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    Lección 3ª: Sensibilidad ISO: Qué es y Cómo Funciona

    Sensibilidad ISO: Qué es y Cómo Funciona

    La sensibilidad ISO marca la cantidad de luz que necesita nuestra cámara para hacer una fotografía. Este concepto, que viene arrastrado de la fotografía convencional, se mantiene en la fotografía digital, aunque sus fundamentos son algo diferentes. En el siguiente artículo te explicamos sus fundamentos.

    Las películas fotográficas están formadas por haluros de plata, millones de cristales transparentes sensibles a la luz, agrupados.

    Una gelatina actuaba como soporte impidiendo que se agrumen haciendo las veces de vehículo de esa masa lechosa. Esta gelatina, una vez seca, mantiene los haluros suspendidos formando la película propiamente dicha y permite la entrada de líquidos sin necesidad de perder ninguno de los cristales.

    El tamaño de estos cristales es lo que marca la sensibilidad de la película y el grano que se aprecia al obtener las copias reveladas.

    Con el paso a la fotografía digital, se conservó el concepto de sensibilidad ISO, aunque el funcionamiento del sensor no tiene mucho que ver en este aspecto, y el resultado, tampoco.

    ISO Digital: la relación señal-ruido

    Señal
    es toda información significativa para construir un mensaje.

    Ruído es cualquier otro dato que acompañe a la señal dificultando su transmisión, almacenamiento y comprensión .

    En las cámaras digitales, el sensor o CCD es el chip encargado de la captura de la imagen. Está compuesto por una malla de miles de celdas fotosensibles en las que se recibe la imagen formada por el lente.

    Cada una de esas celdas genera una corriente eléctrica en presencia de la luz. Esa corriente eléctrica será luego convertida en datos numéricos que se almacenarán en forma digital binaria en la memoria de la cámara dando origen a un píxel.

    Cada una de esas celdas genera una cantidad más o menos fija de corriente eléctrica (y por lo tanto de datos) al azar, aún en ausencia de la luz y en relación a la temperatura.

    La sensibilidad de cada uno de los elementos del sensor es fija, con un valor aproximado equivalente a 100 ISO. Los índices ISO superiores que nos ofrece la cámara digital se logran no por un incremento en la sensibilidad de los elementos captores, sino por una amplificación posterior de la señal que estos emiten.

    Como estos elementos tienen una emisión de señal de base mas o menos fija, al capturar una señal lumínica débil y amplificarla, estamos amplificando también una buena porción de la emisión de datos aleatoria del chip, con lo que se mezclará una cantidad de señal aleatoria sin contenido a la señal correspondiente a la imagen.

    Conclusiones



    La mayor calidad de imagen con una cámara digital se obtendrá usándola a su menor sensibilidad ISO equivalente.

    El uso de sensibilidades ISO mayores se traducirá en un aumento de pixeles distribuidos al azar, principalmente en las zonas de sombra de la imagen. El ruido, a diferencia del grano, no será proporcional en toda la imagen, sino que se manifestará de forma más evidente en las zonas oscuras.

    El ruido se manifiesta más en alguno canales que en otros. Normalmente el canal azul suele ser el que contiene más ruido. Se puede editar este canal posteriormente con algún programa de edición para reducir el ruido mediante una aplicación de filtros.

    Pero cuidado: es fundamental realizar una correcta exposición en nuestra foto indiependientemente del ISO que tengamos
    seleccionado, ya que utilizar ISOs bajos a costa de subexponer en exceso una foto puede dar como resultado fotos de peor calidad que las equivalentes bien expuestas con ISOS más altos.


    Sensibilidad ISO: Cuando Apertura y Velocidad no son Suficientes

    Tres son los elementos que permiten ajustar la exposición en fotografía:


    1. Apertura del diafragma,
    2. Velocidad de obturación


    1. Sensibilidad ISO


    Clic en la imagen para ver su versión completa. 

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    En esta parte de la lección repasaremos, con un ejemplo práctico, los diferentes resultados de aplicar distintas sensibilidades a la hora de captar una misma escena.

    La sensibilidad ISO es uno de los factores de los que depende la exposición. Los otros dos son la apertura del diafragma y la velocidad de obturación.
    Como norma, deberíamos trabajar con el valor ISO más bajo que tenga nuestra cámara que nos garantice que la foto sale correctamente expuesta para los valores de velocidad de obturación y apertura de diafragma deseados.

    Y es que, mientras que el uso de la velocidad y de la apertura permiten añadir elementos compositivos a una foto capturando el movimiento o permitiendo definir la zona nítida en la escena, el valor ISO únicamente va a aportar mayor o menor ruído.
    El funcionamiento del sensor

    Para entender cómo funciona el ISO, debemos remitirnos al funcionamiento del sensor de nuestra cámara.

    El sensor es el chip que se encarga de capturar la imagen. Está compuesto por una malla de miles de celdas fotosensibles en las que se recibe la imagen que forma el paso de la luz por el objetivo.

    Cada una de esas celdas genera una corriente eléctrica en presencia de la luz. Esa corriente eléctrica es convertida en valores numéricos que se almacenan en la memoria de la cámara, lo que conocemos como pixeles.

    En ausencia de luz, y en relación a la temperatura, cada una de esas celdas genera una cantidad más o menos fija de corriente eléctrica (y datos) al azar.

    La sensibilidad de cada uno de los elementos del sensor es fija para el valor ISO más bajo que tenga nuestra cámara.

    A partir de ese valor, los índices ISO superiores que nos ofrece la cámara digital se logran, no por un incremento en la sensibilidad de los elementos captores, sino por una amplificación posterior de la señal que estos emiten.

    Debido a que estos elementos tienen una emisión de señal de base mas o menos fija, al capturar una señal lumínica débil y amplificarla, también se amplifica una buena parte de la emisión de datos aleatoria del chip, con lo que se mezcla una cantidad de señal aleatoria sin contenido a la señal correspondiente a la imagen.

    En física, señal es toda información significativa para construir un mensaje, y ruído es cualquier otro dato que acompañe a la señal dificultando su transmisión, almacenamiento y comprensión. Por tanto, y según la explicación que acabamos de ver, al incrementar el ISO en nuestra cámara se aumenta la relación señal-ruído o la proporción de ruído en nuestra señal.


    La sensibilidad ISO en ejemplos

    Para ilustrar el funcionamiento descrito y el nivel de ruído en la señal, he utilizado una serie de fotos de Betty y Baffy iguales, realizadas con un trípode en las que he mantenido la misma apertura del diafragma (misma profundidad de campo) y he ido variando el ISO, con la variación correspondiente del tiempo de exposición para que las fotos quedaran correctamente expuestas.

    He realizado tres recortes en las fotos resultantes para que puedas apreciar la aparición de ruído a medida que aumento el valor del ISO. En el caso del ejemplo, he utilizado valores ISO de 100, 400, 800 y 1600 en mi cámara.

    En esta primera foto se puede ver el resultado de disparar a sensibilidad ISO 100 (la más baja que permite mi cámara). La imagen se ha reescalado para mostrarla en la pantalla.

    Esta segunda foto muestra el resultado obtenido de la misma escena, esta vez con un valor ISO 1600. Aunque la foto se encuentra también reescalada, se puede apreciar la pérdida de calidad.

    Los cuadrados rojos marcan los recortes que he realizado para los distintos valores ISO. He recortado en tres zonas distintas, ya que la aparición de ruído también depende de la luminosidad de cada punto, lo que hace que en las zonas más oscuras el ruído se aprecie de forma más notable.

    Resultado del primer recorte:

    Resultado del segundo recorte:

    Resultado del tercer recorte:


    Dependiendo de cada tipo de cámara, los niveles de ruído serán mayores o menores, pero lo que es seguro es que cuanto más alta sea la sensibilidad ISO seleccionada, mayor será el nivel de ruído apreciable.
    Entonces, ¿debo utilizar siempre el ISO más bajo?

    Definitivamente, NO.

    Debes utilizar el ISO más bajo que puedas siempre y cuando la foto quede correctamente expuesta. Como podrás comprobar en este artículo, es preferible hacer una foto a un ISO más alto exponiendo correctamente que utilizar un ISO bajo haciendo que la foto quede subexpuesta, ya que la zona oscura (zquierda) del histograma es más propensa a la aparición de ruído.


    La sensibilidad ISO y la Importancia de una Correcta Exposición

    Ya he explicado en alguna ocasión los factores de los que depende la exposición: la velocidad, la apertura del diafragma y la sensibilidad (ISO). También he explicado cómo afecta el valor del ISO elegido en la aparición del ruído en la foto debido a la naturaleza de su funcionamiento. En este artículo explico la dependencia del ruído de la correcta exposición y cómo una foto tomada con un ISO más alto puede tener una mejor calidad a nivel de ruído que la misma foto con un ISO más bajo. ¿El motivo? Una correcta exposición.

    Clic en la imagen para ver su versión completa. 

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    Un Poco de Teoría

    En la fotografía tradicional poníamos un carrete en la cámara y hacíamos las fotos hasta que se nos terminara. No teníamos (teóricamente) que preocuparnos por estas cosas. Pero en fotografía digital la posibilidad de configurar el ISO en cualquier momento nos da más posibilidades... y más dudas.

    Siempre que hablo de los elementos técnicos de una foto recomiendo ajustar la apertura y la velocidad. Estas son las dos variables que me afectan a nivel compositivo dentro de la exposición.

    Una vez tengo los parámetros como deseo, pudiendo recoger el movimiento en la foto y la profundidad de campo deseada, paso al ISO. Y siempre recomiendo lo mismo: utiliza el ISO más bajo que puedas.

    Bien. Ha llegado la hora de extenderme en esta explicación y matizar la frase: utiliza el ISO más bajo que puedas mientras la foto quede correctamente expuesta.

    En fotografía digital la exposición se debe realizar recogiendo toda la información que se pueda de las luces. Es lo que se conoce como derechear el histograma. Esto es debido a que en la parte derecha del histograma se recoge la mayor cantidad de información.

    Aunque podemos jugar con los niveles de una foto para poder aclarar u oscurecer el resultado, si una foto está inicialmente subexpuesta habremos perdido parte de esa información.



    Un Caso Práctico

    Para poder comprobarlo he realizado un experimiento con una Nikon D80. He realizado diferentes fotos consecutivas en las mismas condiciones, sujetando la cámara con un trípode y variando la velocidad de obturación y el ISO para que las exposiciones fueran equivalentes.

    En esta secuencia he recogido fotos bien expuestas y otras subexpuestas, todas ellas en formato RAW, pudiendo recuperar parte de la información.

    Te pido que no te fijes en la calidad compositiva ni técnica de las imágenes: quédate simplemente con el ruído.
    Prueba #1. Diferentes ISOs con fotos correctamente expuestas

    La primera prueba que he realizado recoge distintas fotos con diferentes ISO, variando la velocidad de obturación para que la exposición fuera correcta en cada una de las tomas.

    Haciendo recortes y ampliándolos al 100% podemos ver cómo, efectivamente y como era de esperar, cuanto menor es el ISO utilizado el nivel de ruído es menor.

    Esto demuestra algo obvio, y es que, si las condiciones lo permiten y podemos realizar una correcta exposición con un ISO bajo, debemos utilizar el ISO más bajo.
    Prueba #2. Diferentes ISOs manteniendo la velocidad de obturación

    Aquí es donde vienen los problemas. Como he comentado al principio del artículo, es probable que deseemos trabajar con una velocidad y una apertura fijas, con lo que lo que nos queda es ajustar la sensibilidad y jugar con el rango de exposición de la cámara, derecheando más o menos el histograma.

    Por tanto, tendríamos dos opciones:



    • Mantener un ISO bajo, subexponiendo la foto para luego intentar recuperarla.
    • Subir el ISO y exponer correctamente la foto.

    En este ejemplo voy a comparar los niveles de ruído de las fotos conseguidas con ISO 100 y 800, a la misma velocidad. A la hora de hacerlas, la tomada con ISO 800 estaba correctamente expuesta, mientras que la de ISO 100 quedo subexpuesta, aunque he ajustado los valores de la exposición en el fichero RAW.

    Estos son los resultados.
    Creo que está claro el ganador.

    Así que la conclusión es: realiza una exposición correcta de la foto con un ISO más alto antes de subexponer la foto por tratar de utilizar un ISO bajo.

    Fuente: Jose Luis Rodríguez de Dzoom


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