Digitalización de imágenes. Resolución de la cámara y calidad de la captura

La calidad de la imagen digital depende fundamentalmente de dos variables:

La resolución espacial, tamaño del píxel o potencia resolutiva:

define la capacidad de la cámara para capturar los detalles finos del modelo original. Cuanto más definidos sean los detalles visibles, mayor es la resolución.


Depende de la potencia resolutiva del objetivo, del número de celdas fotosensibles existentes en el CCD y de la distancia desde el centro de una celda hasta el centro de la siguiente, valor conocido con el nombre de separación.

Resoluciones habituales en las cámaras fotográficas digitales son 320 x 400 píxeles, 640 x 480 píxeles (VGA), 1024 x 768 píxeles (XGA), 2024 x 2024 píxeles y 1600 x 1200 píxeles (UXGA).

La resolución espacial es fundamental en la fase de muestreo de la captura (sampling).

La resolución de luminosidad, profundidad de color o nitidez, relacionada con el número de dígitos binarios asociados a cada celda, es decir, a la cantidad de información sobre la luz y el color recibidos que puede procesar cada fotosensor. La resolución de luminosidad es determinante en la fase de cuantización de la captura (quantization).


Cuando una cámara digital muestrea la imagen fotográfica la divide en píxeles, cuyo tamaño va a depender del número de células fotosensibles existentes en el CCD.

Un CCD con pocas células fotosensibles muestreará a baja resolución, con lo que los píxeles se apreciarán a simple vista, fenómeno conocido con el nombre de pixelización. Por el contrario, un CCD con muchas células fotosensibles muestreará con una elevada resolución espacial, obteniéndose una imagen digital de gran calidad en la que no se verá los píxeles individuales.

Otros factores que influyen sobre la calidad de la imagen escaneada son el rango dinámico, el ruido, la interpolación de captura y la compresión de la imagen digitalizada.

El rango dinámico:

establece la capacidad de la cámara para diferenciar entre niveles extremos de luz, por lo que si es excesivamente bajo las sombras perderán detalle, mientras que las zonas saturadas quedarán descoloridas.



El ruido:

(noise) son pequeñas variaciones aleatorias en la luminosidad del color captadas por los fotosensores del CCD, que degradan la calidad de la imagen capturada. La cantidad de ruido captada va a depender de la relación entre señal y ruido de los fotosensores (cuanto más baja sea, más ruido captarán y peor será la calidad de la imagen resultante).


La interpolación:

producida cuando se originan vacíos de información en la captura, puede producir iridiscencias no deseadas. Las cámaras digitales de bajo coste que utilizan un CCS con pocos elementos fotosensores incrementan aún más el número de píxeles capturados por la interpolación adicional.

La compresión de las imágenes capturadas:

habitual en cámaras portátiles, puede basarse el algoritmos con pérdidas, que eliminan variaciones cromáticas secundarias de un píxel al siguiente, con lo que el detalle de la imagen se reduce, perdiendo calidad. Adicionalmente, se pueden producir errores debidos a una mala interpretación de la información de la imagen durante el proceso de compresión, conocidos con el nombre de artifacting, que pueden ocasionar defectos de color a una imagen JPEG comprimida.

Además de estos factores, afectan a la calidad de la imagen obtenida otros también habituales en la fotografía clásica, como enfoque, abertura del diafragma, ajuste de la exposición, etc.

Generalmente, el detalle mínimo que puede ser resuelto por los objetivos que se suministran con las cámaras de 35 mm se encuentra entre 20 y 30 micras. Este límite está determinado por el diámetro de los círculos de indiscriminación producidos por los errores de los objetivos (aberraciones). El objetivo idóneo para una cámara digital debería producir círculos de indiscriminación cuyo diámetro no supere el de separación de los elementos fotosensores del CCD, que actualmente varía entre 7 y 25 micras.