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Velocidad de la película

Este envase de película indica su sensibilidad como ISO 100/21°, incluyendo tanto el componente aritmético (100 ASA) como el logarítmico (21 DIN). El segundo componente su...

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Este envase de película indica su sensibilidad como ISO  100/21°, incluyendo tanto el componente aritmético (100  ASA) como el logarítmico (21  DIN). El segundo componente suele omitirse, lo que hace que, por ejemplo, "ISO  100" sea prácticamente equivalente a la antigua sensibilidad ASA. (Como es habitual, el "100" en el nombre de la película alude a su clasificación ISO).

La sensibilidad de la película fotográfica a la luz se determina mediante sensitometría y se mide en diversas escalas numéricas , siendo la más reciente el sistema ISO , introducido en 1974. Un sistema similar, también conocido como ISO, se utiliza para describir la relación entre la exposición y la luminosidad de la imagen en las cámaras digitales. Antes del sistema ISO, los más comunes eran ASA en Estados Unidos y DIN en Europa.

El término « velocidad» proviene de los inicios de la fotografía. Las emulsiones fotográficas más sensibles a la luz requerían menos tiempo para generar una imagen aceptable, lo que permitía completar la exposición más rápidamente, ya que los sujetos debían permanecer inmóviles durante menos tiempo. Las emulsiones menos sensibles se consideraban «más lentas», puesto que el tiempo de exposición era mucho mayor y, a menudo, solo eran útiles para la fotografía de bodegones . A finales del siglo XIX, los tiempos de exposición de las emulsiones fotográficas se redujeron de horas a fracciones de segundo.

Tanto en fotografía analógica como digital, la elección de la sensibilidad casi siempre afecta la calidad de la imagen. Las sensibilidades más altas, que requieren tiempos de exposición más cortos, suelen resultar en una menor calidad de imagen debido a un grano más grueso o un mayor ruido digital . Las sensibilidades más bajas, que requieren tiempos de exposición más largos, conservan más datos de imagen gracias a un grano más fino o menos ruido, y por lo tanto, mayor detalle. En última instancia, la sensibilidad está limitada por la eficiencia cuántica de la película o el sensor.

Para determinar el tiempo de exposición necesario para una película determinada, normalmente se utiliza un fotómetro .

Sistemas de medición de velocidad de película

Criterios de clasificación de velocidad de emulsión

Desde finales del siglo XIX se han utilizado cinco criterios para la clasificación de la velocidad de emulsión, que se enumeran aquí por nombre y fecha: umbral (1880), inercia (1890), densidad fija (1934), gradiente útil mínimo (1939) y gradiente fraccional (1939). [ 1 ]

Límite

El criterio umbral es el punto de la curva característica que corresponde a una densidad apenas perceptible por encima de la niebla.

Inercia

El punto de velocidad de inercia de una emulsión se determina en la curva característica de Hurter y Driffield mediante la intersección entre la pendiente de la parte recta de la curva y la línea que representa la base  +  niebla (B+F) en el eje de densidad.

Densidad fija

El punto de velocidad de densidad fija se determina definiendo una densidad mínima fija como base de la velocidad de la emulsión (por ejemplo, 0,1 por encima de B+F).

Gradiente útil mínimo

El criterio de pendiente mínima útil sitúa el punto de velocidad donde la pendiente alcanza por primera vez un valor acordado (por ejemplo, tan 𝜃 = 0,2).

Gradiente fraccional

El gradiente fraccional se define como el punto de velocidad en el que la pendiente de la curva característica alcanza por primera vez una fracción fija (p. ej., 0,3) del gradiente promedio en un rango (p. ej., 1,5) de la curva característica. [ 2 ]

Sistemas históricos

Warnerke

El primer sensitómetro práctico conocido , que permitía medir la velocidad de los materiales fotográficos, fue inventado por el ingeniero polaco Leon Warnerke [ 3 ]  – seudónimo de Władysław Małachowski (1837–1900)  – en 1880, entre cuyos logros se le otorgó la Medalla al Progreso de la Sociedad Fotográfica de Gran Bretaña en 1882. [ 4 ] [ 5 ] Se comercializó a partir de 1881.

El sensitómetro estándar Warnerke consistía en un marco que sostenía una pantalla opaca con una matriz de 25 cuadrados numerados y de pigmentación gradual, que se ponían en contacto con la placa fotográfica durante una exposición de prueba cronometrada bajo una tableta fosforescente excitada previamente por la luz de una cinta de magnesio encendida . [ 5 ] La velocidad de la emulsión se expresaba entonces en grados Warnerke (a veces vistos como Warn. o °W.), correspondiente al último número visible en la placa expuesta después del revelado y la fijación. Cada número representaba un incremento de 1/3 en la velocidad; las velocidades típicas de las placas estaban entre 10° y 25° Warnerke en ese momento.

Su sistema tuvo cierto éxito, pero resultó poco fiable [ 3 ] debido a su sensibilidad espectral a la luz, la disminución de la intensidad de la luz emitida por la tableta fosforescente tras su excitación, así como a las elevadas tolerancias de fabricación. [ 5 ] Sin embargo, el concepto fue posteriormente desarrollado en 1900 por Henry Chapman Jones (1855-1932) en el desarrollo de su probador de placas y un sistema de velocidad modificado. [ 5 ] [ 6 ]

Hurter y Driffield

Otro sistema práctico temprano para medir la sensibilidad de una emulsión fue el de Hurter y Driffield (H&D), descrito originalmente en 1890 por el suizo Ferdinand Hurter (1844-1898) y el británico Charles Driffield (1848-1915). En su sistema, los números de velocidad eran inversamente proporcionales al tiempo de exposición requerido. Por ejemplo, una emulsión con una sensibilidad de 250  H&D requeriría diez veces más tiempo de exposición que una emulsión con una sensibilidad de 2500  H&D. [ 7 ]

Los métodos para determinar la sensibilidad se modificaron posteriormente en 1925 (en lo que respecta a la fuente de luz utilizada) y en 1928 (en lo que respecta a la fuente de luz, el revelador y el factor proporcional); esta última variante a veces se denominaba "H&D  10". El sistema H&D fue oficialmente [ 8 ] aceptado como estándar en la antigua Unión Soviética desde 1928 hasta septiembre de 1951, cuando fue sustituido por la norma GOST  2817-50.

Scheiner

El sistema Scheinergrade (Sch.) fue ideado por el astrónomo alemán Julius Scheiner (1858-1913) en 1894, originalmente como un método para comparar las velocidades de las placas utilizadas para la fotografía astronómica. El sistema de Scheiner clasificaba la velocidad de una placa según la exposición mínima necesaria para producir un oscurecimiento visible durante el revelado. La velocidad se expresaba en grados Scheiner, originalmente con un rango de 1° a 20°  Sch., correspondiendo cada incremento de un grado a un factor multiplicador de mayor sensibilidad a la luz. Este factor multiplicador se determinó mediante la restricción de que un incremento de 19° Sch. (de 1° a 20°  Sch.) correspondía a un aumento de cien veces en la sensibilidad. Por lo tanto, las emulsiones que diferían en 1° Sch. en la escala Scheiner eran10019=1.2742...{\displaystyle {\sqrt[{19}]{100}}=1.2742...}-veces más (o menos) sensibles entre sí. Un incremento de 3°  Sch. se acercó a duplicar la sensibilidad [ 7 ] [ 9 ](10019)3=2.06914...{\displaystyle ({\sqrt[{19}]{100}})^{3}=2.06914...}.

El sistema se extendió posteriormente para cubrir rangos más amplios y algunas de sus deficiencias prácticas fueron abordadas por el científico austriaco Josef Maria Eder (1855–1944) [ 3 ] y el botánico de origen flamenco Walter Hecht (1896–1960), (quienes, en 1919/1920, desarrollaron conjuntamente su sensitómetro de cuña neutra Eder-Hecht para medir velocidades de emulsión en grados Eder-Hecht ). Para los fabricantes seguía siendo difícil determinar de forma fiable las velocidades de las películas, a menudo solo comparándolas con productos de la competencia, [ 3 ] por lo que comenzó a proliferar un número creciente de sistemas modificados basados ​​en el método semi-Scheiner, que ya no seguían los procedimientos originales de Scheiner y, por lo tanto, frustraban la idea de comparabilidad. [ 3 ] [ 10 ]

El sistema de Scheiner fue finalmente abandonado en Alemania cuando se introdujo el sistema estandarizado DIN en 1934. En diversas formas, continuó utilizándose ampliamente en otros países durante algún tiempo.

ESTRUENDO

El sistema DIN, oficialmente norma DIN 4512 del Deutsches Institut für Normung (entonces conocido como Deutscher Normenausschuß (DNA)), se publicó en enero de 1934. Surgió de los borradores de un método estandarizado de sensitometría presentado por el Deutscher Normenausschuß für Phototechnik [ 10 ] según lo propuesto por el comité de sensitometría de la Deutsche Gesellschaft für photographische Forschung [ 11 ] desde 1930 [ 12 ] [ 13 ] y presentado por Robert Luther [ 13 ] [ 14 ] (1868-1945) y Emanuel Goldberg [ 14 ] (1881-1970) en el influyente VIII. Congreso Internacional de Fotografía (alemán: Internationaler Kongreß für wissenschaftliche und angewandte Photographie ) celebrado en Dresde del 3 al 8 de agosto de 1931. [ 10 ] [ 15 ]

El sistema DIN se inspiró en el sistema de Scheiner , [ 3 ] pero las sensibilidades se representaron como el logaritmo en base 10 de la sensibilidad multiplicado por 10, similar a los decibelios . Así, un aumento de 20° (y no de 19° como en el sistema de Scheiner) representó un aumento de cien veces en la sensibilidad, y una diferencia de 3° estaba mucho más cerca del logaritmo en base 10 de 2 (0,30103...): [ 9 ]

registro10⁡(2)=0,30103...≈3/10{\displaystyle \log _{10}{(2)}=0.30103...\approx 3/10}.
A box of Agfacolor Neu with the instruction "expose as 15/10° DIN" (in German)

As in the Scheiner system, speeds were expressed in 'degrees'. Originally the sensitivity was written as a fraction with 'tenths' (for example "18/10° DIN"),[16] where the resultant value 1.8 represented the relative base 10 logarithm of the speed. 'Tenths' were later abandoned with DIN 4512:1957-11, and the example above would be written as "18° DIN".[7] The degree symbol was finally dropped with DIN 4512:1961-10. This revision also saw significant changes in the definition of film speeds in order to accommodate then-recent changes in the American ASA PH2.5-1960 standard, so that film speeds of black-and-white negative film effectively would become doubled, that is, a film previously marked as "18° DIN" would now be labeled as "21 DIN" without emulsion changes.

Originally only meant for black-and-white negative film, the system was later extended and regrouped into nine parts, including DIN 4512-1:1971-04 for black-and-white negative film, DIN 4512-4:1977-06 for color reversal film and DIN 4512-5:1977-10 for color negative film.

On an international level the German DIN 4512 system has been effectively superseded in the 1980s by ISO 6:1974,[17] ISO 2240:1982,[18] and ISO 5800:1979[19] where the same sensitivity is written in linear and logarithmic form as "ISO 100/21°" (now again with degree symbol). These ISO standards were subsequently adopted by DIN as well. Finally, the latest DIN 4512 revisions were replaced by corresponding ISO standards, DIN 4512-1:1993-05 by DIN ISO 6:1996-02 in September 2000, DIN 4512-4:1985-08 by DIN ISO 2240:1998-06 and DIN 4512-5:1990-11 by DIN ISO 5800:1998-06 both in July 2002.

BSI

Cuando se publicó la norma BS 935:1941 durante la Segunda Guerra Mundial , que especificaba tablas de exposición para materiales negativos, empleó el mismo criterio de velocidad de densidad fija utilizado en el sistema alemán DIN 4512:1934. La norma británica también utilizó números de velocidad logarítmicos , siguiendo el ejemplo de Scheiner y DIN. Cuando se publicó la norma estadounidense ASA Z38.2.1:1943, utilizó un criterio de velocidad de gradiente fraccional y números de velocidad aritméticos , para ser compatible con Weston y GE . [ 20 ]   

La norma británica BS  1380:1947 adoptó el criterio de gradiente fraccional de la norma estadounidense de 1943, e incluyó números de velocidad aritméticos además de los logarítmicos . [ 21 ] El número de velocidad logarítmico propuesto en la posterior  norma BS 1380:1957 era casi idéntico al de la  norma DIN 4512:1957, excepto que el número BS era +9 grados mayor que el número DIN correspondiente; en 1971, las normas BS y DIN cambiaron esto a +10  grados. [ 22 ]

Tras un esfuerzo creciente por producir normas internacionales, las normas británicas, estadounidenses y alemanas se volvieron idénticas en la ISO  6:1974, que correspondía a la BS  1380:Parte1:1973. [ 23 ]

Weston

Fotómetro Weston modelo 650, de alrededor de 1935.
Fotómetro Weston Master antiguo, 1935–1945

Antes de la llegada del sistema ASA, el sistema de clasificaciones de velocidad de película de Weston fue introducido por Edward Faraday Weston (1878–1971) y su padre, Edward Weston (1850–1936), un ingeniero eléctrico, industrial y fundador de Weston Electrical Instrument Corporation con sede en EE. UU. , [ 24 ] con el modelo Weston 617, uno de los primeros fotómetros fotoeléctricos, en agosto de 1932. El fotómetro y el sistema de clasificación de película fueron inventados por William Nelson Goodwin, Jr. , [ 25 ] [ 26 ] quien trabajó para ellos [ 27 ] y posteriormente recibió una medalla Howard N. Potts por sus contribuciones a la ingeniería.

La empresa probaba y publicaba con frecuencia clasificaciones de velocidad para la mayoría de las películas de la época. Las clasificaciones de velocidad de las películas Weston se podían encontrar en la mayoría de los fotómetros Weston y, en ocasiones, los fabricantes de películas y terceros las citaban [ 28 ] en sus guías de exposición. Dado que los fabricantes a veces eran poco rigurosos con las clasificaciones de velocidad de las películas, la empresa llegó incluso a advertir a los usuarios sobre el uso no autorizado de dichas clasificaciones en sus folletos de "Clasificaciones de películas Weston" [ 29 ] .

El Weston Cadet (modelo 852, introducido en 1949), Direct Reading (modelo 853, introducido en 1954) y Master III (modelos 737 y S141.3, introducidos en 1956) fueron los primeros de su línea de fotómetros en cambiar y utilizar la escala ASA, ya establecida. Otros modelos utilizaron la escala Weston original hasta aproximadamente 1955. La compañía continuó publicando clasificaciones de película Weston después de 1955, [ 30 ] pero si bien sus valores recomendados a menudo diferían ligeramente de las velocidades de película ASA que se encontraban en las cajas de película, estos nuevos valores Weston se basaban en el sistema ASA y debían convertirse para su uso con fotómetros Weston más antiguos restando 1/3 de paso de exposición según la recomendación de Weston. [ 30 ] A la inversa, las clasificaciones de velocidad de película "antiguas" de Weston podían convertirse a Weston "nuevas" y a la escala ASA sumando la misma cantidad; es decir, una clasificación de película de 100 Weston (hasta 1955) correspondía a 125 ASA (según ASA PH2.5-1954 y anteriores). Esta conversión no era necesaria en los medidores Weston fabricados y las clasificaciones de película Weston publicadas desde 1956 debido a su uso inherente del sistema ASA; sin embargo, los cambios de la revisión ASA PH2.5-1960 pueden tenerse en cuenta al comparar con valores ASA o ISO más recientes.

General Electric

Antes del establecimiento de la escala ASA [ 31 ] y de forma similar a las clasificaciones de velocidad de película de Weston, otro fabricante de medidores de exposición fotoeléctricos, General Electric , desarrolló su propio sistema de clasificación de los llamados valores de película General Electric (a menudo abreviados como GE o GE ) alrededor de 1937.

Los valores de velocidad de la película para usar con sus medidores se publicaron en folletos de General Electric Film Values ​​[ 32 ] que se actualizaban periódicamente y en el General Electric Photo Data Book [ 33 ] .

General Electric adoptó la escala ASA en 1946. Los fotómetros fabricados desde febrero de 1946 ya incorporan la escala ASA (denominada "Índice de Exposición"). Para algunos fotómetros más antiguos con escalas en "Sensibilidad de la película" o "Valor de la película" (por ejemplo, los modelos DW-48, DW-49 y las primeras variantes DW-58 y GW-68), el fabricante ofrecía tapas intercambiables con escalas ASA. [ 32 ] [ 34 ] La empresa continuó publicando valores de película recomendados después de esa fecha, aunque estos se alinearon con la escala ASA.

ASA

Basándose en trabajos de investigación previos de Loyd Ancile Jones (1884-1954) de Kodak e inspirándose en los sistemas de clasificación de velocidad de película de Weston [ 30 ] y los valores de película de General Electric [ 32 ] , la Asociación Estadounidense de Estándares (ahora llamada ANSI) definió un nuevo método para determinar y especificar las velocidades de las películas negativas en blanco y negro en 1943.  La norma ASA Z38.2.1-1943 se revisó en 1946 y 1947 antes de convertirse en la ASA PH2.5-1954. Originalmente, los valores ASA se denominaban frecuentemente números de velocidad estándar estadounidenses o números de índice de exposición ASA . (Véase también: Índice de Exposición (IE)).

La escala ASA es una escala lineal; es decir, una película con una sensibilidad de 200  ASA es el doble de rápida que una película con 100  ASA.

La norma ASA sufrió una importante revisión en 1960 con la norma ASA PH2.5-1960, en la que se perfeccionó el método para determinar la sensibilidad de la película y se abandonaron los factores de seguridad aplicados previamente contra la subexposición, duplicando así la sensibilidad nominal de muchas películas negativas en blanco y negro. Por ejemplo, una Ilford HP3 que antes de 1960 tenía una sensibilidad de 200  ASA pasó a tenerla de 400  ASA sin que se modificara la emulsión. Cambios similares se aplicaron al sistema DIN con la norma DIN 4512:1961-10 y al sistema BS con la norma BS 1380:1963 en los años siguientes.

Además de la escala de velocidad aritmética establecida, la norma ASA PH2.5-1960 también introdujo grados ASA logarítmicos (100 ASA = 5° ASA), donde una diferencia de 1° ASA representaba un paso de exposición completo y, por lo tanto, la duplicación de la sensibilidad de la película. Durante un tiempo, los grados ASA también se imprimieron en las cajas de las películas y se utilizaron también como valor de velocidad APEX S v (sin el símbolo de grados).

La norma ASA PH2.5-1960 fue revisada y pasó a denominarse ANSI PH2.5-1979, sin las velocidades logarítmicas, y posteriormente reemplazada por la NAPM  IT2.5-1986 de la Asociación Nacional de Fabricantes Fotográficos, que representó la adopción por parte de Estados Unidos de la norma internacional ISO  6. La última versión de ANSI/NAPM IT2.5 se publicó en 1993.

El estándar para películas negativas en color se introdujo como ASA PH2.27-1965 y sufrió una serie de revisiones en 1971, 1976, 1979 y 1981, antes de convertirse finalmente en ANSI IT2.27–1988, previo a su retirada.

Las velocidades de las películas de inversión de color se definieron en la norma ANSI PH2.21-1983, que fue revisada en 1989 antes de convertirse en la norma ANSI/NAPM  IT2.21 en 1994, la adaptación estadounidense de la  norma ISO 2240.

A nivel internacional, el sistema ASA fue reemplazado por el sistema de sensibilidad ISO entre 1982 y 1987; sin embargo, la escala aritmética de velocidad ASA siguió vigente como el valor de velocidad lineal del sistema ISO.

GOST

Una caja de película Svema , con una sensibilidad de 65 GOST (ГОСТ)

GOST (en cirílico: ГОСТ ) era una escala aritmética de velocidad de película definida en GOST 2817-45 y GOST 2817-50. [ 35 ] [ 36 ] Se utilizó en la antiguaUnión Soviéticadesde octubre de 1951,reemplazando los números de Hurter & Driffield (H&D, en cirílico: ХиД), [ 35 ] que se habían utilizado desde 1928.

GOST 2817-50 era similar al estándar ASA, ya que se basaba en un punto de velocidad a una densidad de 0,2 por encima de la base más la niebla, a diferencia del  0,1 del ASA. [ 37 ] Las marcas GOST solo se encuentran en equipos fotográficos anteriores a 1987 (películas, cámaras, fotómetros , etc.) de fabricación soviética. [ 38 ]

El 1 de enero de 1987, la escala GOST se realineó con la escala ISO con GOST  10691–84, [ 39 ]

Esto evolucionó en varias partes, incluidas GOST  10691.6–88 [ 40 ] y GOST  10691.5–88, [ 41 ] que entraron en vigor el 1 de enero de 1991.

Sistema actual: ISO

Las normas de sensibilidad de película ASA y DIN se combinaron en las normas ISO desde 1974.

La norma internacional actual para medir la velocidad de la película negativa en color es ISO  5800:2001 [ 19 ] (publicada por primera vez en 1979, revisada en noviembre de 1987) de la Organización Internacional de Normalización (ISO). Las normas relacionadas ISO  6:1993 [ 17 ] (publicada por primera vez en 1974) e ISO  2240:2003 [ 18 ] (publicada por primera vez en julio de 1982, revisada en septiembre de 1994 y corregida en octubre de 2003) definen escalas para velocidades de película negativa en blanco y negro y película de inversión en color, respectivamente.

La determinación de las sensibilidades ISO con cámaras digitales se describe en la norma ISO  12232:2019 (publicada por primera vez en agosto de 1998, revisada en abril de 2006, corregida en octubre de 2006 y revisada nuevamente en febrero de 2019). [ 42 ] [ 43 ]

El sistema ISO define una escala aritmética y otra logarítmica . [ 44 ] La escala aritmética ISO corresponde al sistema ASA aritmético, donde duplicar la sensibilidad de la película se representa duplicando el valor numérico de la velocidad de la película. En la escala logarítmica ISO, que corresponde a la escala DIN, sumar 3° al valor numérico constituye duplicar la sensibilidad. Por ejemplo, una película con una sensibilidad ISO de 200/24° es el doble de sensible que una con una sensibilidad ISO de 100/21°. [ 44 ]  

Comúnmente, se omite la velocidad logarítmica; por ejemplo, "ISO  100" denota "ISO  100/21°", [ 45 ] mientras que las velocidades logarítmicas ISO se escriben como "ISO  21°" según la norma.

Conversión entre escalas de corriente

Una Yashica FR con marcas ASA y DIN.

La conversión de velocidad aritmética S a velocidad logarítmica S ° viene dada por [ 17 ].

S∘=10registro⁡S+1{\displaystyle S^{\circ }=10\log S+1}

y redondeando al entero más cercano; el logaritmo es de base 10. La conversión de velocidad logarítmica a velocidad aritmética viene dada por [ 46 ].

S=10(S∘−1)/10{\displaystyle S=10^{\left({S^{\circ }-1}\right)/10}}

y redondeando a la velocidad aritmética estándar más cercana en la Tabla  1 a continuación.

Notas de la tabla:

  1. Las velocidades que aparecen en negrita bajo APEX, ISO y ASA son valores asignados en las normas de velocidad de los organismos respectivos; los demás valores son extensiones calculadas de las velocidades asignadas utilizando las mismas progresiones que para las velocidades asignadas.
  2. Los valores APEX S v de 1 a 10 corresponden a los grados ASA logarítmicos de 1° a 10° que se encuentran en ASA PH2.5-1960.  
  3. Las velocidades aritméticas de ASA de 4 a 5 se toman de ANSI  PH2.21-1979 (Tabla  1, pág.  8).
  4. Las velocidades aritméticas de ASA, de 6 a 3200, se toman de ANSI PH2.5-1979 (Tabla  1, pág.  5) y ANSI  PH2.27-1979.
  5. Las velocidades aritméticas ISO de 4 a 3200 se toman de la norma ISO  5800:1987 (Tabla "Escalas de velocidad ISO", pág.  4).
  6. Las velocidades aritméticas ISO de 6 a 10000 se toman de la norma ISO  12232:1998 (Tabla  1, pág.  9).
  7. La norma ISO  12232:1998 no especifica velocidades superiores a 10000. Sin embargo, el límite superior para el ruido S de 10000 se estableció en 12500, lo que sugiere que la ISO pudo haber previsto una progresión de 12500, 25000, 50000 y 100000, similar a la de 1250 a 10000. Esto era coherente con la norma ASA PH2.12-1961. [ 52 ] Para las cámaras digitales, Nikon, Canon, Sony, Pentax y Fujifilm optaron por expresar las velocidades superiores en una progresión exacta de potencia de 2 a partir de la velocidad más alta alcanzada previamente (6400) en lugar de redondear a una extensión de la progresión existente. Las clasificaciones de velocidad superiores a 10000 se han definido finalmente en la norma ISO 12232:2019. [ 42 ]  
  8. La mayoría de las cámaras réflex de 35 mm modernas admiten un rango de sensibilidad ISO automático de  25/15° a 5000/38° con películas codificadas en DX , o  de 6/9° a 6400/39° manualmente (sin compensación de exposición ). El rango de sensibilidad ISO con soporte para flash TTL es menor, generalmente  de 12/12° a 3200/36° o menos.
  9. El accesorio Booster [ 54 ] para las cámaras Canon Pellix QL (1965) y Canon FT QL (1966) admitía sensibilidades de película de 25 a 12800  ASA.
  10. El selector de sensibilidad de la película de la Canon A-1 (1978) admitía un rango de sensibilidad de 6 a 12800 ASA (aunque en el manual ya se denominaban sensibilidades ISO). [ 55 ] En esta cámara, la compensación de exposición y las sensibilidades extremas de la película eran mutuamente excluyentes.
  11. Las Leica  R8 (1996) y R9 (2002) admitían oficialmente velocidades de película de 8000/40°, 10000/41° y 12800/42° (en el caso de la R8) o 12500/42° (en el caso de la R9), y utilizando su compensación de exposición de ±3 EV el rango podía extenderse desde ISO  0,8/0° hasta ISO  100000/51° en pasos de media exposición. [ 47 ] [ 48 ]
  12. Digital camera manufacturers' arithmetic speeds from 12800 to 409600 are from specifications by Nikon (12800, 25600, 51200, 102400 in 2009,[56] 204800 in 2012,[60] 409600 in 2014[62]), Canon (12800, 25600, 51200, 102400 in 2009,[57] 204800 in 2011,[59] 4000000 in 2015[64]), Sony (12800 in 2009,[65] 25600 in 2010,[66] 409600 in 2014[63]), Pentax (12800, 25600, 51200 in 2010,[67] 102400, 204800 in 2014[61]), and Fujifilm (12800 in 2011[68]).

Historic ASA and DIN conversion

Historic film speed conversion table, 1952[69]
Classic camera Tessina with exposure guide, late 1950s

As discussed in the ASA and DIN sections, the definition of the ASA and DIN scales changed several times in the 1950s up into the early 1960s making it necessary to convert between the different scales. Since the ISO system combines the newer ASA and DIN definitions, this conversion is also necessary when comparing older ASA and DIN scales with the ISO scale.

The picture shows an ASA/DIN conversion in a 1952 photography book[69] in which 21/10° DIN was converted to ASA 80 instead of ASA 100.

Some classic camera's exposure guides show the old conversion as they were valid at the time of production, for example the exposure guide of the classic camera Tessina (since 1957), where 21/10° DIN is related to ASA 80, 18° DIN to ASA 40, etc. Users of classic cameras may become confused if they are not aware of the historic background of changing standards.

Determining film speed

ISO 6:1993 method of determining speed for black-and-white film
Recording film 1000 ASA, Red Light District, Amsterdam, Graffiti 1996

La sensibilidad de la película se obtiene a partir de una gráfica de densidad óptica frente al logaritmo de la exposición, conocida como curva D -log H o curva de Hurter-Driffield . Normalmente, la curva presenta cinco regiones: la base + velo, el pie, la región lineal, el hombro y la región sobreexpuesta. Para la película negativa en blanco y negro , el "punto de sensibilidad" m es el punto de la curva donde la densidad supera la densidad base + velo en 0,1 cuando se revela el negativo, de modo que un punto n donde el logaritmo de la exposición es 1,3 unidades mayor que la exposición en el punto m tiene una densidad 0,8 mayor que la densidad en el punto m. La exposición H m , en lux-s , es la del punto m cuando se cumple la condición de contraste especificada. La sensibilidad aritmética ISO se determina a partir de:

S=0,8lx⋅sHmetro{\displaystyle S={\frac {0.8\;{\text{lx⋅s}}}{H_{\mathrm {m} }}}}

Este valor se redondea a la velocidad estándar más cercana en la Tabla  1 de la norma ISO  6:1993.

Determinar la sensibilidad ISO para película negativa en color es similar en concepto, pero más complejo, ya que implica curvas separadas para azul, verde y rojo. La película se procesa según las recomendaciones del fabricante, en lugar de un contraste específico. La sensibilidad ISO para película de inversión en color se determina a partir del punto medio de la curva, en lugar del umbral; también implica curvas separadas para azul, verde y rojo, y la película se procesa según las recomendaciones del fabricante.

Aplicando velocidad de película

La sensibilidad de la película se utiliza en las ecuaciones de exposición para determinar los parámetros adecuados. El fotógrafo dispone de cuatro variables para obtener el efecto deseado: iluminación , sensibilidad de la película, número f (tamaño de apertura) y velocidad de obturación (tiempo de exposición). La ecuación puede expresarse como proporciones o, tomando el logaritmo (base 2) de ambos lados, mediante suma, utilizando el sistema APEX, en el que cada incremento de 1 duplica la exposición; este incremento se conoce comúnmente como "paso". El número f efectivo es proporcional a la relación entre la distancia focal del objetivo y el diámetro de la apertura , siendo este último proporcional a la raíz cuadrada del área de la apertura. Así, un objetivo ajustado a f /1.4 permite que llegue el doble de luz al plano focal que un objetivo ajustado a f / 2. Por lo tanto, cada factor del número f de la raíz cuadrada de dos (aproximadamente 1.4) también es un paso, por lo que los objetivos suelen estar marcados en esa progresión: f / 1.4, 2, 2.8, 4, 5.6, 8, 11, 16, 22, 32, etc.

La sensibilidad ISO tiene una propiedad útil para los fotógrafos que no disponen del equipo necesario para medir la luz. Generalmente, se logra una exposición correcta en una escena iluminada frontalmente bajo la luz del sol si la apertura del objetivo se ajusta a f/16 y la velocidad de obturación es la inversa de la sensibilidad ISO de la película (por ejemplo, 1/100 de segundo para  una película de 100 ISO). Esto se conoce como la regla del "soleado 16" .

Índice de exposición

El índice de exposición (IE) se refiere a la sensibilidad asignada a una película y situación de filmación específicas, en comparación con la sensibilidad real de la película. Se utiliza para compensar imprecisiones en la calibración del equipo o variables del proceso, o para lograr ciertos efectos. El índice de exposición también se conoce como ajuste de sensibilidad , en contraste con la sensibilidad nominal .

Por ejemplo, un fotógrafo puede usar una  película ISO 400 con una sensibilidad ISO de  800 y luego aplicar un revelado forzado para obtener negativos imprimibles en condiciones de poca luz. La película ha sido expuesta a una sensibilidad ISO de  800.

Otro ejemplo se da cuando el obturador de la cámara está mal calibrado y sobreexpone o subexpone la película de forma sistemática; de igual manera, un fotómetro puede ser impreciso. Se puede ajustar la configuración EI para compensar estos defectos y obtener negativos correctamente expuestos de forma consistente.

Reciprocidad

Tras la exposición, la cantidad de energía lumínica que llega a la película determina el efecto sobre la emulsión. Si se multiplica el brillo de la luz por un factor y se reduce la exposición de la película en el mismo factor variando la velocidad de obturación y la apertura de la cámara, de modo que la energía recibida sea la misma, la película se revelará con la misma densidad. Esta regla se denomina reciprocidad . Los sistemas para determinar la sensibilidad de una emulsión son posibles porque la reciprocidad se cumple en un amplio rango de condiciones habituales. En la práctica, la reciprocidad funciona razonablemente bien para películas fotográficas normales en el rango de exposiciones entre 1/1000  de segundo y 1/2  segundo. Sin embargo, esta relación se rompe fuera de estos límites, un fenómeno conocido como fallo de reciprocidad . [ 70 ]

Sensibilidad de la película y grano

Negativo de película en blanco y negro de alta velocidad con grano

El tamaño de los granos de haluro de plata en la emulsión afecta la sensibilidad de la película, que está relacionada con la granularidad , ya que los granos más grandes le confieren mayor sensibilidad a la luz. Las películas de grano fino, como las diseñadas para retratos o para copiar negativos originales , son relativamente poco sensibles, o "lentas", porque requieren más luz o un tiempo de exposición más prolongado que las películas "rápidas". Las películas rápidas, utilizadas para fotografiar con poca luz o capturar movimiento a alta velocidad, producen imágenes comparativamente granuladas.

Kodak ha definido un "Índice de Granulometría de Impresión" (PGI) para caracterizar el grano de la película (solo en películas negativas en color), basado en la diferencia perceptible de granulosidad en las impresiones. También definen la "granularidad", una medida del grano que utiliza una medición RMS de las fluctuaciones de densidad en una película uniformemente expuesta, medida con un microdensitómetro con una apertura de 48 micrómetros. [ 71 ] La granularidad varía con la exposición  : una película subexpuesta se ve más granulada que una sobreexpuesta.

Anomalías de marketing

Algunas películas en blanco y negro de alta velocidad, como Ilford Delta  3200 y P3200  T-Max, se comercializan con velocidades superiores a su velocidad ISO real, determinada mediante el método de prueba ISO. Según las hojas de datos correspondientes, el producto Ilford es en realidad una  película ISO 1000, [ 72 ] mientras que la velocidad de la película Kodak es nominalmente de 800 a 1000  ISO. [ 50 ] [ 51 ] Los fabricantes no indican que el número 3200 sea una clasificación ISO en su embalaje. [ 73 ] Kodak y Fuji también comercializaron películas E6 diseñadas para forzar el revelado (de ahí el prefijo "P"), como Ektachrome  P800/1600 y Fujichrome  P1600, ambas con una velocidad base de ISO  400. Los códigos DX en los cartuchos de película indican la velocidad de película comercializada (es decir, 3200), no la velocidad ISO, para automatizar la toma y el revelado.

Sensibilidad ISO e índice de exposición de la cámara digital

Un sensor de imagen CCD , de 2/3 de pulgada.

En los sistemas de cámaras digitales , se puede lograr una relación arbitraria entre la exposición y los valores de datos del sensor ajustando la ganancia de la señal del sensor. La relación entre los valores de datos del sensor y la luminosidad de la imagen final también es arbitraria, dependiendo de los parámetros elegidos para la interpretación de los datos del sensor en un espacio de color de imagen como sRGB .

En las cámaras fotográficas digitales, el fabricante especifica un índice de exposición (IE), comúnmente llamado ajuste ISO , de manera que los archivos de imagen sRGB producidos por la cámara tengan una luminosidad similar a la que se obtendría con una película del mismo IE y la misma exposición. El diseño habitual consiste en que los parámetros de la cámara para interpretar los datos del sensor en valores sRGB sean fijos, y se admiten diferentes opciones de IE variando la ganancia de la señal del sensor en el ámbito analógico, antes de la conversión a digital. Algunos diseños de cámara ofrecen al menos algunas opciones de IE ajustando la ganancia de la señal del sensor en el ámbito digital ("ISO expandido"). Algunos diseños de cámara también permiten ajustar el IE mediante la selección de parámetros de luminosidad para la interpretación de los datos del sensor en sRGB; esta variación permite diferentes compensaciones entre el rango de luces que se pueden capturar y la cantidad de ruido introducido en las zonas de sombra de la fotografía.

Las cámaras digitales han superado con creces a la película en cuanto a sensibilidad a la luz, con velocidades ISO equivalentes de hasta 4.560.000, una cifra inimaginable en el ámbito de la fotografía analógica. Los microprocesadores más rápidos , así como los avances en las técnicas de reducción de ruido por software, permiten que este tipo de procesamiento se ejecute en el momento de la captura, lo que permite a los fotógrafos almacenar imágenes con un mayor nivel de detalle, cuyo procesamiento habría sido prohibitivo y laborioso con las generaciones anteriores de cámaras digitales.

La norma ISO (Organización Internacional de Normalización) 12232:2019

La norma ISO  12232:2006 [ 74 ] ofreció a los fabricantes de cámaras digitales la posibilidad de elegir entre cinco técnicas diferentes para determinar el índice de exposición en cada ajuste de sensibilidad proporcionado por un modelo de cámara específico. Tres de las técnicas de la ISO  12232:2006 se conservaron de la versión de 1998 de la norma, mientras que dos nuevas técnicas que permiten la medición de archivos de salida JPEG se introdujeron a partir de CIPA DC-004. [ 75 ] Dependiendo de la técnica seleccionada, el índice de exposición podría depender de la sensibilidad del sensor, el ruido del sensor y el aspecto de la imagen resultante. La norma especificaba la medición de la sensibilidad a la luz de todo el sistema de la cámara digital y no de componentes individuales como los sensores digitales, aunque Kodak informó [ 76 ] haber utilizado una variación para caracterizar la sensibilidad de dos de sus sensores en 2001.

La técnica del Índice de Exposición Recomendado (REI), novedad de la versión de 2006 del estándar, permite al fabricante especificar arbitrariamente las opciones de EI para un modelo de cámara. Estas opciones se basan exclusivamente en la opinión del fabricante sobre qué valores de EI producen imágenes sRGB bien expuestas con los distintos ajustes de sensibilidad del sensor. Esta es la única técnica disponible según el estándar para formatos de salida que no pertenecen al espacio de color sRGB. Asimismo, es la única técnica disponible cuando se utiliza la medición multizona (también llamada medición por patrones ).

La técnica de Sensibilidad de Salida Estándar (SOS), también nueva en la versión de 2006 de la norma, especifica que el nivel promedio en la imagen sRGB debe ser de 18 % de gris más o menos 1/3 de paso cuando la exposición es controlada por un sistema de control de exposición automático calibrado según ISO  2721 y ajustado a EI sin compensación de exposición . Dado que el nivel de salida se mide en la salida sRGB de la cámara, solo es aplicable a imágenes sRGB (normalmente JPEG ) y no a archivos de salida en formato de imagen RAW . No es aplicable cuando se utiliza la medición multizona.

La norma CIPA DC-004 exige que los fabricantes japoneses de cámaras digitales utilicen las técnicas REI o SOS, y la DC-008 [ 77 ] actualiza la especificación Exif para diferenciar entre estos valores. Por consiguiente, las tres técnicas EI heredadas de la ISO  12232:1998 no se utilizan ampliamente en los modelos de cámara recientes (aproximadamente de 2007 en adelante). Dado que estas técnicas anteriores no permitían la medición a partir de imágenes producidas con compresión con pérdida , no se pueden utilizar en absoluto en cámaras que solo producen imágenes en formato JPEG.

La técnica basada en la saturación (SAT o S sat ) está estrechamente relacionada con la técnica SOS, donde el nivel de salida sRGB se mide al 100 % de blanco en lugar del 18 % de gris. El valor SOS es, en efecto, 0,704 veces el valor basado en la saturación. [ 78 ] Dado que el nivel de salida se mide en la salida sRGB de la cámara, solo es aplicable a imágenes sRGB (normalmente TIFF ) y no a archivos de salida en formato de imagen RAW. No es aplicable cuando se utiliza la medición multizona.

Las dos técnicas basadas en el ruido rara vez se han utilizado en cámaras digitales de consumo. Estas técnicas especifican el valor EI máximo que se puede usar para obtener una imagen "excelente" o "aceptable", según la técnica elegida.

Se ha publicado una actualización de esta norma como ISO  12232:2019, que define un rango más amplio de velocidades ISO. [ 42 ] [ 43 ]

Mediciones y cálculos

Las clasificaciones de velocidad ISO de una cámara digital se basan en las propiedades del sensor y el procesamiento de imagen realizado en la cámara, y se expresan en términos de la exposición luminosa H (en lux segundos ) que llega al sensor. Para un objetivo de cámara típico con una distancia focal efectiva f mucho menor que la distancia entre la cámara y la escena fotografiada, H viene dada por

H=qLtnorte2{\displaystyle H={\frac {qLt}{N^{2}}}},

donde L es la luminancia de la escena (en candelas por m² ), t es el tiempo de exposición (en segundos), N es el número f de la apertura y

q=π4Tv(θ)porque4⁡θ{\displaystyle q={\frac {\pi }{4}}T\,v(\theta )\,\cos ^{4}\theta }

es un factor que depende de la transmitancia T de la lente, el factor de viñeteo v ( θ ) y el ángulo θ con respecto al eje de la lente. Un valor típico es q  =  0,65, basado en θ  =  10°, T  =  0,9 y v  =  0,98. [ 79 ]

Velocidad basada en la saturación

La velocidad basada en la saturación se define como

Ssat=78lx⋅sHsat{\displaystyle S_{\mathrm {sat} }={\frac {78\;{\text{lx⋅s}}}{H_{\mathrm {sat} }}}},

dóndeHsat{\displaystyle H_{\mathrm {sat} }}es la exposición máxima posible que no produce una salida de cámara recortada o con efecto blooming. Normalmente, el límite inferior de la velocidad de saturación lo determina el propio sensor, pero con la ganancia del amplificador entre el sensor y el convertidor analógico-digital , la velocidad de saturación puede aumentarse. El factor 78 se elige de forma que los ajustes de exposición basados ​​en un fotómetro estándar y una superficie reflectante del 18 % den como resultado una imagen con un nivel de gris de 18 % / √2 =  12,7  % de saturación. El factor √2 indica que hay medio paso de margen para lidiar con los reflejos especulares que aparecerían más brillantes que una superficie blanca difusa reflectante al 100 % . [ 74 ]

Velocidad basada en el ruido

Ruido digital a 3200 ISO frente a 100 ISO

La velocidad basada en el ruido se define como la exposición que produce una determinada relación señal-ruido en píxeles individuales . Se utilizan dos relaciones: 40:1 ("calidad de imagen excelente") y 10:1 ("calidad de imagen aceptable"). Estas relaciones se han determinado subjetivamente con base en una resolución de 70  píxeles por cm (178 ppp) a una distancia de 25  cm (9,8  pulgadas). El ruido se define como la desviación estándar de un promedio ponderado de la luminancia y el color de los píxeles individuales. La velocidad basada en el ruido está determinada principalmente por las propiedades del sensor y se ve afectada en cierta medida por el ruido en la ganancia electrónica y el convertidor AD. [ 74 ]

Sensibilidad de salida estándar (SOS)

Además de las clasificaciones de velocidad anteriores, la norma también define la sensibilidad de salida estándar (SOS), cómo se relaciona la exposición con los valores de píxeles digitales en la imagen de salida. Se define como

Ssos=10lx⋅sHsos,{\displaystyle S_{\mathrm {sos} }={\frac {10\;{\text{lx⋅s}}}{H_{\mathrm {sos} }}},}

dóndeHsos{\displaystyle H_{\mathrm {sos} }}es la exposición que dará como resultado valores de 118 en píxeles de 8 bits, lo que representa el 18 por ciento del valor de saturación en imágenes codificadas como sRGB o con gamma  =  2,2. [ 74 ]

Discusión

El estándar especifica cómo la cámara debe informar las velocidades de obturación. Si la velocidad basada en ruido (40:1) es mayor que la velocidad basada en saturación, se debe informar la velocidad basada en ruido, redondeada a la baja a un valor estándar (por ejemplo, 200, 250, 320 o 400). La razón es que la exposición según la velocidad basada en saturación más baja no daría como resultado una imagen visiblemente mejor. Además, se puede especificar una latitud de exposición, que va desde la velocidad basada en saturación hasta la velocidad basada en ruido 10:1. Si la velocidad basada en ruido (40:1) es menor que la velocidad basada en saturación, o no está definida debido al alto nivel de ruido, se especifica la velocidad basada en saturación, redondeada al alza a un valor estándar, ya que usar la velocidad basada en ruido daría como resultado imágenes sobreexpuestas. La cámara también puede informar la velocidad basada en SOS (explícitamente como una velocidad SOS), redondeada a la velocidad estándar más cercana. [ 74 ]

Por ejemplo, un sensor de cámara puede tener las siguientes propiedades:S40:1=107{\displaystyle S_{40:1}=107},S10:1=1688{\displaystyle S_{10:1}=1688}, ySsat=49{\displaystyle S_{\mathrm {sat} }=49}Según la norma, la cámara debería informar su sensibilidad como

ISO  100 (luz natural)
latitud de velocidad ISO 50–1600
ISO  100 (SOS, luz diurna) .

La calificación SOS podría ser controlada por el usuario. Para una cámara diferente con un sensor más ruidoso, las propiedades podrían ser...S40:1=40{\displaystyle S_{40:1}=40},S10:1=800{\displaystyle S_{10:1}=800}, ySsat=200{\displaystyle S_{\mathrm {sat} }=200}En este caso, la cámara debería informar

ISO  200 (luz natural) ,

así como un valor SOS ajustable por el usuario. En todos los casos, la cámara debe indicar el ajuste de balance de blancos para el que se aplica la clasificación de velocidad, como luz diurna o tungsteno ( luz incandescente ). [ 74 ]

A pesar de estas definiciones estándar detalladas, las cámaras normalmente no indican claramente si el ajuste "ISO" del usuario se refiere a la velocidad basada en el ruido, la velocidad basada en la saturación, la sensibilidad de salida especificada o incluso algún valor inventado con fines de marketing. Debido a que la versión de 1998 de la norma ISO  12232 no permitía la medición de la salida de la cámara con compresión con pérdidas, no era posible aplicar correctamente ninguna de esas mediciones a las cámaras que no producían archivos sRGB en un formato sin comprimir como TIFF . Tras la publicación de la norma CIPA  DC-004 en 2006, los fabricantes japoneses de cámaras digitales están obligados a especificar si una clasificación de sensibilidad es REI o SOS.

Un ajuste SOS más alto para un sensor determinado conlleva cierta pérdida de calidad de imagen, al igual que con la película analógica. Sin embargo, esta pérdida se manifiesta como ruido de imagen en lugar de grano . Los sensores de imagen digital de tamaño APS y 35  mm , tanto CMOS como CCD, no producen ruido significativo hasta aproximadamente ISO 1600. [ 80 ] 

Véase también

Referencias

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  6. ↑ Hasluck, Paul Nooncree (1905). El libro de la fotografía: práctica, teórica y aplicada . EL PROBADOR DE PLACAS CHAPMAN JONES. Un método conveniente para probar la reproducción cromática y otras propiedades de una placa sensible, o para determinar el efecto de varias pantallas de color, lo proporciona el probador de placas ideado por el Sr. Chapman Jones en 1900. Este consta de una serie de cuadrados graduados mediante los cuales se puede determinar la sensibilidad y el rango de gradación de la placa examinada; una serie de cuadrados de diferentes colores y mezclas de colores de igual intensidad visual, que indicarán la sensibilidad al color; y una franja de espacio sin color para fines de comparación. Simplemente es necesario exponer la placa que se está probando, en contacto con la pantalla, a la luz de una vela estándar. Se suministra un marco y un soporte adecuados para este propósito; sin embargo, se puede utilizar cualquier otra luz si se desea. Luego se revela la placa, cuando un examen del negativo proporcionará la información deseada. La idea de los cuadrados de colores se basa en la del sensitómetro de color de Abney , donde tres o cuatro cuadrados de vidrio de color y uno de vidrio sin color se igualan en intensidad visual mediante el refuerzo, cuando es necesario, con cuadrados de película de celuloide expuesta y revelada a la densidad adecuada.
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