Begia eta kamera, kamera eta begia

2012/12/01 Roa Zubia, Guillermo - Elhuyar Zientzia Iturria: Elhuyar aldizkaria

Giza begia erreferentzia nagusia da kameraren ezaugarrietan; azken batean, kameraz grabatutako irudiak giza begiz ikusiko dira. Ez da harritzekoa kamera giza begi baten bertsio artifiziala izatea; baina ez beti. Batzuetan kamerak ikusten du giza begiak ikusi ezin duena.
Arg. Denal/CC BY-NC-ND; Elliot Bennet/CC BY

1872an, eztabaida sutsu bat izan zen Kaliforniako hipika batean. Kontua zen zaldiak galopan lau hankak airean izatera iristen ote ziren; zale batzuek baietz zioten, eta beste batzuek ezetz, baina begi hutsez ezinezkoa zen kontua ziurtasun osoz argitzea. Argitzeko modu bakarra kamera bat erabiltzea zen; irudiak izozteko ahalmena du kamerak, eta begiak, aldiz, ez. Horregatik, Eadweard Muybridge argazkilaria kontratatu zuten. Hala ere, ez zen erraza garai hartako kameretan ahalmen hori ustiatzea. Muybridgek sei urte eman zituen sei kamerako sistema bat antolatzen, zaldiaren mugimenduen sekuentziari argazkiak egin ahal izateko, baina 1878an The Horse in Motion izeneko argazki-segida lortu zuen, eta argi geratu zen baietz, zikloaren une batean zaldiek lau hankak airean dituztela. Kamerak ikusi zuen begiak ikusi ezin zuena. Emaitzak oihartzun handia izan zuen, eta argazki-segida hura ospetsu egin zen; adibidez, Scientific American eta La Nature (gaur egun La Reserche ) aldizkariek argitaratu zuten.

Hiru kolore

Funtsean, kamera bada begi baten kopia. "Oinarrizko funtzionamendua hori da: argia sartzen da zulo batetik, eta argi-izpi hori nonbait inprimatzen da", dio Juantxo Sardon Pixel enpresako adituak. Begian ere, berdin; begiaren sarrerako zuloa begi-ninia da, eta kamerarena, berriz, objektiboa. Zuloaren zabalera aldakorra da bi kasuetan; irisari esker begian eta diafragmaren bitartez kameran.

Eta irudia inprimatzeko tokia begian erretina da, eta kameran, plaka fotosentikor bat. "Kamera analogikoetan negatibo fotosentikor bat izaten zen (pelikula), eta, digitaletan, sentsore bat; orain arte, CCD sentsoreak ohikoak ziren, eta orain sentsore berri batzuk atera dira, CMOS izenekoak". CMOS sentsore merkeagoa eta azkarragoa da, eta gaurko kameretan ugaritzen ari dira, baina funtsean, sentsore digital guztiek begiak bezala tratatzen dute argia: oinarrizko hiru koloreetako seinaletan banatu --gorria, urdina eta berdea--, eta seinale horiek elektrizitate bihurtzen dituzte. CMOS sentsoreak prozesu sofistikatu baten bitartez egiten du konbertsioa. Argia hiru koloretan banatzen du, eta sentsoreak berak egiten du informazio horren digitalizazioa, beste txip bat beharrik izan gabe. Are espezializatuagoa da begiaren erretinaren mekanismoa: zelula fotosentikorretan (konoetan eta makiltxoetan) A bitaminaren antzeko molekula batek, erretinalak, eta proteina batek, opsinak, elkarrekin egiten dute lan argia elektrizitate bihurtzeko.

Zaldia galopan lau hankak airean izatera iristen da? 1872an, galdera horrek eztabaida sortu zuen, eta Eadweard Muybridge argazkilariak propio egindako argazkien segida honek frogatu zuen baietz. Arg. Eadweard Muybridge

Gauza bera egiteko bi modu dira, baina erreferentzia giza begia da. Hain zuzen ere, oinarrizko hiru koloreak erretinaren konoek jasotzen dituzten argi-izpien koloreak dira. Horregatik deitzen diegu oinarrizko; haien konbinaziotik sortzen dira argiak izan ditzakeen kolore guztiak, baina, berez, hori ez da prozesu fisiko bat. Konbinazioen bidezko koloreak giza garunaren produktu bat dira. Nolanahi ere, kamera begiaren funtzionamenduari egokitzen zaio, eta jasotzen duen kolore bakoitza argi berdearen, urdinaren eta gorriaren konbinazio bihurtzen du, eta konbinazio hori digitalizatzen du.

Segundo bat, ehun irudi  

Irudi bat hartzeak denbora eskatzen du; ez da bat-bateko prozesu bat. Begian sartzen den argia erretinak jasotzen du, eta saturatzen da irudi osoa osatu arte. Horretarako, denbora behar du; segundo baten ehuneneko bat, gutxi gorabehera. Irudi-hartze hori bukatuta, hurrengo irudia hartzeari ekiten dio. Azkenean, begiak segundoko 100 irudi har ditzake.

Kamera azkarragoa izan daiteke. Sardonek horrelakoekin egin izan du lan. "Kamera azkarren artean, ospetsuenetako bat Phantom markakoa da", dio. "Segundoko 2.000 fotograma graba ditzake. Grabatutakoa segundoko 25 fotogramatan erreproduzitzen baduzu, kamera geldoaren efektua lortzen duzu, oso kalitate handian. Efektu plastiko berezia du".

Ikerketa zientifikoan ere tresna ahaltsua da kamera azkarra. Ikuspuntu horretatik, kamera begia baino hobea da, zeren eta, Muybridgeren zaldiaren argazkien kasuan bezala, begiak harrapatzen ez dituen irudiak harrapatzen ditu. Abiadura handiko bideoari esker, hainbat prozesu fisiko beha daiteke: garoak nola jaurtitzen dituen esporak, likidoak ontzi baten barruan nola nahasten diren, leherketak eta konbustioa nola gertatzen diren edo erleek nola egiten duten hegan, esate baterako.

Aukerak bukaezinak dira; bat-bateko gertaera dirudiena urrats bat baino gehiagoko prozesua dela erakusten du. Arto-ale bat krispeta bilakatzeko prozesua adibide ona da: hasieran, alearen azala pitzatu egiten da; gero, krispetaren material zuria zabaldu eta pitzaduratik kanporatu egiten da; gero, agian, azalean beste zulo bat irekitzen da, eta materia zuriaren beste koskor bat zabaltzen da, eta horrek krispeta osoa airera jaurtitzen du biraka.

Hala ere, irudi asko azkar harrapatzeak badu ordain bat; fotograma bakoitzarentzat, denbora gutxiago du kamerak. Horrek esan nahi du, alde batetik, argi gutxi sartzen dela kameran fotograma bakoitzean eta kamerariek asko argitu behar dutela filmatu beharrekoa, eta, bestetik, abiadura handitu ahala, fotogramaren tamaina txikiagoa dela. Pixel gutxiagoko fotogramak dira. "Phantom batek [segundoko] 2.000 fotograma hartzen ditu HDko tamainan, 1920 x 1080 pixeletan. Baina 4K formatuan (4096 x 3072 pixel), hau da, zinema digitalean erabiltzen den formaturik handienean, 500 fotograma grabatzen ditu. Hala ere, fabrikatzaileak etengabe ari dira hobetzen zenbaki horiek", dio Sardonek.

Juantxo Sardon, Pixel enpresako teknikaria, eta argazki-zuzendaria film askotan. Arg. Pixel ©

Begi panoramikoa

Begiaren mugak jatorri bera du. Oso organo ahaltsua da, baina ezin du segundoko 100 irudi baino gehiago hartu, hartzen duen irudi bakoitzak informazio asko duelako. Batetik, ehunka megapixeleko irudiak hartzen ditu, eta, bestetik, irudi hori objektibo angeluhandi batek hartzen duena baino zabalagoa da: begiak 140 gradu baino gehiagoko angelua ikusten du, eta angeluhandiek 120 gradu ingurukoa (nahiz eta badiren 180 gradura iristen diren objektiboak). Egia da begiak, eta batez ere garunak, ez dituela berdin prozesatzen irudiaren erdialdea eta bi aldeak, baina informazio asko jasotzen du, eta horrek "mantsotu" egiten du begiaren lana.

Gainera, begiak ez du optika aldatzen; alegia, beti objektibo berarekin funtzionatzen du, kristalinoarekin. Burbuila-itxurako osagai bat da begiaren barruan, eta pareta bakoitzak leiar ganbil moduan jokatzen du. Begiari lotuta dago, eta muskulu batzuen bitartez geometria eta erretinaraino duen distantzia aldatzen zaio; mugimendu horrek fokatzen du irudia. Kamera baten leiarretan gertatzen denaz bestera, kristalinoaren materiala etengabe berritzen ari da, eta, gizaki gazte batengan behintzat, osagai malgua da. Kristalinoari dagokionez, beraz, begiaren estrategia kalitate handiko "objektibo" bakarrarekin funtzionatzea da; alde horretatik, kristalinoa gizakiak egin duen edozein objektibo artifizial baino askoz sofistikatuagoa da.

Begiaren irisa (ezkerrean, arg.: Robert Bruce/CC BY-ND) eta argazki-kamera baten objektiboa leiarrik gabe Arg. Squirrels/CC BY-NC-SA). Funtsean bien lana da argi-kantitate jakin bat pasaraztea. Begian kristalinoak eta kameran leiarrek manipulatzen dute argi hori behar bezalako irudi bat lortzeko

Kamerak, aldiz, kontrako estrategia erabiltzen du; objektibo ezberdinak eransten zaizkio hartu behar duen irudi-mota bakoitzeko. Sardonen arabera, horretan datza kameraren abantaila; alegia, objektiboak aldatze hutsak egokitzen duela kamera hartu nahi den irudiaren arabera. "Film labur bat grabatzeko, adibidez, plano bakoitzean aldatzen dugu kameraren optika. Izan ere, ikzioa eta antzeko gauzak egitean, plano bakoitza koadro bat da", dio.

Kamerak optikarik gabe ere funtziona dezake. Hain zuzen ere, historiaren lehen argazkiak objektiborik gabe egiten zituzten. "Kamerak ganbera beltz batzuk ziren, argia sartzeko zulo txiki bat eta barruan material fotosentikor bat zutenak. Zulotxoaren diametroa zein den kalkulatzeko formula bat dago: hainbesteko zuloa izan behar du tamaina jakin bateko euskarri batean proiektatzeko distantzia jakin batera", azaltzen du Sardonek. Eta, modu horretan, zuloa ireki eta argiak irudia sortzen zuen material fotosentikorrean. "Oraindik ere badago jendea argazkiak horrela ateratzen dituena. Ospetsuena Ilan Wolff da".

Modu horretan ateratako argazkiak oso mugatuak dira. Eremu sakonera edo kamerak irudian sartzen duen angelua ezin dira kontrolatu; ez zoom-efekturik, ez ezer. Baina aldeko ezaugarri bat du: leiarrik ez dagoenez, ez dago oztoporik argiarentzat. Ohiko kameretako objektiboak ez dira guztiz gardenak; hain zuzen ere, leiarraren kalitatearen parametro garrantzitsu bat gardentasuna da. Gardentasun hori neurtzen duen parametroa f zenbakia da. Objektibo guztietan zehaztuta egoten da zenbatekoa den pieza horren f zenbakia; zenbat eta f txikiagoa izan, orduan eta hobea da objektiboa. Eta berriz ere nabarmena da begiaren erreferentzia: har dezakeen baliorik txikiena f = 1 da, begiaren korneak eta kristalinoak duten balioa, hain zuzen. Baliteke kamera batzuek begiak ezin duena ikustea, baina materialetan ez dago begia bezalakorik.

Bi begi, hiru dimentsio
Bi begiak buruaren aurrealdean dituzten animalia guztiek dute hiru dimentsioko ikusmena, ikusmen estereoskopikoa alegia. Bi begiek hartzen dituzten irudiak antzekoak dira, baina ez dira berdinak. Bi irudien arteko aldea zenbat eta handiagoa izan, orduan eta gertuago daude han agertzen diren objektuak. Garunak bi irudiak konbinatzen ditu, eta distantziak kalkulatzen ditu. Eta horixe bera egiten dute zinemagileek hiru dimentsiotan grabatzeko. Bi kamera behar dira, bata bestearen ondoan jarrita, antzeko irudi ezberdinak har ditzaten. Eta ikusmen estereoskopikoa lortzen da bi irudi horietako bakoitza ikusleak begi bakarraz ikusten badu.

Gai honi buruzko eduki gehiago

Elhuyarrek garatutako teknologia