¿Cómo funciona una cámara?

¿Alguna vez te has preguntado qué es una cámara y cómo funciona una cámara ? ¿Cómo funciona esa delicada maquinaria cuando tomas una fotografía? Usted no está solo.

Las cámaras han evolucionado mucho en el último siglo y medio. La fotografía ha cambiado drásticamente. Las cámaras modernas de hoy son el resultado de incontables años de desarrollo, pero los principios básicos siguen siendo los mismos.

Entonces, ¿cómo funciona una cámara? Aquí está nuestra guía.

Una cámara con figuritas en miniatura a su alrededor.[ Nota: DreamFlow cuenta con el apoyo de los lectores. Los enlaces de productos en DreamFlow son enlaces de referencia. Si usa uno de estos y compra algo, ganamos un poco de dinero. ¿Necesitas más información? Vea cómo funciona todo aquí . ]

 

¿Cuál es el papel de la luz?

Si queremos entender cómo funciona una cámara, necesitamos saber cómo funciona la luz . La fotografía no existiría sin nuestra comprensión de la luz.

Sin profundizar más en los territorios salvajes de la física, aclaremos los conceptos básicos .

La luz viaja en un camino recto. No toma curvas (al menos prácticamente para nosotros, los fotógrafos). Se refleja y se absorbe.

Para nuestros ojos y cámaras, la luz es una onda. Tiene prácticamente las mismas propiedades que el sonido: varía en longitud de onda, frecuencia y amplitud. Difiere en el nivel de energía.

La tarea del fotógrafo es recolectar y capturar la luz en su propio gusto y forma.

Concepto básico de las cámaras

Aparte de las primeras cámaras estenopeicas (que no tienen vidrio), las dos partes principales de las cámaras son la lente y el detector de luz.

La lente de la cámara recoge la luz y la proyecta sobre una superficie detectora de luz: una película o un sensor digital.

Luego, a través de varias formas de procesamiento, obtiene su imagen final que tiene la forma de su gusto.

La fotografía es todo lo que sucede entre estos pasos, e incluso antes de eso.

Y tú, el fotógrafo , tienes el control sobre ello.

la lente

El objetivo es el primer encuentro de la luz con la cámara.

La luz pasa a través de la lente. A través de diferentes fórmulas ópticas, elabora la forma en que se proyecta la imagen. Es una de sus herramientas de expresión más poderosas, por lo que es vital que comprenda cómo funciona.

Estructura óptica

La lente de su cámara en realidad no es una sola lente. Se compone de numerosas lentes individuales y grupos de lentes.

La estructura es el resultado de un meticuloso diseño y pruebas. Hay algunas fórmulas estándar, como el 50 mm f/1.8 o f/1.4. Estos son muy similares en diferentes fabricantes y se han desarrollado hace mucho tiempo.

Algunas lentes de cámara avanzadas y extremas tienen fórmulas que no eran posibles hasta hace poco.

La fórmula óptica de una lente determina la imagen que puede proyectar en un sensor.

Diagrama que muestra la anatomía de una lente

Longitud focal

En términos simples, la distancia focal define la cantidad de zoom . Una distancia focal más baja proporciona un ángulo de visión más amplio. Una distancia focal más alta, «más larga», da un recorte más estrecho de la escena.

En términos técnicos, la distancia focal es la distancia entre el punto de convergencia de la lente y el sensor o película.Diagrama que muestra la distancia focal

Es prácticamente imposible diseñar una lente con su punto de convergencia delante del elemento frontal, pero puede estar detrás. Esto significa que los teleobjetivos en realidad deben ser más largos (con la excepción de los lentes de espejo). Sin embargo, los lentes gran angular pueden ser sorprendentemente largos.

Las lentes de zoom cambian su punto de ida y vuelta. Las lentes principales tienen las suyas fijas y los elementos solo se mueven para enfocar.Diagrama que muestra la lente de zoom

Abertura

El diámetro de la lente determina la cantidad máxima de luz que puede pasar.

En la mayoría de los lentes, hay un iris . El iris se utiliza para reducir el diámetro. Funciona como la pupila de tu ojo : cuanto más estrecha es, menos luz deja entrar.

Además, con un iris más estrecho, se obtiene una profundidad de campo más profunda y una menor separación del fondo .

El valor de apertura se da en forma de F-stops. El F-stop es una relación. Puede calcularlo dividiendo la distancia focal con el diámetro de la lente (en el iris).

Por ejemplo, el F-stop de una lente de 50 mm con un diámetro de apertura de 25 mm es f/2.Diagrama que muestra el tamaño de la apertura

Por supuesto, cuando haces zoom, la distancia focal cambia. En lentes con un valor de apertura mínimo constante , por ejemplo, un 24-70 mm f/2.8, la apertura se abre gradualmente a medida que se acerca el zoom. Esto mantiene la relación igual en todo momento.

Enfoque

Al igual que su ojo, la lente de una cámara ve el mundo en planos focales . Estos planos son paralelos al elemento frontal de la lente de la cámara y (en la mayoría de los casos) al sensor. Las excepciones son las lentes de cambio de inclinación y extremadamente gran angular.

Para enfocar un cierto plano, un elemento de la lente debe moverse dentro de la lente. Puedes controlar este elemento con enfoque automático o manualmente girando el anillo de enfoque.

Hay un rango de enfoque que cada lente es capaz de hacer. Cuanto más se acerca el elemento de enfoque al sensor, más se enfoca.

A excepción de las lentes solo macro , la mayoría van al enfoque infinito. El infinito es el plano más allá del cual prácticamente todo está perfectamente enfocado. Físicamente es posible ir más allá, pero no tiene sentido ya que, después de eso, la imagen se vuelve borrosa nuevamente.

Al fotografiar primeros planos , el elemento de enfoque se aleja del sensor. Por lo tanto, es posible hacer que cualquier lente que no sea macro sea capaz de macro agregando tubos de extensión entre el cuerpo y la lente.

Por lo general, el anillo de enfoque está físicamente conectado al mecanismo de enfoque dentro de la lente. En ese caso, el enfoque manual te da control directo. En algunas lentes, solo hay control electrónico.

Esto sucede en lentes pesados ​​(como el 85mm f/1.2 II de Canon ). En construcciones diminutas, donde un anillo de enfoque normal no sería práctico de todos modos (como el objetivo pancake de 40 mm f/2,8 de Canon ), también se utiliza a menudo.

Estabilización

En algunos lentes modernos, encontrará un elemento que estabiliza activamente el movimiento de la cámara. Esta parte suele ser un bloque estructuralmente distinto en la parte posterior con una lente.

Con la ayuda de un giroscopio, mide y contrarresta tu apretón de manos y otros movimientos.

La denominación de los sistemas de estabilización difiere de una marca a otra. Canon llama al suyo IS (Estabilizador de imagen), Nikon tiene VR ( Reducción de la vibración ), Sony tiene OSS (Optical SteadyShot), y así sucesivamente. Todos hacen lo mismo en su mayor parte.

Peso y ergonomía

El tamaño y el peso de las lentes dependen de muchos factores.

Por lo general, una apertura más rápida significa lentes más grandes. El amplio rango de zoom también da como resultado lentes más largos cuando se acerca el zoom, pero a menudo son retráctiles.

Además, cuanto mayor sea el tamaño del sensor previsto, más voluminosa debe ser la lente.

La estabilización también viene con mayor peso.

La mayoría de las veces, los fabricantes diseñan sus lentes para brindar un gran equilibrio con sus cámaras. Pero en algunos casos, esto no es posible. Los teleobjetivos y superteleobjetivos rápidos (como el 200 mm f/2 de Canon ) y los ultra gran angular rápidos (como el 14 mm f/1,8 de Sigma ) deben tener elementos frontales enormes, por lo que pueden sentirse desequilibrados.

Conexión al cuerpo de la cámara

En este sentido, existen dos tipos de lentes de cámara: intercambiables y fijos al cuerpo.

Los lentes fijos se encuentran principalmente en cámaras compactas y puente de nivel de consumidor. Algunas marcas, por ejemplo, Leica, fabrican cámaras de lente fija de primer nivel.

No hay muchas opciones con lentes fijos: obtienes lo que obtienes.

Sin embargo, en las DSLR (Reflex digital de lente única) y MILC (Cámara de lentes intercambiables sin espejo), puede cambiar las lentes de la cámara independientemente del cuerpo de la cámara.

Para conectar sus lentes a los cuerpos de sus cámaras, cada fabricante de cámaras (o alianza) tiene monturas de lentes estándar .

Además de mantener las lentes seguras y estables, cada montura también tiene un protocolo electrónico. Esto es necesario para proporcionar energía para el enfoque automático y la estabilización. Los enlaces de datos también transfieren apertura, distancia de enfoque, zoom e información general de la lente.

Los tipos de montaje de cámara más notables incluyen Canon EF/EF-S (DSLR), EF-M (sensor recortado sin espejo) y RF (fotograma completo sin espejo), así como Nikon F (DSLR) y Z (sin espejo), Sony A (DSLR) y E (sin espejo), y mucho más.Imagen de las cámaras Sony E, Canon EF y Nkon F

Cámaras

Después de atravesar la lente, la luz llega a la cámara, donde es detectada por un sensor o una película.

Visor

Todas las DSLR y muchas cámaras sin espejo tienen visores . Puede ser óptico o electrónico.

En una cámara digital DSLR con visor óptico , una vez que la luz llega desde la lente, rebota en un espejo semipermeable. Luego, la mayor parte de la luz se refleja en un pentaprisma y luego en el visor.

Parte de la luz se refleja hacia abajo a través de un espejo secundario hacia el sensor de enfoque automático.

Diagrama que muestra cómo funciona el visor de una cámara

En una cámara sin espejo, no hay conexión óptica entre la lente y el ojo. La luz siempre va directamente al sensor.

Desde el sensor, la vista en vivo se transmite digitalmente al visor electrónico (EVF) o a la pantalla trasera.Diagrama que muestra cómo funciona el sensor de imagen en una cámara sin espejo

Obturador

El obturador es el mecanismo que deja pasar la luz sobre la película o el sensor durante un tiempo determinado (la velocidad del obturador ).

Antes de la era de las cámaras digitales, la única opción era un obturador mecánico . Mueven físicamente un obstáculo en el camino de la luz.

El obturador mecánico enrollable, que se encuentra en la mayoría de las cámaras, tiene dos cortinas. Cuando presiona el botón del obturador, la primera cortina se desliza hacia arriba y deja pasar la luz al sensor de la cámara. Luego, después del tiempo establecido de la velocidad del obturador, la segunda cortina se cierra. El sensor se bloquea de nuevo.

Una de las desventajas de las persianas enrollables es que no puede usar un flash estándar por debajo de una determinada velocidad de obturación. Esto suele ser alrededor de 1/200 de segundo. Debajo de eso, no están exponiendo todo el marco al mismo tiempo.

Hay una ventana entre las cortinas que van de un lado al otro.

A su vez, un flash es instantáneo, por lo que si bajas de esa velocidad, solo se iluminará una banda del encuadre. Puede evitar este problema utilizando la sincronización de alta velocidad.
Diagramas que muestran acciones de cortina en una persiana

Los obturadores electrónicos son un producto de la era de las cámaras digitales . Se utilizan para lecturas de imágenes rápidas y continuas.

Un obturador electrónico rodante se encuentra en casi todas las cámaras digitales. Funciona reuniendo los datos del sensor en bloques (generalmente, filas de píxeles), procediendo hacia abajo.

Esto permite disparos silenciosos y velocidades de obturación muy bajas, en algunos casos 1/32000 de segundo. La desventaja es que los sujetos que se mueven rápidamente aparecen distorsionados debido a la lectura asíncrona.

La visualización en vivo y la grabación de video utilizan obturadores electrónicos en cámaras de nivel de consumidor.

En algunas cámaras avanzadas, encontrarás un obturador electrónico global . Lee los datos de todo el cuadro simultáneamente, resolviendo el problema de la distorsión de bandas . Se utiliza sobre todo para la grabación de vídeo profesional.

Sensor

Los sensores digitales están compuestos por píxeles . Los píxeles son pequeñas células solares que convierten la luz en electricidad.

La mayoría de las cámaras digitales cuentan con un sensor CMOS o CCD estándar de una sola capa. CMOS es una tecnología más nueva que permite la lectura de píxeles individuales y un bajo consumo de energía.

Los píxeles se disponen en un arreglo llamado mosaico de Bayer utilizando filtros de color. El mosaico de Bayer consta de bloques de cuatro píxeles, dos verdes, uno rojo y uno azul.

Dado que cada píxel solo es sensible a su propio color, el resultado final es una imagen con puntos rojos, verdes y azules dispersos.Ilustración del arreglo de Bayer

Para obtener tonos graduales y una fotografía fluida, el procesador o su software de edición deberán realizar un debayering.

Sensibilidad ISO

En las cámaras de película , cambias la película por una película de diferente sensibilidad. En las cámaras digitales, es un proceso diferente.

Cuando tú (o tu cámara) estableces el valor ISO , pueden suceder varias cosas según tu cámara y el valor ISO exacto.

Las cámaras con sensores CMOS (la mayoría de las cámaras digitales) tienen un pequeño amplificador para cada píxel individual. Una vez expuesto el marco, amplifica los píxeles a un nivel superior, según la ISO.

Hasta cierto valor, normalmente ISO 1600, esta es la única amplificación.

Más allá de eso, ISO es una etiqueta digital que está incrustada en el archivo sin formato o una amplificación digital para archivos jpg.

Conversión y Procesamiento Digital

Después de la lectura del sensor de la cámara digital y de pasar por el amplificador, los datos se convierten en datos digitales. Esta es la tarea del convertidor de analógico a digital .

La mayoría de las cámaras modernas se convierten a 16 bits pero usan solo 14 bits de eso. Los 2 bits adicionales permiten una mayor flexibilidad en la posproducción y el filtrado .

14 bits significa que por cada píxel hay 16.384 valores posibles. Esto da como resultado una inmensa gama de colores y tonos en las cámaras digitales modernas.

Luego, los datos de los píxeles pasan al procesador de imágenes . El procesador realiza varios algoritmos, filtra, elimina y comprime si elige la salida jpg.

Luego, la imagen final se escribe en su tarjeta.

Conclusión

Ahora tiene una comprensión más profunda de cómo funcionan las cámaras. Puede implementar este conocimiento en situaciones cotidianas , así como para decidir sobre cuestiones técnicas difíciles.

Comprender cómo funciona su cámara abre más posibilidades en el uso de su equipo y la utilización de sus capacidades.

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