U E N T E : E A S T M A N K O D A K C O M PA N Y ; G E O R G E R E T S E C K ( ilu st ra ci o n e s)
FOTOGRAFIA DIGITAL
Píxel a píxel
Mark Fischetti Tarjeta de memoria Flash Haz infrarrojoRayos de luz ambiente
L
as cámaras digitales vienen con un sinfín defunciones accesorias. Pero lo que más importa sigue siendo la calidad de la imagen, que ha mejorado de forma notable merced a los captadores de última generación.
En vez de incidir sobre una película virgen, la luz que penetra en una cámara digital se enfoca sobre un dispositivo de acoplamiento por carga, o CCD. Esta matriz semiconductora, que consta de multitud de diminutos elementos de imagen (píxeles), trans- forma la energía lumínica en eléctrica (los fotones que llegan provocan la liberación de electrones). Un microprocesador interpreta como señal digital la carga de cada píxel y construye una imagen de la escena.
Pero los CCD y el ojo humano no operan del mismo modo. Del buen enfoque, la corrección cromática y la luminosidad depende que en la cámara se formen imágenes fieles de las que vemos con nuestros ojos. Entre lentes esféricas comunes se intercalan lentes asféricas (de curvatura no esférica), para que la luz quede uniformemente enfocada sobre todos los píxeles; ello mejora la nitidez. Los filtros colocados delante de cada píxel aseguran que los algoritmos de procesado de los colores generen colores naturales y luminosos. Otros algoritmos detectan posibles dis- torsiones en la longitud de onda de la luz entrante; éstas pueden deberse a la fluorescencia, que da un tono verde, o a una iluminación de tungsteno (incandescente), que da un tono amarillo. La elimi- nación de esos matices —que en nuestro cerebro ocurre de forma automática—, confiere a la imagen el color y la blancura esperados.
En las cámaras digitales más modernas se minimi- zan también los problemas prácticos de los modelos primitivos. El zoom óptico, que se lograba moviendo el objetivo, estaba limitado en aras de la compacidad de la cámara; el zoom digital aumenta el alcance del óptico mediante un procesado informático. El aumento de la velocidad de los microcircuitos de procesado digital de imágenes ha acortado el tiempo entre disparos —indicativo de la rapidez con que la cámara puede tomar fotogramas en sucesión— hasta 1,6 segundos o menos.
El tiempo de captura —retardo entre el instante en que se pulsa el obturador y el instante en que se abre el diafragma para capturar la imagen— se ha reducido también hasta dejarlo en medio segundo o menos, primordialmente acelerando el enfoque automático.
1. EN UNA CAMARA DIGITAL, las lentes enfocan la luz sobre un dispositivo de acoplamiento por carga (CCD, “charged- coupled device”), que transforma la luz en carga eléctrica. Esta información se envía entonces a una memoria intermedia. El procesador accede a esos datos, reduce el ruido de la señal, corrige el color y la blancura y, por fin, envía la imagen digital resultante a una memoria interna o a una tarjeta de memoria.
2. LENTES ASFERICAS (derecha) se intercalan entre lentes es- féricas para corregir la distorsión. Las lentes esféricas no enfocan los rayos de luz paralelos que inciden en los bordes exteriores de la lente y confieren borrosidad a la imagen (diagramas). En este caso, el primer grupo de elementos ópticos canaliza los rayos hacia el segundo grupo, que avanza o retrocede según lo requiera el enfoque o el zoom. El segundo grupo estrecha la luz hacia el tercero, que es fijo; éste dirige por fin los haces lumino- sos sobre el CCD.
INVESTIGACIÓNY CIENCIA, agosto, 2005 91
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equipada con un CCD de cuatro millones de píxeles. Cuanto MEGAPIXELES: Una cámara de cuatro megapíxeles estámayor sea esa resolución, más nítida será la fotografía. Pero los objetivos asequibles económicamente no descomponen la luz en más de seis u ocho megapíxeles. Por tanto, una cámara de 10 o 12 megapíxeles no crea una imagen global- mente más nítida. Sin embargo, una cifra elevada de píxeles sí mejora la nitidez de las imágenes tomadas con el zoom digital.
EN PEQUEÑO: En la mayoría de las cámaras digitales,
la “foto” se crea en formato jpeg (“Joint Photograph Experts Group”), norma gráfica de uso generalizado en ordenadores e Internet. Lo que vemos en la pantallita de cristal líquido de la cámara corresponde a una versión reducida de la imagen.
Esta miniatura contiene unos 150.000 octetos (bytes) de datos; se conoce como archivo de 150 k.
ENFOQUE RAPIDO: Para el enfoque automático, muchas
cámaras se sirven de CCD externos que captan la luz am- biente. El procesador evalúa primero la carga de los CCD y estima la distancia por triangulación. Mueve luego el objetivo y repite el proceso hasta hallar la posición correspondiente a la carga máxima. Se abre entonces el diafragma. El procesador afina el enfoque por muestreo del CCD princi- pal, responsable de la formación y grabación de imágenes; merced al enfoque aproximado anterior, este procedimiento requiere menor número de ciclos que en los modelos más antiguos (que empleaban sólo el CCD principal), con lo que el enfoque automático se acelera.
Objetivo
CCD
(detrás del objetivo)
Grupo 1 Grupo 3 A B C D A (AB) C (CD) B D
Sección de la imagen original La misma sección bajo un zoom digital 2x
Lente de baja dispersión Lente común
CCD Luz
Píxel
Lentes esféricas Lentes esféricas
CCD Luz Lentes esféricas Lentes esféricas CCD Grupo 2 Zoom óptico
Rayos de ángulo crítico Memoria interna Memoria intermedia (buffer) Pareja de emisores/detectores de enfoque automático Microprocesador 3. FILTROS DE COLOR
cubren los píxeles de un CCD, convirtiéndolos en monocromáticos (cada uno registra un solo color). La mayoría de las cámaras emplean filtros tipo Bayer, tal como se muestra; predomina el ver- de porque el ojo es más sensible a esa longitud de onda. El procesador combina las señales rojo- verde-azul para formar una imagen a todo color. Nuevas lentes de baja dispersión (diagramas) contribuyen a reducir las imprecisiones cromáticas debidas a las diferencias en el punto de enfoque de las distintas longitudes de onda.
4. EL ZOOM DIGITAL opera cuando el objetivo se halla desplegado al máximo; amplía así el alcance del zoom óptico. Con un zoom digital 2x, el procesa- dor genera por interpolación una cantidad de píxeles correspondiente al 50 por ciento de la imagen origi- nal (con un zoom 4x, al 25 por ciento): ubica los píxeles conocidos (A y B, por ejemplo) en un re- tículo que llena todo el fotograma; a partir de éstos interpola el color de los píxeles intermedios (AB). La presencia de estos píxeles estimados rebaja la nitidez de la imagen.
Pareja
de emisores/detectores de enfoque automático
E
n las postrimerías de la Edad del Bronce, a finales del segundo milenio antes de la era cristiana, los egipcios del Tell el-Amarna fabrica- ban vidrios de colores. Sus hornos al- canzaban las temperaturas necesarias para fundir la sílice de los guijarros de cuarzo que mezclaban con ceni- zas de plantas ricas en sosa. Otros remontan incluso mil años más los inicios de la fabricación del vidrio y le atribuyen a los hebreos su in- vención. En cualquier caso, se trata de uno de los primeros hitos de la química.La historia recibida gusta, sin em- bargo, de otorgar a la Grecia jónica del sigloVII los primeros indicios del conocimiento y manejo de los elementos componentes de la mate- ria (Methods and Styles in the De-
velopment of Chemistry). Del trato cotidiano con la realidad empírica, los filósofos presocráticos irían ex- trayendo los conceptos de sustancia, elemento, principio y átomo. Y así se desgranó un rosario de constituyentes últimos: agua (Tales), apeiron o una suerte de aire húmedo (Anaximan- dro), pneuma o aliento (Anaxíme- nes) y, por fin, los cuatros elementos (Empédocles), dos que tienden hacia arriba (aire y fuego) y otros dos que se hunden (agua y tierra). La teoría
de los cuatro elementos, incorporada en la física aristotélica, rivalizará, andando el tiempo, con el plantea- miento atomista de los seguidores de otro griego insigne, Demócrito.
De la tradición metalúrgica y tin- torera —industria de primer orden en el mundo clásico— se hacen eco Plinio el Viejo y Bolos de Mendes. A este último en particular se le atribuyen los primeros trazos de la
práctica alquimista. Desde el sigloIV
de nuestra era, desde Zósimos, los procedimientos, el instrumental y una concepción hermética del mundo van sentando las bases de un arte que nos llegará a través de la traducción de los libros griegos o coptos al árabe. Sobresale la figura avanzada de Jabir ibn Hayyan (el Geber de los latinos). Consideró que “azufre” y “mercurio” constituían el sustrato postrero de todos los metales. Pensó que el oro, el metal más perfecto, resultaba de la combinación de formas “puras” de ambos.
Con la traducción de los textos árabes al latín, la alquimia inició un recorrido plurisecular (Promethean
Ambitions. Alchemy and the Quest to Perfect Nature). Ese remedo de los procesos escondidos de la natu- raleza no presenta todavía una con- notación directa con la terapéutica,
sino con la transmutación de los metales, vinculación expresada ya en sus sinónimos clásicos de chry-
sopoeia, o arte de la fabricación del oro, y argyropoeia (fabricación de plata). En el empeño medieval por llegar, a través de la destilación, a la sustancia más pura y, a la postre, a la quintaesencia, destacaron Roger Bacon, Raimundo Lulio y Juan de Rupescissa (Distilling Knowledge. Al-
chemy, Chemistry, and the Scientific Revolution). Les guiaba, en el mismo anhelo, la obtención de un remedio poderosísimo, un elixir o aqua vitae que purificara de sus impurezas a los cuerpos, les sanara de las enferme- dades y prolongara la vida.
Bacon, el de mayor fuste teórico, veía en la alquimia la ciencia que se ocupaba de la generación de las cosas a partir de sus elementos. Rupescissa nos legó un valioso Libro sobre la
contemplación de la quintaesencia de todas las cosas. Asimilaba la quin- taesencia a la materia integrante de las esferas celestes. Por fin, amparán- dose en el nombre de Lulio se tejió una tradición alquimista apócrifa de aparente escaso nivel, aunque está todavía por estudiar. En el Codicillus, se comparaba la generación humana con un proceso de trabajo alquími- co en cuatro fases y se admitía una íntima correspondencia entre el ma- crocosmos y el microcosmos.
La destilación no suponía ninguna innovación. La cuenca mediterránea había venido destilando alcohol desde 1100 por lo menos. Nos lo ratifica Pe- dro Hispano en su Tratado maravillo-
so de las aguas. Había algo sorpren- dente en las propiedades del alcohol: “agua” que ardía (una contradicción física), prolongaba la vida (retrasaba la degradación de la muerte a los or- ganismos sumergidos en él) y disolvía resinas y aceites esenciales, insolubles en agua. A este respecto, las fuentes antiguas aportan abundante informa- ción sobre destilados minerales, re- partidos entre “aguas” (aqua fortis o ácido nítrico) y “aceites” (aceite de vitriolo o ácido sulfúrico).
Junto a la teoría del azufre-mercu- rio sobre el origen de los metales y