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Fotómetros y Medición de Luz

Publicado en el número 515 de la revista Fotomundo, de Buenos Aires, en noviembre de 2011.

Cabe aclarar que en rigor la palabra fotómetro define el instrumento que mide la intensidad de la luz y devuelve un valor en lux o footcandels,  las unidades empleadas por los técnicos en iluminación. Cuando a este instrumento se agregan escalas de uso fotográfico con valores de ISO, abertura de diafragma y tiempos de exposición corresponde el uso del término exposímetro.  En la práctica en la Argentina, empleamos la palabra fotómetro para referirnos al exposímetro fotográfico. 

Antecedentes:

Aproximadamente a partir de 1890 se emplearon instrumentos cuyos principios de funcionamiento no tienen relación con el de los fotómetros actuales, de todos modos cabe mencionarlos a modo de antecedente. Actinómetros: instrumentos que permitían medir la intensidad de la radiación solar según la dilatación de una fina lámina de metal, o por el oscurecimiento de un papel sensible a la luz.  Se construyeron actinómetros para uso fotográfico hasta cerca de 1930.  Fotómetros de extinción: Se emplearon durante el mismo período que los actinómetros, su funcionamiento se basa en la reducción del flujo luminoso al pasar por diafragmas o filtros, y la sensibilidad visual para percibir esta intensidad mínima.  Es interesante observar que de este tipo de instrumentos existieron algunos de ángulo muy reducido, equivalentes a los muy posteriores fotómetros puntuales de CDS o a los actuales.

 

Fotómetros de selenio:

En la década de 1930 aparecen los primeros fotómetros de células fotoeléctricas de selenio, su funcionamiento se basa en la propiedad de éste de generar electricidad cuando es expuesto a la luz; un microamperímetro mide entonces la carga eléctrica generada, que es proporcional a la intensidad de la luz recibida. No emplean baterías ya que la electricidad es producida por el selenio al contacto con la luz. Los fotómetros de selenio significaron un avance muy importante y podemos considerarlos como la primera generación de fotómetros modernos.  

La luz reflejada por la escena penetra al fotómetro a través de una abertura grande que generalmente se encuentra cubierta por un vidrio cuya superficie tiene forma de semiesferas para concentrar la luz sobre la placa de selenio. Miden con mucha precisión pero presentan dos limitaciones importantes: Por una parte cuando la intensidad de la luz es muy baja la electricidad generada por el selenio no es suficiente para mover la aguja del instrumento, es decir que no resulta posible realizar mediciones de luz de baja intensidad.

Por otra parte, como la placa de selenio requiere cierta superficie mínima para generar electricidad suficiente, el ángulo de medición es amplio; esto los torna imprecisos para medir luz reflejada, no porque su funcionamiento sea irregular sino porque es difícil determinar con exactitud qué elementos de la escena quedan dentro del área de medición, complicando la evaluación de la luminosidad de la escena respecto al gris medio, que es el patrón con que está calibrado el fotómetro.

Esta característica poco conveniente para medir luz reflejada no causa dificultades cuando se emplean en la medición de luz incidente.  Si no se necesita medir luces de muy baja intensidad son excelentes fotómetros de luz incidente, por esta razón fueron muy empleados por directores de fotografía de cine.  El Sekonic L 398 que había sido discontinuado volvió a fabricarse pues  fue demandado por la industria cinematográfica.

Algunos datos históricos:  

Como ocurre con muchos inventos notables no hay certeza acerca de a quién corresponde considerar el inventor, aquí los primeros fotómetros presentados:

  • 1931: probablemente el primer fotómetro fotoeléctrico fue el Rhamstine Electrophot, por el tipo de celda de selenio que empleaba requería una batería, que en esa época era voluminosa y pesada, esto hacía que todo el aparato fuese incómodo en la práctica.
  • 1932: se presenta el Weston 617, más portable y con el primer dial de cálculo de exposición integrado.  Sin batería.
  • 1933: el Photolux fue el primer fotómetro construido por Paul Gossen en 1933, poco tiempo después fue renombrado como Ombrux, una versión especial para cine fue denominada Blendux.
  • 1937: presentación del AVO-Smethurst, el primer fotómetro de luz incidente.

El método de medición de luz incidente incorporado en 1937 por Philip Smethurst aporta el mejor modo de uso para los fotómetros de selenio, y sigue empleándose en los fotómetros actuales por su sencillez y precisión para muchas situaciones. Con las limitaciones descritas los fotómetros de selenio fueron la única tecnología disponible para medir luz reflejada hasta que la aparición de los fotómetros de CDS  que a partir de 1960 los fueron desplazando progresivamente.

Mi agradecimiento a Ed van der Aa por su respuesta a mi consulta y a James Ollinger por prestar imágenes empleadas en esta nota. Ambos coleccionistas presentan excelente información en sus respectivas páginas, muy recomendables si te interesa la evolución y la historia de los equipos fotográficos.  Entre otros, James tiene un excelente artículo sobre la invención del fotómetro y Ed otro muy completo sobre la historia de la compañía Gossen,

Fotómetros de CDS

Hacia 1960, aparece un nuevo tipo de fotómetro que representa una avance significativo en la medición de luz. En este caso el elemento sensible a la luz es el sulfuro de cadmio o CDS,  éste no genera electricidad al contacto con la luz como el selenio, sino que varía su resistencia eléctrica para conducirla. Según la intensidad de la luz cambia la resistencia al flujo de corriente proveniente de una batería.  La energía para mover el instrumento ya no depende de la intensidad de la luz pues es aportada por aquella.  Esto permite la medición de luz de muy baja intensidad superando la limitación que presentaban los fotómetros de selenio en este sentido.

Por otra parte también se logra reducir el ángulo estándar de medición aproximadamente a 30º para la lectura de luz reflejada, tornando más consistentes los resultados.  Así mismo aparecen los fotómetros puntuales (o «spots») de ángulo muy reducido de 5º a 1º.

Por qué es tan importante el ángulo de medición de la luz reflejada?

Porque determina la precisión del resultado. Cuando se mide luz reflejada el valor de exposición que devuelve el fotómetro es el adecuado para que la superficie medida se reproduzca con la luminosidad del gris medio del 18%. Es mucho más fácil estimar qué elementos de la escena entran en el área medición con un ángulo más reducido.

En el caso de los fotómetros puntuales, al tener un ángulo muy restringido e integrar un visor para ver exactamente la superficie que se mide, se logra un excelente nivel de precisión permitiendo prever la respuesta del material sensible hasta en pequeñas áreas de la imagen, transformando la medición de luz en un instrumento de diseño, que supera el concepto de «exposición correcta».  Ya no se trata simplemente de poder reproducir una escena tal como es, sino de tener la información que ayudará a representarla según una intención expresiva.  Naturalmente esto requiere una grado mayor de conocimiento y de práctica: la medición de luz conlleva un proceso de prueba y error hasta tener seguridad acerca del resultado.

En estudio la medición puntual permite ajustar la iluminación con mucho control sobre la imagen final, en exteriores con luz natural generalmente no se puede controlar tanto la iluminación, en estos casos la medición puntual si permitirá tomar la decisión más adecuada privilegiando el área de imagen que resulte más importante. Los fotómetros de CDS presentan también algunas limitaciones: no pueden medir destellos de flash, tienen cierta falta de sensibilidad cromática al azul, y después de medir luz de alta intensidad hay que dejar pasar un par de minutos pues el fotoresistor queda saturado y podría indicar un valor erróneo.

Fotómetros de flash:  

Ni los fotómetros de selenio ni los de CDS pueden medir la intensidad de los destellos de flash. Entre la década del 70 y 80 se emplearon fotómetros especiales para medición de flash, que a su vez no podían medir luz continua.  Así es que era común tener un fotómetro de CDS para medición de luz continua y otro para medición de flash.

 

 

Fotómetros de fotodiodos de silicio.  Medición de luz continua y flash.

Hacia fines de la década del 70 comienzan a aparecer los fotómetros en los que el elemento sensible es un fotodiodo de silicio, esto significa un avance importante, ya que permite la medición de destellos de flash que no era posible en los fotómetros de CDS: con un solo instrumento podemos resolver tanto la medición de luz continua como de flash.  Además tienen mejor sensibilidad cromática al azul y pueden medir luces altas sin tener que esperar intervalos entre una medición y la siguiente.  El diseño exterior y funcional es semejante al de los de CDS.  

 

Pantallas de cristal líquido o TFT en lugar de un instrumento de aguja, memoria y otras funciones

Hacia comienzos de la década del 90 los instrumentos de aguja fueron reemplazados por indicadores digitales en pantallas de cristal líquido, si bien este no es un cambio sustantivo en cuanto al funcionamiento, es importante porque representa una mejora en la resistencia a los golpes, los instrumentos de aguja son mecánicamente delicados y un pequeño accidente podía causar un inconveniente grave.

Por otra parte con la incorporación de micro procesadores también se incorporan funciones como la posibilidad de que el fotómetro memorice varias lecturas, efectúe promedios, indique el valor correspondiente a la exposición para el gris medio a partir de lecturas sobre blanco o negro, etc.  En lo personal me resulta que la tecnología tiende a complicar los instrumentos por exceso de posibilidades, a veces es más complejo usar esas funciones que hacer las operaciones mentalmente.  Bueno, eso ya es cuestión de gustos…   Una función nueva que me resulta interesante es la que presentan algunos fotómetros de gama alta que al medir luz de flash y ambiente combinada, indican el porcentaje correspondiente a cada tipo de luz sobre la exposición total.  Otra novedad que agrega funcionalidad es la inclusión en algunos modelos de un disparador de flash integrado por señal de radio, esto requiere compatibilidad con el receptor de la señal del disparador.

Fotómetros actuales: 

Diseño:

El diseño que se desarrolló a partir de los fotómetros de CDS en términos generales se mantiene hasta ahora.  Podemos diferenciarlos de este modo:

  • Fotómetro de luz incidente y reflejada sin visor, suelen tener el difusor para luz incidente integrado, puede desplazarse o retirarse para medir luz reflejada con un ángulo aproximado de 30º.  Pueden considerarse como el fotómetro básico de estudio. Algunos permiten agregar un accesorio reductor de ángulo con visor.
  • Puntuales o «Spot» fotómetros de luz reflejada de ángulo entre 1º a 5º y visor.  Es importante que muestren el valor de la medición en el visor, algunos solo muestran los datos en una pantalla exterior y esto representa una limitación severa.
  • Combinados de medición incidente y reflejada puntual.  Es la tendencia en los fotómetros de alta gama de los últimos años, un solo instrumento ofrece los dos métodos de medición más útiles, la medición incidente que resuelve en forma rápida y simple muchas situaciones, y la puntual que ofrece el mayor control cuando es necesario.

®Carlos Fumagalli.

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