Las cámaras réflex digitales, también llamadas DSLR (Digital-SLR, con SLR del inglés Single lens reflex), son un tipo de cámara fotográfica del tipo réflex de único objetivo (SLR), cuyo soporte de almacenamiento de la imagen capturada es un sensor electrónico, en lugar de la película de 35 mm empleada en la fotografía química. Entre sus características más importantes está el empleo de sistemas de control para la automatización de la mayoría de los mecanismos, tanto de dispositivos de obturación, sincronización con flashes (tanto internos como externos), y en general la mayoría de funciones de la cámara, aunque se siguen comportando en la mayoría de aspectos (enfoque, disparo, estabilización) como dispositivos electromecánicos al igual que sus predecesoras. En la mayoría de los casos mantienen las mismas características (y compatibilidad, dependiendo del fabricante) en cuanto al sistema réflex tradicional, popularizado mundialmente desde la Nikon F de 1959.
Al igual que las cámaras de película de 35mm, las cámaras réflex digitales están divididas en dos componentes separados: el cuerpo de la cámara como tal y el objetivo. Este último es un dispositivo intercambiable e independiente de la cámara, diseñado para cubrir una necesidad particular del usuario de alcance o cobertura angular, o requisitos especiales como distorsión (ojo de pez) o cambio del plano de enfoque (tilt-shift) entre otros. El objetivo contiene, por lo general, un mecanismo para la regulación de la luz (diafragma) y un mecanismo de enfoque. El cuerpo de la cámara contiene un espejo, ubicado a 45° respecto al plano de la imagen, cuya función es desviar los rayos hacia una pantalla traslúcida (pantalla de enfoque) mate que permite visualizar y enfocar la imagen. Generalmente la luz se vuelve a reflejar en un pentaprisma ubicado encima de la pantalla de enfoque, cuya función es desviar la imagen hacia el observador y enderezarla, puesto que el objetivo la proyecta de forma invertida. En el momento del disparo, el espejo se levanta y se abre el mecanismo obturador para dejar pasar los rayos de luz directamente hacia el dispositivo de captura, un sensor de imagen en el caso de una cámara digital.
A diferencia de sus predecesoras, incorporan además una pantalla LCD en la que se puede visualizar la fotografía inmediatamente después de la toma, y comprobar, por ejemplo, con la ayuda de un histograma que la exposición ha sido correcta. Sin embargo esta pantalla, en la mayoría de los modelos, no es indispensable como visor para realizar la fotografía como sucede en las cámaras digitales compactas, debido a que el sensor se encuentra oculto tras el obturador y el espejo del visor, como sucede en las cámaras réflex de película. Algunas cámaras incorporan además funciones de posprocesado de la imagen, como cambio del balance de blancos, revelado RAW y conversión a blanco y negro, entre otras opciones. En general, a partir de 2006 la mayoría de modelos incorpora un sistema denominado Live View que levanta el espejo y permite capturar la imagen directamente, de la misma forma que en las cámaras compactas.
La primera diferencia es que los objetivos son intercambiables, compatibles con los objetivos de réflex de película (dependiendo del fabricante). Debido a que dichos objetivos estaban diseñados para una película de 35mm, el sensor es más grande que en las cámaras compactas. Aunque puede ser del mismo tamaño de una película (36×24 mm) (sensor full-frame, generalmente sólo en modelos de muy alta gama), por lo general suelen ser algo más pequeños (ver: tamaño de sensor APS-C), en cuyo caso se produce una "multiplicación de la distancia focal" normalmente de 1.5 (Nikon, Pentax, Minolta, Sony), 1.3 y 1.6 (Canon) o 2x (sistema Cuatro Tercios).
En las cámaras compactas se emplean sensores de tamaño reducido, lo que conlleva distancias focales igualmente más cortas y por tanto una profundidad de campo muy alta (casi todo en la fotografía aparece enfocado). La profundidad de campo es por tanto la principal diferencia entre una fotografía realizada con una cámara compacta digital o con una réflex. Con una cámara réflex se consigue un gran control mediante la libre elección de la relación entre la longitud focal y la apertura del diafragma, ya que un fondo desenfocado centra la atención en el motivo fotografiado.
Otra de las ventajas de un sensor de imagen de mayor tamaño es la mayor calidad de imagen, así como una mayor sensibilidad, pudiéndose realizar fotografías con valores ISO altos con un nivel de ruido muy aceptable.
En un principio las cámaras DSLR ocupaban exclusivamente el sector de la fotografía profesional, hasta que Canon presentó en septiembre de 2003 la 300D con un precio de 1.100 € con objetivo incluido. En marzo de 2004 Nikon presenta la D70 con un precio ligeramente superior pero con más funciones que la 300D de Canon. De este modo se introdujeron en 2005 las DSLR en el sector de fotografía amateur o no profesional. Cuando el mercado de la fotografía digital se había estabilizado, por las ventas de cámaras compactas digitales, fue en el sector de las réflex digitales donde se produjo un gran crecimiento a partir de 2005. En 2006 la mayoría de fabricantes de cámaras fotográficas ofrecían al menos un modelo réflex con un precio que rondaba los 600 €, con objetivos incluidos.
Dentro de la fotografía digital, existe un término muy común llamado "negativo" (raw, que suele ser la imagen "en crudo"), tal como cuando se utilizaba en las cámaras de rollo. De éstas se extraía una cinta con negativos, los cuales se llevaban a un proceso de revelado, y una vez hecho esto, se tenían las fotografías impresas. En el ámbito de la fotografía digital pasa algo similar, las imágenes que capta la cámara también son negativos, los cuales, apenas contienen el 20% del potencial real de la imagen. Existen muchas técnicas y programas que se pueden utilizar para el revelado digital. Adobe Photoshop Lightroom, es una de ellas, en el cual se puede trabajar una imagen hasta lograr expresiones realmente sorprendentes. Desde cuidar la exposición, el contraste, hasta hacer una separación de colores, luminosidad, intensidad, claridad, etc. Todas aquellas fotografías que se ven publicadas en revistas han pasado por un proceso de revelado digital.
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