Velocidad de la película

Medida de la sensibilidad de una película fotográfica a la luz.

Este envase de película indica su velocidad como ISO 100/21°, incluyendo tanto los componentes aritméticos (100 ASA) como los logarítmicos (21 DIN). El segundo suele omitirse, lo que hace que (por ejemplo) "ISO 100" sea efectivamente equivalente a la antigua velocidad ASA. (Como es habitual, el "100" en el nombre de la película alude a su clasificación ISO).

La velocidad de la película es la medida de la sensibilidad de una película fotográfica a la luz , determinada por sensitometría y medida en varias escalas numéricas, siendo la más reciente el sistema ISO introducido en 1974. Un sistema estrechamente relacionado, también conocido como ISO, se utiliza para describir la relación entre la exposición y la luminosidad de la imagen de salida en las cámaras digitales. Antes de ISO, los sistemas más comunes eran ASA en los Estados Unidos y DIN en Europa.

El término velocidad proviene de los primeros tiempos de la fotografía. Las emulsiones fotográficas que eran más sensibles a la luz necesitaban menos tiempo para generar una imagen aceptable y, por lo tanto, una exposición completa podía terminarse más rápido, ya que los sujetos tenían que permanecer inmóviles durante menos tiempo. Las emulsiones que eran menos sensibles se consideraban "más lentas", ya que el tiempo para completar una exposición era mucho mayor y, a menudo, solo se podían utilizar para fotografías de naturaleza muerta . Los tiempos de exposición de las emulsiones fotográficas se acortaron de horas a fracciones de segundo a fines del siglo XIX.

Tanto en la fotografía con película como en la fotografía digital, el uso de sensibilidades más altas generalmente conduce a una calidad de imagen reducida (debido a un grano de película más grueso o a un mayor ruido de imagen ). En general, cuanto mayor sea la sensibilidad, más granulada será la imagen. 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 la velocidad de emulsión

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

Límite

El criterio de umbral es el punto de la curva característica correspondiente 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 por la intersección entre el gradiente 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 mínimo útil

El criterio de gradiente mínimo útil coloca el punto de velocidad donde el gradiente 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 cual la pendiente de la curva característica alcanza por primera vez una fracción fija (por ejemplo, 0,3) del gradiente promedio en un rango (por ejemplo, 1,5) de la curva característica. ^[2]

Sistemas históricos

Warnerke

El primer sensitómetro práctico conocido , que permitió realizar mediciones de 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 fue galardonado con la Medalla del Progreso de la Sociedad Fotográfica de Gran Bretaña en 1882. ^{[4] [5]} Se comercializó desde 1881.

El sensitómetro estándar de Warnerke consistía en un marco que sostenía una pantalla opaca con una serie de 25 cuadrados numerados, pigmentados gradualmente, 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.) que se correspondían con el último número visible en la placa expuesta después del revelado y la fijación. Cada número representaba un aumento de 1/3 en la velocidad; las velocidades típicas de la placa 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 intensidad decreciente de la luz emitida por la tableta fosforescente después de su excitación, así como las altas tolerancias incorporadas. ^[5] Sin embargo, el concepto fue desarrollado más tarde en 1900 por Henry Chapman Jones (1855-1932) en el desarrollo de su probador de placas y 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 Vero Charles Driffield (1848-1915). En su sistema, los números de velocidad eran inversamente proporcionales a la exposición requerida. Por ejemplo, una emulsión con una sensibilidad de 250 H&D requeriría diez veces la exposición de una emulsión con una sensibilidad de 2500 H&D. ^[7]

Los métodos para determinar la sensibilidad se modificaron posteriormente en 1925 (en relación con la fuente de luz utilizada) y en 1928 (en relación con la fuente de luz, el revelador y el factor proporcional); esta última variante a veces se denominó "H&D 10". El sistema H&D fue oficialmente ^[8] aceptado como estándar en la ex Unión Soviética desde 1928 hasta septiembre de 1951, cuando fue reemplazado por 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 menor exposición que produjera un oscurecimiento visible al revelarla. La velocidad se expresaba en grados Scheiner, que originalmente iban de 1° a 20° Sch., y cada incremento de un grado correspondía a un factor multiplicativo de mayor sensibilidad a la luz. Este factor multiplicativo se determinaba 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 de Scheiner eran -veces más (o menos) sensibles entre sí. Un incremento de 3° Sch. se acercaba a duplicar la sensibilidad ^{[7] [9]} . ${\displaystyle {\sqrt[{19}]{100}}=1.2742...}$ ${\displaystyle ({\sqrt[{19}]{100}})^{3}=2.06914...}$

El sistema se amplió posteriormente para cubrir rangos más amplios y algunas de sus deficiencias prácticas fueron abordadas por el científico austríaco Josef Maria Eder (1855-1944) ^[3] y el botánico nacido en Flandes Walter Hecht  [de] (1896-1960), (quienes, en 1919/1920, desarrollaron conjuntamente su sensitómetro de cuña neutra Eder-Hecht que medía las velocidades de emulsión en grados Eder-Hecht ). A los fabricantes les seguía resultando difícil determinar de forma fiable las velocidades de las películas, a menudo solo comparándolas con productos de la competencia ^[3] , de modo que empezó a difundirse un número cada vez mayor de sistemas modificados semibasados ​​en Scheiner, que ya no seguían los procedimientos originales de Scheiner y, por tanto, frustraban la idea de comparabilidad. ^{[3] [10]}

El sistema de Scheiner fue finalmente abandonado en Alemania, cuando en 1934 se introdujo el sistema estandarizado DIN. En diversas formas, siguió 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] propuesto por el comité de sensitometría de la Deutsche Gesellschaft für photographische Forschung ^[11] desde 1930 ^{[12] [13]} y presentado por Robert Luther  [de] ^{[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 de base 10 de la sensibilidad multiplicado por 10, similar a los decibelios . Por lo tanto, un aumento de 20° (y no 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 de base 10 de 2 (0,30103...): ^[9]

${\displaystyle \log _{10}{(2)}=0.30103...\approx 3/10}$.

Una caja de Agfacolor Neu con la instrucción "Exponer como 15/10° DIN" (en alemán).

Al igual que en el sistema de Scheiner, las velocidades se expresaban en "grados". Originalmente, la sensibilidad se escribía como una fracción con "décimas" (por ejemplo, "18/10° DIN"), ^[16] donde el valor resultante 1,8 representaba el logaritmo relativo en base 10 de la velocidad. Las "décimas" se abandonaron más tarde con la norma DIN 4512:1957-11, y el ejemplo anterior se escribiría como "18° DIN". ^[7] El símbolo de grado se eliminó finalmente con la norma DIN 4512:1961-10. Esta revisión también supuso cambios significativos en la definición de las velocidades de las películas para dar cabida a los cambios, entonces recientes, en la norma estadounidense ASA PH2.5-1960, de modo que las velocidades de las películas negativas en blanco y negro se duplicaran, es decir, una película previamente marcada como "18° DIN" ahora se etiquetaría como "21 DIN" sin cambios de emulsión.

Originalmente pensado sólo para películas negativas en blanco y negro, el sistema fue posteriormente ampliado y reagrupado en nueve partes, incluyendo DIN 4512-1:1971-04 para películas negativas en blanco y negro, DIN 4512-4:1977-06 para películas inversas en color y DIN 4512-5:1977-10 para películas negativas en color.

A nivel internacional, el sistema alemán DIN 4512 fue reemplazado en la década de 1980 por las normas ISO 6:1974 ^[17] , ISO 2240:1982 ^[18] e ISO 5800:1979 ^[19], donde la misma sensibilidad se expresa en forma lineal y logarítmica como "ISO 100/21°" (ahora nuevamente con el símbolo de grado). Estas normas ISO fueron adoptadas posteriormente también por la DIN. Finalmente, las últimas revisiones de la norma DIN 4512 fueron sustituidas por las normas ISO correspondientes, DIN 4512-1:1993-05 por DIN ISO 6:1996-02 en septiembre de 2000, DIN 4512-4:1985-08 por DIN ISO 2240:1998-06 y DIN 4512-5:1990-11 por DIN ISO 5800:1998-06, ambas en julio de 2002.

BSI

Cuando  se publicó la norma BS 935:1941 durante la Segunda Guerra Mundial , que especificaba las 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 fraccionario y números de velocidad aritméticos , para compatibilidad con Weston y GE . ^[20]

La norma británica BS 1380:1947 adoptó el criterio de gradiente fraccionario de la norma estadounidense de 1943, y también incluyó números de velocidad aritmética además de números logarítmicos . ^[21] El número de velocidad logarítmica propuesto en la posterior norma BS 1380:1957 era casi idéntico a 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 norma ISO 6:1974, que correspondía a la norma BS 1380:Parte 1:1973. ^[23]

Weston

Fotómetro Weston modelo 650 de aproximadamente 1935

Fotómetro Weston Master de principios de los años 1935-1945

Antes de la llegada del sistema ASA, el sistema de clasificación de velocidad de película de Weston fue introducido por Edward Faraday Weston (1878-1971) y su padre, el Dr. Edward Weston (1850-1936), un ingeniero eléctrico nacido en Gran Bretaña, industrial y fundador de la Weston Electrical Instrument Corporation con sede en EE. UU., ^[24] con el modelo Weston 617, uno de los primeros medidores de exposición fotoeléctricos, en agosto de 1932. El medidor y el sistema de clasificación de película fueron inventados por William Nelson Goodwin, Jr., ^{[25] [26]} quien trabajó para ellos ^[27] y más tarde recibió una Medalla Howard N. Potts por sus contribuciones a la ingeniería.

La empresa probó y publicó con frecuencia clasificaciones de velocidad para la mayoría de las películas de la época. Las clasificaciones de velocidad de las películas de Weston se podían encontrar desde entonces en la mayoría de los exposímetros de Weston y, a veces, los fabricantes de películas y terceros hacían referencia a ellas ^[28] en sus pautas de exposición. Como los fabricantes a veces eran creativos con las velocidades de las películas, la empresa llegó al extremo de advertir a los usuarios sobre los usos no autorizados de sus clasificaciones de películas en sus folletos de "clasificaciones de películas de Weston". ^[29]

El Weston Cadet (modelo 852 introducido en 1949), el Direct Reading (modelo 853 introducido en 1954) y el Master III (modelos 737 y S141.3 introducidos en 1956) fueron los primeros de su línea de exposímetros en cambiar y utilizar en su lugar la escala ASA, que ya estaba establecida. Otros modelos utilizaron la escala original de Weston hasta aproximadamente 1955. La empresa siguió publicando las clasificaciones de películas de 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 valores más nuevos de Weston se basaban en el sistema ASA y debían convertirse para su uso con exposímetros Weston más antiguos restando 1/3 de paso de exposición según la recomendación de Weston. ^[30] Por el contrario, las clasificaciones de velocidad de película Weston "antiguas" se podían convertir en clasificaciones Weston "nuevas" y en la escala ASA sumando la misma cantidad, es decir, una clasificación de película de 100 Weston (hasta 1955) se correspondía con 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 se pueden tener en cuenta al comparar con los valores ASA o ISO más nuevos.

General Electric

Antes del establecimiento de la escala ASA ^[31] y de manera 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 su uso con sus medidores se publicaron en folletos de Valores de película de General Electric ^[32] actualizados periódicamente y en el Libro de datos fotográficos de General Electric . ^[33]

General Electric pasó a utilizar la escala ASA en 1946. Los medidores fabricados desde febrero de 1946 ya están equipados con la escala ASA (denominada "Índice de exposición"). Para algunos de los medidores más antiguos con escalas en "Velocidad de película" o "Valor de película" (por ejemplo, los modelos DW-48, DW-49, así como las primeras variantes DW-58 y GW-68), el fabricante disponía de cubiertas reemplazables con escalas ASA. ^{[32] [34]} La empresa siguió publicando valores de película recomendados después de esa fecha, sin embargo, luego se alinearon con la escala ASA.

ASA

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

La escala ASA es una escala lineal, es decir, una película denominada con una velocidad de película 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 ASA PH2.5-1960, cuando se perfeccionó el método para determinar la velocidad de la película y se abandonaron los factores de seguridad aplicados anteriormente contra la subexposición, duplicando efectivamente la velocidad nominal de muchas películas negativas en blanco y negro. Por ejemplo, una Ilford HP3 que había sido clasificada en 200 ASA antes de 1960 fue etiquetada como 400 ASA después sin ningún cambio en la emulsión. Se aplicaron cambios similares al sistema DIN con DIN 4512:1961-10 y al sistema BS con BS 1380:1963 en los años siguientes.

Además de la escala de velocidad aritmética establecida, la 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 velocidad de la película. Durante algún tiempo, los grados ASA también se imprimieron en cajas de película y también cobraron vida en forma de valor de velocidad APEX S _{v (sin símbolo de grado).}

La ASA PH2.5-1960 fue revisada como ANSI PH2.5-1979, sin las velocidades logarítmicas, y luego reemplazada por NAPM IT2.5–1986 de la Asociación Nacional de Fabricantes Fotográficos, que representó la adopción por parte de los EE. UU. del estándar internacional ISO 6. La última edición de ANSI/NAPM IT2.5 se publicó en 1993.

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

Las velocidades de las películas de inversión de color se definieron en ANSI PH2.21-1983, que se revisó en 1989 antes de convertirse en ANSI/NAPM IT2.21 en 1994, la adopción por parte de EE. UU. de la norma ISO 2240.

A nivel internacional, el sistema ASA fue reemplazado por el sistema de velocidad de película ISO entre 1982 y 1987, sin embargo, la escala de velocidad aritmética ASA continuó viva como el valor de velocidad lineal del sistema ISO.

GOST

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

GOST (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 exUnión Soviéticadesde octubre de 1951,^{[ cita requerida ]}reemplazando los números de Hurter & Driffield (H&D, cirílico: ХиД),^[35]que se habían utilizado desde 1928.^{[ cita requerida ]}

La 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 niebla, a diferencia del 0,1 de la ASA. ^[37] Las marcas GOST solo se encuentran en equipos fotográficos anteriores a 1987 (películas, cámaras, fotómetros , etc.) fabricados en la Unión 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 múltiples partes, incluidas GOST 10691.6–88 ^[40] y GOST 10691.5–88 ^[41] , que entraron en funcionamiento el 1 de enero de 1991.

Sistema actual: ISO

Las normas de velocidad de película ASA y DIN se han combinado en las normas ISO desde 1974.

La norma internacional actual para medir la velocidad de las películas negativas en color es la 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 las velocidades de las películas negativas en blanco y negro y de las películas reversibles en color, respectivamente.

La determinación de las velocidades ISO con cámaras fotográficas 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 una logarítmica . ^[44] La escala aritmética ISO corresponde al sistema aritmético ASA, donde una duplicación de la sensibilidad de la película se representa mediante una duplicación del valor numérico de la velocidad de la película. En la escala logarítmica ISO, que corresponde a la escala DIN, agregar 3° al valor numérico constituye una duplicación de la sensibilidad. Por ejemplo, una película con una clasificación ISO 200/24° es dos veces más sensible que una con una clasificación ISO 100/21°. ^[44]

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

Conversión entre escalas actuales

Una Yashica FR con marcas ASA y DIN

La conversión de velocidad aritmética S a velocidad logarítmica S ° se da por ^[17]

${\displaystyle S^{\circ }=10\log S+1}$

y redondeando al entero más cercano; el logaritmo es base 10. La conversión de velocidad logarítmica a velocidad aritmética se da mediante ^[46]

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

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

Notas de la tabla:

1. Las velocidades que se muestran en negrita en APEX, ISO y ASA son valores realmente asignados en los estándares de velocidad de las respectivas agencias; otros valores son extensiones calculadas de las velocidades asignadas utilizando las mismas progresiones que para las velocidades asignadas.
2. Los valores de APEX  S _v de 1 a 10 corresponden a los grados logarítmicos ASA de 1° a 10° encontrados en ASA PH2.5-1960.
3. Las velocidades aritméticas ASA de 4 a 5 se toman de ANSI PH2.21-1979 (Tabla 1, pág. 8).
4. Las velocidades aritméticas 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 10 000. Sin embargo, el límite superior para _{el ruido} S  10 000 se estableció en 12 500, lo que sugiere que la ISO puede haber previsto una progresión de 12 500, 25 000, 50 000 y 100 000, similar a la de 1250 a 10 000. 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 mayores en una progresión exacta de potencia de 2 a partir de la velocidad más alta previamente alcanzada (6400) en lugar de redondear a una extensión de la progresión existente. Las clasificaciones de velocidad superiores a 10 000 se han definido finalmente en la norma ISO 12232:2019. ^[42]
8. La mayoría de las SLR modernas con película de 35 mm admiten un rango de velocidad de película automática de ISO 25/15° a 5000/38° con películas con codificación DX , o ISO 6/9° a 6400/39° manualmente (sin utilizar compensación de exposición ). El rango de velocidad de película con compatibilidad con flash TTL es menor, generalmente ISO 12/12° a 3200/36° o menos.
9. El accesorio Booster ^{[54] para la} Canon Pellix QL (1965) y Canon FT QL (1966) admitía velocidades de película de 25 a 12800 ASA.
10. El dial de velocidad de película de la Canon A-1 (1978) admitía un rango de velocidad de 6 a 12800 ASA (pero ya llamadas velocidades de película ISO en el manual). ^[55] En esta cámara, la compensación de exposición y las velocidades de película extremas 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° a ISO 100000/51° en pasos de media exposición. ^{[47] [48]}
12. Las velocidades aritméticas de los fabricantes de cámaras digitales de 12800 a 409600 son de especificaciones de Nikon (12800, 25600, 51200, 102400 en 2009, ^[56] 204800 en 2012, ^[60] 409600 en 2014 ^[62] ), Canon (12800, 25600, 51200, 102400 en 2009, ^[57] 204800 en 2011, ^[59] 4000000 en 2015 ^[64] ), Sony (12800 en 2009, ^[66] 25600 en 2010, ^[67] 409600 en 2014 ^[63] ), Pentax (12800, 25600, 51200 en 2010, ^[68] 102400, 204800 en 2014 ^[61] ) y Fujifilm (12800 en 2011 ^[69] ).

Conversión histórica de ASA y DIN

Tabla de conversión de velocidad de película histórica, 1952 ^[70]

Cámara clásica Tessina con guía de exposición, finales de los años 50

Como se explicó en las secciones ASA y DIN, la definición de las escalas ASA y DIN cambió varias veces en la década de 1950 y hasta principios de la década de 1960, por lo que fue necesario realizar una conversión entre las diferentes escalas. Dado que el sistema ISO combina las definiciones más recientes de ASA y DIN, esta conversión también es necesaria al comparar las escalas ASA y DIN más antiguas con la escala ISO.

La imagen muestra una conversión ASA/DIN en un libro de fotografía de 1952 ^[70] en el que 21/10° DIN se convirtió a ASA 80 en lugar de ASA 100.

Algunas guías de exposición de cámaras clásicas muestran la conversión antigua tal como era válida en el momento de la producción, por ejemplo, la guía de exposición de la cámara clásica Tessina (desde 1957), donde 21/10° DIN se relaciona con ASA 80, 18° DIN con ASA 40, etc. Los usuarios de cámaras clásicas pueden confundirse si no conocen los antecedentes históricos de los estándares cambiantes.

Determinación de la velocidad de la película

Método ISO 6:1993 para determinar la velocidad de la película en blanco y negro.

Película de grabación 1000 ASA, Barrio Rojo, Ámsterdam, Graffiti 1996

La velocidad de la película se obtiene a partir de un gráfico de la densidad óptica frente al logaritmo de la exposición de la película, conocido como curva D -log H o curva de Hurter-Driffield . Normalmente, hay cinco regiones en la curva: la base + niebla, la punta, la región lineal, el hombro y la región sobreexpuesta. Para la película negativa en blanco y negro , el "punto de velocidad" m es el punto de la curva donde la densidad excede la densidad de la base + niebla 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 satisface la condición de contraste especificada. La velocidad aritmética ISO se determina a partir de:

${\displaystyle S={\frac {0.8\;{\text{lx⋅s}}}{H_{\mathrm {m} }}}}$

Luego, este valor se redondea a la velocidad estándar más cercana en la Tabla 1 de ISO 6:1993.

La determinación de la velocidad para películas negativas en color es un concepto similar, pero más complejo porque implica curvas separadas para azul, verde y rojo. La película se procesa de acuerdo con las recomendaciones del fabricante de la película en lugar de un contraste específico. La velocidad ISO para películas reversibles en color se determina a partir del centro de la curva en lugar del umbral; nuevamente implica curvas separadas para azul, verde y rojo, y la película se procesa de acuerdo con las recomendaciones del fabricante de la película.

Aplicación de velocidad de película

La velocidad de la película se utiliza en las ecuaciones de exposición para encontrar los parámetros de exposición adecuados. El fotógrafo dispone de cuatro variables para obtener el efecto deseado: iluminación , velocidad de la película, número f (tamaño de la abertura) y velocidad de obturación (tiempo de exposición). La ecuación se puede expresar como proporciones o, tomando el logaritmo (base 2) de ambos lados, mediante la adición, utilizando el sistema APEX, en el que cada incremento de 1 es una duplicación de 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 abertura , siendo el diámetro en sí mismo proporcional a la raíz cuadrada del área de la abertura. Por lo tanto, un objetivo ajustado af /1,4permite que llegue al plano focal el doble de luz que una lente configurada paray​2. Por lo tanto, cada factor del número f de la raíz cuadrada de dos (aproximadamente 1,4) también es un punto, por lo que las lentes suelen marcarse en esa progresión:y​1.4, 2, 2.8, 4, 5.6, 8, 11, 16, 22, 32, etc.

La velocidad aritmética ISO tiene una propiedad útil para los fotógrafos que no cuentan con el equipo necesario para tomar una lectura de luz medida. Por lo general, se logrará una exposición correcta para una escena iluminada por el frente y con un sol brillante si la apertura del lente está ajustada a f/16 y la velocidad de obturación es la recíproca de la velocidad ISO de la película (por ejemplo, 1/100 de segundo para una película ISO 100). Esto se conoce como la regla soleada 16 .

Índice de exposición

El índice de exposición, o EI, se refiere a la clasificación de velocidad asignada a una película y situación de disparo en particular en variación con la velocidad 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 puede simplemente llamarse ajuste de velocidad , en comparación con la clasificación de velocidad .

Por ejemplo, un fotógrafo puede clasificar una película ISO 400 en EI 800 y luego utilizar el procesamiento forzado para obtener negativos imprimibles en condiciones de poca luz. La película ha sido expuesta a EI 800.

Otro ejemplo es el que se produce cuando el obturador de una cámara está mal calibrado y sobreexpone o subexpone constantemente la película; de manera similar, un fotómetro puede ser impreciso. Se puede ajustar la configuración de EI en consecuencia para compensar estos defectos y producir negativos expuestos correctamente de manera constante.

Reciprocidad

Tras la exposición, la cantidad de energía luminosa que llega a la película determina el efecto sobre la emulsión. Si el brillo de la luz se multiplica por un factor y la exposición de la película se reduce por 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 a la misma densidad. Esta regla se llama reciprocidad . Los sistemas para determinar la sensibilidad de una emulsión son posibles porque la reciprocidad se mantiene en un amplio rango de condiciones habituales. En la práctica, la reciprocidad funciona razonablemente bien para películas fotográficas normales para el rango de exposiciones entre 1/1000 de segundo a 1/2 segundo. Sin embargo, esta relación se rompe fuera de estos límites, un fenómeno conocido como fallo de reciprocidad . ^[71]

Sensibilidad y grano de la película

Negativo de película en blanco y negro granulado de alta velocidad

El tamaño de los granos de haluro de plata en la emulsión afecta la sensibilidad de la película, que está relacionada con la granularidad porque los granos más grandes le dan a la película una mayor sensibilidad a la luz. La película de grano fino, como la película diseñada para retratos o para copiar negativos de cámara originales , es relativamente insensible o "lenta", porque requiere una luz más brillante o una exposición más prolongada que una película "rápida". Las películas rápidas, que se utilizan para fotografiar con poca luz o capturar movimiento a alta velocidad, producen imágenes comparativamente granulosas.

Kodak ha definido un "Índice de grano de impresión" (PGI) para caracterizar el grano de la película (solo películas negativas en color), basándose en la diferencia perceptible de grano en las impresiones. También definen la "granularidad", una medición del grano que utiliza una medición RMS de las fluctuaciones de densidad en una película expuesta de manera uniforme, medida con un microdensitómetro con una apertura de 48 micrómetros. ^[72] La granularidad varía con la exposición: la película subexpuesta se ve más granulada que la película sobreexpuesta.

Anomalías de marketing

Algunas películas en blanco y negro de alta velocidad, como Ilford Delta  3200, P3200 T-Max y T-MAX P3200, se comercializan con velocidades de película superiores a su verdadera velocidad ISO, determinada mediante el método de prueba ISO. Según las respectivas hojas de datos, el producto Ilford es en realidad una película ISO 1000, ^[73] 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 sus envases. ^[74] Kodak y Fuji también comercializaron películas E6 diseñadas para prensado (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.

Índice de exposición y velocidad ISO de la cámara digital

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

En los sistemas de cámaras digitales , se puede lograr una relación arbitraria entre los valores de exposición y los datos del sensor configurando la ganancia de señal del sensor. La relación entre los valores de los 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 el caso de las cámaras fotográficas digitales ("cámaras digitales fijas"), el fabricante especifica un índice de exposición (IE), comúnmente llamado ajuste ISO , de modo que los archivos de imagen sRGB producidos por la cámara tengan una luminosidad similar a la que se obtendría con una película del mismo índice IE con la misma exposición. El diseño habitual es que los parámetros de la cámara para interpretar los valores de los datos del sensor en valores sRGB sean fijos y se admitan varias opciones de IE diferentes variando la ganancia de señal del sensor en el ámbito analógico, antes de la conversión a digital. Algunos diseños de cámaras proporcionan al menos algunas opciones de IE ajustando la ganancia de señal del sensor en el ámbito digital ("ISO expandido"). Algunos diseños de cámaras también proporcionan un ajuste de EI mediante una selección de parámetros de luminosidad para la interpretación de los valores 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 áreas de sombra de la foto.

Las cámaras digitales han superado con creces a las cámaras de película en términos de sensibilidad a la luz, con velocidades ISO equivalentes de hasta 4.560.000, una cifra inimaginable en el ámbito de la fotografía convencional con película. 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 en que se captura la foto, lo que permite a los fotógrafos almacenar imágenes que tienen un mayor nivel de refinamiento y que habrían requerido un tiempo prohibitivo para procesarlas con generaciones anteriores de hardware de cámaras digitales.

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

La norma ISO 12232:2006 ^[75] ofrecía 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 en particular. Tres de las técnicas de la norma ISO 12232:2006 se trasladaron de la versión de 1998 de la norma, mientras que dos técnicas nuevas que permitían la medición de archivos de salida JPEG se introdujeron a partir de la CIPA DC-004. ^[76] Según la técnica seleccionada, el índice de exposición podía depender de la sensibilidad del sensor, el ruido del sensor y la apariencia 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 ha informado ^[77] que utilizó una variación para caracterizar la sensibilidad de dos de sus sensores en 2001.

La técnica del índice de exposición recomendado (REI), nueva en la versión 2006 del estándar, permite al fabricante especificar las opciones de EI de un modelo de cámara de forma arbitraria. Las opciones se basan únicamente en la opinión del fabricante sobre qué valores de EI producen imágenes sRGB bien expuestas en los distintos ajustes de sensibilidad del sensor. Esta es la única técnica disponible en el estándar para formatos de salida que no están en el espacio de color sRGB. También es la única técnica disponible en el estándar cuando se utiliza la medición multizona (también denominada medición de patrones ).

La técnica de sensibilidad de salida estándar (SOS), también nueva en la versión 2006 de la norma, especifica de manera efectiva que el nivel promedio en la imagen sRGB debe ser 18% gris más o menos 1/3 de punto cuando la exposición está controlada por un sistema de control de exposición automático calibrado según ISO 2721 y ajustado a EI sin compensación de exposición . Debido a 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 sin procesar . 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 norma DC-008 ^[78] actualiza la especificación Exif para diferenciar entre estos valores. En consecuencia, las tres técnicas EI heredadas de la norma ISO 12232:1998 no se utilizan ampliamente en los modelos de cámara recientes (aproximadamente de 2007 y posteriores). Como esas técnicas anteriores no permitían la medición a partir de imágenes producidas con compresión con pérdida , no se pueden utilizar en absoluto en cámaras que producen imágenes solo en formato JPEG.

La técnica basada en la saturación (SAT o S _{sat ) está estrechamente relacionada con la técnica SOS, ya que el nivel de salida sRGB se mide al 100 % de blanco en lugar de al 18 % de gris. El valor SOS es efectivamente 0,704 veces el valor basado en la saturación.} ^[79] Debido a 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 sin procesar. ^{[ cita requerida ]} No es aplicable cuando se utiliza la medición multizona.

Las dos técnicas basadas en ruido rara vez se han utilizado en cámaras digitales de consumo. ^{[ cita requerida ]} Estas técnicas especifican el EI más alto que se puede utilizar y al mismo tiempo proporcionar una imagen "excelente" o una imagen "utilizable", según la técnica elegida. ^{[ cita requerida ]}

Se ha publicado una actualización de esta norma como ISO 12232:2019, que define una gama más amplia 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 imágenes realizado en la cámara, y se expresan en términos de la exposición luminosa H (en lux segundos ) que llega al sensor. Para una lente de cámara típica con una distancia focal efectiva f que es mucho menor que la distancia entre la cámara y la escena fotografiada, H viene dada por

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

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 apertura y

${\displaystyle q={\frac {\pi }{4}}T\,v(\theta )\,\cos ^{4}\theta }$

es un factor que depende de la transmitancia T de la lente, del factor de viñeteado v ( θ ) y del 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. ^[80]

Velocidad basada en saturación

La velocidad basada en la saturación se define como

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

donde es la exposición máxima posible que no conduce a una salida de cámara recortada o florecida. 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 a digital , se puede aumentar la velocidad de saturación. El factor 78 se elige de modo que los ajustes de exposición basados ​​en un fotómetro estándar y una superficie reflectante del 18 por ciento darán como resultado una imagen con un nivel de gris del 18 %/ √ 2  = 12,7 % de saturación. El factor √ 2 indica que hay medio punto de margen para lidiar con los reflejos especulares que aparecerían más brillantes que una superficie blanca difusa que refleja el 100 %. ^[75] ${\displaystyle H_{\mathrm {sat} }}$

Velocidad basada en ruido

Ruido digital a 3200 ISO frente a 100 ISO

La velocidad basada en el ruido se define como la exposición que dará lugar a una determinada relación señal-ruido en píxeles individuales . Se utilizan dos relaciones, la relación 40:1 ("calidad de imagen excelente") y la relación 10:1 ("calidad de imagen aceptable"). Estas relaciones se han determinado subjetivamente en función de una resolución de 70 píxeles por cm (178 DPI) cuando se observa 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 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. ^[75]

Sensibilidad de salida estándar (SOS)

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

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

donde es la exposición que dará lugar a valores de 118 en píxeles de 8 bits, que es el 18 por ciento del valor de saturación en imágenes codificadas como sRGB o con gamma  = 2,2. ^[75] ${\displaystyle H_{\mathrm {sos} }}$

Discusión

La norma especifica cómo debe informar la cámara sobre las clasificaciones de velocidad. Si la velocidad basada en el ruido (40:1) es mayor que la velocidad basada en la saturación, se debe informar la velocidad basada en el ruido, redondeada hacia abajo a un valor estándar (por ejemplo, 200, 250, 320 o 400). La razón es que la exposición según la velocidad basada en la 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 la saturación hasta la velocidad basada en el ruido de 10:1. Si la velocidad basada en el ruido (40:1) es menor que la velocidad basada en la saturación, o no está definida debido al alto nivel de ruido, se especifica la velocidad basada en la saturación, redondeada hacia arriba a un valor estándar, porque el uso de la velocidad basada en el ruido daría lugar a imágenes sobreexpuestas. La cámara también puede informar la velocidad basada en SOS (explícitamente como una velocidad SOS), redondeada a la clasificación de velocidad estándar más cercana. ^[75]

Por ejemplo, un sensor de cámara puede tener las siguientes propiedades: , , y . Según el estándar, la cámara debe informar su sensibilidad como ${\displaystyle S_{40:1}=107}$ ${\displaystyle S_{10:1}=1688}$ ${\displaystyle S_{\mathrm {sat} }=49}$

ISO 100 (luz diurna)

Latitud de velocidad ISO 50–1600

ISO 100 (SOS, luz del día) .

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

ISO 200 (luz diurna) ,

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 ). ^[75]

A pesar de estas definiciones estándar detalladas, las cámaras normalmente no indican claramente si la configuración "ISO" del usuario se refiere a la velocidad basada en el ruido, la velocidad basada en la saturación o la sensibilidad de salida especificada, o incluso a algún número inventado con fines comerciales. Debido a que la versión de 1998 de la norma ISO 12232 no permitía la medición de la salida de la cámara que tenía compresión con pérdida, 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 CIPA DC-004 en 2006, los fabricantes japoneses de cámaras fotográficas digitales deben especificar si una clasificación de sensibilidad es REI o SOS. ^{[ cita requerida ]}

Un ajuste de SOS mayor para un sensor determinado conlleva cierta pérdida de calidad de imagen, al igual que con la película analógica. Sin embargo, esta pérdida es visible 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. [ ^81]

Véase también

• Velocidad de cuadros
• Velocidad de la lente
• Número preferido

Referencias

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Lectura adicional

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Enlaces externos

• ¿Qué significa ISO para las cámaras digitales? Preguntas frecuentes sobre fotografía digital
• Modelado, estimación y eliminación de ruido dependiente de la señal para sensores de imágenes digitales

• Hoja de cálculo que compara los sistemas de velocidad de película del "Manual de fotografía" de Henney y Dudley (1939)