La cámara réflex digital , DSLR ( ing. Cámara réflex digital de lente única ) es una cámara digital construida sobre el principio de una cámara réflex de lente única utilizada en la fotografía cinematográfica . El concepto de una cámara SLR digital implica un esquema de una sola lente, ya que un esquema de dos lentes no ha encontrado una amplia aplicación en la fotografía digital .
Los esfuerzos para crear dispositivos electrónicos portátiles para la grabación de imágenes fijas comenzaron inmediatamente después de la invención del dispositivo de carga acoplada por Willard Boyle y George Smith en 1969 [1] . Sin embargo, las primeras cámaras de video SLR ( ing. Still Video Camera ), como la Sony Mavica de 1981 , la Canon RC-701 y la Nikon Still Video Camera 1, que aparecieron en 1986, no eran digitales , ya que se basaban en la grabación de imágenes analógicas . en uno de los estándares de la televisión en color [2] [3] .
La primera cámara digital SLR puede considerarse una cámara electro-óptica híbrida diseñada por la División de Electrónica de Kodak para el gobierno de EE . UU. utilizando una cámara profesional Canon New F-1 [4] [5] . La base fue el CCD M1 en blanco y negro creado por Kodak , cuya resolución superó por primera vez 1 megapíxel [6] . Estaba alojado en un bloque montado en una cubierta trasera extraíble de la cámara, la única copia de la cual se lanzó en 1988 y fue operada por militares. En el futuro, se crearon dos cámaras tácticas más similares para tareas de defensa [4] .
Los híbridos resultantes resultaron ser demasiado voluminosos e inconvenientes, y el siguiente paso un año después fue el desarrollo de proyectos IRIS para fotoperiodistas y Hawkeye II para militares [7] . Ambos prototipos se basaron en la Nikon F3 SLR , pero la IRIS en blanco y negro no encontró demanda en el mercado de la fotografía de noticias. Parte de las consolas militares estaba equipada con una nueva matriz M3 con filtro Bayer , que se convirtió en la primera matriz a color con una resolución de más de 1 megapíxel [6] . También se convirtió en la base para el primer Kodak DCS 100 híbrido digital producido en masa y comercialmente exitoso , también ensamblado alrededor de la cámara Nikon F3 HP. Un híbrido, lanzado en 1991 , constaba de un respaldo digital CCD conectado por cable a una unidad externa que se llevaba en el hombro [6] . El bloque externo DSU ( Eng. Digital Storage Unit ) contenía un disco duro de 3,5 pulgadas con una capacidad de 200 megabytes , en el que se grababan las imágenes formadas por el accesorio a la cámara. En este caso, la parte posterior podría desacoplarse y la cámara volvería a ser adecuada para filmar en película. El dispositivo fue el primero en centrarse en la colaboración con un ordenador , y no con un grabador de vídeo , como ocurría en la mayoría de desarrollos anteriores de otros fabricantes [8] .
Los híbridos enumerados fueron creados por las divisiones civil ( División de fotografía profesional ) y defensa ( División de sistemas federales ) de Kodak , independientemente de Nikon, que, junto con la NASA , lanzó la Nikon F4 ESC digital de la NASA con una parte posterior equipada con una pantalla negra y negra. -matriz blanca de 1 megapíxel [6] . Otros desarrollos se concentraron en Fujifilm , Sony y el sector civil de Kodak, que lanzó dispositivos de la serie DCS más compactos entre 1994 y 1998, compatibles con las cámaras Nikon F801, Nikon F90 y Canon EOS-1N [9] . Todos estos desarrollos se convirtieron en una etapa intermedia antes de la creación de cámaras SLR digitales de una sola pieza de pleno derecho. A principios de la década de 2000, Canon y Nikon habían creado la línea de cámaras profesionales Canon EOS-1D y Nikon D1 , basadas en experiencias anteriores de cámaras híbridas. La posibilidad de reemplazar la película con un respaldo digital con una matriz se mantuvo solo en cámaras SLR de formato medio diseñadas para filmación en estudio.
El surgimiento de las cámaras SLR digitales para el consumidor se puede atribuir a finales de 2003 , cuando comenzaron las ventas masivas de la Canon EOS 300D , cuyo costo por primera vez estuvo por debajo del límite simbólico de $ 1,000 [10] [11 ] . Todas las muestras anteriores, que inicialmente cuestan en el rango de 5 a 20 mil dólares, solo pueden atribuirse al segmento profesional del mercado. Con el inicio de las ventas al público masivo, las cámaras réflex digitales comenzaron a desarrollarse rápidamente, aumentando la resolución de las matrices, su tamaño y la velocidad de procesamiento de datos. Gradualmente, la calidad de la fotografía digital resultó ser comparable a la fotografía de película clásica, y las computadoras personales estuvieron disponibles para el comprador masivo. Desde mediados de la década de 2000, los equipos digitales han reemplazado casi por completo a sus contrapartes cinematográficas, principalmente en el campo del fotoperiodismo, tradicionalmente enfocado en un visor réflex. En la fotografía amateur, desde principios de la década de 2010, el visor réflex comenzó a ser reemplazado por cámaras sin espejo con lentes intercambiables, así como teléfonos con cámara [12] [13] . Así, si en 2012 se vendían más de 16 millones de cámaras réflex digitales en el mundo, para 2017 esta cifra se había reducido a más de la mitad, ascendiendo a 7,5 millones [14] .
Se considera que las principales ventajas de las cámaras SLR en comparación con otros tipos de equipos digitales son la posibilidad de utilizar ópticas intercambiables, que dan la misma imagen que en sus contrapartes de película, y una matriz relativamente grande que proporciona imágenes digitales de alta calidad [15] . La mejora de las tecnologías de avistamiento electrónico minimiza la principal ventaja del esquema de espejos: la presencia de un visor óptico libre de paralaje, que otorga una imagen idéntica a la obtenida en el plano focal .
La principal ventaja de las cámaras SLR, en comparación con las cámaras sin espejo , es la capacidad de usar el enfoque automático de detección de fase. Esta es la tecnología más rápida y precisa de todas, pero requiere un camino óptico para dirigir la luz desde la lente a un sensor separado. Este principio se implementa fácilmente en cámaras réflex de lente única que utilizan los espejos principal y auxiliar, pero está asociado con grandes dificultades en diseños sin espejo que autoenfocan directamente sobre la imagen formada por la matriz [16] . Esto utiliza una comparación de su contraste en diferentes posiciones de la lente. Para mejorar la velocidad de enfoque de las cámaras sin espejo, algunos fabricantes integran sensores de fase directamente en la matriz fotosensible, pero la velocidad de enfoque automático de las cámaras SLR sigue siendo insuperable [17] [18] .
El uso de una variante de un esquema de espejo con un espejo translúcido fijo permite aplicar el principio de fase del enfoque automático en el modo Live View , incluso durante la grabación de video, pero es necesario mantener cuidadosamente la limpieza de la superficie óptica adicional, que, a diferencia de la matriz, no está protegida ni siquiera por una persiana contra el polvo y la contaminación [19] . Además, la presencia de un espejo translúcido reduce la relación de apertura de todo el sistema y reduce el brillo de la imagen en el visor. De acuerdo con este esquema, se construyó una línea de cámaras Sony Alpha SLT .
En 2015, Sony introdujo una serie de tecnologías que permiten que los dispositivos sin espejo implementen un enfoque automático híbrido rápido utilizando una serie de microlentes especiales y píxeles dedicados de manera similar al enfoque automático de detección de fase [20] [21] .
Las matrices sensibles a la luz instaladas en las cámaras SLR digitales son mucho más grandes que los sensores de las cámaras compactas en términos de dimensiones físicas [22] [23] . Un marco grande permite el uso de fotodiodos elementales de mayor tamaño con el mismo número de ellos, lo que determina la resolución . Como resultado, la calidad de la imagen aumenta: el ruido se reduce con los mismos valores de fotosensibilidad y el rango dinámico se amplía [24] . El sensor de una DSLR típica de consumo es APS-C (22×15 mm), pero hay una tendencia a aumentar el sensor a fotograma completo ( Canon EOS 6D , Sony A99 ) [25] .
Las matrices de las cámaras profesionales son algo más grandes: formato APS-H ( serie Canon EOS-1D ), pero pueden alcanzar el tamaño de un marco de formato pequeño "clásico" de 24 × 36 mm ( Canon EOS 5D Mark III , Canon EOS-1D X Mark II , Nikon D5 ) e incluso superarlo ( Leica S2 , Mamiya 645D o Hasselblad HxD -series), lo que le permite lograr una excelente reproducción del color y una excelente relación señal-ruido . El tamaño de la matriz de las cámaras digitales compactas, por regla general, no supera los 7,2 × 5,3 mm (formato 1/1,8″) y en su mayor parte es de 4,5 × 3,4 mm (formato 1/3,2″), lo que da un área 56,5 veces menor que un marco "completo" de formato pequeño (864 y 15,3 milímetros cuadrados, respectivamente) [26] . Dichas matrices pueden proporcionar un nivel de ruido y una calidad de imagen aceptables solo con valores ISO mínimos y una iluminación brillante.
Al mismo tiempo, las matrices pequeñas permiten diseñar ópticas más compactas y ligeras con una gran relación de apertura . Por lo tanto, la relación de aumento y apertura de las lentes de zoom de las cámaras compactas suele ser inalcanzable para las ópticas diseñadas para una matriz de formato pequeño o un marco de película. Los teleobjetivos , diseñados para marcos pequeños, también son mucho más pequeños y rápidos que sus contrapartes de gran formato. Esta ventaja de las matrices en miniatura se utiliza en las cámaras digitales de pseudoespejo , normalmente equipadas con un " superzoom " compacto no extraíble de gran aumento, que cubre una parte importante del rango de longitudes focales utilizadas en la práctica fotográfica cotidiana [27] . Estas cámaras, más económicas que las réflex, ocupan una parte importante del mercado de equipos de fotografía amateur, desplazando a las réflex más difíciles de manejar. Además, el diseño de la lente no removible elimina la entrada de polvo y suciedad en la superficie del sensor, algo inevitable en las cámaras SLR con lentes intercambiables.
A pesar de la importancia de las características físicas de las matrices de gran tamaño, la naturaleza de la imagen creada por lentes de cámaras de pequeño formato se considera una ventaja más significativa de los equipos SLR . Los objetivos fotográficos tienen distancias focales relativamente grandes en comparación con la óptica de las videocámaras y las cámaras compactas. Como resultado, con los mismos ángulos de campo de visión y aperturas relativas , la profundidad del espacio nítidamente representado de la imagen resultante es mucho menor que en los formatos en miniatura, lo que permite utilizar las técnicas tradicionales de fotografía profesional para enfatizar la profundidad del espacio. y separe el sujeto principal del fondo.
Se considera que otra circunstancia importante es una calidad fundamentalmente superior de la imagen óptica , que depende directamente del tamaño físico del marco debido a la limitación de difracción de cualquier sistema óptico [24] [28] . En otras palabras, como en la fotografía de película, la calidad está directamente relacionada con el tamaño del cuadro, independientemente de la resolución del sensor. Por estas razones, el máximo detalle en la fotografía digital moderna solo se puede lograr con respaldos digitales de formato medio o cámaras SLR de fotograma completo.
Al mismo tiempo, la aparición de una nueva clase de cámaras sin espejo a fines de la década de 2000 rompió el monopolio de las DSLR en sensores de gran tamaño [29] [30] . Algunos tipos de este tipo de cámaras están equipadas con sensores Micro 4:3 y APS-C , y poco después llegó la "Sony A7", con un sensor de fotograma completo [16] .
La diferencia fundamental entre las cámaras SLR digitales y otros tipos de cámaras digitales es el visor réflex , que se considera el más avanzado de todos los ópticos y tiene ventajas tales como la ausencia total de paralaje , la capacidad de evaluar visualmente la profundidad de campo y la coincidencia exacta de los límites del encuadre con el campo de visión de cualquier objetivo intercambiable, incluido el número de zooms [31] . Además, este es el único tipo de mira óptica adecuada para disparar a través de dispositivos ópticos, fotografía macro y el uso de ópticas especiales, incluidas las lentes de desplazamiento [32] . A diferencia de las cámaras con telémetro , la precisión del enfoque manual y automático con un visor réflex no depende de la distancia focal del objetivo [33] [34] . En comparación con las cámaras digitales compactas, las DSLR ofrecen un rendimiento más rápido y un mejor control de la imagen, visible sin conversión electrónica, con todos los matices ópticos.
Las desventajas del visor réflex incluyen su volumen y complejidad, que es especialmente notable en comparación con las últimas cámaras sin espejo [30] . Además, la presencia de un espejo móvil dificulta el diseño de ópticas de foco corto debido a la necesidad de alargar el segmento trasero . El diseño de retroenfoque de las lentes gran angular para cámaras SLR se considera menos perfecto que el diseño simétrico utilizado en todos los demás tipos de equipos. El rápido movimiento del espejo inmediatamente antes de disparar provoca vibraciones que son inaceptables en el momento de la exposición [34] . La complejidad de la ruta de enfoque y la presencia de elementos ópticos adicionales de alta precisión, como un pentaprisma y una pantalla de enfoque , conducen a un aumento en el costo de toda la estructura [30] . La disposición mutua de los elementos del visor y el módulo de enfoque automático requiere un ajuste fino , que determina la corrección del enfoque manual y automático. Otra desventaja del visor de espejo es la limitación de la frecuencia máxima de disparo continuo debido a la inercia del espejo y sus accionamientos [17] .
Al mismo tiempo, el visor electrónico de las cámaras digitales sin espejo tiene las mismas ventajas que el réflex, mostrando la imagen futura en la pantalla de cristal líquido . Las desventajas tradicionales de un visor de este tipo (sobrecalentamiento de la fotomatriz con degradación de la imagen, baja resolución de la pantalla y su posible exposición a la luz brillante) se superaron a principios de la década de 2010 debido a las características muy mejoradas de las fotomatrices, las pantallas TFT y su reducción de costes. Y el uso de un visor electrónico de tipo ocular evita los destellos y acerca la tecnología de disparo a la tradicional “espejo”. El retraso de la imagen electrónica, perceptible en los primeros modelos de equipos compactos, se ha reducido casi a cero con el aumento de la velocidad de los procesadores [14] . Al mismo tiempo, el retardo del obturador de las cámaras sin espejo modernas es comparable a las cámaras SLR, en las que este parámetro también supera el rendimiento de las cámaras con telémetro y escala debido a la presencia de un espejo móvil. Tal ventaja del visor óptico como la independencia energética es secundaria en los dispositivos digitales, sin embargo, reduce significativamente el consumo de energía, especialmente en modo de espera.
El uso de un visor electrónico en cámaras SLR digitales de diseño clásico es imposible debido al hecho de que la matriz fotosensible durante la observación está cerrada por un obturador y un espejo que asegura el funcionamiento de la mira óptica. En enero de 2006, Olympus presentó la cámara E-330 SLR , que por primera vez implementó la capacidad de recortar una imagen obtenida no de una matriz adicional ubicada en el camino óptico del visor, sino de la principal [35] . Para hacer esto, la cámara cambia a un modo que ha recibido el nombre comercial de "Live View". En este modo, el avistamiento se realiza con el espejo levantado y el obturador abierto de la misma forma que en todos los demás tipos de equipos digitales. El visor óptico no funciona en este caso, porque está cubierto por un espejo elevado [* 1] . Justo antes de disparar, el obturador se cierra y luego toma una o más exposiciones, según el modo de manejo establecido. El espejo permanece levantado hasta que se apaga el modo Live View.
La presencia de este modo le permite aumentar la comodidad de la observación, incluso con la ayuda de una pantalla giratoria, y hace que la cámara SLR sea adecuada para grabar videos. Además, se dispone de una ventaja más del visor electrónico: la visualización remota en la pantalla del ordenador [36] . Los modelos más modernos pueden mostrar una imagen en la pantalla de un teléfono inteligente externo conectado a través de protocolos inalámbricos [37] . Sin embargo, cuando el modo está activado, el consumo de energía y el calentamiento de la matriz aumentan considerablemente, y se pierden la mayoría de las ventajas de un visor óptico sobre un visor electrónico, principalmente el enfoque automático de fase. En los primeros dispositivos, por ejemplo, Canon EOS 5D Mark II , cuando se activaba el modo de enfoque automático, no era posible en absoluto, porque cuando se levantaba el espejo, la luz no llegaba al sensor. En los modelos posteriores, este inconveniente se eliminó mediante el uso del enfoque automático de contraste, pero su velocidad es mucho menor que la fase uno, que funciona en los modos de disparo estándar. Además, el exposímetro TTL estándar no funciona debido a que su sensor está bloqueado por un espejo elevado. En este caso, la matriz activa directamente la medición alternativa. Actualmente (2018), la presencia de la tecnología "Live View" se considera obligatoria no solo en los equipos de espejo de nivel de consumo, sino también en los profesionales [38] .
La capacidad de usar lentes intercambiables sin restricciones, la disponibilidad de macrofotografía , así como tipos especiales de disparo a través de instrumentos ópticos como un microscopio , telescopio o endoscopio son los principales factores que contribuyen a la popularidad de las cámaras réflex digitales de lente única adecuadas para cualquier aplicación [34] .
Dado que el diseño de la mayoría de las cámaras SLR digitales se basa en prototipos de película, se utilizan los mismos objetivos y estándares de montura de objetivo, teniendo en cuenta el factor de recorte debido al pequeño tamaño del sensor . Para compensar el “alargamiento” convencional de la distancia focal, los principales fabricantes han desarrollado nuevos estándares compatibles con los anteriores: por ejemplo, Canon lanzó una nueva línea de cámaras y lentes del estándar EF-S , basados en Canon EF película . La nueva montura acepta ópticas estándar antiguas sin restricciones, pero la compatibilidad con versiones anteriores es limitada, especialmente para ópticas de tiro corto debido a su sección trasera más corta [39] . El estándar Nikon DX está dispuesto de manera similar , con la excepción del segmento trasero, que se mantuvo sin cambios [40] . Además, las lentes nuevas pueden contener circuitos electrónicos avanzados ( diafragma de salto electromagnético , estabilizador óptico , etc.) que no funcionan con cámaras más antiguas. La mayoría de estas ópticas tienen un campo de visión de lente reducido , diseñado para un sensor pequeño, y montarlas en una cámara de fotograma completo da como resultado viñetas en las esquinas del marco.