CARACTERÍSTICAS DE LA CÁMARA

Obturadores: ¿electrónicos o mecánicos?

Algunas cámaras cuentan tanto con un obturador electrónico como con el mecánico tradicional pero ¿cuál es la diferencia? ¿Cómo funcionan y cuándo hay que utilizar uno en lugar del otro? En este artículo te explicamos todo lo que necesitas saber sobre estos dos tipos de obturador.

El obturador de una cámara controla el tiempo de exposición del sensor a la luz a la hora de capturar una imagen. El tiempo de exposición está determinado por la velocidad de obturación.

Todas las cámaras EOS de Canon cuentan con un obturador mecánico y algunas también tienen uno electrónico, como la EOS 90D y la EOS-1D X Mark III. Todas las cámaras mirrorless del sistema EOS R cuentan con ambos tipos de obturador. Aquí explicaremos la diferencia entre los obturadores electrónicos y los mecánicos, cómo funcionan y las ventajas y los inconvenientes de ambos.

¿Cuál es la diferencia entre un obturador electrónico y uno mecánico?

En una cámara réflex o mirrorless moderna, el obturador mecánico tiene dos cortinillas o persianas, cada una hecha de varias hojas, que se abren para dejar que la luz llegue al sensor y se cierran al final del tiempo de exposición especificado. Utiliza dos cortinillas para que la exposición sea coherente en todo el sensor. Si solo hubiera una, sería como levantar y después bajar la persiana de una ventana, la primera parte del sensor que se expondría también sería la última, por lo que la exposición sería desigual. En cambio, el proceso comienza con la cortinilla delantera cerrada y la trasera abierta. La cortinilla delantera se abre para iniciar la exposición y, después del tiempo de exposición establecido, la cortinilla trasera se cierra para finalizarla. Ambas cortinillas se mueven en la misma dirección (por ejemplo, de arriba a abajo), por lo que todas las partes del sensor se exponen durante la misma cantidad de tiempo. Utilizar dos cortinillas también significa que el tiempo de exposición está determinado por el intervalo de tiempo entre la primera abertura y el segundo cierre, algo que se puede controlar con mucha precisión.

A diferencia de un obturador mecánico, uno electrónico no tiene piezas móviles. En su lugar, la información de la imagen se recopila desde el sensor durante el tiempo de exposición especificado, que puede ser mucho más corto de lo que cualquier mecanismo podría admitir. Sin embargo, el problema es que, por razones técnicas como el ancho de banda electrónico, los datos del sensor no pueden guardarse todos a la vez, sino que deben leerse de forma secuencial, una línea de píxeles (o varias) a la vez, de manera muy parecida a la forma en la que el cabezal de un escáner se mueve por la cama de un escáner plano. Como resultado, la «velocidad de obturación» (es decir, el tiempo de exposición) puede ser mucho más rápida, pero la velocidad de lectura puede introducir limitaciones y posibles problemas.

Una ilustración de la imagen de un tren a toda velocidad capturado en un sensor. En primer lugar, la imagen completa; en segundo lugar, una franja de la imagen capturada cerca de la parte superior, después, una cerca de la parte inferior de la imagen y, por último, una imagen distorsionada causada por el movimiento del tren entre los dos pasos intermedios.

En principio, con un obturador mecánico, todo el sensor se expone con un transcurso muy corto de tiempo entre la primera y la segunda cortinilla del obturador, por lo que captura todo el encuadre en ese momento (izquierda). No obstante, con un obturador electrónico (las dos ilustraciones intermedias), los datos del sensor se leen de arriba a abajo como en franjas, lo que resulta más lento que la velocidad a la que se mueven las cortinillas del obturador mecánico, y durante el tiempo que esto requiere, un objeto que se mueve muy rápido puede haber cambiado de posición. Como resultado, el objeto en movimiento puede aparecer distorsionado en la imagen capturada (derecha). Esto se conoce como distorsión del obturador rotativo.

¿Cuáles son las ventajas de un obturador electrónico?

Hay varias ventajas de los obturadores electrónicos, pero una de las más evidentes es que permite velocidades de obturación más altas (exposiciones más cortas) que los obturadores mecánicos. Por ejemplo, en la EOS R3, la velocidad de obturación más alta con el obturador mecánico es de 1/8000 s, pero con el obturador electrónico es de 1/64000 s. Gracias a esto, es posible congelar una acción más rápida y capturar más momentos fugaces.

Además, los obturadores electrónicos pueden aumentar la velocidad máxima de disparos en serie. Por ejemplo, en la EOS R5 y la EOS R6, la velocidad pasa de 12 fps (fotogramas por segundo) con el obturador mecánico a 20 fps con el electrónico y, en la EOS R3, el aumento es aún más espectacular: pasa de 12 fps con el obturador mecánico a hasta 195 fps con el electrónico.* 

Además, como el obturador electrónico no tiene piezas móviles, puede funcionar de forma completamente silenciosa. Esto ofrece nuevas oportunidades de captura que permiten a los fotógrafos fotografiar en lugares que antes estaban prohibidos. Algunos eventos deportivos como el tenis, el snooker y los torneos de golf, por ejemplo, tienen reglas estrictas para evitar que los ruidos de las cámaras distraigan a los jugadores en momentos cruciales. Con un obturador electrónico, esto no supone un problema. Un obturador silencioso también permite a los fotógrafos disparar durante actuaciones de teatro o un concierto de música clásica sin estropearle la ocasión a los espectadores. El disparo silencioso puede ser una ventaja en una amplia variedad de géneros, desde capturar retratos de bebés hasta fotografiar ceremonias nupciales o documentar discursos y eventos.

Por último, una ventaja clave de las cámaras mirrorless frente a las réflex es que no hay ningún movimiento del espejo que introduzca vibraciones en el punto de captura. El obturador electrónico va un paso más allá: como no tiene piezas móviles, incluso la trepidación más diminuta producida por el «impacto del obturador» se elimina.

¿Cuáles son los inconvenientes de un obturador electrónico?

El problema potencial más importante de los obturadores electrónicos es el efecto de «obturador rotativo». Como la información de la imagen se lee franja a franja desde los píxeles del sensor, un sujeto en rápido movimiento puede moverse durante el tiempo que se tarda en leer todo el sensor. Esto hace que el sujeto aparezca distorsionado en la imagen final. Por ejemplo, un tren que va a toda velocidad puede estar justo en la mitad del encuadre cuando se lee la línea superior de píxeles, pero cerca del borde del encuadre cuando se lee la línea inferior. En consecuencia, el tren aparecerá distorsionado en la imagen. La velocidad de obturación (o, más exactamente, el tiempo de exposición) sigue siendo de 1/8000 s o lo que estuviera establecido, lo único que ocurre es que cada franja de la imagen es un 1/8000 de un segundo muy diferente.

Los avances en la tecnología de los sensores, como el diseño apilado del chip CMOS retroiluminado de la EOS R3, permiten velocidades de lectura mucho más altas que antes, lo que reduce en gran medida la distorsión del obturador rotativo. Otra tecnología nueva es el obturador global (u obturador total), que lee la información de todo el sensor a la vez en lugar de línea por línea. Sin embargo, esta tecnología es muy compleja, añade ruido en la imagen y costes, y todavía no produce resultados de muy alta calidad, por lo que, aunque se utiliza en algunas aplicaciones de vídeo, no resulta práctico utilizarla en vídeos y fotos en los que la calidad de imagen es un requisito fundamental.

El parpadeo de algunas fuentes de luz, como las luces fluorescentes o LED, también puede provocar la aparición de bandas cuando se utiliza un obturador electrónico, ya que el brillo y el color de la escena cambian durante el periodo de lectura del sensor. De una forma similar, puede resultar complicado sincronizar un flash con un obturador electrónico, dado que la mayoría de flashes producen una luz tan intensa como breve, por lo que la intensidad de la iluminación no se mantiene durante la lectura del sensor. No obstante, estos problemas también pueden surgir en determinadas circunstancias con los obturadores mecánicos. Además, entre las últimas tecnologías de la EOS R3 se incluyen la detección de parpadeo de alta frecuencia con el obturador electrónico, así como la sincronización del flash con el obturador electrónico a velocidades de obturación de hasta 1/180 s (muy próximas a los 1/200 s posibles con el obturador mecánico) y con Speedlites de Canon o flashes de otros fabricantes.

Dos diagramas que muestran la secuencia de obturación a velocidades de obturación inferiores (izquierda) y superiores (derecha) a la velocidad de sincronización del flash de la cámara. En el primero, hay un momento en el que el sensor está totalmente expuesto, pero en el segundo no existe tal momento y el sensor solo está expuesto en franjas.

Incluso los obturadores mecánicos pueden sincronizarse con el flash solo hasta una determinada velocidad de obturación. Y esta es la razón. El diagrama de la izquierda ilustra lo que ocurre con las velocidades de obturación hasta la velocidad de sincronización del flash, por ejemplo, 1/200 s. La luz entra en la cámara (1) y la secuencia de obturación (2) se produce como se indica a continuación. La cortinilla delantera (A) empieza a abrirse y, al acabar el tiempo de exposición establecido, la cortinilla trasera (C) se cierra para finalizar la exposición. Durante un tiempo intermedio, el sensor está totalmente expuesto (B) y puede capturar toda la imagen, ya que se ilumina por el flash (3B). A velocidades de obturación más altas que la velocidad de sincronización del flash, por ejemplo, 1/2000 s (diagrama derecho), la cortinilla trasera (C) empieza a cerrarse antes de que la cortinilla delantera (A) se abra por completo, por lo que el sensor está expuesto a través de una franja móvil (B) en lugar de todo a la vez. La imagen se expone en «franjas» (6 A-B-C) en una sucesión muy rápida, y no hay ningún momento en el que se exponga todo el encuadre al mismo tiempo. Un flash de corta duración o el parpadeo de una fuente de luz artificial pueden hacer que el brillo y el color de la imagen varíen de franja a franja, lo que puede generar bandas.

¿Cuáles son las ventajas de un obturador mecánico?

Los obturadores mecánicos han satisfecho las necesidades de los fotógrafos muy bien durante muchos años y siguen ofreciendo varias ventajas frente a los obturadores electrónicos. En primer lugar, aunque los obturadores mecánicos también exponen el sensor en «franjas» a velocidades de obturación más altas (como se puede ver en la ilustración anterior) y, por tanto, pueden producir bandas o una exposición desigual y variaciones de color en fuentes de luz parpadeantes, esto suele ocurrir mucho menos con los obturadores mecánicos que con los electrónicos.

En segundo lugar, una de las ventajas más reivindicadas del uso de un obturador mecánico es la reducción de la distorsión del obturador rotativo. El efecto puede seguir estando presente, pero suele ser mucho menos perceptible con un obturador mecánico que con uno electrónico en una cámara con una velocidad de lectura del sensor relativamente lenta. 

Por último, los obturadores mecánicos suelen ofrecer velocidades de sincronización del flash más altas que las que son posibles con un obturador electrónico, aunque estas rara vez superan los 1/250 s en cualquier caso porque, a velocidades de obturación altas, incluso con un obturador mecánico, el sensor se expone a través de una franja móvil y no hay ningún momento en el que todo el encuadre esté iluminado por el flash.

¿Cuáles son los inconvenientes de un obturador mecánico?

Como el obturador mecánico tiene piezas que deben moverse de forma precisa con tiempos específicos, la velocidad de obturación máxima posible es significativamente más reducida que la de un obturador electrónico. La capacidad de respuesta de un obturador mecánico tampoco es tan rápida como la de un electrónico, algo que, de nuevo, puede resultar un problema cuando la velocidad es esencial. En consecuencia, no puedes congelar sujetos que se mueven a gran velocidad de forma tan efectiva con un obturador mecánico como con uno electrónico.

Asimismo, el desplazamiento de las cortinillas del obturador mecánico produce un ruido que, en algunas circunstancias, puede resultar intrusivo o molesto. También puede provocar una ligera vibración que puede generar trepidación. Esto puede ser perceptible, en particular, si estás utilizando teleobjetivos y velocidades de obturación relativamente lentas.

Por último, la naturaleza física de los obturadores mecánicos hace que acaben desgastándose.

Un diagrama del sensor de la cámara en el que se lee una línea de datos de píxeles a la vez, junto con un segundo diagrama de un sensor apagado, encendido y después apagado de nuevo.

Con los obturadores electrónicos que se usan hoy en día (1), los datos del sensor se leen franja a franja. Con un obturador global (2), el sensor se lee de una sola vez, por lo que, en efecto, el obturador pasa de estar completamente cerrado a estar completamente abierto y de nuevo a estar completamente cerrado. Esto elimina muchos de los inconvenientes de los obturadores electrónicos, pero existen amplios desafíos técnicos para conseguir que esta tecnología sea práctica, como lograr una velocidad de sensor y un ancho de banda de datos suficientes para obtener imágenes de alta resolución.

Una unidad de obturador de la EOS R3.

La unidad de obturador mecánico de la EOS R3 es de última generación, pero todo mecanismo tiene limitaciones físicas de velocidad. La cámara establece nuevos hitos en velocidad de obturación, velocidad de sincronización del flash y detección de parpadeo de alta frecuencia principalmente gracias a los avances en las tecnologías de sensores.

¿Qué es un obturador electrónico con cortinilla frontal?

Muchas cámaras recientes cuentan con un obturador electrónico con cortinilla frontal (EFCS) u obturador electrónico con primera cortinilla (EFSC). Es una mezcla de un obturador electrónico y uno mecánico. Todas las cámaras Canon con Visión en directo desde la EOS 40D (lanzada en 2007) tienen esta opción, que está activada por defecto como Disparo VD silencioso. Cuando se activa el EFCS, el obturador mecánico está inicialmente abierto por completo (para que la luz llegue al sensor, lo que activa la Visión en directo). Para hacer una foto, la exposición se inicia de forma electrónica, pero la finaliza el cierre del obturador mecánico (segunda cortinilla).

Esto tiene numerosas ventajas. Significa que, aunque el sistema no es completamente silencioso, no es tan ruidoso como usar el obturador totalmente mecánico. Utilizar el obturador electrónico para comenzar la exposición aumenta la capacidad de respuesta de la cámara, por lo que se evita el impacto del obturador. (La trepidación que causa la segunda cortinilla no se captura porque esa cortinilla es la que finaliza la exposición). El EFCS también puede permitir una velocidad de sincronización del flash mayor que si se usa el obturador mecánico o el electrónico. En la EOS R3, por ejemplo, la velocidad de sincronización del flash llega hasta 1/250 s.

El inconveniente de utilizar el EFCS es que puede producir algunas bandas en fuentes de luz artificial parpadeante, aunque no suele ser tan grave como cuando se utiliza el obturador electrónico estándar. Además, cuando se utilizan velocidades de obturación rápidas, el bokeh puede ponerse «nervioso». Por último, como el proceso sigue utilizando la segunda cortinilla mecánica, los fps se mantienen igual que cuando se utiliza el obturador mecánico.

¿Cuándo deberías usar un obturador electrónico y cuándo uno mecánico?

Si lo que necesitas es la velocidad de disparo en serie o la de obturación más altas, debes recurrir al obturador electrónico. También es la opción lógica cuando necesitas silencio, ya que puede funcionar de una forma completamente silenciosa. 

Sin embargo, si vas a fotografiar con luces artificiales o utilizando flash, es posible que el obturador mecánico (o el obturador electrónico con cortinilla frontal) admita velocidades de obturación más altas. Y, si ves que el obturador electrónico está generando distorsión del obturador rotativo en las fotos, pasarte al obturador mecánico o al EFCS debería resolver el problema.

Es importante tener en cuenta que, en todas las cámaras EOS réflex y mirrorless de Canon, excepto la EOS R3, la profundidad de bits máxima desciende de 14 bits con el obturador mecánico a 12 bits con el electrónico, por lo que cuando capturas en formato RAW con el obturador electrónico, la cámara guarda las imágenes con una gama de colores y tonos ligeramente más reducida. Esto no ocurre cuando con los formatos de archivo JPEG o HEIF, porque estos tipos de archivos ya tienen una profundidad de bits inferior.

Un golfista con pantalones blancos y una camiseta amarilla capturado justo después de golpear la bola. El mango del palo de golf se ve curvado.

Un problema típico que ocurre con los obturadores electrónicos es el efecto de obturador rotativo, que distorsiona objetos que se mueven rápidamente, como un ventilador o una hélice que gira, o el mango de este palo de golf, de modo que se vean ligeramente curvados. Imagen tomada con una EOS-1D X Mark III y un objetivo EF 70-200mm f/4L IS II USM de Canon a 200 mm, con una configuración de exposición de 1/2700 s a f/4 e ISO 800.

El mismo golfista con pantalones blancos y una camiseta amarilla capturado en el mismo momento, justo después de golpear la bola. El mango del palo de golf está recto.

El sensor apilado retroiluminado recién desarrollado de la EOS R3 puede borrar los datos de imagen con tanta rapidez que los efectos del obturador rotativo se eliminan. Ahora los fotógrafos pueden aprovechar al máximo el obturador electrónico para congelar el movimiento, a velocidades revolucionarias de hasta 1/64000 s y en total silencio. Imagen tomada con una EOS R3 y un objetivo RF 70-200mm F4L IS USM de Canon a 200 mm, con una configuración de exposición de 1/2700 s a f/4 e ISO 800.

Cómo abordar la distorsión del obturador rotativo y la generación de bandas

Como hemos mencionado, estos problemas suelen ocurrir más con los obturadores electrónicos, pero también pueden surgir con los mecánicos, por lo que es posible que pasarte a los últimos (como se suele recomendar) no solucione el problema.

Aunque algunos software de edición de imágenes y vídeos pueden corregir parte de la distorsión que causa el obturador rotativo, es preferible minimizarlo tanto como sea posible en la fase de captura. Si tienes suerte, aumentar la velocidad de obturación puede funcionar. Con el vídeo, también hace falta que aumentes la velocidad de grabación para que la cámara escanee el sensor mucho más rápido.

La distorsión del obturador rotativo es más pronunciada cuando el movimiento del sujeto es de un lado del encuadre a otro, de forma perpendicular a la dirección en la que se lee el sensor. Esto quiere decir que cambiar el ángulo de captura para que el sujeto se mueva a 45° o incluso a 90° respecto a la cámara puede reducir la distorsión.

Las bandas que se pueden ver en las imágenes que se capturan en una luz parpadeante son el resultado de la variación del brillo de la luz durante el tiempo de escaneo del sensor. La mayoría de fuentes de luz artificial, en especial las luces fluorescentes y los LED, parpadean en fase con el suministro de electricidad de CA, por lo que ajustar la velocidad de obturación a 1/50 s (1/60 s en EE. UU.) o a 1/100 s (1/125 s en EE. UU.) puede solucionar el problema. Si no es así, prueba con otras velocidades de obturación para encontrar una que se ajuste al ciclo de parpadeo de la fuente de luz. 

Si está disponible, también es una buena idea activar la función de antiparpadeo de la cámara, que la configura para que detecte el parpadeo y retrase ligeramente el disparo del obturador para evitarlo durante la exposición. Los avances en la tecnología de sensores de Canon han convertido a la EOS R3 en la primera cámara EOS mirrorless en ofrecer detección de parpadeo de alta frecuencia mientras se utiliza el obturador mecánico, que puede eliminar las bandas al capturar con fuentes de luz LED.

*Ajuste de disparos en serie a alta velocidad, con ráfagas de hasta 195 fps para un máximo de 50 fotogramas, disponible en la EOS R3 con la actualización del firmware.

Escrito por Angela Nicholson and Alex Summersby


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