HISTORIA TÉCNICA DEL

CÁMARA

VOL. 1

PROCESAMIENTO DE IMÁGENES

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La cámara es ahora omnipresente en nuestra vida diaria, así como en el procesamiento de

imágenes, pero ¿sabe cómo nació y cómo ha evolucionado? Este folleto describe la historia

evolutiva de la cámara, desde su nacimiento hasta la cámara digital convencional actual.

Estructura de la cámara oscura y la cámara estenopeicaFig. 1

Objeto

Protección contra la luz

Lente

Caja negra (cámara oscura)

Reflector (espejo reflector)

Vidrio esmerilado

Ponga una hoja de papel en esta superficie y trace con un lápiz la imagen que se forma.

1. Nacimiento de la CámaraLa historia de la fotografía se remonta a la época a.C. en la que la “cámara oscura”, que significaba “cuarto oscuro”, fue el dispositivo ancestral a la cámara actual. La cámara oscura era un dispositivo óptico que proyecta la imagen invertida de un objeto, utilizando la luz que entra en un cuarto oscuro a través de un pequeño agujero. Utiliza exactamente el mismo mecanismo que las cámaras estenopeicas. Finalmente, a partir del siglo 16, se desenvolvió en un dispositivo compuesto por un lente, una caja negra y un espejo reflejante. Este dispositivo fue utilizado como una ayuda para el dibujo, cuando los artistas hacían dibujos de paisajes y retratos.En 1839 un francés, Daguerre, inventó la cámara de daguerrotipo (fotografía con placa de plata). Luego, unos 30 años más tarde, Maddox inventó en Gran Bretaña la placa seca. Se dice que la fotografía más antigua de Japón fue tomada con una cámara de daguerrotipo.Con estos inventos, la edad en que el hombre trazaba a mano la escena llegó a su fin, y comenzó la edad de la cámara, donde la imagen capturada se grababa en un material fotosensible.

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Tamaño completo Tamaño a la mitad

Dos veces el número de fotos por rollo

36 mm

18 mm

35 mm

24 mm

Perforación

La mitad del tamaño de un cuadro estándar

24 mm

2. Cámara de película (haluro de plata)El material fotosensible, en el que se graban las imágenes capturadas, ha cambiado continuamente desde hace más de 170 años cuando nació la cámara. Empezando por la placa de plata, el material fotosensible evolucionó a la placa húmeda y luego a la placa seca, hasta que finalmente se inventaron los rollos de película. Los rollos de película permitieron que las cámaras grabaran múltiples fotos en un rollo, con avanzar la película un fotograma a la vez. Como respuesta a este progreso, se desarrollaron varios tipos de cámara para aceptar rollos de diferentes tamaños, tales como de 16 mm, 4 x 5 cm y 6 x 6 cm. Adicionalmente, la cámara de medio cuadro, que duplica el número de cuadros en un rollo, se introdujo al mercado. La razón por la cual las cámaras de rollo se conocen también como cámaras de haluro de plata, se debe a que la imagen capturada se registra al exponer compuestos como el haluro de plata a la luz. El tipo de película de cámara utilizada más común fue la película 135 (mejor conocida como película de 35 mm), que era el tamaño de película estándar utilizado para los filmes. La película reversible, que produce colores vivos, también se utilizó para hacer las diapositivas.

Diferentes tamaños de cuadro de película 135Fig. 2

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Cámara obscura

1900 1945 2000 2010

Leica

Tipo de cuerpo delgado + objetivo de barril

Tipo de fuelleTipo de caja

CalotipoDaguerrotipo

Placa mojada

1839

1851

1878

Producción industrializada de placas secas

18881925

Placa seca g PelículaRollo de películaPelícula de 35 mm

Imagen electrónica

3. Popularización y miniaturización promovidas por el desarrollo de la electrónicaSorprendentemente, la aplicación de tecnología electrónica en las cámaras comenzó bastante temprano, remontándose a la década de 1950, cuando se desarrolló el medidor de exposición con control electrónico automático. Esta innovación liberó a los fotógrafos del problemático procedimiento para ajustar las velocidades de obturación y las aperturas. Más aún, gracias al estímulo de la introducción de la función de autofocus (enfoque automático) y de luces estroboscópicas automáticas, la cámara se hizo poco a poco muy popular entre la gente común. Al mismo tiempo, los transistores utilizados para los circuitos electrónicos de control se sustituyeron por circuitos integrados, que aceleraron la miniaturización de la cámara. La tendencia de la popularización y miniaturización se ha acelerado aún más con el desarrollo de las cámaras digitales.

Evolución de la cámara y la primera cámara con auto-enfoque del mundoFig. 3

Año

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(circuito de procesamiento de imágenes)

DSP

Dispositivo de procesamiento de imágenesConvertidor A/D

(cristal líquido, EL, etc.)

Pantalla de visualización

(almacenamiento temporal)

DRAM

Varias tarjetas de memoria

lenteobjeto

Ejemplo de cámara digital

(CCD&CMOS)

Sensor de imágenes

4. Cámara digitalCuando las cámaras de rollo estaban en su apogeo en la década de 1980, el mundo de las cámaras marcó otro desarrollo. Fue la invención de la cámara digital. Esta introducción fascinó al público con sus convenientes características: la eliminación del revelado, impresión y ampliación; la visualización inmediata de las imágenes capturadas en el monitor LCD, para que el usuario las pudiera comprobar. A menos de 20 años de su lanzamiento, ha superado a la cámara de rollo, tanto en volumen de producción como en ventas, tomando la delantera en la industria de las cámaras.La imagen capturada se convierte en píxeles utilizando sensores de imágenes basados en semiconductores (dispositivos de detección de imágenes) y fotodiodos que detectan la luz. Por ejemplo, una cámara digital de cinco megapíxeles crea una colección completa de datos de imagen, utilizando cinco millones de fotodiodos diminutos.

Mecanismos de cámaras digitalesFig. 4

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Imagen reproducida

Señales analógicas originales

Señales analógicas originales

Las señales se muestrean finamente.

Las señales analógicas llevan ruido

Los datos se cuantifican finamente.

Se pueden obtener imágenes precisas, aunque el procesamiento requiere un tiempo más largo debido al gran volumen de datos.

El ruido se mezcla con la imagen, lo que causa una visión borrosa.

El procesamiento de la señal de datos de imagen es simple.

Las señales llevan ruidoSeñales originales en bruto

Cámara de rollo

Cámara digital

5. ¿Cuál es la diferencia entre una cámara de rollo y una digital?La mayor diferencia radica en el proceso para registrar la imagen capturada. La película utilizada por las cámaras de haluro de plata jugaba dos papeles a la vez: capturar la imagen y registrarla. Por otro lado, el sensor de imagen en una cámara digital divide estas funciones, capturando primero la imagen y luego guardándola en una memoria de semiconductores. Esto explica por qué dos o más imágenes captadas se graban en un cuadro si uno se olvida de avanzar la película, y cómo la memoria de registro se puede utilizar nuevamente si se eliminan los datos de imagen almacenados en el mismo. Por otra parte, la cámara de rollo registra las imágenes capturadas como son, mientras que la cámara digital realiza un muestreo (cuantificando constantemente los cambios de exposición) antes de guardar la imagen, lo que hace posible adquirir datos de imagen altamente estabilizados y reproducibles.

Imágenes de cámara de rollo grabadas en bruto vs. muestreo de cámara digitalFig. 5

Imagen reproducida

(Debido a una exposición inadecuada, la imagen está fuera de foco.)

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Visualización de imagen en 3D

Ojo izquierdo

Izquierda Derecha Izquierda Derecha Izquierda Derecha

La imagen 3D se crea mediante la proyección de las imágenes del ojo izquierdo y derecho secuencialmente, no simultáneamente.

La imagen 3D aparece en esta zona de hendidura

Partes permeables a la luz

Para crear este estado, se utilizan persianas como un obturador de cristal líquido.

Partes no permeables a la luz

6. Cámara CCDLa evolución de la cámara digital continúa con el desarrollo del sensor de imágenes CCD (dispositivo acoplado por carga) que aumenta la fotosensibilidad de los fotodiodos. Los CCD se utilizan en una variedad de cámaras, tales como las cámaras compactas de microscopio, teléfonos celulares con cámara, cámaras compactas digitales y cámaras réflex digitales de gran tamaño. El CCD ofrece las funcionalidades necesarias para satisfacer una gran variedad de requerimientos de aplicación, incluyendo los de la astrofotografía y los de la vigilancia de seguridad, y se utiliza también para la función de enfoque automático y de control de exposición. Además de esto, las cámaras 3D, que se han introducido recientemente en el mercado, capturan una imagen realista, tal y como el ojo humano reconocería el objeto, al equipar la cámara CCD con dos lentes. Por otro lado, el uso del sensor de imágenes CMOS, utilizado habitualmente en las cámaras de visión nocturna, está aumentando.

Mecanismos de las cámaras CCD y 3DFig. 6

Ojo derecho

KMX1-1032

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