Cámaras Fotográficas: Clasificación I

Transcripción

1 Cámaras Fotográficas: Clasificación I 1. Compactas de 35mm (incluyendo las desechables) Menor peso (carece de penta prisma) Error de paralaje (a distancias cortas) 2. A.P.S. (Advanced Photo System). Más pequeñas que las de 35mm. Cambio de película a la mitad de rollo, indicadores de estado, impresión de datos, etc. 3. Cámaras instantáneas Película autorevelable (Polaroid) 4. Réflex (SLR de 35 mm) Las más sofisticadas y versátiles. Visor pentaprisma, ópticas intercambiables Muy utilizadas en fotografía científica y profesional. Son de mayor tamaño, peso y de difícil manejo. Cámaras Fotográficas: Clasificación II 5. Cámaras digitales Actualmente las más vendidas. Más caras que las de película. Mayor comodidad (almacenamiento ) 6. Cámaras especiales Panorámicas (gran ángulo de visión..hasta 360º) Submarinas Aéreas (satélite, cartografía..) Espía (uso científico y militar)

2 Cámaras Fotográficas Existen otros muchos tipos de dispositivos de captura, usados con imágenes de información no luminosa. Ejemplos. Imagen de ultrasonidos (ecografía) RMN Resonancia Cámaras de película: Estructura Aunque existen diferencias estructurales entre ellas, todas las cámaras modernas se componen de los siguientes elementos básicos Cuerpo Obturador Diafragma Objetivo Estos elementos se encargan de exponer la película de manera controlada a la luz

3 Cámaras de película: Estructura OBJETIVO (Sistema de lentes): Es un conjunto de lentes ópticas de cristal, que permiten al fotógrafo: Enfocar una imagen sobre la película consiguiendo una imagen más nítida. determina la profundidad de campo (anillo de enfoque) Aumento (zoom): establecer el ángulo de visión y la distancia focal. OBTURADOR: es un dispositivo mecánico, que sólo deja pasar la luz a la cámara durante un cierto tiempo de exposición. (= Velocidad) Se encarga de: Control de la luminosidad. Congelación del movimiento Se mide en segundos. Lo habitual en fotografía es ~1/125 s. Problema: si el tiempo es muy grande, la imagen puede aparecer movida Cámaras de película: Estructura DIAFRAGMA: es una abertura circular situada detrás del objetivo que funciona en sincronía con el obturador para dejar pasar la luz a la cámara. Se encarga de: Control de la luminosidad Control de la zona de nitidez PP P P P Círculo de confusión Esta abertura puede ser fija, o regulable. PELÍCULA: material fotosensible, formado por haluros de plata. Se descompone al recibir dosis de radiación electromagnética, formando un germen de plata metálica-> La imagen en negativo. La sensibilidad de los foto-detectores se miden por su valor ISO. Desde 3200 ISO (muy sensible) hasta 50 ISO (poco sensible

4 Cámaras de película: Funcionamiento La luz penetra por el objetivo. Atraviesa el diafragma, regulando su entrada. La lente enfoca la imagen hacia la película. El obturador se abre permitiendo la entrada de luz. obturador diafragma imagen invertida La imagen llega invertida a la película quedando impresionada en ésta. película lente El obturador se cierra controlando así la exposición de la película. objeto Cámaras de película Globo ocular Cristalino Pupila (Iris) Retina Cuerpo de la cámara Lente Diafragma Película (Material fotosensible) Ojo Imágenes Tridimensionales sensibilidad variable Cámara Imágenes bidimensionales sensibilidad fija (película fotograf.) Alta capacidad de enfoque Visión selectiva Limitada capacidad de enfoque Enfoca lo 1º que puede (lo +cerca)

5 Una cámara digital usa un sensor electrónico (CCD ó CMOS) en vez de una película para transformar las imágenes en datos electrónicos. Almacenan los datos en tarjetas de memoria y permiten conectarse vía usb, firewire, bluetooth ó wifi. Se clasifican en: Cámaras digitales Cámaras fotográficas digitales estándar (Digicams): reúne a la mayoría parte de las cámaras. Muy sencillas de usar: autofoco Gracias a su tamaño poseen una distancia focal muy corta. Cámaras réflex digitales (DSLR): Similares a las SLR permitiendo usar los mismos objetivos. El sensor de imagen es de mayor tamaño (mayor calidad de imagen y mayor sensibilidad al menor ruido) Cámaras digitales: Funcionamiento La apertura del obturador permite el paso de luz Laz luz incidente es filtrada mediante filtros de color. La luz filtrada es transformada en cargas eléctricas mediante el CCD (matriz de celdas sensibles a la luz). El obturador se cierra bloqueando la entrada de luz. Las cargas del CCD son transferidas al ADC como señales eléctricas. El ADC digitaliza las señales (cuantificación). El DSP las procesa para su posterior almacenamiento en memoria.

6 Cámaras digitales: Zoom Zoom óptico: Objetivo multifocal (que permite variar la distancia focal) o lo que es lo mismo, es un objetivo que combina diferentes distancias focales. Acerca o aleja el objeto que queremos fotografiar. Zoom digital: es un simple proceso que consiste en recortar la imagen y aumentarla mediante un sistema de interpolación. El zoom digital no mejora la información ni la calidad de las imágenes, sino todo lo contrario. Podríamos realizar la misma operación a posteriori con cualquier programa de tratamiento de imágenes. Con zoom digital Con zoom óptico Cámaras Digitales OJO la imágenes capturadas por una cámara no siempre corresponden a lo que ve el ojo humano pues los chips CCD y los CMOS son sensibles a la radiación infrarroja... (Ej: la emitida por un mando a distancia.)

7 Cámaras Digitales: Filtros El detector es independiente del color " Filtros de color (microfiltro). Distribución típica de los filtros de color en el CCD (patrón de Bayer). En el ojo humano existe el doble de detectores de verde que de rojo y de azul, por tanto, es mucho más sensible al verde. Cámaras Digitales: Sensores Sensores más utilizados CCD (cámaras digitales, fotos y vídeo) Más sensible a la luz. Mejor color e imágenes más realzadas. Mejor calidad. CMOS (vídeo vigilancia, Webcams) Más baratos. Más rápidos. En cada aplicación la mejor opción puede ser diferente.

8 Cámaras Digitales: CCD CCD: Charge-Coupled Devices (Dispositivo de cargas interconectadas) Los más populares son los basados en Se han impuesto en muchos ámbitos: fotografía digital, vídeo digital, cámaras de TV, astronomía, microscopía, escáneres, etc. Utilizan sensores de silicio. El CCD es un chip que integra una matriz de fotodetectores. CCD: Funcionamiento I El CCD está construido en un semiconductor de silicio. Cuando llega un fotón, el semiconductor libera electrones. Cada celda es un pozo, que acumula los electrones que han saltado (similar a un condensador). El nº de electrones es proporcional a la intensidad de luz.

9 CCD: Funcionamiento II Cómo se leen los valores de los píxeles? Hay un desplazamiento de la carga de los pozos, hasta salir por un extremo. Desplazamiento de filas Registro serie Salida Desplazamiento de píxeles Esto es el llamado full frame CCD. CCD: Funcionamiento III Controlador de líneas A/D Amplificador Fuente de energía Generador de impulsos para la cámara Regulador de lectura Placa de circuito de la Cámara Sensor CCD

10 CCD: Limitaciones I Pero también tienen sus limitaciones: Corriente oscura (dark current): los electrones saltan al llegar un fotón, pero también pueden hacerlo por el calor. Campo de estrellas: las imperfecciones provocan algunos píxeles con alta corriente oscura. Aunque no llegue luz, aparecen iluminados. SONY DFW500 QUICKCAM PRO Mayor cuanto peor es la cámara CCD: Limitaciones II Ruido fotónico: debido a la naturaleza cuántica de la luz. Es mayor con escasa iluminación. Rebosamiento (blooming): cuando un pozo se llena de electrones, se desparrama su contenido a los píxeles cercanos.

11 CCD: Ventajas Los CCD se utilizan por que Son dispositivos extremadamente lineales y por lo tanto efectúan una conversión directamente proporcional a la cantidad de carga acumulada. La relación señal/ruido es muy buena, por lo que la señal producida es muy limpia. CCD: Super CCD de Fuji Distancia menor entre las direcciones hor. y vert. Mayor resolución hor. y vert. Especialmente ventajoso para entornos de malas condiciones de luz CCD s mas pequeños

12 SENSORES: CMOS I CMOS: Complementary Metal-Oxide-Semiconductor. También basados en semiconductores de silicio. Diferencia con CCD: cada píxel incorpora su propia circuitería, se pueden leer y seleccionar independientemente (sin necesidad de desplazamientos). SENSORES: CMOS II Fuente de energía Puerto de conexión Controlador de Fuente de energía líneas Generador de impulsos para la lectura A/D Unidad de lectura vertical Amplificador de líneas Unidad de lectura horizontal Convertidor de corriente/tensión sobre cada píxel Placa de circuito de la Cámara Sensor CMOS

13 SENSORES: CMOS III Ejemplo. Aplicación en foto-finish. Capturado aprox. a columnas por segundo. szone/olympics2004/doc/ath ens2004/at_photofinish.php CMOS: Ventajas e inconvenientes Ventajas: Mayor rapidez en las capturas (lectura simultánea mayor) Menor consumo Más económicas Disminuye el blooming considerablemente. Requiere menos circuitería externa (pues en CCD los e- son transportados a exterior). Inconvenientes: Menos superficie de luz por pixel " Necesitan más luz. Aparecen irregularidades en la intensidad para la misma luminosidad en diferentes puntos (interferencias y ruido). Las cámaras fotográficas digitales suelen usar CCD. Las cámaras de videoconferencia suelen usar CMOS, aunque las de más calidad usan CCD. Las diferencias entre unas y otras son cada vez menores.