Ollo e cámara, cámara e ollo
2012/12/01 Roa Zubia, Guillermo - Elhuyar Zientzia Iturria: Elhuyar aldizkaria
En 1872 produciuse un intenso debate nunha hípica californiana. A cuestión era si os cabalos chegaban a ter no aire as catro patas na galopada; algúns afeccionados dicían que si e outros que non, pero a primeira ollada era imposible aclarar a cuestión con toda seguridade. A única maneira de iluminar era mediante unha cámara que ten a capacidade de conxelar as imaxes, mentres que os ollos non. Por iso, contrataron ao fotógrafo Eadweard Muybridge. Con todo, non era fácil explotar esta capacidade nas cámaras da época. Muybridge pasou seis anos organizando un sistema de seis cámaras paira fotografar a secuencia de movementos do cabalo, pero en 1878 logrou a serie fotográfica titulada The Horse in Motion, e quedou claro que si, co catro pés no aire nun momento do ciclo. A cámara viu o que o ollo non podía ver. O resultado tivo gran repercusión e a serie fotográfica fíxose famosa, por exemplo, polas revistas Scientific American e A Nature (actualmente A Reserche).
Tres colorees
Basicamente, si a cámara é copia dun ollo. "O funcionamento básico é que a luz entra por un buraco e ese raio de luz imprímese nalgún lugar", afirma o experto da empresa Juantxo Sardon Pixel. No ollo igual, o buraco de entrada do ollo é a pupila e o da cámara é obxectivo. A anchura do buraco é variable en ambos os casos, grazas ao iris e ao diafragma na cámara.
E o lugar de impresión da imaxe é a retina no ollo e una placa fotosensible na cámara. "Nas cámaras analóxicas era un negativo fotosensible (película) e nas dixitais un sensor, até agora eran habituais os sensores CCD e agora saíron novos sensores, chamados CMOS". O CMOS é un sensor máis barato e rápido que se está multiplicando nas cámaras de hoxe, pero basicamente todos os sensores dixitais tratan a luz como os ollos: distribúena en sinais de tres colorees básicos -vermello, azul e verde- que a converten en electricidade. O sensor CMOS realiza a conversión mediante un sofisticado proceso. Distribúe a luz en tres colorees e é o propio sensor quen realiza a dixitalización desta información sen necesidade dun novo chip. O mecanismo da retina do ollo é aínda máis especializado: en células fotosensibles (conos e bastoncillos) una molécula como a vitamina A, a retinal, e una proteína, a opsina, traballan xuntos paira transformar a luz en electricidade.
Son dúas formas de facer o mesmo, pero a referencia é o ollo humano. O tres colorees básicos son os dos raios de luz que reciben os conos da retina. Por iso chamámolos básicos, da súa combinación xorden todas as cores que pode ter a luz, pero en realidade non é un proceso físico. As cores combinadas son un produto do cerebro humano. Con todo, a cámara adáptase ao funcionamento do ollo e converte cada cor que recibe nunha combinación de luz verde, azul e vermella que dixitaliza dita combinación.
Un segundo, cen imaxes
Tomar una imaxe require tempo, non é un proceso repentino. A luz que entra no ollo recíbea a retina, que se satura até completar a imaxe. Paira iso necesita tempo, aproximadamente una centésima parte dun segundo. Una vez terminada esta toma de imaxe, comeza a tomar a seguinte imaxe. Finalmente, o ollo pode tomar 100 imaxes por segundo.
A cámara pode ser máis rápida. Sardon traballou con eles. "Entre as cámaras rápidas, una das máis prestixiosas é a marca Phantom", afirma. "Pode gravar 2.000 fotogramas por segundo. Se reproducimos o gravado en 25 fotogramas por segundo, obtemos o efecto de cámara lenta, de moi alta calidade. Ten un efecto plástico especial".
A cámara rápida é tamén una potente ferramenta de investigación científica. Desde este punto de vista, a cámara é mellor que o ollo, xa que, do mesmo xeito que no caso das fotos do cabalo de Muybridge, captura imaxes que non atrapan os ollos. O vídeo a alta velocidade permite observar procesos físicos como a expulsión das esporas polo cerebro, a mestura de líquidos dentro dun recipiente, as explosións e a combustión ou o voo das abellas.
As opcións son inesgotables; o que parece un evento repentino é un proceso de máis dun paso. O proceso de transformación dun gran de millo en flocos de millo é un bo exemplo: ao principio a pel do gran grétase, logo expándese o material branco da palometa e expúlsase da greta, despois poida que ábrase outro buraco na pel e expándase un novo vulto da materia branca que disparará toda a palomilla cara ao aire.
Con todo, a captura rápida de moitas imaxes ten una compensación, xa que paira cada fotograma a cámara ten menos tempo. Isto significa, por unha banda, que a entrada de luz na cámara é baixa en cada fotograma e que os cámara deben aclarar moito o que se vai a rodar e, por outro, que a medida que aumenta a velocidade, o tamaño da fotograma é menor. Son fotogramas con menos píxeles. "Un phantom [por segundo] ocupa 2.000 fotogramas a tamaño HD en 1920 x 1080 píxeles. Pero no formato 4K (4096 x 3072 píxeles), o máis grande dos formatos utilizados no cine dixital, grava 500 fotogramas. Con todo, os fabricantes non cesan de mellorar estes números", afirma Sardon.
Ollo panorámico
O límite do ollo ten o mesmo orixe. É un órgano moi poderoso, pero non pode tomar máis de 100 imaxes por segundo, xa que cada imaxe que recibe contén moita información. Por unha banda, toma imaxes de centos de megapíxeles, e por outro, esa imaxe é máis ampla que a que toma un gran obxectivo angular: o ollo ve un ángulo de máis de 140 graos e os grandes ángulos duns 120 graos (aínda que hai obxectivos que alcanzan os 180 graos). É certo que os ollos, e sobre todo o cerebro, non procesan por igual o centro da imaxe e as dúas partes, pero recibe moita información que "retarda" o traballo do ollo.
Ademais, o ollo non cambia de óptica, é dicir, funciona sempre co mesmo obxectivo, co cristalino. É un elemento en forma de burbulla dentro do ollo e cada parede compórtase como una lente convexa. Está suxeito ao ollo e a través duns músculos modifícase a súa xeometría e a súa distancia á retina, movemento que é o que enfoca a imaxe. A diferenza do que ocorre nas lentes dunha cámara, o material do cristalino está en constante renovación e, polo menos nun home novo, é un compoñente flexible. En canto ao cristalino, por tanto, a estratexia do ollo consiste en funcionar cun único "obxectivo" de alta calidade, o que fai que o cristalino sexa moito máis sofisticado que calquera obxectivo artificial realizado polo home.
A cámara, pola súa banda, utiliza una estratexia contraria, á que se engaden distintos obxectivos paira cada tipo de imaxe que vai tomar. A vantaxe da cámara reside, segundo Sardon, en que o mero cambio de obxectivo adáptase á imaxe que se desexa tomar. "Paira gravar un curto, por exemplo, cambiamos a óptica da cámara en cada plano. De feito, ao facer cousas como a ikzio, cada plano é un cadro", di.
A cámara tamén pode funcionar sen óptica. De feito, as primeiras fotos da historia facíanse sen obxectivos. "As cámaras eran unhas cámaras negras cun pequeno orificio de entrada de luz e un material fotosensible no seu interior. Hai una fórmula paira calcular o diámetro do orificio: ten que ter tanto buraco paira proxectalo nun soporte de certo tamaño a certa distancia", explica Sardon. Desta maneira, abría o buraco e a luz creaba a imaxe no material fotosensible. "Aínda hai xente que saca fotos así. O máis famoso é Ilan Wolff".
As fotos así tomadas son moi limitadas. A profundidade da zona ou o ángulo que a cámara introduce na imaxe non poden controlarse, nin efectos de zoom nin nada. Pero ten una característica favorable: ao non existir lentes, non hai obstáculos paira a luz. Os obxectivos das cámaras convencionais non son totalmente transparentes, xa que un parámetro importante da calidade da lente é a transparencia. O parámetro que mide esta transparencia é o número f. En todos os obxectivos está definido o número f desta peza, tanto mellor canto menor é f. E a referencia do ollo volve ser evidente: o valor mínimo que pode tomar é f = 1, o valor da córnea e do cristalino do ollo. Algunhas cámaras poden ver o que o ollo non pode, pero nos materiais non hai nada como o ollo.
Gai honi buruzko eduki gehiago
Elhuyarrek garatutako teknologia
