El curioso sensor de la Pentax K5

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© Guillermo Luijk 2011 www.guillermoluijk.com El curioso sensor de la Pentax K5

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Ponencia 1er Congreso Nacional PentaxMadrid, noviembre 2011

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El curioso sensorde la Pentax K5

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2El curioso sensor de la Pentax K5 – Madrid noviembre 2011

Índice

PARTE I

RANGO DINÁMICO Y RUIDO EN UN SENSOR DIGITAL

El sensor Sony EXMOR IMX071 Rango dinámico del sensor RAW de 14 bits justificado El sensor “sin ISO” Exposición óptima en RAW

PARTE II

EL SENSOR DE LA PENTAX K5

Concepto de rango dinámico Expresión del rango dinámico Rango dinámico de la escena y de la

cámara Comparativa de rango dinámico

PARTE III

VENTAJAS DE UN SENSOR DE ALTO RANGO DINÁMICO

Escenas de alto rango dinámico Errores de subexposición Prevenir trepidación / Lograr gran PDC “Izquierdeo” del histograma

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PARTE IRANGO DINÁMICO Y RUIDO EN UN SENSOR DIGITAL

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Concepto de rango dinámico Se define como rango dinámico (RD) a la relación existente entre una

luminosidad máxima y una luminosidad mínima: MAX/MIN

Si el rango dinámico de la escena es superior al de la cámara, no se podrá capturar toda la información de la misma con una sola toma

Rango comprendido entre la zona más luminosa (luces altas), y la más oscura (sombras profundas) de la misma

Rango comprendido entre la saturación, y las sombras con un ruido tal que no permita distinguir detalle

RD DE LA ESCENA RD DE LA CÁMARA

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Expresión del rango dinámico

El rango dinámico se puede cuantificar numéricamente y expresar de diferentes formas. Por ejemplo una escena donde las altas luces sean 10.000 veces más luminosas que las sombras tendrá un...

RD lineal de 10.000

Contraste de 10.000:1

RD de 13,29 pasos o 13,29EV

RD de 80 dBlog2(10000) = log(10000)/log(2)

20·log10(10000)1EV = 6 dB

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RD de la escena: ejemplos reales (1/3)

Escena de bajo rango dinámico:

~3EV

histograma RAW

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RD de la escena: ejemplos reales (2/3)

Escena de rango dinámico medio:

~6EVhistograma RAW

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RD de la escena: ejemplos reales (3/3)

Escena de alto rango dinámico:

~12EVhistograma RAW

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Rango dinámico de la cámara: saturación y ruido El rango dinámico de la cámara es el rango de luminosidades

comprendido entre la saturación y aquella luminosidad en la que la presencia de ruido es tan grande que inutiliza las texturas

El rango dinámico de la cámara disminuye al aumentar el ISO porque al hacerlo el ruido aparece antes, en sombras no tan profundas

ruido

saturación

Canon 350D a ISO100~8EV de rango dinámico

RANGO DINÁMICO

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Comparativa de rango dinámico Con el método de estimación visual se ha comparado el rango dinámico

que es capaz de captar con uso fotográfico una serie de cámaras

Fuji (2004) destaca por su doble sensor Super CCD (HDR en la cámara)

La Pentax K5 (2010) parece haber logrado igualara 6 años después

8 8,5 9

11 11

0

4

8

12

Canon350D

Canon 5D Canon 40DSony A700Nikon D3

Fuji S3/S5Pro

Pentax K5

Rango dinámico estimado en EV

(ISO base)

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PARTE IIEL SENSOR DE LA PENTAX K5

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El sensor Sony EXMOR IMX071 El sensor de la Pentax K5 es el Sony EXMOR IMX071 de 16,2 Mpx Varias cámaras usan este sensor: Pentax K5, Nikon D7000, Sony A580

Fuente: Chipworks

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Rango dinámico del sensor (1/3) Mediciones numéricas del rango dinámico de este sensor arrojan cifras

muy altas gracias a su muy bajo ruido en las sombras profundas:

Al ISO base (trípode/luz) supera a las cámaras FF de la competencia A ISOs altos (luz escasa) su rendimiento es similar a las APS-C de la

competencia y es superada por las cámaras con sensor FF

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Rango dinámico del sensor (2/3) Aplicación Alto Rango Dinámico: hay luz suficiente para exponer bien al

ISO base y/o disponemos de un trípode pero hay sombras profundas

Los más de 2 pasos de ventaja de la Pentax K5 superan con creces a la Canon en rango dinámico absoluto

Pentax K5 Canon 5D clásica

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Rango dinámico del sensor (3/3) Aplicación Escasez de luz: no hay luz suficiente para exponer bien el

RAW al ISO base con la velocidad y apertura disponibles

Al subir el ISO el rendimiento de los dos sensores es similar cuando la luz escasea

Pentax K5 Canon 5D clásica

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RAW de 14 bits justificado Debido a su bajo ruido al ISO base, puede decirse que es el primer sensor

de 14 bits que realmente necesita y saca provecho de dichos 14 bits

RAW 14 bits

RAW 12 bits

Foto cortesía de Mika

-2 bitsposterización

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El sensor “sin ISO” (1/2) La mayoría de cámaras (Canon y en menor medida Nikon) reducen el ruido

visible al exponer mejor subiendo el ISO (manteniendo apertura/velocidad) Pero el sensor de la Pentax K5 apenas mejora en ruido al hacerlo

Pentax K5

Canon 350D

ISO100 ISO1600 ISO100 ISO1600

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El sensor “sin ISO” (2/2) La característica “sin ISO” hace que este sensor pierda un paso completo

de rango dinámico por cada paso que subimos el ISO En cambio en Canon/Nikon la pérdida de rango dinámico es menor De ahí que a ISOs altos el rendimiento del sensor de la Pentax K5 quede

por debajo de los sensores FF de la competencia

En un sensor “sin ISO”, el ajuste ISO podría convertirse en un metadato (como es el balance de blancos), realizándose todas las capturas internamente al ISO base

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Exposición óptima en RAW La forma de exponer el RAW para tener la máxima calidad de captura es

siempre el derecheo del histograma (máx. exposición sin quemar altas luces)

Pero a diferencia de en otras cámaras, en la Pentax K5 este derecheo debería lograrse exclusivamente con apertura/velocidad, no con el ISO:

Canon Es crítico subir el ISO tan pronto haya riesgo de subexposición, para

exponer lo más posible y mejorar el ruido visible final

Nikon No es tan crítico como en Canon, pero aún es recomendable subir el ISO

cuando haya riesgo de subexposición, para mejorar el ruido visible final

Pentax K5 Subir el ISO para evitar la subexposición apenas aporta nada. Por tanto

en cuanto haya posibilidad de perder detalle en las altas luces por subir el ISO, es mejor mantenerse al ISO base (aunque con ello se subexponga). Precaución: el display de la cámara puede quedar bastante oscuro

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PARTE IIIVENTAJAS DE UN SENSOR DE ALTO RANGO

DINÁMICO

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Escenas de alto rango dinámico Un sensor de mucho rango dinámico permite capturar escenas de alto

contraste

Es posible capturar en una sola toma escenas que en otra cámara requerirán hacer más de una foto

Los sensores de alto rango dinámico eliminarán la necesidad de hacer ahorquillado en escenas HDR

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Errores de subexposición Un sensor de mucho rango dinámico permite “levantar” las sombras

cuando se subexpone por error sin que aparezca un ruido excesivo

+6EV

Foto cortesía de Mika

6EV

histograma RAW

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23El curioso sensor de la Pentax K5 – Madrid noviembre 2011

Prevenir trepidación / Lograr gran PDC Un sensor de mucho rango dinámico permite exponer menos la captura

obteniendo aún un resultado de calidad en cuanto al ruido

Aumentando la velocidad de disparo evitaremos mejor una posible trepidación

Cerrando más diafragma garantizaremos una mayor PDC

MEJORA EN LA NITIDEZ DE LA IMAGEN

MEJORA EN LA PDC DE LA IMAGEN

-3EV

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“Izquierdeo” del histograma Un sensor de mucho rango dinámico permite subexponer ligeramente por

sistema, garantizando que las luces no se queman y obteniendo aún un resultado de calidad en cuanto al ruido

Este “izquierdeo” del histograma permite relegar el ajuste de exposición a un segundo plano

MEJORA EN OTROS ASPECTOS:

ENCUADRE,

COMPOSICIÓN,

ENFOQUE

...

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gracias