Midiendo el rango dinámico de una cámara

Pues esa aplicación sí que me parece muy interesante, la verdad.

Unas preguntas desde el desconocimiento te quería hacer:

1. ¿Puede afectar la focal al rango dinámico de un sensor?... Lo pregunto en el sentido de que un tele, en teoría, debería producir una proyección cuyos rayos son más "perpendiculares" al sensor que por ejemplo, un gran angular.
2. ¿Puede el ángulo de incidencia de la proyección en el sensor, afectar al rango dinámico?
3. Puedes, a través del programa que desarrollas, dar un resultado de rango dinámico para un sensor, en una exposición, digamos correcta y medir como le afecta subexponer y sobreexponer, para determinar el mejor escenario de uso de ese sensor?
4. ¿Crees que los resultados que obtengas para un sensor en exposición correcta son extrapolables a mala calidad de luz? (tanto por exceso como por defecto)... Es decir, todos los sensores deberían tener la misma variación en el rendimiento o depende de la naturaleza de cada uno?

Son sólo dudas que se me ocurren... evidentemente no tienes por qué contestar.
1 y 2: no, el RD de un sensor no depende de la óptica ni de nada que se haga con ella.

3: eso precisamente es lo que hace el programa, caracterizar cómo dinde el sensor para todos los niveles de exposición. Bueno para todos no, para niveles de exposición bajos donde el ruido es muy visible. Sé que las gráficas a mucha gente le marean, pero es que no hay nada más potente que esta gráfica para determinar el rendimiento de una cámara:
  • El eje X es la exposición: 0EV es la saturación del sensor, -1EV es un paso de exposición menos que la saturación, y así sucesivamente.
  • El eje Y es la relación Señal/Ruido, es decir, cómo de visible es el ruido para cada nivel de exposición. 12dB sería el mínimo aceptable que usamos como criterio.
De acuerdo a lo anterior, si miras la gráfica inferior (que es la de la Sony A7 II sin hacer stacking) ves que la Sony A7 II tiene una relación S/N de 12dB para una exposicion de -11,1EV, es decir a 11,1 pasos de la saturación. O lo que es lo mismo, puede capturar un rango dinámico de 11,1 pasos:

stacking4.png


4. Cada sensor rinde de forma diferente para una misma cantidad de luz. Los que para una misma cantidad de luz dan imágenes con menos ruido (mayor relación S/N) se dice que rinden mejor.

Salu2!
 
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Ok, entiendo entonces la funcionalidad del programa tendría más sentido en un entorno de análisis que en uno de uso personal... Es decir, al final una vez mapeado un sensor, no hay variaciones sobre este mapa, con lo cual a nivel personal cada uno funciona con lo que tiene y listo. Que al final es lo que hacemos, adaptarnos a la herramienta.
Sin embargo, como análisis de herramientas, sí puede ser muy útil... Gracias por la explicación, saludos.
 
Buenas tardes. Aprovechando este interesantísimo hilo, me gustaría lanzar una pregunta a todos los que domináis este tema del rango dinámico. Los sensores monocromáticos como el de Leica, Pentax, o el próximo que va a lanzar ricoh en su GRIV, tienen más rango dinámico por el hecho de carecer de filtros?. Muchas gracias.
 
Buenas tardes. Aprovechando este interesantísimo hilo, me gustaría lanzar una pregunta a todos los que domináis este tema del rango dinámico. Los sensores monocromáticos como el de Leica, Pentax, o el próximo que va a lanzar ricoh en su GRIV, tienen más rango dinámico por el hecho de carecer de filtros?. Muchas gracias.
No. Y sé que vas a encontrar a gente diciendo lo contrario, artículos diciendo lo contrario, a ChatGPT diciendo lo contrario, y que si te vas a Photons to Photos la Leica M11 Monochrom aparece con más RD que la Leica M11 color a un mismo ISO. Pero no, poner filtros delante de un sensor, del tipo que sean, no reduce su rango dinámico y lo voy a explicar.

Lo que sí hace el filtro Bayer (o X-Trans) es desechar parte de la luz incidente, y eso, en un caso de luz escasa, hará que un sensor monocromo logre capturar más luz a igual exposición, y por lo tanto el sensor monocromo a igual exposición dará una imagen con menos de ruido.

Pero eso no significa que vayas a poder capturar más rango dinámico, es simple y llanamente tener menos ruido en una situación a igual cantidad de luz disponible. El rango dinámico es otro concepto, trata de lo que puedes llegar a conseguir a cada ISO si expones correctamente el sensor, derecheando al máximo las capturas. Esto quiere decir que un sensor con filtros de color necesitará algo más de tiempo de exposición que su equivalente monocromo para lograr ese derecheo y aprovechamiento del RD, pero lograda esta máxima exposición su rango dinámico será el mismo.

Si miras la gráfica de RD de la M11 es clónica de la M11 Monochrom desplazada aprox. 1 paso en ISO. Usando el menor ISO en cada cámara, ISO63 en la M11 y ISO163 en la Monochrom, tienes el mismo RD precisamente por eso, porque comparten una electrónica interna con igual RD, solo que el ISO63 va a exigir/permitir ese paso extra de luz para llevar la exposición al máximo compensando los fotones desechados por los filtros Bayer.

Si esto no se entiende quizá se comprenda mejor haciendo el símil con los filtros ND. Un filtro ND no reduce el RD de una cámara, solo desecha gran parte de la luz incidente igual que los filtros Bayer/X-Trans. De hecho desecha casi toda la luz: un filtro ND de 4 pasos desecha el 15/16=94% de la luz incidente. Para capturar todo el rango dinámico con el filtro puesto necesitarás aumentar la exposición en 4 pasos respecto a no tener el filtro puesto, pero la capacidad final de capturar RD será la misma con filtro que sin filtro. Una cámara de 11 pasos de RD cuando le pones un filtro ND de 4 pasos sigue teniendo 11 pasos de RD, no pasa a tener 7 pasos, aunque sí va a necesitar 4 pasos más de exposición.

Así que si un sensor monocromo tiene más rango dinámico que otro sensor color, lo tendrá porque su tecnología será mejor, no por ser monocromo.

Añado algo que ya he comentado por aquí:
  • Los sensores monocromos tienen 2 ventajas indiscutibles frente a los de color: la que ya mencioné (capturan más luz y por tanto a igual tecnología y exposición darán imágenes con menos ruido), es decir tienen un rendimiento extra en situaciones de luz escasa, y la mayor nitidez, ya que no interpolan información. Funcionan de forma natural como un sensor Foveon o un Bayer con 4 capturas desplazadas.
  • Pero tienen 2 desventajas en la tarea de obtener imágenes en BN que es su razón de existir: la primera que no permiten aplicar filtros de color por software ya que han perdido toda la información de color en la captura. Y la segunda que son delicados a la hora de exponer para no quemar las altas luces. En un sensor monocromo no hay canales, que en un Bayer adquieren niveles de exposición desplazados en 1-2 pasos entre ellos. Eso quiere decir que si tus altas luces en un monocromo se queman tienes un manchurrón blanco digital horrible, cuando en un Bayer es más fácil que en esas mismas altas luces alguno de los 3 canales (seguramente el azul o el rojo, en realidad basta uno solo), aún tenga información y puedas evitar o minimizar el manchurrón blanco. En definitiva un sensor monocromo tiene un comportamiento más digital para hacer fotografía en BN que uno con filtros de color. El sensor color es más progresivo porque para fotografía BN es una especie de HDR ligero por los diferentes niveles exposición que logra cada uno de sus 3 canales.

En definitiva las ventajas de un sensor monocromo no se relacionan explícitamente con la especialidad de fotografía monocroma. Son peores sensores para hacer fotos en BN que los de color, lo que es toda una paradoja.

Salu2!
 
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Muchas gracias Guillermo por tu explicación. Con el ejemplo de los filtros ND le he entendido perfectamente. Tiene todo el sentido.
Entonces, ganar un poco de luz y algo más de nitidez, en principio no me parece suficiente para invertir en una cámara de ese tipo.
Se agradecen mucho en el foro este tipo de hilos. Un saludo.
 
Otra prueba, esta vez con una Canon R5 II. Es sabido que los sensores Canon pierden bastante rendimiento al usar obturación electrónica. Esto se debería reflejar en un empeoramiento de sus curvas de relación S/N y una pérdida de rango dinámico a pasar de hacer la misma foto con el obturador mecánico al electrónico.

He usado la carta de parches de DPReview ISO Invariance Test, ya que son capturas convenientemente subexpuestas para poder medir el rango dinámico:

canonr5ii_iso100_mecanico.jpg



Los parches son pequeños pero suficientes para tener buenas muestras:

printpatches_R_iso100_mecanico.png



Las curvas de relación S/N que resultan dejan claro el empeoramiento del rendimiento del sensor al usar obturador electrónico (es la curva inferior). La pérdida de rango dinámico se acerca a 0,5 pasos:

SNRcurves_patchratio0.5_perpixel.png


RD iso100_mecanico: 10,83EV
RD iso100_electronico: 10,37EV
Dif.: -0,47EV


Las malas noticias son que esto es solo una estimación aproximada ya que DPreview fotografía la carta se fotografió enfocando los parches, que es lo lógico pero para nuestras medidas introduce textura de la impresión que se incorpora como un ruido adicional ficticio a la medición, empeorándola. El comportamiento convergente de las curvas a priori no me gustaba demasiado, pero viendo que en zonas bien expuestas la obturación electrónica afecta poco o nada (se puede comprobar comparando los ejemplos a alto ISO en Dpreview Studio Comparison), me hace pensar que quizá esas curvas sean más correctas de lo que parecen y sea cierto que la pérdida de rendimiento al usar el obturador electrónico en esta cámara sea mayor en las sombras profundas que en zonas bien expuestas.

Lo ideal en cualquier caso sería tener tomas hechas con la cámara sobre una carta desenfocada.

Salu2!
 
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