El Ojo Humano y la Cámara Digital (2ª parte)

Hemos comentado en otro artículo porqué el ojo humano sigue siendo una máquina prodigiosa, mucho más avanzada que cualquier cámara del mundo. Ahora vamos a ver cómo se compara con una cámara digital desde un punto de vista cuantitativo.

Antes, vamos a relacionar las distintas partes de ambos: el objetivo es la combinación del cristalino y de la córnea (que a su vez sirve de filtro UV también). El diafragma lo constituye la combinación iris/pupila (que se dilata o contrae para modificar la apertura), y el sensor es la retina. Por último, el procesador de imágenes es el cerebro.

El Ojo Humano en Cifras

Hay cierta controversia respecto a la distancia focal del ojo humano: unos autores hablan de 16 -18 mm aunque parece que hay más consenso con otra cifra: 22-24 mm, cuyo valor exacto depende de factores como la distancia del ojo al sujeto, edad y salud del individuo.

El Diafragma

El diámetro máximo de la pupila depende de la edad (esto lo saben muy bien los aficionados a la Astronomía y la Astrofotografía !: en personas jóvenes la pupila llega a dilatarse hasta 7 mm, cifra que se reduce a 5-6 mm a partir de los 40-45 años. En cambio el diámetro mínimo de la pupila es de 1,5 mm. Con estas cifras podemos calcular la relación focal (f) del ojo humano: desde f3.3 (o f 4.6 para adultos de más de 45 años) a f16 en su apertura mínima, es decir, un rango relativamente corto comparado con un objetivo normal (por ejemplo un 50 mm f1.8 – f22).

La sensibilidad ISO del Ojo Humano

¿Qué sensibilidad ISO tiene el ojo humano? En realidad, el ojo humano no tiene una sensibilidad nativa o de base como las cámaras digitales, sino que se adapta de forma sorprendente a niveles de luz ambientales muy extremos. De esta forma se ha calculado que el ojo humano en un entorno muy luminoso tiene un ISO efectivo de aproximadamente 1, y en cambio en condiciones de muy baja luminosodad tiene un ISO equivalente de 800. Ahora bien, el rango de contraste detectado por el ojo humano supera 10.000:1, muy lejos de lo alcanzado por cualquier cámara digital (o analógica).

La Velocidad de Obturación

Este parámetro es interesante: en realidad el ojo tiene un sistema de vision continua que envia constantemente información al cerebro para que la procese. La velocidad de obturación equivalente es de aproximadamanete una centésima de segundo (que es el intervalo temporal que el ojo es capaz de distinguir) aunque en determinadas condiciones es capaz de detectar emisiones de luz de sólo dos centesimas de segundo de duración.

El Sensor

La retina tiene un diámetro aproximado de 40 mm (si se extendiese para formar una superficie plana). Es decir, casi el doble de superficie que un sensor full-frame de formato 35 mm (que tiene 24×36 mm) y más parecido a los sensores de respaldos digitales. Tiene aproximadamente unos cien millones de receptores fotosensibles, de los cuales el 7% son Conos, las células que mediante unas sustancias llamadas opsinas, detectan por separado la luz roja, verde y azul y son poco sensibles a la luz (requieren al menos 1.000 fotones para poder activarse.) El 93% restante son Bastones, las células que mediante la rodopsina -sustancia que presenta la mayor sensibilidad a la luz verde- se encargan de la visión monocromática y son muy sensibles a la intensidad lumínica (un solo fotón las puede activar). El diámetro de los Conos es de unas 6 micras y de los Bastones de 2 micras (los fotositos de los CCDs de las réflex tienen un diámetro de entre 5 y 8 micras, algo mayor que los Bastones y similar a los Conos).

La Eficiencia Cuántica

Un parámetro poco conocido sobre los CCDs pero importante en este contexto es es la eficiencia cuántica (EC): mide la eficacia de un CCD y representa el porcentaje de fotones que inciden sobre el CCD que son capaces de liberar un electrón. Por ejemplo, una EC del 50% quiere decir que por cada 100 fotones que inciden en la superficie fotosensible del CCD, éste genera 50 electrones. Es importante señalar que la EC varía según la longitud de onda de la luz (suele ser máxima hacia los 550 nm, que corresponde con el verde).

A modo de comparación, la película fotográfica tiene una EC de entre el 5 % y el 10% mientras que los CCDs tienen una EC de entre un 40% y un 90% (en el verde); el ojo humano tiene una EC equivalente del 15% (en el verde), un valor más próximo a la película que al CCD.

Conclusion: El Ojo vs la Cámara

La relación focal máxima y mínima del ojo es más limitada que un objetivo normal (f3.3 – f15 frente a f1.8 – f22) pero esto se compensa con creces gracias a un rango ISO muy amplio (1-800 ISO frente a 100-3.200 ISO de una réflex digital típica). Además, el rango dinámico del ojo es infinitamente superior: 1:10.000.

En cambio, la velocidad de obturación del ojo es única (1/100 seg.) que desde un punto de vista evolutivo es perfectamente adecuado, aunque la cámara evidentemente tiene más opciones (como por ejemplo, velocidades de obturación muy rápidas, que permiten congelar el movimiento, algo que el ojo no puede hacer, o el extremo contrario, exposiciones largas que permiten acumular luz y ver lo invisible para el ojo).

¿Y qué pasa con el sensor? Pues ahí es donde la diferencia es abismal: es bastante grande (como el CCD de un respaldo digital) y tiene pixels de tamaños similar, pero tiene una resolución equivalente de varios cientos de mega pixels, aunque este parámetro no es exactamente comparable: en un momento dado, el ojo solamente procesa una pequeña parte del campo total visible; el resto se mantiene fuera de foco y en blanco y negro!

Vamos a ver un posible ejemplo: El ojo humano, en una playa soleada, con una velocidad de obturación de 1/100 seg. a f11 y con un ISO de 12 (y una resolución de, por ejemplo, 350 MPix.). La exposición equivalente de una cámara réflex digital (de digamos 12 MPix.) sería:  f16, 1/500 seg. e ISO 100. Esto, por supuesto no es más que un cálculo teórico ya que todos estos parámetros no son en la realidad exactamente comparables ni equivalentes…

Os dejo a continuación algunos enlaces de fotografía profesional de interés: Fotografia de Interiores ; Fotografia de Arquitectura ; Fotografia Industrial ; Fotografia de Alimentacion