchos profesionales de la Acutancia baja - Resolución alta imagen parecen confundidos sobre el concepto de contraste cuando este es aplicado a los objetivos utilizados, no a Acutancia alta - Resolución alta la imagen obtenida. Es cierto que en la práctica profesional empleamos términos de significado variable, por ejemplo “rapidez”: esta palabra se utiliza tanto en relación a la apertura máxima de un objetivo, como a la velocidad de obturación, como a la sensibilidad del soporte de captación de la imagen sea este emulsión fotoquímica o sensores de estado sólido. Algo parecido podemos afirmar respecto al término “contraste”. Calidad de imagen óptica – Antonio Cuevas – Pág. 26 de 31


El contraste de una imagen observada, impresa sobre papel o proyectada en pantalla, hace referencia a un concepto global y tiene que ver con cómo los materiales distribuyen la gradación tonal desde el blanco al negro o desde valores luminosos a oscuros. Pero cuando hablamos del contraste de un objetivo no debemos referirnos a esta cualidad sino a la capacidad de la óptica para diferenciar detalles cada vez menores en valores tonales cada vez más próximos entre sí. Para acoger este concepto se ha acuñado una palabra de reciente aparición: microcontraste. Cuanto mayor contraste óptico proporcione un objetivo (lo cual no tiene que ver con el rango de valores luz/oscuridad o distribución de los tonos en la imagen final) mayor será su capacidad de distinguir los contornos de dos pequeñas áreas de imagen cuya luminancia sea solo ligeramente diferente. De hecho, un objetivo de bajo contraste puede haber sido diseñado para transmitir el mismo rango de luminancias entre blanco y negro que un objetivo de alto contraste. La diferencia estriba en que el primer objetivo, de menor microcontraste de borde o acutancia, transmitirá así mismo menos “microdetalle”, es decir producirá una imagen menos “vívida”, más “borrosa” que el segundo. En la fotografía de la derecha hay mayor acutancia Muchas de las viejas que en la de la izquierda, siendo el contraste similar fotografías de las primeras épocas tienen un amplio rango de valores entre el blanco y el negro, es decir, un contraste relativamente alto sobre el papel aunque, obviamente, su primitivo diseño carecía de lo que acabamos de definir como microcontraste. Lo mismo ocurre cuando situamos un filtro difusor sobre el objetivo; se sigue manteniendo el contraste global entre blancos y negros extremos pero el microcontraste se verá severamente recortado, en definitiva se dificultará la capacidad de diferenciar contornos entre pequeñas áreas de imagen próximas si éstas tienen luminancias parecidas.

En fotografía, durante décadas se pensaba que existía una relación demasiado directa entre el tamaño del grano de la emulsión sensible y la nitidez. En cierta medida eso es cierto: cuanto mayor es el grano — y por lo tanto la capa de emulsión es más gruesa y la sensibilidad más elevada — más se Calidad de imagen óptica – Antonio Cuevas – Pág. 27 de 31


dificulta el registro de los detalles más pequeños. Pero el grano fino por sí mismo tampoco es necesariamente sinónimo de alta nitidez. Paradójicamente, una imagen con grano no excesivamente grueso pero nítido puede parecernos más nítida que otra formada por grano fino. Es por esto que los reveladores de alta acutancia para uso fotográfico – el Rodinal de AGFA o Neofin de TETENAL, por ejemplo – han sido históricamente preferidos por algunos fotógrafos. El Rodinal que se caracteriza por ser muy activo, con elevada alcalinidad y se emplea en alto grado de dilución, es una de las fórmulas patentadas más antiguas: 1897. El grano que produce es de mayor tamaño pero al proporcionar también una acutancia mejorada, crea la impresión de mayor nitidez en la imagen. Inversamente, una imagen con grano fino pero difuso reducirá la percepción de nitidez que recibe el espectador. Es interesante constatar que las imágenes virtualmente carentes de grano podrían aparecer menos nítidas que los que sus impresionantes cifras de resolución nos harían suponer. Es el caso de dos viejas emulsiones fotográficas: Panatomic-X y Tech-Pan: su grano es tan extremadamente fino que la imagen producida puede aparecer por debajo del nivel crítico de nitidez cuando el objeto fotografiado no tiene en sí mismo una cierta cantidad de detalle fino. En la misma dirección hay que constatar que ciertas cámaras fotográficas digitales configuradas a 100 ISO resultan tan carentes de ruido digital (aproximadamente equivalente al grano de la emulsión fotográfica) que en algunas imágenes puede aparentar menos nitidez que si la cámara hubiera sido configurada a 400 ISO.

RESUMEN RESOLUCIÓN es la capacidad de un objetivo para reproducir el detalle más fino. Se mide en líneas por milímetro y evalúa el número de elementos que conforman una imagen con independencia de la fidelidad con que cada elemento almacene esa información. El poder de resolución mide la capacidad para distinguir separadamente dos puntos muy próximos; a mayor poder de resolución, más capacidad para diferenciar los detalles en una imagen. Sin embargo, a mayor poder de resolución no se observa siempre mayor nitidez.

CONTRASTE es la diferencia de tonos que hay entre las distintas zonas de la imagen. Una imagen resulta visible gracias a su diferencia de contraste respecto a los valores de los tonos que la rodean. Tiene que ver con la diferencia entre las densidades o luminosidades máximas y mínimas y su grado de separación en la imagen obtenida. El contraste depende del propio sujeto, de su iluminación, de los reflejos internos del objetivo, y del diseño mismo del objetivo. Si un sujeto de un cierto rango de valores de luminosidad máxima y mínima (blancos y negros) es reproducido por un objetivo con un rango mayor que el original (negros más negros, blancos más blancos), el objetivo sería calificado como de alto contraste.

ACUTANCIA es, por decirlo así, una medida de la rapidez en la transición del blanco al negro en los bordes de los objetos reproducidos. La “cantidad” de transición está determinada por el contraste. La “rapidez” de esa transición, por la acutancia. Cuanta mayor sea la acutancia, más nítida nos parecerá la imagen obtenida por un objetivo. Calidad de imagen óptica – Antonio Cuevas – Pág. 28 de 31


Cuanto más contrastado sea el límite entre una zona oscura y otra más clara, mayor es la acutancia y con ella la nitidez percibida en la imagen. > La definición o resolución de la imagen NO crecen cuando aumenta la acutancia, pero SÍ la capacidad para distinguir los detalles y la sensación de nitidez. La acutancia proporciona una significativa mejora en la claridad y exactitud de los contornos de los elementos de la imagen. El sistema perceptivo visual humano es capaz de distinguir detalles más pequeños cuando su contraste es mayor.

Las variaciones en la acutancia apenas tienen incidencia sobre el contraste global. Tienen mucha sobre la nitidez (definición)

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FUNCIÓN DE TRANSFERENCIA DE MODULACIÓN El poder de resolución expresa únicamente el valor límite de captación de detalle fino del objetivo. Los dos aspectos que intervienen en la nitidez, el contraste y el poder resolutivo, no siempre se dan juntos como acabamos de ver, es más, en la práctica hay que sacrificar uno en beneficio del otro. Por ello se ha establecido un método más preciso y totalmente objetivo para determinar la definición que proporcionan los equipos y materiales fotosensibles y que relaciona contraste y poder resolutivo. El rendimiento total de un objetivo o de un sistema completo, se evalúa por medio de la función de transferencia de modulación MTF (también llamada función de transferencia óptica OTF). Todos los grandes fabricantes informan de la calidad de sus objetivos a través de la función de transferencia de modulación (MTF por sus siglas en inglés), nombre que procede de la electrónica, no de la fotografía. La función de transferencia es la función matemática, H, que relaciona la salida de un sistema con su entrada. Puede expresarse en función del tiempo, de la frecuencia, o de otras variables. Una imagen comprende una trama de luces y sombras relacionadas directamente con la distribución de la luz en la escena real. La relación entre la distribución real de la luz y su distribución ideal puede ser utilizada para evaluar la calidad del objetivo. Una prueba de MTF es, en cierto modo, equivalente a la de un equipo de alta fidelidad; una vez que se sabe leer la gráfica, se puede evaluar fácilmente la calidad de un objetivo con independencia de otros factores, como la cámara y la película. Como en muchas otras pruebas, aquí también se comparan los resultados de un objetivo determinado, expresados gráficamente, con los referentes de pureza absoluta. El sistema MTF utiliza una carta con líneas blancas y negras de la misma anchura (figura de la derecha). Una línea blanca y una negra forman un par. Para describir la finura y el detalle se utiliza el sistema de líneas por milímetro (en realidad, pares de líneas por milímetro – PL/mm - una negra y una blanca). Cuantas más PL/mm mayor es el detalle; es lo que llaman los científicos la frecuencia espacial. Cuantas menos PL/mm menor detalle o frecuencia espacial. La modulación expresa el contraste entre las líneas negras y blancas. A través de un microscopio adaptado al objetivo se observa el contraste entre líneas blancas y negras, y se compara con los valores obtenidos directamente del sujeto de prueba. Un objetivo perfecto registraría un contraste absoluto, idéntico al que presenta el sujeto sin ser observado a través del objetivo. En la práctica, debido a aberraciones residuales y las reflexiones internas las líneas negras aparecen más claras y las blancas más oscuras, mientras que los bordes de ambas no son perfectamente nítidos, más bien presentan una transición gradual. Por lo Calidad de imagen óptica – Antonio Cuevas – Pág. 30 de 31


tanto la modulación es siempre inferior al 100% siendo el peor de los casos el punto en que no se distinguen entre sí las líneas (0% de modulación). Como ejemplo, toda la serie de estupendos objetivos Ultra Prime Lenses fabricados por Carl Zeiss en colaboración con Arri proporcionan unos valores de 90% en la MTF.

Equipo K9 de medición de MTF fabricado por Carl Zeiss

La gráfica de la página siguiente muestra los resultados comparativos obtenidos a partir de la carta de prueba inferior correspondientes a los dos objetivos con los que se realizaron las fotografías 1 y 2 de la página 11. El objetivo A realizó la fotografía nº2, el B la nº1. En estas gráficas cuanto más altas y rectas resulten las líneas, mejor y más consistente será la calidad de imagen.

El objetivo A es más adecuado para vídeo – la X denota el corte de frecuencia de las 625 líneas de la televisión PAL, aproximadamente 14 líneas por mm – porque ofrece su mejor rendimiento a una frecuencia espacial baja ya que las limitaciones del propio medio televisivo hacen que cualquier detalle mayor de 14 PL/mm se pierda por causa del sistema aunque el objetivo sea magnífico. El objetivo A produce más contraste hasta la frecuencia útil para TV PAL (14 PL/mm); este mayor contraste facilita por otra parte la apreciación visual de la imagen. Cuando comparábamos las fotografías 1 y 2 de la página 11, decíamos que la mayoría de los observadores preferían la 2, precisamente por su mayor contraste aun cuando la 1 tiene mayor detalle. En general, en todas las gráficas MTF se observa una disminución del contraste a medida que aumenta el detalle en PL/mm. El objetivo B es más adecuado para fotografía química en la que se necesitaría una frecuencia de modulación de 40-50 PL/mm; en este caso la prioridad del diseño ha sido una reproducción más uniforme del contraste, tanto para los detalles gruesos como para los finos aunque la calidad general no sea muy elevada para ninguna frecuencia específica. Las gráficas MTF también se utilizan para probar el rendimiento de las emulsiones fotográficas que resuelven entre 25 y 200 PL/mm según su índice de sensibilidad, nivel de exposición y tipo de revelado. Combinando los resultados MTF del objetivo y los de la película se puede hacer una gráfica del sistema conjunto.

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La calidad de la imagen óptica  

Manual Tecnología de Antonio Cuevas

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