Kodak, anuncia una nueva tecnología, y con ello, no solo despierta el interés de los expertos, sino que consigue saltar la barrera de las publicaciones técnicas especializadas, para aparecer en las noticias de los diarios más populares, si bien es cierto que -como es habitual en este último caso- la noticia se simplifica, banaliza y se desvía de lo fundamental del concepto.

No parece enteramente casual que la nueva tecnología se desvele pocos días después de haber anunciado Canon su sensor de 50 megapíxeles en formato de 19 x 28 mm, casi "APS-C"... Veamos lo que ocurre en las próximas semanas con Sony o con algún otro fabricante de sensores de imagen.

Lo cierto es que la nueva tecnología patentada por Kodak es un perfeccionamiento de la pauta conocida como "Bayer" (*) unida a un por otra parte imprescindible nuevo software u algoritmos de cálculo. La nueva aproximación al filtro de pauta Bayer permitirá conseguir una importante reducción del ruido en las imágenes digitales, equivalente a uno o dos "puntos", esto es, una calidad de imagen en lo que se refiere a ruido que para un ajuste de 1.600 ISO sería equivalente a la obtenida mediante el ajuste de 400 ISO. El nuevo sistema es aplicable tanto a la arquitectura de los CCD como de los CMOS.

(*) Inventada en 1976 por Bryce Bayer, investigador de Kodak

La nueva tecnología, que va más allá del "simple" filtro, resultará especialmente beneficiosa en bajos niveles de luz. De hecho, la nueva disposición de filtro, desarrollada por un amplio equipo dirigido por John Compton y John Hamilton, opera bajo unos principios mucho más próximos a lo que lo hace el ojo humano que cualquiera de los sistemas para captación de imagen disponibles hasta la fecha, como veremos más tarde.

La inmensa mayoría de los CCD o CMOS, con la excepción del Foveon, opera bajo la pauta Bayer: un mosaico de fotodiodos (asociados al término de "píxeles") distribuido en una estructura de 2 x 2 tal como puede verse en la imagen correspondiente, con la particularidad de la existencia de 2 fotodiodos filtrados en verde (G) para cada uno de los filtrados en rojo (R) y en azul (B).

En el Foveon, la información respecto a cada color (RGB), se recopila en cada uno de los píxeles o fotocélulas, aprovechando la distinta capacidad de penetración en profundidad de las longitudes de onda corrspondientes al rojo, verde y azul. El Foveon, por tanto, no precisa de pauta Bayer, ni de la nueva de Kodak, y sin embargo, su sensibilidad efectiva, puede ser menor.

El filtrado de color, es precisamente el que permite obtener la información de color del sujeto, si bien es cierto que solo recibiremos la información, para cada punto, de uno solo de los colores. Para estimar la información que "falta" para ese punto respecto a los otros dos colores de la tricromía, el "firmware" de la cámara "indagará" acerca de los datos que "ven" los píxeles más próximos de esos otros dos colores...

Según expertos consultados, ello supone unos 100 cálculos matemáticos por píxel, lo que, como veremos más adelante, puede resultar un factor de importancia en la nueva tecnología de Kodak.
La existencia de doble de fotodiodos para verde que para el resto de los colores es que ese canal es el más "aprovechable" para la señal de luminosidad.
Según esta estructura clásica de Bayer, resulta  igualmente importante observar que -por ejemplo- para un píxel rojo, nunca estamos más lejos de dos píxeles de distancia respecto a otro filtro rojo.

No deja de ser curioso el hecho de que la pauta Bayer se haya establecido como un estándar industrial por una pura y simple razón de "inercia": por un lado funciona suficientemente bien, y por otro, casi todos los sistemas de hard y software están ya desarrollados para esa pauta... y "para qué vamos a cambiar".

En el nuevo filtro, la nueva pauta ahora presentada por Kodak, introduce la novedad de que, a los píxeles filtrados en rojo verde y azul (RGB) se añaden píxeles "pancromáticos", sensibles a todos los colores y que no van filtrados, por lo que si bien no pueden transmitir información de color (crominancia), si pueden aportar información de luminancia (luminancia), y al no ir filtrados, su sensibilidad útil final es entre superior. La aportación de estos píxeles que pudiéramos llamar coloquialmente "blancos" es la que permite esa ganancia en sensibilidad global, para el captor de entre 2x y 4 x (uno o dos "puntos" fotográficos).

Resulta interesante observar que esta nueva pauta, es "abierta" y pueden utilizarse diversas variantes de las mismas.
Pero lo que es cierto, es que ahora la disposición pasa de ser (bromas aparte) de un 2 x 2 a un 4 x 4: ahora tenemos un para de rojos, un par de azules, dos pares de verdes, y... cuatro pares de fotodiodos sin filtrar o "pancromáticos", que "suena mejor".
Esta disposición permite igualmente aplicar el llamado "binning", o recombinación de dos fotodiodos contiguos, para aumentar el nivel de la señal.
Como ya hemos comentado, la nueva pauta puede aplicarse tanto a los CCD como a los CMOS, si bien no es menos cierto que la capacidad de estos últimos de soporte al procesado en el propio píxel facilitará las complejas tareas de interpolado de color que como veremos más adelante probablemente sean necesarias

Ojo humano: similitudes y diferencias

En lo que respecta al ojo humano, y obviando por el momento la parte de "las lentes" y centrándonos en el "captor" o retina, podemos ver que existe una especialización muy importante, que es la que -en gran medida- emula la nueva pauta de filtro de Kodak: existen "conos" o fotorreceptores (fotoconvertidores) especializados para el rojo, el verde y el azul (RGB), pero además, existen los bastoncillos, sensibles solamente a las variaciones de intensidad de luz (luminancia).

El ojo humano: córnea, humor acuoso, iris, cristalino, humor vítreo y la retina, o "captor"… 

… que ampliamos, pudiendo ver los "píxeles": conos y bastoncillos… 

Sector muy ampliado: en la zona central (derecha) predominan los conos/información de color), mientras que hacia la periférica predominan los bastones (información de luminosidad)

Estos bastoncillos son los responsables fundamentalmente de la visión "escotópica", en bajos niveles de luz, cuando "todos los gatos son pardos". Como podemos ver existe una enorme similitud entre este sistema "RGBK" y el nuevo de Kodak, pero con una particularidad: en el ojo humano, la concentración de bastoncillos crece hacia la periferia en detrimento de los conos "para color", mientras que en la nueva pauta básica de Kodak se mantiene el equilibrio... siempre que el diseñador quiera, pues, como hemos visto, el diseño admite muchas variantes.

Las moscas en la sopa

Como ya habrán podido a estas alturas descubrir los avisados y avispados lectores de DSLR Magazine, podemos encontrar al menos un par de moscas en esta apetitosa sopa del nuevo filtro para captores de Kodak.

Una de ellas, es que, para una unidad de superficie de imagen dada, disponemos de un nivel de información menor respecto a las características de color, pues una parte del espacio ocupado en la disposición 2 x 2 por los píxeles capaces de analizar características de color lo ocupan ahora píxeles "ciegos" al color.
Ello va asociado a que la distancia al píxel "de igual color" al que poder consultar su información es mayor, y por tanto mucho mayor también la posibilidad de obtener una información errónea.

La otra "mosca", relacionada, es que habrá que utilizar por tanto algoritmos de cálculo mucho más complejos -al parecer ya disponibles- que requerirán de procesadores más potentes, y probablemente lentificarán el proceso de transferencia del archivo hacia la tarjeta o medio de almacenamiento.

Los propios responsables de la patente, indican que es más fácil que se produzcan "sangrados" de color en las áreas limítrofes entre dos colores muy diferentes, citando el ejemplo de una mano que estuviese contra un fondo azul de una vestimenta, en la que podría aparecer una tenue línea azul sobre los bordes de la mano.
Por otra parte, un exceso de tratamiento, llevaría a un aplanamiento excesivo de las texturas.

Tampoco podemos evaluar en este momento, la influencia que pueda tener el nuevo sistema sobre los efectos de moiré y la necesidad de filtros de paso bajo más o menos agresivos.

Lo importante es que la nueva tecnología de filtro no necesita de cambios radicales en los procesos de fabricación de los captores, y se estima que los fabricantes de cámaras podrían poner en el mercado modelos propios, dotados de esta nueva tecnología de filtro, para primeros de 2009, puesto que los captores estarán listos en el primer cuatrimestre de 2008.

En conjunto

Así, en conjunto, somos de la simple opinión de que nos da la impresión de que -sin ni mucho menos restar mérito al asunto- el auténtico "invento" ha de estar en el complejo y sin duda muy avanzado software de procesado para la nueva pauta de Kodak.
La posibilidad de utilizar píxeles sin filtrar "pancromáticos" parece ser que estaba ahí, pero esa caída en el nivel por unidad de superficie de información respecto al color ha debido requerir un enorme esfuerzo por parte de los desarrolladores de software. Por ello, Kodak comercializará o licenciará ambas tecnologías en conjunto.
Queda por ver, si la muy deseada ganancia en reducción de ruido compensa los posibles efectos de error de color.
En todo caso, podría pensarse que en lo que respecta a posibilidades de desarrollo de las tecnologías para imagen digital, podemos estar en el equivalente al colodión húmedo.
Tras el invento de Maddox, Eastman Kodak fue una de las primeras en comercializar ampliamente... las placas secas.

Y las acciones de Kodak han experimentado un alza de un 10% en su valor a lo largo de la semana posterior al anuncio del nuevo filtro.