Cuando se abre el obturador de una cámara, si la luz llega al sensor instantáneamente (velocidad de la luz = 300.000 km/s), ¿por qué la velocidad del obturador modifica la nitidez/los detalles de la imagen? ¿Por qué las imágenes se vuelven más oscuras con velocidades de obturación más rápidas y más brillantes con velocidades de obturación más lentas?
Nuestros ojos siempre están abiertos (cuando estamos despiertos), pero las imágenes no están "sobreexpuestas".
(Creo que esto podría ser más una pregunta de física que una foto)
¿Por qué la velocidad de obturación modifica la nitidez/los detalles de la imagen? ¿Por qué las imágenes se vuelven más oscuras con velocidades de obturación más rápidas y más brillantes con velocidades de obturación más lentas?
Estas cosas suceden porque el sensor de luz de la cámara no mide la intensidad de la luz instantáneamente, sino que mide toda la luz recibida durante toda la exposición. Se podría decir que el sensor acumula o suma la luz * durante la duración de la exposición. La luz se compone de fotones discretos, y cuanto más tiempo esté expuesto el sensor, más tiempo habrá para que los fotones lleguen al sensor.
Si desea un modelo mental de cómo funciona un sensor, imagine poner un balde afuera cuando llueve. Si la intensidad de la lluvia se mantiene constante, dejar el balde allí el doble de tiempo resultará en que el doble de agua termine en el balde, ¿verdad? O, si la intensidad de la lluvia se duplica, esperarías que el balde se llenara el doble de rápido. Ese cubo es como un sitio de fotos (es decir, un píxel) en un sensor digital, y las gotas de lluvia son como fotones. Todo el sensor es como una matriz de varios millones de esos cubos, cada uno de los cuales mide gotas de lluvia/fotones en un lugar en particular.
Por lo tanto, velocidades de obturación más rápidas significan exposiciones más cortas, lo que significa menos tiempo para el movimiento de los objetos en el marco o de la propia cámara. El desenfoque de movimiento ocurre cuando un objeto en el marco se mueve en relación con la cámara, de modo que la luz de un punto determinado del objeto se registra en más de un punto en el sensor. Cuanto más corta sea la exposición, menos movimiento habrá y más nítida será la imagen final.
Del mismo modo, las exposiciones más largas permiten que la luz se acumule en el sensor durante más tiempo; cada fotosito recogerá más fotones y medirá un valor mayor. Esos valores más grandes, tomados en conjunto, crean una imagen más brillante. Al igual que con la lluvia, la medición en cada sitio de fotos también está influenciada por la intensidad: una luz más brillante hace que el valor medido en cada punto aumente más rápidamente. Entonces, si quieres una imagen más brillante, tienes dos opciones: aumentar la intensidad de la luz o usar una exposición más larga. Por eso, la apertura y la velocidad de obturación tienen una relación inversa: la apertura controla la intensidad de la luz que llega al sensor. Si desea utilizar una velocidad de obturación más corta sin afectar el nivel de exposición de la foto, puede aumentar la apertura para dejar entrar más luz; si desea utilizar una velocidad de obturación más larga,
* Para que quede bien claro, lo que realmente hace el sensor es acumular el efecto de la luz. Cuando un fotón golpea un fotosito en un sensor digital, crea una pequeña carga eléctrica; cuantos más fotones, mayor es la carga. Después de que se cierra el obturador, la cámara mide la carga almacenada en cada sitio de fotos. La película funciona de la misma manera, excepto que la luz provoca una reacción química que aumenta con más luz.
No, es una pregunta de fotografía bien. Pero supongo que por "claridad" te refieres a "nitidez", de lo contrario, la pregunta no tiene sentido.
Si su objeto está a 30 m de distancia, su luz llegará al sensor en 100 ns (mil millonésimas de segundo). Eso es varios órdenes de magnitud más rápido que la velocidad del obturador, en realidad podemos ignorar los 100 ns y decir que la luz llega instantáneamente.
Suponga que tiene una velocidad de obturación promedio, digamos 1/60 de segundo. Eso significa que desde el momento en que se abre el obturador, la luz del objeto llega al sensor, y continuará haciéndolo hasta que el obturador se cierre 17 ms después. Ahora, 17 ms no es mucho, pero con un movimiento muy rápido, como un tren de alta velocidad que pasa o un auto de carreras, la escena puede cambiar en ese tiempo. A 300 km/ha el tren avanzará 1,4 m en 1/60 de segundo. Si la proyección frontal del tren está en el píxel 1000 desde la izquierda cuando se abre el obturador, es posible que se haya movido al píxel 1200 desde la izquierda cuando se cierra el obturador y obtendrá una franja de 200 píxeles de ancho para todas las posiciones del tren en Entre.
Eso es lo que se llama desenfoque de movimiento. A veces, desea que el desenfoque de movimiento le dé al espectador una idea de la velocidad del tren, y luego usará tiempos de obturación más lentos. Si mueves la cámara junto con el objeto mientras tomas la foto, también obtendrás desenfoque de movimiento, pero de un tipo diferente: el tren será nítido, pero el fondo mostrará desenfoque de movimiento.
Puedes imaginar la luz como una onda electromagnética, pero para esta pregunta usaré su segundo "estado" como un conjunto (enorme) de partículas: fotones.
¿Por qué las imágenes se vuelven más oscuras con velocidades de obturación más rápidas y más brillantes con velocidades de obturación más bajas?
En un período de tiempo dado, cierta cantidad de fotones pasan a través de la lente y excitan partes del chip semiconductor (píxeles).
El nivel de excitación es proporcional al recuento de fotones incidentes y está representado por el brillo del píxel mostrado. Si duplica la velocidad de obturación, el tiempo de exposición se reduce a la mitad y el brillo también se reduce a la mitad. Si reduce a la mitad la velocidad de obturación, duplica el tiempo de exposición y duplica el brillo resultante.
¿Por qué la velocidad de obturación modifica la nitidez/los detalles de la imagen?
Durante el tiempo que cada píxel recoge los fotones que lo golpean. La cámara y la escena no están en una posición fija perfecta. Las manos del fotógrafo tiemblan ligeramente y el objeto en escena puede moverse. Esto hace que la luz reunida en el chip sea (movimiento) borrosa. La importancia del desenfoque de movimiento es proporcional al tiempo de exposición e inversamente proporcional a la velocidad de obturación.
Para velocidades de obturación más rápidas, obtiene imágenes más oscuras; para compensar este efecto hay que abrir la apertura y/o aumentar la sensibilidad (ISO).
Nuestros ojos siempre están abiertos (cuando estamos despiertos), pero las imágenes no están "sobreexpuestas".
Nuestros ojos tienen una configuración de apertura automática (iris) y nuestro cerebro proporciona una corrección ISO automática. Es por eso que nuestros ojos pueden ser engañados :)
Mira el ojo de tu amigo cuando haya un día soleado, verás un iris y un pequeño punto negro. Cuando lo mires en la noche oscura, verás un pequeño anillo de iris y un gran círculo negro. El iris ajusta automáticamente la cantidad de luz que llega a la retina.
El iris también tiene sus límites. Si alguien dispara un destello en tus ojos por la noche, estarás ciego por un tiempo: tu iris abierto de par en par no pudo cerrarse lo suficientemente rápido para adaptarse al rápido cambio de luz y tu retina quedó sobreexpuesta. Luego tomó algún tiempo para que su iris se abriera de par en par nuevamente.
Las señales que el cerebro recibe de la retina también se acomodan en su sensibilidad a la luz incidente ya la escena. Prueba a esquiar con gafas ámbar durante todo el día. Después de quitarte las gafas, una cosa azul te parecerá verde.
También se adapta localmente. Aquí puedes ver un punto verde entre los rosas. ¿O no puedes? Otro truco: mira fijamente la imagen invertida durante mucho tiempo y luego mira la pared blanca. Verás la imagen original.
Su ojo y cerebro reducen automáticamente su sensibilidad de acuerdo con la exposición y hay cierto retraso entre el cambio de luz y el cambio de sensibilidad.
La lente de la cámara está diseñada para proyectar una imagen del mundo exterior en la superficie de un chip de imágenes en el interior y en la parte trasera de la cámara. Sin embargo, una puerta mecánica llamada obturador evita que los rayos de luz de la imagen se reproduzcan en el chip de imagen. Para tomar una foto, el obturador se abre brevemente y luego se cierra. Este acto permite que los rayos de luz que forman la imagen entren en contacto con el chip de formación de imágenes.
En la superficie del chip de imágenes hay millones de sitios de fotos. Cada uno recibe energía luminosa durante la exposición y esta energía es proporcional en intensidad y color a la vista real. A medida que los rayos de luz juegan en estos sitios, se induce una carga eléctrica. La cantidad de carga corresponde a las intensidades de luz de la vista.
Sin embargo, las cargas son muy débiles y requieren software en la cámara para aumentarlas a un nivel utilizable. El software también convierte cada cargo en un valor numérico (digital). El resultado es una imagen compuesta por un sistema de “pintar por número”.
Debido a que el brillo de la escena es variable, la duración de la exposición es ajustable. Si la vista está poco iluminada, el tiempo de exposición se incrementará para compensar. Por el contrario, si la escena está muy iluminada, el tiempo de exposición se acortará. La razón principal por la que la velocidad del obturador se ajusta en su duración es para permitir que la carga en cada sitio de la foto se acumule y sea manejable.
La velocidad de la luz es increíblemente rápida y la distancia, la vista a la cámara y la distancia del sensor a la imagen son discutibles.
Se trata de la duración de la fuente de luz, no de la velocidad de la luz. Si digo una frase, puede tardar 15 segundos en decirla. La palabra viaja hasta tus oídos a la velocidad del sonido. si digo la oración más rápido, cada palabra llega a tus oídos a la misma velocidad, pero la "nitidez" o claridad de las palabras cambia a medida que acelero o disminuyo la velocidad.
La velocidad real a la que viaja la luz es irrelevante. El hecho de que no sea instantáneo es muy importante. Aunque la luz viaja muy rápido, la luz del sujeto o la escena no llega al sensor oa la película en el mismo instante. La luz llega a la cámara desde el sujeto en una corriente de energía que se distribuye durante un período de tiempo. Durante el tiempo que el obturador está abierto, este flujo de luz se registra en una fotografía. Si la escena cambia durante el transcurso de la exposición, también cambia la forma del flujo de luz que llega a la cámara durante la exposición.
En física, a menudo se usa una frase para describir la forma en que la luz demuestra simultáneamente las propiedades de la energía de las ondas y la energía de las partículas: la dualidad de la luz . A los efectos de la fotografía, normalmente tratamos la luz como una corriente de fotones que fluyen desde la escena hacia el sensor (o la película). A medida que golpean el sensor, se transforman en electrones en cada pozo de píxeles que golpea un fotón. A medida que golpean la película, su energía da como resultado reacciones químicas a los granos de productos químicos en la emulsión de la película.
¿Por qué la velocidad de obturación modifica la nitidez/los detalles de la imagen?
El tiempo de obturación determina cuánto tiempo se permite que el flujo de fotones de la escena golpee el sensor. Si las cosas cambian de posición en la escena durante la exposición, la luz de la parte de la escena que se ha movido se moverá por la superficie del sensor y caerá sobre diferentes píxeles. Si la cámara misma es la fuente del movimiento, toda la escena cambiará y cada punto de la escena caerá en diferentes píxeles en el sensor. Cualquiera que sea la fuente del movimiento, el resultado es borroso ya que la luz de un solo punto de la escena se distribuye en varios píxeles. Cuanto más tiempo se mantenga abierto el obturador, mayor será la borrosidad para la misma velocidad de movimiento.
En el reverso de la misma moneda, cuanto más tiempo se mantiene abierto el obturador, más luz se captura en la foto. Cuanta más luz sea capturada por el sensor, mayor será la proporción de electrones recolectados por el sensor de la luz de la escena (llamamos a esta señal ) a los electrones producidos por la electrónica de la cámara que también se registran junto con la corriente de los píxeles del sensor. Estos electrones perdidos son lo que llamamos ruido .. El ruido de lectura es producido por la electrónica de la cámara. El ruido de la foto (disparo) es producido por la naturaleza aleatoria de la luz debido a la dualidad de la luz. Esas partículas de fotones viajan a lo largo de un camino en forma de onda definido por la longitud de onda de cada bit de luz. Cuanta más señal (luz) tengamos en proporción al ruido, más detalle seremos capaces de producir en nuestra fotografía. Esto se llama relación señal-ruido .
Por lo tanto, un tiempo de obturación más corto minimiza el efecto del movimiento, pero puede provocar una pérdida de detalles debido a una mala relación señal-ruido. Un tiempo de obturación más largo aumenta la relación señal-ruido, pero puede provocar una pérdida de detalles debido al desenfoque de movimiento.
¿Por qué las imágenes se vuelven más oscuras con velocidades de obturación más rápidas y más brillantes con velocidades de obturación más lentas?
Porque cuanto más tiempo se mantiene abierto el obturador, más luz se captura en la fotografía. Es lo mismo que abrir y cerrar un grifo mientras se sostiene una taza debajo del grifo. Cuanto más tiempo se mantenga abierto el grifo, más agua se acumulará en la taza. Cuanto más tiempo se mantenga abierto el obturador, más partículas de luz (fotones) serán captadas por el sensor (o la película).
Nuestros ojos siempre están abiertos (cuando estamos despiertos), pero las imágenes no están "sobreexpuestas".
Nuevamente, la luz golpea nuestros ojos en un flujo continuo, no en un instante singular. ¡Toda la luz recolectada por nuestras retinas en el transcurso de un día, un año o toda nuestra vida no se transmite a nuestro cerebro en un solo instante! La señal electroquímica de nuestros ojos a nuestro cerebro cambia continuamente a medida que cambia la escena frente a nuestros ojos.
(Nota: lo siguiente se escribió antes de que la pregunta anterior se reeditara significativamente en su forma actual)
La luz es energía electromagnética. Como tal, hay dos componentes que deben medirse con respecto a una fotografía: la intensidad del campo y la duración del tiempo. La intensidad del campo mide qué tan fuerte es la luz sobre un área específica. La duración del tiempo mide cuánto tiempo se mantiene esa intensidad de campo.
Es lo mismo que cualquier otra forma de energía. Si uno fuera a aplicar una fuerza constante contra un cuerpo, el cuerpo se aceleraría. Cuanto más tiempo se aplique esa fuerza, más acelerará el cuerpo y más rápido se moverá el cuerpo en relación con su estado inicial.
Una película fotográfica recopila información sobre la energía que cae sobre ella en forma de luz. Cuanto más tiempo se deja abierto el obturador, más información se recopila. Si un obturador se deja abierto el doble de tiempo, recopilará el doble de información de esa luz, suponiendo que la intensidad de la luz sea constante.
El problema en fotografía es que la luz muchas veces no es constante. A medida que las cosas en el mundo frente a la cámara se mueven, la intensidad del campo de luz sobre cualquier punto particular de la película o el sensor cambia. Mientras el obturador esté abierto, continúa recopilando información sobre la luz que cae sobre cada punto de la película o sensor. Si algo en la vista de la cámara se está moviendo, se registrará la información sobre todas las posiciones por las que pasó durante el tiempo que el obturador estuvo abierto. En lugar de grabarse en el mismo lugar de la película o del sensor, la imagen del sujeto en movimiento se extenderá por el área sobre la que se mueve. Esto resultará en desenfoque. Incluso si no se mueve nada frente a la cámara, si la cámara misma se mueve, sucederá lo mismo.
En realidad, no se trata de la velocidad de la luz, lo que importa es la cantidad de luz.
También es la misma razón por la que oscurece a medida que se pone el sol; la velocidad de la luz no es realmente relevante en este caso
Bueno, no es diferente en fotografía!!
En una escena muy oscura, el número de fotones podría ser tan bajo que los píxeles apenas recogerían fotones, incluso con exposiciones más largas.
Hay mucho que decir si desea detalles, necesita aprender sobre lentes, vea esto:
https://www.youtube.com/watch?v=1YIvvXxsR5Y
Para responder a su pregunta, la velocidad de obturación más rápida evita que los píxeles se corran en el sensor, lo que da como resultado mejores detalles y claridad. No es la velocidad de la luz, sino la congelación de los movimientos lo que la provoca.
miguel c