Con frecuencia valores de medida íntimamente relacionados se emplean de forma indistinta provocando la lógica confusión entre unidades que terminan aturdiendo al operador medio. En el presente artículo intentaremos aclarar un poco los conceptos básicos aplicables a dichas mediciones y cómo obtienen los fabricantes (o cómo deberían hacerlo) los valores correspondientes.

Valores de latitud
Representación de valores de latitud relacionados con diferentes índices de exposición

Partimos del hecho de que resulta imposible a estas alturas que se emplee la expresión intervalo tonal en lugar de la traducción más literal aunque inexacta de rango dinámico, que será la denominación que emplearemos en adelante, muy a nuestro pesar.

Valores de latitud de la visión humana

Se discute desde hace mucho acerca de cuál es la latitud que el ojo humano es capaz de captar. Según parece, en el momento en que fijamos la vista en un punto en un entorno en el que acabemos de introducirnos (antes de que se produzca el gradual proceso de adaptación a las circunstancias de luminosidad y contraste de tal entorno) esa latitud no excede de los 13 stops. Sin embargo, la adaptación mencionada y el constante barrido que realiza la fóvea incrementa con mucho ese número y es ahí donde la comunidad científica no termina de ponerse de acuerdo. Los valores más comúnmente aceptados como probables varían entre los 22 y los 30 stops de latitud.

Ningún dispositivo fotográfico o cinematográfico actual es capaz de captar un rango dinámico equivalente a esa magnitud. Como única excepción, es posible integrar una serie más o menos amplia de sucesivas exposiciones en una única imagen. El resultado es un fotograma de Alto Rango Dinámico (HDR, según sus iniciales en inglés). Se encapsula en un archivo de punto flotante de 32 bits que preserva los valores de la escena original desde los negros más oscuros hasta los blancos más intensos, todo ello manteniendo el máximo nivel de detalle.

Valores de latitud de las emulsiones fotoquímicas modernas

Sistema de zonas de Amsel Adams
Sistema de zonas de Amsel Adams

El rango dinámico, por consiguiente, equivale al número de stops de latitud que nuestro soporte de almacenamiento es capaz de fijar. Las emulsiones de color modernas abarcan entre 12 y 14 stops de latitud. Si usamos el sistema de zonas de Ansel Adams, una emulsión expuesta correctamente puede captar y reproducir las luces altas en la zona 8, los grises entre las zonas 4, 5 y 6 y los negros con detalle en la zona 1. Habría espacio para sobreexponer o subexponer al menos un f-stop en cada dirección.

Sistemas de captación digital

A lo largo de la última década la captación por medio de sensores digitales ha dado pasos de gigante en ese sentido, aproximándose, igualando o excediendo los valores de las emulsiones fotoquímicas.

Cartas DSC Xyla
Cartas Xyla retroiluminadas de DSC Labs para la medición de la latitud

Pero en el universo del muestreo digital, el rango dinámico se define como la gama de señales que abarca desde la más fuerte hasta la más débil. Se considera que el rango dinámico de un sensor es la diferencia entre el ruido de fotón y/o electrónico que presenta el sistema cuando no hay señal presente y la señal máxima que ese sistema puede captar sin perder detalle ni distorsionar dicha señal.

Unidades de medida

Esta relación se he venido midiendo, bien en decibelios o bien en f-stops de latitud. La correspondencia entre ambas unidades trae de cabeza al común de los mortales y los fabricantes no han ayudado en demasía a facilitar las cosas. Como de costumbre no queda otro remedio que acudir a las matemáticas, que por mucha pereza que nos den, no están sujetas a interpretaciones interesadas (obviando la mismísima existencia de la estadística, esa oveja negra del método científico)

El decibelio es una unidad de medida que expresa la relación aludida empleando escalas logarítmicas. Es el único modo de obtener resultados asimilables a la percepción visual humana. Según su notación científica, el decibelio (dB) expresa la relación entre dos valores por medio de sus logaritmos de base 10. Para ello utiliza una medida de 20 veces el logaritmo de la relación entre los dos valores para las amplitudes de señal dadas:

dB = 20 x (log valor 1 / log valor 2)

Y otra de 10 veces el logaritmo de la relación entre esos valores para comparar la potencia de la señal:

dB = 10 x (log valor 1 / log valor 2).

La discusión sobre cómo determinar la base de cero decibelios para medir un sensor de captación digital y sobre cuál de las dos ecuaciones usar para establecer la relación señal/ruido de ese sensor es un eterno caballo de batalla entre diferentes fabricantes y expertos. Cada cuál arrima el ascua a su sardina y en algunas ocasiones incluso cuentan con argumentos razonables para definir sus posturas.

La relación señal/ruido

Está muy lejos de nuestra intención y capacidad pontificar para dar o quitar razones al respecto. Como regla general podemos determinar la relación señal/ruido (RSR) a partir de cualquier profundidad de color dada (n) empleando la ecuación RSR (dB) = 20 x log10 2n ≈ n x 6, de manera que la relación señal/ruido de una señal de 8 bits es 8 x 6 = 48 dB y de una de 16 bits es 96 dB.

A menudo el rango dinámico se refiere a la relación entre el valor más alto posible de la señal (clipping) y el valor más bajo posible de la señal (ruido de fondo). Por ejemplo, para entender qué representa que una cámara presente una relación señal/ruido de 63dB basta con dividir esos 63 dB entre 20 y elevar a una potencia de base 10 el resultado:

63 dB / 20 = 3,15

10 3,15 = 1,412:1

El rango dinámico de esa cámara expresado como una proporción es 1,412:1

Asimismo, es posible expresar el rango dinámico de nuestra cámara en bits o en stops. De hecho, son medidas relativamente similares. Si el dispositivo proporciona 10,5 bits el número de stops aproximado sería de 10,462 stops, que se corresponderían con la proporción 1,412:1 ya mencionada.

Para convertir bits a una proporción, considerando n como el número de bits, 2n sería la proporción.

10,462 bits = 210,462 = 1,412

En la práctica, estos cálculos matemáticos se quedan en el papel. La realidad es que las imágenes contienen una cantidad de ruido que o bien nos molesta o no. Los fabricantes insisten mucho en establecer una relación entre la clasificación ISO y los niveles de ruido, pero la prueba de fuego está en la proyección del material en la pantalla para la que se rodó. Ni más ni menos.

En la segunda parte de este artículo incidiremos en este punto para responder a la peliaguda pregunta que se deduce de todo ello: ¿Cuánto ruido es aceptable en cinematografía digital?

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