viernes, 2 de diciembre de 2016

Ciclo luminoso de tubo fluorescente con R

Algunas cámaras digitales, desde arcaicas réflex a modernas cámaras sin espejo, disponen de una modalidad de captura sin acción de partes mecánicas denominada obturación electrónica. En ella cada píxel puede exponerse a la luz por lapsos de tiempo muy cortos (de hasta 1/32000s), permitiendo congelar con nitidez movimientos realmente rápidos.

Paradójicamente este tipo de obturación tiene el hándicap de que la lectura del sensor no se produce de manera simultánea, sino siguiendo un barrido vertical fila a fila del sensor (rolling shutter), que resulta relativamente lento pudiendo provocar distorsiones y efectos realmente curiosos en las imágenes obtenidas de sujetos no estáticos.



Esto limita las aplicaciones prácticas de este tipo de disparo, pero aquí vamos a sacar provecho del mismo para convertir nuestra cámara en un osciloscopio, con el fin de analizar la evolución en el tiempo de la luminosidad y el color producidos por un tubo fluorescente. Este dispositivo no genera luz continua sino oscilante al ritmo de la frecuencia de la red eléctrica doméstica (50Hz), velocidad del orden de magnitud del citado barrido del sensor.



La anterior imagen de un tubo de neón convencional se ha obtenido con una Olympus E-M1, y las bandas generadas se deben precisamente al efecto rolling shutter comentado. Sabiendo que cada semiciclo de la lámpara dura 1/100s (la mitad de un período de 50Hz), podemos calcular con precisión el tiempo que la cámara tardó en leer el sensor contando cuántos semiciclos entraron en la toma:

6,2 semiciclos · 1 / 100 = 62ms

A partir de la anterior fotografía he usado R para leer los valores de imagen a lo largo del tubo, del mismo modo que hiciéramos en 'Análisis de viñeteo en ópticas con R'. Así se tiene la evolución temporal de la señal luminosa con cierta caracterización espectral gracias a las componentes RGB suministradas por la cámara:



En primer lugar puede notarse que en ningún momento el tubo deja de emitir luz. Otro punto interesante es la variación de la composición espectral generada, que llega a ser cálida en los mínimos, si bien lo que percibe nuestra vista es una resultante fría fruto de la integración de todas las tonalidades generadas, con predominio de emisión de tonos fríos.

Si a partir de las anteriores componentes RGB construimos un modelo típico de luminosidad, obtendremos algo más interpretable como la luminosidad percibida:

L = 0,299·R + 0,587·G + 0,114·B



En el archivo neon.R se tiene el código R usado, y el archivo fotográfico RAW puede descargarse de neon.orf. Una vez más el tratamiento matricial de imágenes en R permite plasmar su procesado en sencillas y limpias líneas de código.

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