Persianas mecánicas: Guía para pilotos de drones

21 Apr 2023, 10:08
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Obturador Mecánico, una guía para pilotos

Una mirada más de cerca a la tecnología que hay detrás de la próxima generación de sofisticadas herramientas de cartografía aérea.

En una amplia gama de sectores, los drones están trastornando los métodos tradicionales de recogida de datos y ayudando a los profesionales a trabajar de forma más rápida, inteligente y segura. Hace una década, la idea de un robot volador surcando el cielo y capturando imágenes era más ciencia ficción que realidad. Ahora, los profesionales de la agricultura, la construcción, la topografía y el control medioambiental utilizan la tecnología DJI para producir mapas y modelos del terreno en profundidad.

Los drones se han convertido en herramientas imprescindibles para la cartografía y los estudios aéreos, y a estas alturas probablemente ya conozcas el proceso: tu UAV vuela a lo largo de una ruta preestablecida a gran velocidad, tomando fotos a intervalos regulares y a una altitud constante. A continuación, las fotos se unen mediante un software inteligente para formar mapas precisos.

En este artículo vamos a profundizar en la tecnología subyacente y a analizar una característica clave que diferencia a los drones de cartografía para empresas del resto: la presencia de un obturador mecánico.

¿Qué es un obturador mecánico? ¿En qué se diferencia de otros tipos de obturador? ¿Y por qué desempeña un papel tan importante en la obtención de fotografías aéreas de alta calidad? Empecemos...

Cómo funcionan las cámaras CMOS

Para entender por qué los obturadores mecánicos son tan importantes para las aplicaciones cartográficas y topográficas, es útil retroceder unos pasos y explorar cómo funcionan las cámaras (y los drones con cámara).

Cuando la luz entra en una cámara, es captada por un sensor de imagen compuesto por millones de diminutos píxeles. Estos píxeles están hechos de un material llamado semiconductor complementario de óxido metálico (CMOS). Cuando la luz incide en el CMOS, crea una carga eléctrica que se utiliza para generar la imagen.

¿Qué papel desempeña el obturador? El obturador controla el tiempo que el sensor CMOS está expuesto a la luz. Si el obturador está abierto, la luz entra en la cámara e incide en el. Cuando la cámara hace una foto, el obturador se abre temporalmente, permitiendo que la luz incida en el sensor y cree una imagen.

¿Qué es una persiana mecánica y en qué se diferencia del resto?

Existen varios tipos de obturador, cada uno de los cuales expone los píxeles del CMOS a la luz de una forma diferente.

Empecemos por el obturador mecánico, el tipo preferido por los profesionales de la cartografía y presente en el nuevo Mavic 3 Enterprise, el Phantom 4 RTK y el sensor Zenmuse P1.

Los obturadores mecánicos funcionan exponiendo todo el marco del sensor de imagen a la luz de una sola vez. Esto significa que cada píxel representa exactamente el mismo momento en el tiempo de exposición. Como veremos en breve, este momento lo es todo. Tiene más sentido cuando piensas en cómo funcionan los obturadores mecánicos en contraste con los obturadores electrónicos o los obturadores enrollables.

Los obturadores electrónicos se diferencian en que exponen el sensor de imagen a la luz una línea de píxeles cada vez. Los obturadores electrónicos utilizan el sensor de la cámara para controlar la exposición a la luz y exponen los píxeles gradualmente de arriba a abajo. Esto significa que los obturadores electrónicos tienen un pequeño retardo entre la parte superior del encuadre y la inferior. La mayoría de las veces esto no es un problema, pero cuando hay movimiento en la toma, estos tipos de obturador pueden causar lo que se conoce como efecto de balanceo/jello, un tipo de distorsión de la imagen que es típico al fotografiar objetivos en movimiento (o cuando la propia cámara se mueve a gran velocidad, como suele ocurrir durante un vuelo de cartografía con dron).

En resumen, un obturador mecánico expone simultáneamente cada píxel del sensor de la cámara. Los obturadores electrónicos exponen los píxeles a la luz fila por fila. Pero, ¿por qué es esto importante en el contexto de un levantamiento aéreo?

Para los topógrafos profesionales, la precisión lo es todo. Dado que los obturadores electrónicos y enrollables pueden provocar distorsiones cuando se introduce movimiento en la ecuación, no son ideales para misiones de cartografía. Incluso una pequeña cantidad del "efecto gelatina" de un obturador enrollable puede socavar el sentido de orientación de su software de cartografía, reduciendo a su vez la precisión de sus mediciones.

¿Es necesario un obturador mecánico para las misiones cartográficas?

El trabajo de los topógrafos profesionales suele juzgarse por su precisión. Ahora que muchos drones se combinan con la tecnología RTK para proporcionar mediciones con precisión centimétrica, no hay excusa para obtener imágenes de mala calidad que podrían socavar sus resultados. Utilizar un dron con obturador mecánico ofrece la mejor calidad de imagen posible y reduce la probabilidad del temido efecto gelatina. Mientras que los sistemas de obturador electrónico o enrollable introducen el desenfoque de movimiento en la ecuación, los obturadores mecánicos lo evitan. El riesgo de distorsión sería mínimo si la cámara y el objetivo estuvieran estáticos. Pero si quieres aprovechar el aumento de eficiencia que ofrecen los drones, necesitas un obturador que dé lo mejor de sí al capturar imágenes desde una plataforma en movimiento.