Obturadores de plano focal de dos cortinillas y rolling shutter
2019-08-11
Muchas cámaras fotográficas modernas controlan el tiempo de exposición durante el que capturan la luz de una fotografía mediante un sistema de obturación mecánico de plano focal consistente en dos cortinillas que abren y cierran una ventana justo delante del sensor en el que se registra la imagen. En su modo de funcionamiento más sencillo, la exposición consiste en los siguientes pasos:
- De partida, el obturador está completamente cerrado mediante una primera cortinilla (la cortinilla frontal). Mientras el obturador está cerrado, el sensor no capta luz.
- Para comenzar la exposición, esta cortinilla frontal se retira y deja el sensor completamente expuesto a la luz.
- El obturador queda abierto durante cierto tiempo para que se produzca la exposición.
- Para terminar la exposición, una segunda cortinilla (la cortinilla trasera) sigue a la cortinilla frontal para ocupar su posición original y bloquear el paso de la luz.
- Finalmente, el obturador queda completamente cerrado de nuevo con la cortinilla trasera.
Las siguientes imágenes ilustran el mecanismo del obturador:
Estado inicial: el obturador está cerrado mediante la cortinilla
frontal.
Estado intermedio: el obturador está completamente abierto.
Estado final: el obturador está cerrado mediante la cortinilla
trasera.
El movimiento de las cortinillas lleva cierto tiempo. Un obturador típico no puede dejar el sensor completamente expuesto a velocidades de obturación más rápidas que 1 s ⁄ 250. Para conseguir tiempos de obturación más cortos (¡1 s ⁄ 8000, por ejemplo!), la cortinilla trasera ha de empezar a moverse antes de que la cortinilla frontal termine su recorrido. En ningún momento queda el sensor completamente expuesto, sino que hay una rendija entre las dos cortinillas que se desplaza y barre el sensor. El sensor solamente capta luz a través de la rendija, con lo que las distintas partes del sensor capturan la imagen en tiempos diferentes. Las siguientes ilustraciones explican este proceso de barrido:
La rendija entre las cortinillas empieza a exponer la parte
superior del sensor.
La rendija entre las cortinillas ha avanzado hasta la parte
central del sensor.
La rendija entre las cortinillas ha alcanzado la parte central del
sensor.
Reducir el tiempo de exposición sirve para que las fotografías queden menos expuestas cuando la luz es demasiado intensa, pero también sirve para congelar el movimiento: si el tiempo de exposición es demasiado largo, las imágenes salen movidas. Ahora bien, debido a la limitación práctica descrita anteriormente, a veces no es posible congelar satisfactoriamente el movimiento con iluminación continua, ya que aunque un tiempo de exposición muy corto sí elimina el emborronamiento de las imágenes movidas, el motivo fotografiado se desplaza apreciablemente conforme la rendija entre las cortinillas barre el sensor, con lo que la parte superior de la imagen muestra el motivo en una posición visiblemente distinta a la que muestra la parte inferior de la imagen. Al variar la dirección del movimiento, se producen efectos diferentes:
- Si el motivo se desplaza junto a las cortinillas, aparece alargado.
- Si el motivo se desplaza en contra de las cortinillas, aparece comprimido.
- Si el motivo se desplaza en dirección perpendicular a la del movimiento de las cortinillas, aparece distorsionado en cortadura, oblicuo.
- Si el motivo describe un movimiento más complicado (por ejemplo, circular), la distorsión puede ser bastante compleja.
A los mecanismos de obturación en los que el sensor registra la imagen no de forma simultánea, sino mediante un barrido, se les llama en inglés «rolling shutter». Las distorsiones descritas anteriormente son típicas del rolling shutter.
Para ilustrar este fenómeno, tomé unas fotografías del plato en rotación de una lijadora de disco. Marqué varios diámetros con cinta de carrocero para que se viera bien el efecto. Para empezar, veamos qué aspecto tiene el disco cuando su movimiento queda congelado. La siguiente imagen está sacada con un tiempo de obturación «lento» (el obturador permanece completamente abierto durante un tiempo), pero esto no importa, ya que la iluminación está proporcionada por un flash que destella durante un tiempo extremadamente corto:
Disco en rotación cuyo movimiento queda congelado con ayuda de
un flash. Los diámetros salen rectos.
Ahora veamos lo que pasa cuando el tiempo de obturación es «rápido» (el obturador nunca está completamente abierto, sino que deja abierta una rendija que barre el sensor):
Disco en rotación cuyo aspecto queda distorsionado como
consecuencia de las limitaciones del rolling shutter.
¡Los radios aparecen retorcidos! Esta distorsión es consecuencia del mecanismo de rolling shutter que tiene el obturador de plano focal cuando el tiempo de exposición es muy corto y no es posible exponer todo el sensor al mismo tiempo.
Categorías: Fotografía
