Temperatura de color… ¿nativa?

Algunos fabricantes de cámaras de cinematografía digital suelen proporcionar un dato específico particularmente curioso cuando presentan un nuevo modelo; la temperatura de color nativa del sensor correspondiente. Otros en cambio, exponen en sus “libros blancos”, que tal parámetro, en rigor, no existe. Y el usuario medio -una vez más- se encuentra sumido en un océano de contradicciones, en parte basadas en hechos científicos y en parte en estrategias de mercadotecnia…

Intentemos pues aclarar este embrollo que -aunque minúsculo en concepto- puede tener hondas repercusiones en el día a día del operador.
La respuesta admite numerosos matices y -en cierto sentido- no se puede afirmar que ninguno de los fabricantes mienta.

Espectro electromagnético visible por el ser humano

El material fundamental en la fabricación de sensores es el silicio. Es sensible a las longitudes de onda que se encuentran en el rango existente entre los 300 nanómetros (ultravioleta) y los 1100 nanómetros (infrarrojo). Como todos sabemos el espectro visible para el ser humano es mucho más limitado 1 . Abarca en números redondos el rango entre los 400 nanómetros (azul marino oscuro) y los 700 nanómetros (rojo brillante). Esa diferencia no es baladí. Mientras las longitudes de onda largas (rojo e infrarrojo) penetran de forma más profunda en la superficie del silicio y por lo tanto generan mayores voltajes en cada fotodiodo, aquellas más cortas (azul e ultravioleta) lo hacen de manera mucho más somera y el voltaje generado es bastante menor.

Patrón tradicional de filtro Bayer RGB

Llegados a este punto, el tipo de fuentes de iluminación que estemos empleando deviene crucial para resolver el dilema que nos ocupa, ya que su composición espectral terminará influyendo en el nivel  de saturación de la señal por cada canal de color. Con cualquier fuente el canal del verde es siempre el más limpio. El motivo es evidente. Las cámaras con sensor único y filtro de patrón Bayer RGB presentan el doble de fotodiodos de verde que de rojo o azul y a mayor cantidad de muestras, menor ruido. A partir de ahí, las condiciones varían sobremanera. En las fuentes de tungsteno predominan los rojos y los azules, por el contrario, escasean. Sin embargo, en las fuentes de luz día, son losa azules los que dominan la escena.

Luminaria de tungsteno

Por esas razones, para poder realizar un balance de blancos en un entorno iluminado con fuentes de tungsteno, es imprescindible añadirle ganancia -de forma considerable- a la señal en el canal de azul. Lo más habitual suele ser un incremento de hasta dos stops de ganancia (aproximadamente 6dB). Es lógico que esta saturación vaya acompañada de un visitante no deseado; el ruido electrónico.

Luminaria de luz día

Aunque el canal de rojo también se ve saturado sobre los demás (en su caso cuando utilizamos fuentes de luz día), se trata de un incremento de la señal de grado mucho menor que apenas genera ruido discernible. Como el de azul no corre la misma suerte 2 , se ha ganado a pulso durante años su fama de ser el “más ruidoso”. Él no era malo. Sencillamente lo saturaron así. Todo sea por  alcanzar nuestra aspiración a lograr constreñir la verdadera naturaleza sensible del silicio para obtener resultados que -si bien distan de ser óptimos- se aproximan lo suficiente a nuestra percepción visual del color.

Podemos concluir entonces que -grosso modo- cuanto más fría sea la luz habrá un mayor equilibrio entre los tres canales en términos de ruido electrónico.

Cartas de color grabadas con una ARRI ALEXA con fuentes de tungsteno y de luz día respectivamente (REC. 709). Fuente: ARRI

Se sobreentiende que partiendo de este hecho cada fabricante recurre a diferentes soluciones a la hora de evolucionar la tecnología de sus sensores para afrontar este problema. Una de las más ingeniosas consiste en cambiar -además de las ganancias RGB para obtener una imagen equilibrada- la matriz de color que se aplica a la misma. Las curvas logarítmicas facilitan el trabajo de etalonaje destinado a igualar planos que han requerido fuentes de distinta clase.

Cartas de color grabadas con una ARRI ALEXA con fuentes de tungsteno y de luz día respectivamente (Curva Log C). Fuente: ARRI

Las diferencias entre el empleo de tungsteno o luz día son cada vez son más sutiles en cuanto al ruido perceptible. No obstante, existen y no podemos obviarlas. Aquella temperatura de color en la que es necesaria una menor cantidad de saturación o amplificación de los canales para alcanzar un equilibrio es la que menor ruido genera y aunque pueda ser distinta en diferentes modelos de cámara, siempre ronda valores cercanos a los 5600 Kelvin.

A esto se refieren aquellas marcas que aluden al término “temperatura de color nativa”. Las que no lo hacen, no dejan de hacer referencia a cuál es ese valor con menor saturación de los componentes de la señal de vídeo, lo que convierte el debate en una cuestión de semántica.

El mejor modo para los usuarios de analizar el patrón de comportamiento de una cámara con las diferentes fuentes de iluminación sigue siendo el venerable vectorscopio. Pero salvo en ocasiones muy contadas (y se use el tipo de fuente que se use) si se ilumina y se expone de forma adecuada el ruido no debería suponer ningún problema mayúsculo.


(1) Entre los “campeones de la naturaleza” por su sensibilidad al color, destaca especialmente la familia de los estomatópodos, un tipo de crustáceo más conocido por el nombre de mantis marina, langosta mantis, langosta boxeadora o galera. Una de sus más llamativas peculiaridades es el hecho de ser los únicos seres vivos conocidos capaces de distinguir la luz polarizada circularmente de forma óptima gracias a los dieciséis tipos diferentes de pigmentos fotorreceptores que poseen en la retina  y que les proporcionan visión de color hiperespectral. Captan por tanto las bandas ultravioleta e infrarroja y cuentan con visión estereoscópica en cada uno de sus ojos. Comparados con tan extraordinarios especímenes los seres humanos no damos la talla. En consecuencia podría decirse con meridiana justicia -y rogamos a los lectores que disculpen el chiste fácil- que “no hay color”.

(2) Ni las fuentes HMI -que todavía ostentan el honor de presentar la mejor relación de eficiencia lumen/vatio- ni las fuentes de iluminación fluorescente profesional -incluyendo las omnipresentes y harto populares Kino Flo- han desplazado a las luminarias de tungsteno de su cómoda prevalencia en el mercado de consumo. No ha sido hasta la -irrupción tardía pero cada vez más masiva- del los sistemas de diodos emisores de luz (LED) que el común de los mortales ha pasado a usar fuentes de luz día con mucha más frecuencia.

       

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