Impresión y
agudeza visual humana
Con
la película el negativo se "ampliaba" proyectándose sobre un papel
fotosensible de mayor tamaño. Con el medio digital los píxeles de la
imagen original se imprimen directamente sobre un papel.
En esa
traslación no hay "pérdidas" de detalles captados por el sensor, pero
sí se puede decir que el detalle "encerrado" en el diminuto espacio del
sensor se "extiende" por toda la superficie de la copia impresa, y en
este sentido hay una "ampliación". Detalles que el ojo humano no podría
ver en una superficie de 24 por 36 milímetros se hacen visibles en una
superficie mucho mayor, pues al ampliarse pasan el umbral de los
límites de la visión humana. Hay mucha discusión sobre dichos límites.
La estructura de una película
en color, nos deja ver la disposición estocástica de los haluros de
plata fotosensibles
Más de uno no ha
llegado a conocer, este tipo de artefacto...
Las
impresiones están formadas por infinidad de puntos distribuidos
uniformemente por el papel. Los fabricantes de impresoras hablan de
gotas por pulgada, pero varias de estas gotas forman conjuntamente un
"píxel" completo. Las gotas de cada color se combinan para conseguir el
color final del píxel. Lo importante pues es el número de píxeles por
pulgada.
Las imágenes que llegan desde el objetivo a un
negativo o un sensor están formadas por puntos. Por así decir, las
imágenes fotográficas transmitidas por un objetivo son como cuadros
puntillistas de Seurat. Esos puntos son discos luminosos llamados
"discos de Airy", que se superponen parcialmente para "dibujar"
detalles.
Obviamente, no queremos ver un cuadro puntillista, sino
una imagen con apariencia de continuidad y gran cantidad de detalles.
Para conseguir este efecto visual en una fotografía tenemos que
garantizar que el ojo humano no ve esos puntos.
Seurat
Seurat
Si
vemos un cuadro de Seurat a suficiente distancia dejaremos de percibir
los puntos, y veremos la imagen que creó el pintor, con todos sus
detalles y sus efectos de luz y color. Con una fotografía ocurre algo
prácticamente igual: bajo determinadas circunstancias no "vemos" los
diminutos puntos de que están formadas las imágenes fotográficas, y
sólo vemos la imagen en sí. Esas "circunstancias" conducen a lo que se
conoce como "círculo de
confusión".
Es obvio que en el plano focal no podremos ver los
puntos luminosos que proyecta el objetivo, pues necesitaríamos un
microscopio. Pero en la copia impresa, o proyectada, muy ampliadas, sí
podríamos percibirlos.
La pregunta es qué tamaño deberán tener esos
puntos para que no los veamos en la foto. El máximo punto que el ojo
humano no puede ver se corresponde con un punto en el negativo de un
tamaño determinado. Ese punto es lo que se conoce como círculo de
confusión. Lógicamente, su tamaño determina una resolución, dado que
los detalles están formados por esos puntos. Todo dependerá del tamaño
de la foto final. Cuanto mayor sea esta, más pequeño tendrá que ser el
círculo de confusión, que depende además de la agudeza visual humana a
distintas distancias.
Hay muchos cálculos basados en este
concepto. Por ejemplo, los fabricantes dan valores de resolución para
sus objetivos de hasta 30 pares de líneas por milímetro, y ese valor se
estableció como la máxima resolución que tenía un impacto visual de
nitidez en el observador. Las escalas de profundidad de campo de los
objetivos de enfoque manual también responden a un valor para el
círculo de confusión (de unas 30 micras para el formato 35mm). Las
áreas que están desenfocadas están formadas por puntos mayores que el
círculo de confusión. Todos estos valores se determinaron empíricamente
antes de la
Segunda Guerra Mundial y con el tiempo y las mejoras técnicas se han
quedado algo anticuados.
En esta porción
ampliada de la retina, podemos ver la disposición de conos y bastones
La
separación entre conos en la fóvea es de 0,0015 milímetros, lo que
limita la máxima resolución visual posible a 20 segundos de arco. Sin
embargo, en la práctica, se sabe que detalles de 30 segundos de arco
son apenas discernibles. Si adoptamos ese número como un límite,
podemos considerar 60 segundos de arco como una buena referencia para
el límite de la agudeza visual media.
A una distancia de
observación óptima de 25 centímetros, 60 segundos de arco se
corresponderían con puntos negros sobre fondo brillante de 0,07
milímetros de diámetro (los puntos brillantes sobre fondo oscuro pueden
ser incluso menores y seguir siendo visibles). Muchos calculan
erróneamente a partir de ese número. Un punto de 0,07 mm de diámetro no
se corresponde con una línea de esa anchura, sino con un par de líneas
de esa anchura (véase la figura), ya que estos puntos de luz presentan
diferencias de intensidad luminosa en el centro y en los bordes. Por
tanto, lo correcto es establecer una correspondencia con 14 pares de
líneas por milímetro (lp/mm) en vez del valor usual de 7 lp/mm. Pero
incluso ese número es una infraestimación en muchos casos.
Un
punto de luz pequeño y aislado no puede excitar un número suficiente de
conos en la retina, pero una fila de puntos con ese mismo diámetro sí
puede. Por tanto, podemos percibir más detalle cuando está formado por
líneas (o puntos alineados) que cuando está formado por puntos
aislados, lo que implica que podemos percibir una línea más delgada que
el mínimo diámetro perceptible en un punto.
Otro factor que debe
tenerse en cuenta es el contraste. La resolución visual también depende
del contraste entre las áreas más brillantes y las más oscuras. Además,
es mayor si miramos a líneas (o puntos) brillantes sobre un fondo
oscuro y menor si miramos líneas (o puntos) oscuras sobre fondo
brillante. También ocurre que podemos ver una línea más delgada si está
aislada de otras líneas adyacentes. Podemos ver una línea negra aislada
sobre un fondo brillante si la línea tiene al menos 0,001 milímetros de
grosor (una micra), considerando una distancia óptima de observación de
unos 25 centímetros. Esto se corresponde con 0,8 segundos de arco. En
cambio, una línea brillante aislada sobre fondo oscuro puede verse
independientemente del grosor de la línea, ya que es la intensidad del
brillo lo que determinará su visibilidad.
Distribución típica de "pares de líneas" de una mira de
resolución de la U.S.A.F.
Cuando
observamos grupos de líneas la agudeza visual se reduce como hemos
apuntado. Bien, el ojo puede resolver separadamente dos líneas negras
sobre fondo brillante si la distancia entre ellas (de centro a centro)
es al menos de 0,05 milímetros (40 segundos de arco, si consideramos
una distancia de 25 centímetros). Esto se corresponde con 20 pares de
líneas por milímetro. Incluso 25 pares de líneas por milímetro tienen
un impacto significativo sobre la calidad de imagen percibida. Pero no
hay que perder de vista lo siguiente: si hablamos de dos líneas
brillantes sobre fondo oscuro la capacidad de resolver separadamente
del ojo humano aumenta hasta 1 segundo de arco. Estos datos son muy
superiores a los clásicos 7 pares de línea por milímetro que se
presentan usualmente como el límite de la capacidad visual humana.
Como
consecuencia de todo lo anterior, podemos decir que las cifras de
agudeza visual más usuales no son correctas o válidas para todos los
casos. Pero los problemas no acaban ahí, pues los tamaños de impresión
que se asumían como referencia tradicionalmente están también
anticuados. Las clásicas impresiones de 8 por 10 pulgadas (algo más
pequeñas que un A4, que serían 8 por 12) no pueden determinar los
niveles actuales de exigencia para un sistema fotográfico. Hoy día el
tamaño de impresión típico está más cerca de un formato A3, y son
relativamente asequibles tamaños de impresión incluso mayores, que no
se consiguen como antaño mediante la proyección de una versión ampliada
de un negativo a través de un objetivo. Más aún, la sensación de
calidad en una foto, y muchas comparaciones, se basan en la inspección
visual de las imágenes en la pantalla de un ordenador, presentadas al
100%. Cuando vemos una fotografía de 12 millones de píxeles en una
pantalla haciendo corresponder cada píxel de la foto con un píxel de la
pantalla (con 96 píxeles por pulgada de resolución) estamos viendo el
equivalente a una impresión en papel de 1 metro por 70 centímetros (40
por 28 pulgadas).
Estas bobinas de papel para impresión por chorro de tinta
nos ofrece una idea de los tamaños permisibles...
Muchas
personas han experimentado un deterioro comparativo de la precisión en
el enfoque de sus objetivos con sistemas digitales (desplazamiento de
foco con el cierre del diafragma, foco en un plano distinto del
correcto, ya sea delante o detrás, etc.), y las convenciones anticuadas
que hemos descrito pueden ser parte de la explicación. El nivel de
exigencia actual a los equipos fotográficos es muy superior.
Por
todas las razones anteriormente expuestas la capacidad resolutiva de un
sistema digital debe evaluarse al límite. Hay consideraciones prácticas
por las que conceptos relativos como el círculo de confusión o la
percepción subjetiva de calidad son relevantes, pero su importancia
dependerá mucho de cada caso particular. Para cualquier comparación o
medición significativa será el comportamiento en el límite lo que
resultará relevante. El progreso técnico suele traducirse en mejoras
marginales, y esos pequeños pasos son la base de la competencia entre
productos y determinan muchas importantes decisiones en inversión en
equipos.
El número de píxeles es lo que determina el tamaño de
la impresión final máximo aceptable, ya que implica una densidad de
píxeles en el papel, y si esta es suficientemente alta el ojo no
percibe los "huecos" entre los píxeles impresos, que es esencial para
transmitir una sensación de nitidez y de suave gradación tonal.
Captor Kodak de
formato medio y 50 megapíxeles
El
número de píxeles mínimo necesario para una impresión visualmente
aceptable depende del tamaño de la impresión, porque a mayor tamaño la
distancia de observación debe aumentar (si se quiere abarcar el
conjunto de la imagen cómodamente), y la capacidad visual de percibir
detalles del observador se reduce. Por tanto, si 360 o incluso 300
píxeles por pulgada (ppp) puede ser una resolución adecuada para una
distancia de observación mínima (20 o 25 centímetros), en impresiones
más grandes, que se ven a más distancia, son suficientes resoluciones
menores, y 240 píxeles por pulgada puede considerarse perfectamente
adecuada, y aceptables valores más bajos si se imprime a
gran tamaño. Normalmente las fotos impresas en libros o revistas vienen
con resoluciones iguales o inferiores a 300 ppp.
Esto
no quiere decir que no percibamos más detalle con resoluciones
superiores a 360 píxeles por pulgada, que corresponden a 7 pares de
líneas por milímetro. Como sabemos, el ojo humano, dependiendo de la
naturaleza del detalle, puede percibir más que eso a una distancia de
observación óptima (normalmente demasiado corta para impresiones de
tamaño grande). Por tanto, en determinados casos, según la naturaleza
de la imagen y el tamaño final elegido, una impresión a una resolución
de 600 píxeles por pulgada (12 pares por milímetro), o incluso mayor,
puede suponer una diferencia perceptible y relevante.
Los
tamaños y soportes de impresión posibles, e incluso habituales
hoy
día, poco tienen que ver ya con el clásico 20 x 25 cm...
Es muy recomendable leer un pequeño artículo de Ctein ("How
Sharp Is Your Printer? How Sharp Are Your Eyes?"), publicado en The
Online Photographer, sobre la impresión
visual de distintas resoluciones de impresión para una imagen concreta (en su
caso un collage de imágenes) y una impresora concreta (una Epson Stylus Photo
R800). Aunque con ayuda de una lupa él puede apreciar diferencias subiendo
incluso a 1600ppp, el autor concluye que su resolución óptima para una
inspección normal está en el rango de 450-500 píxeles por pulgada, percibiendo
un deterioro relativo si bajamos a 300 ppp pero no una mejora si subimos a 600
ppp. Esto depende, como insiste Ctein, del observador, la impresora, el papel,
la imagen, etc. Pero puede ser un buen punto de referencia.
Añadamos a lo anterior que muchas reproducciones fotográficas en
publicaciones se imprimen a 300ppp, mientras que en laboratorios de impresión
digital suele aplicarse una resolución de unos 200ppp (máquinas Lambda o
similares, e impresoras inkjet). Pues
bien, vamos a llevar todas esas resoluciones alternativas a los dos tamaños de
impresión doméstica más extendidos, el A4 (8,3 x 11,7 pulgadas) y A3 (11,7 x
16,5 pulgadas) para calcular el
número de píxeles necesarios:
A3
200 ppp
8 MP
300 ppp
17 MP
450 ppp
39 MP
600 ppp
69 MP
A4
200 ppp
4 MP
300 ppp
9 MP
450 ppp
20 MP
600 ppp
35 MP
Las impresiones para una exposición pueden tener distintos tamaños,
desde un formato A4 (12x8 pulgadas), pasando por un A3 o superiores.
Todo depende de cómo quiera presentar el autor su obra (con passpartout
y marco, sobre aluminio "a sangre" y sin marco, etc.). Parece que rige
el principio comercial de que se vende más fácilmente y más caro cuanto
más grande, pero el autor puede tener otros criterios, y debería poder
decidir con libertad sobre la forma de presentar su trabajo. Nadie
discute que una foto impresa a gran tamaño impresiona, pero también
resultan llamativas las fotos a tamaños menores, rodeadas de un gran
passpartout que las aísle y nos obligue a acercarnos y prestar
atención. Los laboratorios trabajan con impresoras de chorro de tinta
de gran formato, o bien mediante procedimientos "lambda" (papel
fotosensible sobre el que se "dibuja" la foto a oscuras con un cabezal
que proyecta un haz de luz, y después se somete a procesos químicos de
revelado y fijación). Ambos ofrecen la posibilidad de altas
resoluciones y los
resultados son excelentes, aunque el papel y el proceso es muy distinto
en uno y otro caso.
En
este corte real de un captor, puede verse que la superficie
fotosensible, que correponde a la suma de fotodiodos o píxeles, es –en
principio– discontinua, lo que añade nuevos factores a la "estética" de
la niridez y la profundidad de campo
Un
sensor de mayor tamaño tiene la ventaja de poder proporcionar el mismo
número de píxeles que uno más pequeño, pero con fotosensores mayores
también, por lo que la información recogida por cada uno de ellos es
mayor. Esto se traduce en una mayor variedad tonal, menos ruido, más
amplitud del rango tonal, etc. y por tanto mayor calidad de imagen. La
imagen de una cámara compacta, cuando se "amplia" al papel impreso
muestra buen número de artefactos derivados del reducido tamaño de sus
píxeles, que generan ruido, falsas respuestas de color, etc.
Panoplia
de sensores o captores Kodak de distinto tamaño, desde los de formato
medio a los de cámaras compactas, pasando por el "nuevo" para la Leica
S2
Sin ser exhaustivos se puede decir que hay 4 grandes tipos de
sensores por su tamaño:
1.
Sensores de cámaras compactas.
Con diagonales de entre 3 y 11
milímetros y tamaños de imagen de entre 10 y 14 millones de píxeles.
Ofrecen una calidad aceptable a valores ISO (sensibilidades) bajas, y
aunque se pueden imprimir copias de tamaño A3 con aceptable calidad,
puede decirse que el número de píxeles de estas cámaras es excesivo en
sensores tan pequeños. Algunas de las mejores compactas del mercado son
las Ricoh, por su ergonomía, la Canon G11 por su calidad general o la
Panasonic LX3.
2. Sensores de cámaras
réflex económicas y cámaras de visor electrónico.
Antes
de la entrada del medio digital las empresas de fotografía promovieron
un formato nuevo, conocido como APS-C. Este formato no tuvo éxito, pero
sí se aplicó ampliamente a los sensores digitales poco después. La
diagonal es de 27mm y las proporciones son las clásicas de 2:3. Los
tamaños de imagen típicos van de los 12 millones de píxeles a los 18
millones. Ofrecen muy buena calidad de imagen a valores de ISO bajos.
Permiten imprimir copias de tamaño A3 sin problemas. Olympus promovió
un sistema llamado Cuatro Tercios basado en un sensor de 22mm de
diagonal y distintas proporciones en algunos modelos (4:3 era la
original del sistema).
Además de cámaras réflex han presentado
cámaras de visor electrónico y óptica intercambiable. A estos dos
sistemas se le aplican los mismos comentarios que a los basados en
sensores APS-C. Sigma presentó cámaras de óptica fija no intercambiable
con un sensor similar en tamaño a los anteriores, pero con casi 6
millones de píxeles, si bien cada uno de ellos tiene tres capas de
captación de color, por lo que capturan más información "por cada
píxel".
Leica ha presentado también una compacta con sensor APS-C
(la X1) de 12 millones de píxeles, y Samsung presentará un nuevo
sistema de objetivos intercambiables con ese tamaño de sensor. En el
año 2010 veremos el desarrollo de sistemas basados en sensores APS-C o
Cuatro Tercios, pero no réflex, es decir, con visores electrónicos de
uno y otro tipo, ya tengan o no óptica intercambiable. Estas cámaras
tienden a ser muy pequeñas y capaces.
3.Sensores de cámaras réflex de
gama alta.
Tienen
el tamaño clásico del formato 35mm (24x36mm), y entre 18 y 24 millones
de píxeles. Los píxeles son grandes y la calidad de imagen es muy
buena, superando en muchos sentidos al que ofrecía la película a color
para ese formato. Pentax y Contax fracasaron en 2001 al intentar
desarrollar una cámara réflex con este tipo de sensor, pero Canon tuvo
éxito con la 1Ds. Los intentos de desarrollar cámaras profesionales con
sensores APS-C no dieron buenos resultados (comparativos con Canon).
Hoy fabrican cámaras de este tipo Canon, Nikon y Sony (y Leica con la
M9, que no es una réflex). Con estas cámaras se puede imprimir a tamaño
A3 con alta resolución (360 píxeles por pulgada), o ir incluso más
allá. Este formato es hoy día el referente para la fotografía
profesional.
4. Sensores de cámaras de
formato medio.
Van
desde los 30x45mm de la Leica S2 (un nuevo formato) hasta los casi
60x45 de algunos respaldos de Phase One o Hasselblad. Las resoluciones
van de los 31 millones de píxeles a los 60 millones. Este tamaño de
imagen rebasa todas las exigencias de impresión convencionales, y se
emplean para foto artística o
comercial a gran tamaño o en muy alta resolución. Los píxeles son en
general muy grandes y el detalle y la calidad de color y tonal es
máxima a sensibilidades bajas.
Unos
últimos consejos para quienes deseen exponer sus fotos. Se aconseja
obtener siempre imágenes en formato RAW, que suele tener miles de
variantes de tono por canal (color). Los JPG tienen 256 variantes
tonales por canal, y además tienen compresiones adicionales. Se pueden
hacer exposiciones a partir de fotos tomadas con una cámara compacta si
no se imprime a tamaños muy grandes. Pero la calidad de imagen de las
compactas no es muy elevada, en términos de intervalo tonal, de
variedad tonal, variedad de color, etc.
Creo que la exigencia
mínima debería ser cualquier cámara con al menos un sensor APS-C o
Cuatro Tercios con resolución de 10 millones de píxeles o más, a partir
de una foto en formato RAW debidamente preparada. Eso permite obtener
una impresión de tamaño A3 de gran calidad. Muchas cámaras tienen estas
especificaciones hoy día, y cada vez son más económicas, fáciles de
transportar y capaces de registrar imágenes técnicamente excelentes.
No
importa que sean réflex, de visor electrónico con óptica intercambiable
o con óptica fija. Para estos sensores 12 ó 14 millones de píxeles es
una resolución ya elevada, y en muchos sentidos suficiente, puesto que
las que tienen más resolución empiezan a padecer diversos problemas por
el reducido tamaño de píxel, entre otros los relacionados con la
difracción, de los que ya hemos hablado en un artículo anterior. Si se
desean imágenes de mayor tamaño (en píxeles) sería recomendable pasar a
sensores mayores.
La oferta es amplia: desde la estupenda Pentax
K7, pasando por las "Micro Cuatro Tercios" de Olympus y Panasonic, las
réflex Cuatro Tercios de Olympus, la modular GRX de Ricoh (en alguna de
sus variantes), las NX de Samsung, las réflex de Canon, Nikon o Sony...
las Sigma DP1 y DP2, la Leica X1... Cada una con sus particularidades
de tamaño, ergonomía, precio, versatilidad, etc.
Impresión y
agudeza visual humana
