¿Cómo captura una imagen una cámara?

La fotografía se ha convertido en parte de nuestras vidas. Tomamos imágenes todos los días, las compartimos con amigos y familiares, y alentamos silenciosamente a otros a hacerlo sin siquiera darse cuenta, lo que da como resultado que se tome una cantidad increíble de fotos en todo el mundo.

Al presionar el disparador, se inicia una reacción en cadena dentro de la cámara, lo que da lugar a la grabación de una imagen. Es una serie de eventos que suceden uno tras otro dentro de la cámara, todos desencadenados al presionar el disparador. Es como un efecto dominó:suave y eficiente.

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¿Alguna vez se preguntó qué sucede exactamente dentro de una cámara durante ese proceso de creación de imágenes? ¿Alguna vez quisiste saber cómo una cámara captura una imagen? Hoy aprenderemos todo sobre eso y más.

¿Cómo funciona una cámara?

La cámara es una caja hermética a la luz con un pequeño orificio en un extremo. La luz ingresa a la cámara a través de ese orificio y se forma una imagen en un medio fotográfico. Esta es la explicación más simple de las funciones internas de una cámara. Sin embargo, más allá de esta simple explicación, alrededor de cien procesos diferentes suceden como un reloj.

De la luz a la imagen, ¿cómo se forma una imagen dentro de una cámara?

Gracias a la llegada de los potentes teléfonos inteligentes con sistemas de cámara incorporados, hay una cámara capaz en casi todas las manos del mundo. Si Kodak Brownie llevó la fotografía al consumidor promedio, los teléfonos inteligentes definitivamente han puesto la fotografía al alcance de todos.

Independientemente de la marca o el modelo de la cámara que mire, se compone esencialmente de tres partes principales. Podemos segregarlos en la lente, el cuerpo de la cámara y el medio sensible a la luz, que convierte las señales ópticas en información electrónica.

Los rayos de luz ingresan a la cámara a través de la lente. Atraviesan el cuerpo de la cámara y golpean el sensor en la parte posterior de la cámara, donde se forma la imagen.

Echemos un vistazo más de cerca a cada uno de estos componentes para tratar de descubrir exactamente el papel que cada uno de ellos juega en el proceso de creación de imágenes.

Parte 1:la lente:capturar rayos de luz

La primera parte de la cámara se ocupa de los rayos de luz que entran en la cámara. Lo hace a través del cilindro del objetivo.

El cuerpo del objetivo tiene elementos de vidrio óptico. El trabajo de estos elementos de vidrio es acumular los rayos de luz dispersados ​​y canalizarlos hacia la película o el sensor de imagen en la parte posterior de la cámara para producir una imagen.

Aparte de eso, hay algunos otros elementos de vidrio que ayudan a enfocar la imagen.

Además de estos, también hay muchos otros elementos, y cada uno tiene funciones específicas que desempeñar. Estos incluyen elementos ED que ayudan a corregir las aberraciones cromáticas, elementos VR para contrarrestar el movimiento de la imagen, etc.

Una de las características esenciales de su objetivo es la función de zoom. Sin embargo, no todas las lentes tienen esa funcionalidad. Las lentes que no pueden hacer zoom se conocen como lentes principales.

Cuando gira el anillo del zoom en el cuerpo de la lente, ciertos elementos dentro del cilindro de la lente se mueven hacia adelante y hacia atrás. Este movimiento tiene un efecto de aumento en la imagen. Por lo tanto, cuando acerca el zoom, el sujeto aparece más grande y cuando aleja el zoom, el sujeto aparece más pequeño.

Parte 2:el sensor de la cámara digital

El sensor digital es el aspecto más esencial de su cámara. Es el sensor digital que capta la luz y la transforma en señales eléctricas. Antiguamente, había película fotográfica en lugar del sensor digital.

Hablaré sobre la película fotográfica justo después de esto.

El sensor digital se compone de una placa delgada. En un lado de la placa hay una serie de fotodiodos sensibles a la luz. El otro lado del sensor tiene la broca de cableado.

En algunos sistemas de cámaras más antiguos, el cableado estaba del mismo lado que los fotodiodos. Esto fue fundamentalmente un mal diseño. Esto generó mucho desorden y resultó en la pérdida de luz y una mayor cantidad de ruido.

Los sensores de cámara modernos están mejor diseñados. Están diseñados utilizando una arquitectura apilada que reduce aún más el ruido y mejora la calidad de las imágenes. Además, el diseño con iluminación posterior garantiza que los fotodiodos puedan recolectar mucha más luz y, como resultado, producir imágenes más limpias.
A continuación, analizaré en detalle cómo funciona un sensor de imagen típico.

Película de cámara

Antes del sensor digital, existía la película fotográfica. La película fotográfica se popularizó y se produjo en masa durante la época de George Eastman. Pero durante los primeros días de la película fotográfica, no se hizo con un material plástico. En cambio, fue hecho con papel. La película transparente a base de nitrocelulosa comenzó en 1889.

La película fotográfica moderna es una tira delgada de base de película transparente con un lado recubierto con una capa de emulsión de gelatina. En esa emulsión se utilizan cristales de haluro de plata. Este cristal de haluro de plata determina la sensibilidad a la luz de la superficie recubierta, la resolución y la calidad general de la imagen.

Cuarto oscuro

El cuarto oscuro está asociado con el revelado y la impresión de películas fotográficas. Es un proceso antiguo que ahora se ha vuelto inútil debido a la llegada de los sensores digitales y el procesamiento de imágenes en la cámara.

Una habitación oscura es una habitación hermética a la luz que se utiliza para revelar los rollos de película.

Se preparan una serie de baños químicos, y el negativo se baña en esas soluciones para iniciar el revelado y cuando finaliza el proceso de revelado para detener el desarrollo posterior. La primera solución se conoce como Revelador y la segunda es Baño de Parada.

Una vez que se revelan los rollos de película, se imprimen con papel de impresión. Se utiliza una ampliadora para transferir la luz a través de ella y sobre un papel fotográfico que contiene haluro de plata sensible a la luz.

Parte 3:el cuerpo de la cámara

La cámara forma el cuerpo principal de tu unidad de fotografía.

Hay muchos tipos diferentes de sistemas de cámara en uso. No entraré en demasiados detalles sobre esos aspectos aquí.

En un sentido amplio, los sistemas de cámara se pueden dividir en dos segmentos:(a) aquellos con un sistema de lentes intercambiables y (b) aquellos con un sistema de lentes fijos.

Ambos son populares, y ambos tienen sus ventajas y desventajas. Pero el primero (los que tienen un sistema de lentes intercambiables se han convertido en los más dominantes).

Estos sistemas de cámara tienen una montura de lente, lo que significa que puede intercambiar lentes y elegir a qué lente ir en una situación de disparo particular. De ahí el nombre de cámaras de lentes intercambiables.

Hay dos tipos principales de sistemas de cámara de lentes intercambiables actualmente en uso:(a) DSLR y (b) sin espejo.

La mecánica de una cámara DSLR y cómo funciona

Veamos la física de cómo se forma una imagen dentro de uno de estos sistemas de cámara. Tanto las DSLR como los sistemas sin espejo tienen una cosa en común:el sensor digital en la parte posterior de la cámara. También tienen una gran diferencia, y es el espejo réflex. Las DSLR las tienen, y las cámaras sin espejo no. Eso también explica por qué una DSLR tiene un visor óptico y una cámara sin espejo tiene un visor electrónico.

Ambos sistemas de cámara son bastante similares; Tomaré una DSLR para explicar el proceso real de creación de imágenes en uno de estos sistemas de cámara.

La lente

Como ya se ha explicado antes, DSLR significa digital single-lens reflex. La palabra réflex se refiere al espejo réflex dentro de la cámara. Cuando mira a través del visor de una cámara DSLR, la vista que está viendo es la que produce la luz que ingresa a la cámara y se refleja a través del espejo réflex.

A estas alturas, ya sabe que el cilindro del objetivo permite que la luz entre en la cámara. La lente tiene una pequeña abertura conocida como apertura. Este tamaño de apertura se puede controlar mediante un conjunto de controles mecánicos y electrónicos en una cámara.

Cuanto mayor sea la apertura de la apertura, mayor será la cantidad de luz que entra en la cámara y viceversa.

El espejo reflejo

Después de entrar en el cilindro del objetivo, la luz incide en una cámara réflex. Esta cámara réflex está configurada en un ángulo de 45 grados para facilitar el reflejo de la luz hacia arriba en un ángulo de 90 grados.

Después de reflejarse en el espejo réflex, se refleja aún más en un pentaespejo o un pentaprisma, según el tipo de cámara DSLR que tenga. Después de la reflexión, la luz se enruta a través del visor en la parte posterior de la cámara. Esta es la vista que puede ver cuando mira a través del visor.

Pero eso no es todo. Cuando presiona el botón del obturador, el espejo réflex que se encuentra frente al sensor de imagen se balancea hacia arriba y se aleja del camino de la luz entrante. La luz ahora tiene un camino despejado hacia el sensor en la parte posterior de la cámara.

Las persianas

Pero antes de que eso suceda, las persianas deben abrirse. Hay dos cortinas de obturador en cualquier cámara DSLR. El primero se abre para dejar pasar la luz y llegar al sensor. El segundo sigue justo después para cerrar la abertura. Una vez que se completa el proceso de creación de imágenes, ambas cortinas se reinician y están listas para la siguiente toma.

El sensor de imagen

El proceso final ocurre cuando los rayos de luz llegan al sensor de imagen. Cada fotodiodo del sensor de imagen se puede comparar con un cubo que recoge agua. Excepto que, en este caso, los fotodiodos están recolectando fotones.

Los fotones se convierten en información electrónica. Es pertinente mencionar que cada fotodiodo está cubierto con un filtro que permite filtrar solo uno de los tres colores primarios. El resto de los colores se descartan.

Los fotodiodos están dispuestos en una matriz donde se recogen los tres colores primarios:azul, verde y rojo. Curiosamente, hay el doble de filtros verdes que rojos o azules. La razón es que el ojo humano es más susceptible de ver el color verde que los colores rojo o azul. Tener el doble de píxeles verdes permite una imagen más limpia y de aspecto más natural.

El proceso de enfoque automático mediante el enfoque automático de detección de fase

El proceso de enfoque automático es una tecnología relativamente nueva en las cámaras. No tengo el alcance para discutir todo sobre el enfoque automático y su historia aquí. Puedo decir que el enfoque automático en los primeros sistemas de cámaras DSLR dependía del mecanismo de la lente en el que se usaba un divisor de haz para dividir los haces de luz que entraban en la cámara y golpeaban el espejo réflex principal.

Después de golpear el espejo réflex principal, la luz se redirigió a un sensor de enfoque automático en la parte inferior de la cámara. El haz dividido golpeó un espejo secundario antes de llegar a ese sensor de enfoque automático. Esta es una tecnología muy compleja que depende de la eficiencia mecánica del diseño de la cámara.

Tecnología de enfoque automático de detección de fase y sus últimas mejoras

El único inconveniente importante del mecanismo de enfoque automático de detección de fase tradicional es que con la cámara en modo de visualización en vivo, no funciona. Los fabricantes de cámaras tenían que confiar en el mecanismo de enfoque automático de detección de contraste más antiguo y más lento para bloquear el enfoque en el modo de visualización en vivo.

Los sistemas de cámara DSLR modernos utilizan tecnología de enfoque automático de detección de fase mejorada. La tecnología utiliza un diseño de enfoque automático de detección de fase en el chip integrado en el chip del sensor principal.

Canon fue la primera marca de cámaras con esta nueva tecnología de enfoque automático. Lo llamaron Dual Pixel Auto Focus. Hoy en día, la mayoría de los fabricantes de cámaras utilizan la misma tecnología en diferentes formas. Puede encontrar tecnología similar en los teléfonos inteligentes.

Pensamientos finales

El proceso interno de una cámara es un testimonio del ingenio de la mente humana. Desde sus humildes comienzos hace unos 2000 años, cuando se descubrió por primera vez la cámara oscura, hasta la maravilla moderna que es una cámara sin espejo, la tecnología ha recorrido un largo camino. Y con él ha evolucionado el proceso de creación de imágenes.

Sin embargo, lo que no ha cambiado son los principios básicos de la creación de imágenes, las reglas y las pautas. Sigue siendo la mente humana donde se forma la imagen por primera vez antes de que una cámara la capture.

La mente humana ha empujado constantemente los límites de lo que es posible con una cámara. La nueva tecnología simplemente ha hecho que sea más fácil capturar la visión de uno, pero no ha podido eliminar las seis pulgadas detrás de ella.

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