INTRODUCCIÓN

En varios de mis artículos se hace referencia a la web DxOMark. Aparecida en 2007, esta página recopila valores de parámetros cualitativos del sensor de las diferentes cámaras del mercado, basados exclusivamente en mediciones hechas sobre sus archivos RAW.

Abstraerse del procesado interno de la cámara (construcción del JPEG), así como de las ópticas (DxOMark hace sus pruebas sin acoplar ningún objetivo en la cámara), permite aislar el sensor del resto del sistema para medir de forma rigurosa su rendimiento. Esto permite hacer comparaciones objetivas entre sensores de diferentes cámaras.

Esta metodología es criticada muchas veces como poco útil para sacar conclusiones del rendimiento que puede esperarse en un supuesto de uso real. Mi opinión es que cuando se piensa así es fruto del desconocimiento o incomprensión de lo que realmente significan las mediciones de DxOMark.

El artículo trata de explicar las gráficas y medidas más relevantes de DxOMark, las relativas al ruido. El objetivo es que el usuario pueda trasladar este conocimiento a la hora de evaluar la cámara que mejor se adapta a sus necesidades reales como fotógrafo, en lo que respecta a las prestaciones del sensor.

Pero no debe olvidarse que una cámara digital no consta solo de su sensor. El rendimiento del sistema completo vendrá condicionado por el sensor, pero también por la óptica usada, la forma de medir y de exponer, el procesado RAW,... Es por lo tanto un error concluir que el sensor que mejor parado salga en DxOMark, sea necesariamente el que mejor resultado proporcionará en un caso de uso real.

Como ejemplo tomaremos los datos recientemente aparecidos de la Fujifilm FinePix X100, la cual presenta una peculiaridad no encontrada habitualmente en otros sensores y que nos servirá como ejemplo didáctico:


Fig. 1 Parámetros DxOMark relativos al ruido del sensor en la Fuji X100.

1. SENSIBILIDAD ISO ("ISO Sensitivity")

El parámetro ISO en una cámara digital es, junto con la apertura y la velocidad, el tercer ajuste que permite al fotógrafo controlar la exposición resultante en el archivo RAW. Para tener clara una terminología sobre el ISO daremos algunas definiciones previas:

DEFINICIONES DE ISO

Respecto al origen de los valores numéricos del ajuste ISO podemos distinguir dos tipos de valores ISO:

• Valor ISO declarado: es el valor ISO nominal manifestado por el fabricante y que corresponde con la escala clásica de valores de sensibilidades de la película fotoquímica: ISO100, ISO200, ISO400,... En ocasiones se declaran ISOs algo menos convencionales como ISO80, ISO160,... que son igualmente nominales.



• Valor ISO medido: es el ISO efectivo obtenido midiendo directamente sobre los niveles del archivo RAW. Ante una determinada cantidad de luz incidente en el sensor, un mayor ISO medido significa que el archivo RAW obtuvo un mayor nivel de exposición final (es decir, un nivel más cercano a la saturación del sensor). Es el valor que calcula y emplea DxOMark en todas sus gráficas.

La gráfica de ISO de DxOMark representa precisamente la relación entre ambos valores ISO para cada sensor. A continuación se muestra la correspondiente a la Fuji X100 (pulsando sobre la imagen puede verse a tamaño original):


Fig. 2 ISOs medidos de la Fuji X100 según DxOMark.

Observando la gráfica podemos darnos cuenta rápidamente de dos cosas: todos los ISOs medidos están por debajo del ISO nominal teórico (aprox. unos 2/3EV), y además a partir de ISO1600 el valor de ISO medido se estanca.

El segundo efecto es exclusivo de esta cámara y lo comentaremos después. Pero respecto a tener ISOs medidos por debajo del ISO nominal, y en contra de lo que se suele comentar recurrentemente en foros e incluso en webs especializadas de cierto renombre, hay que dejar claro que es algo totalmente irrelevante. No es ni mejor ni peor un sensor con ISOs efectivos por encima, por debajo, o exactamente en línea con la normativa de referencia ISO.

Que una cámara tenga ISOs efectivos mayores que otra, solo significa que exponiendo en ambas de acuerdo al fotómetro la primera arrojará niveles RAW más altos, es decir más cercanos a la saturación del sensor, que la segunda. O lo que es lo mismo, proporcionará un menor margen de seguridad antes de quemar las altas luces del archivo RAW que la segunda. Nada que no se pueda igualar compensando a la baja la exposición.

Lo verdaderamente importante para el fotógrafo que dispara en RAW es conocer bien cómo se comporta su cámara, y esto no supone más que saber cuantos pasos de margen de exposición hay entre la medición de su fotómetro, y el momento en que el sensor empieza a quemar las altas luces en el archivo RAW.

~~~
Respecto a la naturaleza de la implementación real del ISO podremos distinguir dos orígenes físicos del ISO:

• ISOs reales: ISOs producto de una amplificación analógica previa a la digitalización de la señal, construídos por tanto siempre dentro de la cámara. Son los únicos ISOs que suponen una mejora en la relación S/N (en algunas cámaras más que en otras) cuando se fijan la apertura y la velocidad, como se estudió en detalle en el artículo Mejora en ruido subiendo el ISO. Son por lo tanto los únicos que realmente pueden aportar una mejora en la calidad de la captura al fotógrafo que dispara en RAW.



• ISOs forzados: ISOs resultado de aplicar una amplificación digital (es decir una multiplicación numérica) posterior a la digitalización de la señal, a un ISO real. Los ISOs más altos de todas las cámaras son casi siempre ISOs forzados por el propio software de la cámara; p.ej. los huecos de este histograma delatan claramente cómo el ISO6400 de la Canon 5D Mark II es en realidad un ISO3200 forzado en un paso. En otras ocasiones el forzado del ISO tiene lugar fuera de la cámara de forma transparente al usuario, cuando el revelador RAW sigue las instrucciones de los metadatos incrustados en el archivo RAW; p.ej. las Canon 5D y 5D Mark II obtienen su ISO50 indicándole al revelador RAW que fuerce un paso a la baja una captura hecha a un ISO100 real. Por último el usuario puede también forzar el ISO en el revelado RAW; p.ej. aumentar en un paso la exposición de una captura hecha a ISO1600 nos proporciona un ISO3200 forzado.

Qué ISOs son reales y qué ISOs son forzados en mi cámara? ésta es la pregunta del millón y DxOMark no da una respuesta a la misma. En esta web solo se miden ISOs efectivos sobre los datos RAW, independientemente de que estos sean reales o forzados.

En general los ISOs por encima de ISO1600 o ISO3200 (según modelos) serán forzados, y por lo tanto su uso no aportará nada al fotógrafo que dispara en RAW. Podría perderse de forma innecesaria información de altas luces por emplearlos, sin obtener ninguna ventaja a cambio.

Para tener información en más profundidad sobre este tema y ver formas de encontrar pistas para detectar ISOs forzados, recomiendo leer el artículo Los ISOs astronómicos. ISOs de la Canon 5D Mark II.

LOS ISOs FORZADOS DE LA FUJI X100

Un caso peculiar de ISOs forzados es la Fuji X100 que estamos usando como ejemplo, porque en ella el forzado (recordemos, multiplicación digital de los valores del RAW), no tiene lugar en la propia cámara y no afecta por tanto a los datos del archivo RAW, sino que viene informado en sus metadatos para que lo aplique si procede el revelador RAW.

Esto quedaba patente en la Fig. de 2, donde vimos que para los ISOs nominales ISO3200 e ISO6400, el ISO efectivo medido es igual y coincide con el obtenido a ISO1600.

Así cuando el revelador procese un archivo RAW a ISO3200 o ISO6400 de esta cámara, aplicará clandestinamente una sobreexposición de 1 ó 2 pasos respectivamente para mostrar la imagen que correspondería a un ISO3200 o ISO6400, que son para los que midió el usuario.

Esto al contrario de lo que pudiera parecer, no es una desventaja sino una ventaja, y una maniobra que considero inteligente por parte de Fuji (o más bien un tanto absurda por parte del resto de fabricantes): si la escena tuviera información de altas luces, el revelador RAW va a ser capaz de "rescatarla" tras las medidas oportunas por parte del usuario (básicamente un movimiento del ajuste de exposición a la baja en 1 ó 2 pasos), cosa que no ocurrirá en otras cámaras donde el forzado del ISO en la propia máquina habrá echado a perder de forma irreversible toda esa información de altas luces, y sin obtener ninguna ventaja por ello.

Esto hace a la Fuji X100 candidata a recibir reportes de usuarios comentando su gran capacidad de "recuperar" altas luces cuando se dispara a ISO3200 y especialmente a ISO6400.

En realidad, si el usuario sabe cómo funciona su sensor, esto no significaría ninguna ventaja de esta Fuji. Alguien que conozca cuál es el ISO real más alto de su cámara solo tiene que limitarse a no usar ningún ISO por encima de ése, aunque ello suponga una subexposición general. Así no perderá esas altas luces que la Fuji no destruye gracias a que no aplica internamente la amplificación digital del RAW.

Cuando se dispara a ISO3200 o ISO6400, la Fuji está subexponiendo sistemáticamente el archivo RAW en 1 y 2 pasos respectivamente, no hay otro secreto a esta milagrosa "recuperación" de alta luces.

~~~
Otro ejemplo de ISO forzado que gracias a DxOMark podemos ver cómo no se aplica en la propia cámara, es el ISO100 de la Olympus E-P1:


Fig. 3 ISOs medidos de la Olympus E-P1 según DxOMark.

Cuando se ajusta ISO100 en la PEN, como es lógico la cámara medirá un paso en exposición por encima respecto a tener ajustado ISO200. Sin embargo viendo la gráfica, queda claro que a la hora de generar el archivo RAW la captura se realiza con la misma ganancia real que si hubiéramos ajustado ISO200.

La conclusión de esto es que disparando en RAW el ISO100 de esta cámara es una falacia, y no nos aporta nada. A todos los efectos es una captura hecha al ISO200 nominal de la cámara y por lo tanto puede darnos sorpresas de pérdida de altas luces. Es exactamente lo mismo que ocurre con el ISO50 de las Canon 5D y 5D Mark II.

~~~
La utilidad de los ISOs medidos por DxOMark viene a la hora de comparar los parámetros relativos al ruido y referenciarlos al ISO medido de cada sensor. Ésta es la forma de hacer comparativas justas como veremos en todas las gráficas que siguen a continuación, que referencian el eje X al ISO medido y no al nominal declarado.

Esta corrección de todos los tests en base al ISO efectivo, puede resultar difícil de comprender o directamente pasar desapercibida. Es sin embargo uno de los principales elementos diferenciadores que las pruebas de DxOMark tienen respecto a la inmensa mayoría de webs de comparativas, que se limitan a comparar resultados a los ISOs nominales declarados por los fabricantes.

2. CURVAS DE RELACIÓN S/N ("Full SNR")

Las medidas de Relación S/N 18% y Rango dinámico vienen del mismo sitio: las curvas de relación S/N del sensor, que lo caracterizan completamente en cuanto al ruido. Es por ello que trataremos éstas en primer lugar.

El origen y significado de las curvas de relación S/N se explica en detalle en el artículo Curvas de relación S/N. ISO y rango dinámico. Vamos a ver ahora cómo a partir de ellas se calculan los dos parámetros de ruido vistos:

Además del rendimiento de un sensor en cuanto al ruido frente a un aumento del ISO, las curvas de relación S/N permiten calcular su rango dinámico. Como ya hemos explicado en otros artículos, basta ver cuántos pasos de exposición existen entre la saturación y el nivel de exposición RAW en que la relación S/N cae por debajo de un umbral.

3. RELACIÓN S/N 18% ("SNR 18%")

Mi opinión sobre este parámetro, es que dado que informa sobre el grado de presencia de ruido en zonas con una correcta exposición (es decir, donde el ruido no supone un problema serio en ninguna cámara), resulta en realidad una medida poco interesante para estimar lo ruidoso que es un sensor.

Así que si tu problema con las cámaras digitales es la aparición de ruido al levantar las sombras, la medida en la que fijarse es el la que veremos a continuación: el Rango dinámico, mucho más que la Relación S/N 18%.

4. RANGO DINÁMICO ("Dynamic Range")

El rango dinámico de un sensor es el máximo rango de luminosidades (medidas normalmente en pasos) que es capaz de capturar con una calidad de imagen aceptable en una sola toma.

Dicho rango viene limitado en el extremo de las altas luces por la saturación del sensor, y en el extremo de las sombras por la presencia de ruido. La saturación del sensor todos la tenemos clara, sin embargo el deterioro aceptable de calidad en las sombras debido al ruido es algo mucho más subjetivo.

Por ello para medir numéricamente el rango dinámico de un sensor ha de establecerse un criterio, normalmente en forma de umbral de relación S/N mínima admisible. Así se considerará que todo lo que tenga un nivel de ruido superior a dicho límite no es información útil.

En DxOMark han considerado que este nivel

~~~

Si este contenido te ha resultado útil, considera realizar una contribución para asegurar la continuidad de esta web. Mantenerla supone un importante esfuerzo, así como un espacio y ancho de banda considerables en el servidor. Es una operación sencilla y totalmente segura.