Prueba de planitud del filme: 3 portapelículas en la primera comparación cuantitativa

Este artículo documenta un intento de comparar cuantitativamente la planitud del film en tres portadores para escaneo DSLR. El método se basa en análisis Depth-from-Focus con un macrodesplazador. La precisión de la medición es limitada -- los resultados muestran tendencias y diferencias relativas, no valores absolutos.

Por qué la planitud del film es importante

La planitud del film es la queja más común en la comunidad de escaneo DSLR. El film se curva en el portador y las esquinas pierden nitidez. La física detrás es conocida: en configuraciones típicas de escaneo, la profundidad de campo es solo fracciones de milímetro. Una curvatura de 0.3 mm es suficiente para causar pérdida visible de nitidez en las esquinas.

Muchas opiniones, sin datos medidos

En foros y Reddit hay muchas opiniones sobre la planitud del film -- "Las esquinas están suaves", "El portador X es mejor que Y". Lo que no se encuentra son datos medidos. Según nuestra investigación, nadie ha determinado y publicado cuantitativamente la desviación de un film en un portador. Todas las comparaciones se basan en evaluaciones subjetivas de la nitidez del escaneo.

Este artículo es un intento de cambiar eso.

La tira de prueba

La tira de prueba usada -- Kodak Gold 200, tomada con una Olympus OM-2n y Zuiko 50mm f/1.8 a f/5.6. Negativo relativamente denso con información de imagen distribuida uniformemente.

Para todas las mediciones se usó la misma tira de film y el mismo fotograma. La elección del motivo es relevante: El método Depth-from-Focus necesita textura en la imagen (grano del film, bordes) para determinar el punto de enfoque. Un motivo uniformemente claro u oscuro -- cielo, pared, nieve -- no da una señal útil. Ramas y hojas funcionan bien: densas, con contraste, distribuidas uniformemente por todo el fotograma.

Método A: La prueba de reflexión (cualitativa)

La superficie del film refleja la luz. Si sostienes el film sujeto bajo una lámpara de techo, las irregularidades se hacen visibles como líneas de reflexión distorsionadas. Este método es sencillo, muestra detalles finos -- pero no se puede traducir en números.

La misma tira de film en cuatro portadores, fotografiada bajo la lámpara del techo:

Referencia: El mismo film sostenido a mano, sin portador

Lo que el ojo puede percibir: Ninguno de los portadores mantiene el film perfectamente plano -- las líneas de reflexión están distorsionadas en los tres. Pero los tres hacen un trabajo visiblemente mejor que no usar ningún portador. Cuál es el mejor se puede intuir solo a partir de las imágenes de reflexión. La curvatura no se puede cuantificar -- no se puede saber si la desviación es de 50 o 500 micrómetros solo con la reflexión. Por eso está el segundo método.

Cómo los tres portapelículas guían la película

Los tres portapelículas probados usan diferentes principios de construcción para mantener la película en posición. Esto influye en dónde y cuánto puede curvarse la película.

Negative Supply: La base tiene una compuerta de formato panorámico -- la película se guía solo por los dos lados largos (arriba y abajo). No hay guía en longitud. Existen máscaras que se insertan desde abajo (para Half Frame, 35mm o panorámico), pero incluso con máscara la película queda libre en dirección longitudinal. Esto significa que en el centro de la compuerta la película tiene mayor margen para ceder.

Valoi: Para cada formato de película hay un portapelículas propio, fundido de una sola pieza. La película se guía tanto en ancho como en largo. La construcción de la guía longitudinal no es visible desde fuera, ya que está integrada en la carcasa.

Ausgeknipst: Una combinación de ambos enfoques. La base tiene, como en Negative Supply, una compuerta de formato panorámico y guía la película solo por los lados. Sobre ella se colocan tapas intercambiables que guían y presionan la película también en longitud desde arriba. Sin tapa, el portapelículas se comporta como el enfoque Negative Supply (solo guía lateral). Con tapa, se añade la guía longitudinal.

Esta diferencia en la guía es relevante para la medición: dado que el ancho de la compuerta varía en cada portapelículas, el análisis se limitó al 80 % interior del marco de la película. Las áreas de borde contienen poca información de imagen y se recortan al escanear -- no se incluyen en la comparación.

Método B: Medición Depth-from-Focus (cuantitativa)

La cámara se desplaza sobre un carro macro en pasos definidos a través del plano de la película. En cada posición se toma una foto. Cada región de la imagen alcanza su máxima nitidez en un fotograma diferente -- dependiendo de la distancia al objetivo. A partir de la posición del máximo enfoque se puede calcular la altura de la superficie de la película en cada punto.

Configuración

Configuración de medición: cámara en carro macro, portapelículas sobre la fuente de luz. Los Post-its bajo la mesa de luz sirven como calzas -- compensan pequeñas diferencias de altura en las esquinas para que el plano de la película quede paralelo al sensor.

Primer plano: carro macro con reloj comparador -- paso de 0.1 mm

Los detalles:

• Cámara: Sony ZV-E10
• Objetivo: Carl Zeiss Jena Tessar 50mm f/2.8 en fuelle macro
• Apertura: f/2.8 (totalmente abierta, para máxima sensibilidad al desplazamiento del enfoque)
• Carro macro: Paso de 0.1 mm, 21 tomas por pasada
• Alineación: Método del espejo

Alineación del espejo: la reflexión de la lente debe estar exactamente centrada para que el eje óptico quede perpendicular al plano de la película

Análisis

Un script en Python realiza el análisis. Divide cada imagen en una cuadrícula y determina para cada celda en qué fotograma la nitidez es máxima. A partir de esto se calcula la altura de la superficie de la película en cada punto. Luego se aplican dos correcciones: primero se elimina la inclinación global (el sensor nunca está perfectamente paralelo a la película). Segundo, se elimina la curvatura de campo del objetivo para que quede solo la topografía pura de la película.

Tres pasadas por soporte, mezcladas y promediadas.

Detalles técnicos sobre el procesamiento de datos

Para el análisis, el script divide cada imagen en una cuadrícula de 20 x 30 celdas. Por cada celda se calcula la varianza Laplaciana a lo largo de los 21 fotogramas -- una medida de cuánto contraste de alta frecuencia (grano de película, bordes) contiene esa celda. La celda está más nítida cuando el plano de enfoque está exactamente en la superficie de la película.

La curva de nitidez resultante tiene un pico por celda. Su posición se determina mediante interpolación parabólica de 3 puntos para lograr una resolución Z más fina que el paso (0.1 mm). Luego se ajusta y resta un plano de mejor ajuste a todo el mapa Z (corrección de inclinación). Al comparar varios soportes, se resta la media de todos los mapas Z como sesgo del sistema (rechazo de modo común) -- esto elimina la curvatura de campo del objetivo, que es idéntica en todas las mediciones.

El análisis se realiza sobre el 80 % interior del marco de la película. Las áreas de borde se descartan -- contienen poca o ninguna información de imagen y de todos modos se recortan al escanear.

Los scripts están escritos en Python (numpy, opencv, matplotlib). Quien quiera revisar el código o recalcular los datos en bruto puede contactarnos -- ante críticas justificadas al método, ajustaremos el análisis y publicaremos los resultados corregidos.

Referencia peor caso: filme guiado solo por los bordes, sin tapa — máxima caída

Resultados

Tres ejecuciones por portador, promedio. Medido en el 80 % interior del marco del filme (excluyendo bordes, ya que los portadores guían el filme con diferentes anchos — ver arriba). Curvatura de campo de la lente eliminada por rechazo de modo común.

Portador	PV (um)	RMS (um)
Ausgeknipst	1102	163
Valoi	1382	175
Suministro negativo	1708	202
Dientes de arrastre (control)	2309	381

PV = Pico a valle: la mayor desviación entre el punto más alto y el más bajo.
RMS = Raíz cuadrada media: la desviación promedio — mucho más robusta que PV, porque un solo valor atípico no distorsiona el resultado.

Mapas de calor

Los mapas de calor muestran la topografía del plano del filme. Rojo significa: el filme se curva hacia el objetivo. Azul: se hunde alejándose. Blanco es el plano ideal. La escala muestra micrómetros.

Comparación de 3 portadores: Rojo = filme más cerca del objetivo, Azul = más alejado

Validación: El portador de dientes de arrastre (izquierda) muestra claramente más desviación que los portadores con tapa

Y los mapas de calor individuales, promediados cada uno sobre tres ejecuciones:

Ausgeknipst -- promedio de 3 ejecuciones

Valoi -- promedio de 3 ejecuciones

Suministro negativo -- promedio de 3 ejecuciones

Lo que dicen los datos

Validación: ¿Funciona el método?

El control de los dientes de arrastre (filme sin tapa) muestra valores RMS 2.3 veces más altos que el mejor portador. Este es el dato más importante de toda la medición: confirma que el método detecta diferencias reales en la planitud del filme y que los resultados no se pierden en el ruido de medición.

Ausgeknipst (RMS 163 um)

El valor RMS más bajo en la prueba. El mapa de calor muestra una distribución relativamente uniforme sin puntos calientes dominantes. La tapa intercambiable presiona el filme tanto en los lados como a lo largo, lo que se refleja en una guía uniforme. La variación entre ejecuciones (qué tan diferentes son los resultados al insertar el mismo filme repetidamente) fue de 176 um, comparable a Suministro negativo.

Valoi (RMS 175 um)

Justo detrás de Ausgeknipst. El mapa de calor muestra patrones ondulados leves que podrían deberse a la guía en forma de S del diseño del canal Valoi: el filme se conduce a través de un canal curvado al insertarlo. La variación entre ejecuciones fue de 210 um, algo mayor que en los otros dos portadores. No se puede determinar a partir de los datos si esto se debe a la construcción o a la forma en que se introduce el filme.

Suministro negativo (RMS 202 um)

El valor RMS más alto de los tres portapelículas. El mapa de calor muestra más contraste que en los otros dos -- las áreas con curvado más fuerte son más visibles. Negative Supply sostiene la película solo por los lados largos, no a lo largo. La falta de soporte longitudinal podría explicar por qué la desviación en el centro de la ventana es un poco mayor. Al mismo tiempo, la variación entre pruebas fue la más baja del test con 175 micras -- la película se coloca consistentemente en el mismo lugar cada vez que se inserta.

La comparación

El factor entre el mejor y el peor portapelículas es 1.2x (163 vs. 202 micras RMS). En números absolutos: 39 micras de diferencia. Esto es menos que el grosor de un cabello humano.

Para ponerlo en contexto: a f/8 -- la apertura con la que la mayoría escanea -- la profundidad de campo en el negativo es de aproximadamente 500 micras. Los tres portapelículas mantienen la película dentro de esta tolerancia. La diferencia de 39 micras no será visible en un escaneo final a esta apertura.

Con aperturas más abiertas (f/4 o f/2.8, como en configuraciones de escaneo de alta gama) la profundidad de campo se reduce a menos de 200 micras. En este rango, las diferencias medidas podrían ser relevantes -- pero incluso entonces el efecto es difícil de separar de otras fuentes de error (alineación del sensor, curvatura de campo de la lente, curvado específico de la tira de película).

Conclusión

Los tres portapelículas mantienen la película visiblemente más plana que una tira de película sin soporte. Las diferencias entre ellos son pequeñas -- el factor entre el mejor y el peor resultado es 1.2x.

Los productos difieren en muchos otros aspectos (material, flujo de trabajo, compatibilidad, precio). La planitud de la película es solo uno de muchos factores. En este factor, los tres portapelículas probados están bastante cerca.

Nota sobre el montaje

Se midió a f/2.8 (apertura máxima). Esto no es habitual para escanear -- a apertura máxima la calidad de imagen del objetivo disminuye, especialmente en las esquinas. La razón para usar apertura máxima: la profundidad de campo debe ser lo suficientemente pequeña para que haya diferencias medibles en el plano de la película. A f/5.6 o f/8 la profundidad de campo sería demasiado grande para resolver el curvado de la película. Un macro de 100mm a escala 1:1 y ligeramente cerrado habría sido un mejor instrumento de medición, pero no estaba disponible.

A la comunidad: Ayúdanos a medir mejor

Este experimento fue un primer intento con equipo limitado. El método tiene debilidades que están documentadas arriba. Si alguien en la comunidad conoce un método más preciso y asequible -- interferometría láser, topografía Moiré u otro -- estaremos encantados de recibir la sugerencia. Las pruebas se repetirán y los datos en bruto se publicarán.

El objetivo no es una comparación de marketing. El objetivo es mejorar el propio diseño basándose en datos medidos.