Medidas de un sensor “Full Frame”
A lo largo de este artículo hemos desgranado la evolución de los sistemas digitales, hasta la actualidad, para sopesar sus pros y sus contras. En el camino hemos visto el avance que se ha producido en muchas de las piezas del puzle: La evolución del sensor de la cámaras fotográficas o DSLR que buscaban el ‘Full Frame’ de 35mm, la influencia de las tramas de filtro tipo Bayer en la perdida de resolución cromática, el avance de la resolución en el telecine digital hasta alcanzar el 4K y el impulso que ha tenido el tamaño del sensor en las cámaras de Cine Digital hasta alcanzar el Super 35 fílmico. Pero hemos dejado para el final una pregunta obvia ¿Qué resolución tiene la película de cine de 35 mm?
Contestar esta pregunta no es fácil porque la película fotoquímica no tiene píxeles y su resolución depende de muchos factores: La calidad del objetivo influye muchísimo en la nitidez de una imagen, la escala de sensibilidad ASA de la película interviene en un mayor o menor grano en la película, la correcta exposición o revelado del negativo, la obturación utilizada en la toma, el contraste, el rango tonal, el copiado, la degradación por uso o mala conservación, etc.
Ampliación de un fotograma donde se aprecia el grano de la película
Imaginemos que todos estos factores nos han sido favorables y que hemos conseguido un negativo de 35mm, expuesto y revelado, con la mayor calidad posible. La compañía Arri, en un interesante estudio, concluye que en buenas condiciones el punto de resolución más pequeño de un fotograma fotoquímico puede alcanzar los 0,006mm. Como una película de 35mm de formato completo (4:3) tiene 24,92 mm de ancho, si lo dividimos por 0,006mm nos da 4153 puntos (4K). Por otro lado tiene 18,67mm de altura, si la divididos por 0,006mm nos da 3112 puntos. Si los puntos los equiparamos a píxeles, un fotograma fílmico completo nos da 12,9 Mpx. De nuevo nos aparece la cifra mágica de 4K en la anchura de un fotograma y como decían en la antigüedad “Todos los caminos llevan a Roma”, aunque queramos escaparnos esta cifra siempre aparece emparejada al cine de 35mm. Aclarado y cerrada la primera cuestión. Nos falta descifrar la segunda ¿Qué tiene que ver aquí el full frame?
Tampoco es fácil contestar a esta pregunta porque la tecnología está en constante evolución. Una cámara de cine profesional utiliza un sensor normalmente de Super 35 en la variante 3p o 16/9. Su meta es alcanzar una resolución 4K porque, como hemos visto, es semejante a la ofrecida por una película de celuloide. Pero aquí comienzan los ‘peros’. Esto puede ser cierto para una cámara o telecine que trabaje con un bloque prismático con tres sensores para el conseguir un RGB completo a 4:4:4. En este caso los fotosites verde, rojo y azul coinciden con un píxel porque llevan la información de color completa. Pero ¿Qué ocurre si trabajamos con un único sensor con trama de color?
Pues que la superposición de la trama o filtro de color en el sensor solo permite que cada fotosite reciba únicamente uno de los valores de RGB. Esto es así porque la malla, compuesta de pequeñas filtros dispuestos en un patrón de cuadriculas de 2x2 píxeles (trama Bayer), reparte los filtros rojo, verde y azul, imposibilitando que una celda reciba los tres valores cromáticos a la vez (salvo el sistema Foveón X3). Para recuperar la información cromática perdida, cada píxel tiene que calcular los tres valores colorimétricos posibles, tomando como referencia los fotosites circundantes y generando artificialmente los valores perdidos por interpolación (demosaicing). Por desgracia este proceso de recomposición colorimétrica produce perdidas de resolución cromática y causa la aparición de artefactos de color y moaré en la imagen restituida.
Tramas de color utilizadas para una cuadricula de cuatro píxeles
Resumiendo, una trama Bayer tendría una resolución RGB de 2:1:1, una trama Q67 (utilizada por Sony) tendría 4:2:2 y una Foveon X3 Quattro tendría 1:1:4 (el viejo Foveon X3 tenía 4:4:4). En estos tres casos los píxeles nunca pueden ser exactos al fotosite. Si tomamos por ejemplo, la Red One con el sensor Mysterium de 4K que tiene 4520 x 2540 píxeles activos e imaginamos que tuviera tres sensores con RGB completo 4:4:4, tendría una resolución total de 4520 x 2540x3 = 34,4Mpx. Pero como realmente tiene un único sensor con mosaico Bayer RGB a 2:1:1, tiene:
4.520 x 2.540 = 11.480.800 / 2 = 5.740.400 o 5,7Mpx para el verde (G)
2.260 x 1.270 / 1 = 2.870.200 o 2,8Mpx para el rojo (R)
2.260 x 1.270 / 1 = 2.870.200 o 2,8Mpx para el Azul (B)
5.740.400 (G) + 2.870.200 (R) + 2.870.200 (B) = 11,48 Mpx
Por lo tanto podemos afirmar que el sensor Mysterium de 4K, tiene una resolución de 11,5 Mpx para color (34,4 Mpx en blanco y negro). En mi opinión, esta es la principal razón para que las cámaras de Cine Digital profesional utilicen un sensor de un tamaño más grande al Super 35 (o con una resolución mayor a 4K). Debería ser así para que el mosaico ofreciera mayor cantidad de fotosites expuestos y permitiera aumentar la información colorimétrica, minimizando su posible pérdida durante la interpolación. Para demostrar que no digo ninguna tontería, diré que hay quién afirma que un fotograma de 35mm analógico de alta calidad ofrece 25 Mpx o 6K (Arri dice 4K), lo que equivale a una imagen de 6144 x 4668 píxeles.
Red One Epic Dragon de 6K de resolución
Curiosamente existen cámaras de 6K en el mercado, tomaré como ejemplo la última cámara Red Epic Dragon que tiene 6144 x 3160 píxeles, 19 Mpx o 6K de resolución. El tamaño del sensor es de 30,7 x 15,8 mm con una relación de aspecto 2:1 como en la película de 70mm. La publicidad de la cámara dice "6K de resolución se traduce en más de 19 Mpx con el mismo detalle usted espera de su cámara réflex digital en una cámara de cine”, también dice “produce una imagen más limpia, reduciendo drásticamente el efecto moaré y los artefactos producidos por el aliasing” y para finalizar enfatiza “La elección es simple. Más grande es mejor” y lo más importante “Conserva el mismo detalle que usted espera de su réflex digital en una cámara de cine… El sensor de RED DRAGON impide distinguir la frontera entre el movimiento y las cámaras fotográficas, porque le da lo mejor de ambos mundos”. Para que nadie diga que exagero, son palabras textuales de la publicidad de la cámara con las que estoy totalmente de acuerdo. Si tanto interés tiene la cinematografía digital en utilizar sensores de tamaño 'Full Frame' ¿Qué pasa con el vídeo en las DSLR?
Comparativa de los tamaños de los sensores de las cámaras DSLR respecto al Full Frame.
Pues que trabajar con un sensor de gran tamaño redunda en la calidad de imagen ofrecida y ofrecen un 'look' más cercano a la textura de cine analógico que a la del vídeo. [Este artículo ha sido modificado a partir de aquí por la aparición de cámaras DSLR con capacidad de grabar vídeo a 4K. En su génesis quería demostrar que el Full Frame se merecía una calidad mínima de vídeo a 4K y esta resolución sería adoptada en muy poco tiempo. La actualidad ha provocado que una predicción se convierta en algo cierto.]
Comparativa del tamaño del sensor Full Frame respecto al Micro 4/3 de la GH4
La aparición de la Panasonic GH4 ha puesto en el mercado una cámara, con un sensor de Micro Cuatro Tercios, de 16 Megapíxeles que consigue grabar a 4096 x 2160 píxeles (4K). Utiliza un factor de recorte de 2.3x respecto a una óptica ‘Full Frame’. Bueno, el primer paso ya se ha dado y me ahorro las palabras porque el 4K ya está aquí. Ya no necesito argumentar nada en su favor para que se adopte porque Panasonic ya lo ha hecho.
Aquí tenemos la demostración de la perfecta convivencia del 4K y el Full Frame con la cámara Sony α7s
El siguiente paso lo acaba de dar Sony, anunciando que comercializará la nueva Alfa 7s que ofrece la posibilidad de grabar vídeo a 4K utilizando todo el ancho del sensor ‘Full Frame’ de 12,2 Megapíxeles. Utiliza una trama Q67 para el color que se beneficia colorimétricamente porque emplea todo el sensor para el registro de vídeo. Si la mejora es buena en 4K, es espectacular en Full HD confirmando todo lo que hemos dicho en este largo artículo.
Todo esto viene a cuento porque el aumento del tamaño del sensor y su resolución, permitirían multiplicar los fotosites. Con ello se conseguiría que se repartiera mejor el filtrado RGB, durante la interpolación, y la restauración de la crominancia la información colorimétrica sería mucho más rica. Por esta razón no es descabellado que Sony esté trabajando en un nuevo sensor de 54Mpx que podría estar disponible en un nuevo modelo Alfa en el 2015 o 2016.
Si esto te parece descabellado, la compañía de cámaras digitales Red, ante la competencia de las DSLR con el vídeo en Alta Definición, lanzó una gama de sensores conocidos como Mysterium Monstro que incluyen tamaños de sensor que van desde el ‘Full Frame’ con la versión FF35, a tamaños mayores como la versión 645, que alcanza los 56mm x 42mm, y la 617 que dispone de un sensor de 186mm x 56mm, con una resolución descomunal de 28.000 x 9.334 píxeles (261Mpx) o 28K y una proporción 3:1.
Está claro que existen detractores al aumento de la resolución en el sensor y bromean sobre la verdadera utilidad de aumentar la definición digital más allá de los 2K. Argumentan que ver tanta definición en una pantalla no es necesaria si el espectador no está muy cerca de ella. Objetivamente es cierto que un espectador más allá de la fila 5 o 7 de una sala de cine percibe menor resolución (unos metros delante de un televisor), pero también es cierto que subjetivamente la resolución mejora la percepción de una imagen más nítida.
Esta discusión ya fue planteada cuando el formato VistaVision fue lanzado, por los estudios Paramount en 1953, como respuesta al CinemaScope de la 20th Century Fox. En su publicidad, alegaban que un tamaño de imagen mayor mejoraba la definición en la pantalla aunque se redujera el tamaño en la copia estándar de 35mm. Cuando apareció el Todd-AO, con película de 70mm, la compañía Fox respondió a las críticas lanzando el CinemaScope 55 (en película de 55mm). Está comprobado que cuando vemos una película rodada en VistaVision (negativo 35mm 'Full Frame'), la mejora de la definición es más que notable y ocurre lo mismo cuando vemos una película en formato IMAX (70mm, con 15 perforaciones de anchura). Su espectacular definición de imagen, por muy subjetiva que esta sea, va más allá de nuestra capacidad visual real y nuestro cerebro la admite como una experiencia mucho más enriquecedora.
La combinación de un sensor ‘Full Frame’ utilizando todo su ancho para alcanzar una resolución 4K en vídeo no es una quimera. Seguro que cuando esta combinación se extienda para grabar vídeo en las DSLR, las cámaras de Cine Digital profesional seguirán su ejemplo. Tenga yo razón o no, la ventaja es evidente y es cuestión de esperar unos pocos años para ver cual será la tendencia. Si ya existen cámaras asequibles con 4K para el mercado semiprofesional quizá el Cine Digital del futuro tenga que migrar hacia el 8K, pero de eso, ya hablaremos en otro artículo.
José Pastor
FÍN DEL ARTÍCULO
No hay comentarios :
Publicar un comentario
Deja aquí tu comentario: