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Un sensor es un circuito cerrado formado por una matriz de millones de fotodiodos (o fotodetectores) microscópicos que funcionan como células fotovoltaicas capaces de captar la intensidad de la luz y generar para cada uno de ellos una carga eléctrica proporcional a la cantidad de luz recibida. Esta carga eléctrica se transforma mediante un ADC(Analog to Digital Converter), es decir, un convertidor de datos analógicos a digitales que codifica la información de la luz captada en datos binarios para crear una imagen digital capaz de ser leída e interpretada por cualquier dispositivo informático.
El tipo de sensor de la cámara influye sobre el resultado de la captación. Los principales sensores son los CCDs (Charge-Coupled Device) o dispositivo de carga acoplada y los CMOS (Complementary Metal Semi Conductor)-
Los CCDs suelen ser más sensibles a la luz que los CMOS y producen menos ruido de color. En cambio los sensores CMOS consumen menos energía y no necesitan un ADC externo ya que la conversión analógica a digital se efectúa dentro del propio sensor, reduciendo el consumo de baterías.
Si hasta hace poco los CCDs tenían más rango dinámico que los CMOS, esta tendencia se ha reducido considerablemente y podemos hoy en día, ver cámaras equipadas con CMOS que proporcionan imágenes con mucho rango dinámico y poco ruido a alta sensibilidad.
Los sensores son monocromos, es decir, no captan el color pero sí la intensidad de la luz que recibe los fotodiodos. Para que el sensor pueda captar los colores, se colocan encima del mismo filtros que dividan los colores de la escena en Rojo, Verde y Azul.
El tipo de filtro más utilizado es el Mosaico de Bayer que consiste en una maya cuadriculada de filtros rojos y verdes que se sitúa sobre el sensor para hacer llegar a cada diodo una tonalidad de los distintos colores primarios. El mosaico de Bayer está formado por un 50% de filtros verdes( el ojo humano es más sensible a este color), un 25 de rojos y un 25& de azules.
El principal problema con este tipo de filtros es que se capta un color para cada píxel cuando necesitamos la información de los tres colores para reproducir un píxel. Mediante software de cámara se lleva a cabo un proceso de interpolación del color que falta para cada píxel. El proceso de interpolación consiste en inventar o modificar la información de color de un píxel, basándose en la información de color de los píxeles vecinos.
El Super CCD desarrollado por Fuji utiliza un filtro de mosaico pero tiene una particularidad muy interesante que reside en la forma de los fotodiodos que componen el sensor. En lugar de ser cuadrados o rectangulares, como en la mayoría de los CCD o CMOS, son octogonales, lo que permite que a la hora de crear los colores que faltan, la interpolación no se base en la información de color de cuatro píxeles vecinos sino de ocho píxeles vecinos. El resultado de la interpolación es mejor y la precisión del color captado es más grande.. Además una de las particularidades del Super CCD de 6ª generación de Fuji es que posee 12,3 millones de fotodiodos octogonales de varios tamaños, 6,17 millones más grandes y altamente sensibles a la luz, para captar la información de las sombras y 16,7 millones con un rango dinámico más elevado para captar detalle en las altas luces. Este diseño original permite captar imágenes con mucho rango dinámico, es decir con un rango tonal muy amplio.
El sensor X3 de Foveón que equipa por ejemplo las cámaras Sigma es sin lugar a dudas uno de los sistemas de captación más interesante en cuanto a su diseño, aunque en la práctica los resultados no hayan sido los esperados. El foveón utiliza tres capas de filtros superpuestas, lo que permite captar de cada píxel de imagen los tres colores rojo, verde y azul sin necesidad de interpolar. El color captado no es ficticio y este tipo de sensor proporciona unas imágenes con un color real. El principal problema con este tipo de sensores es que los fabricantes que lo utilizan sostienen que como el sensor tienen tres capas de fotodetectores de 3,3 Mp cada una, el sensor es de 10 Mp. En realidad el Foveón capta imágenes de 3,3 Mp con los tres colores de RGB para cada píxel, y posteriormente, mediante software de cámara se remuestrea la imagen captada para llegar a 10Mp, creando píxeles nuevos.
Aunque los sensores CCD, CMOS y Foveon tienen particularidades y diferencias hay que relativizar mucho la diferencia de calidad que pueda existir entre un tipo u otro. Los avances tecnológicos y las mejoras de los software de tratamiento de imagen incorporados en las cámaras hacen que tanto las cámaras equipadas de un CCD como las que utilizan un CMOS proporcionan hoy en día imágenes de alta calidad. Entre otras mejoras, los filtros de paso bajo (low pass), colocados encima del sensor, han minimizado considerablemente la aparición del efecto moiré en las fotografías y los filtros de reducción de ruido por software permiten optimizar las imágenes y reducir el ruido de color hasta ahora tan molesto.
En definitiva, aunque el tipo de sensor que utiliza nuestra cámara es importante, existen otros factores muchos más decisivos a la hora de elegir un sistema fotográfico.
Resolución de sensor y resolución de imagen
La resolución de una cámara viene dada en Mp (megapíxeles) y no depende directamente de la cantidad de fotodiodos presentes en el sensor sino en el número de píxeles que forma la imagen captada.
Se suelen confundir estos términos: resolución de sensor (en millones de fotodiodos) y resolución de imagen (en megapíxeles). Esto es debido a la mala interpretación del término. El píxel se define como la unidad mínima de una imagen digital pero algunos fabricantes definen el píxel como la unidad mínima del sensor capaz de captar la intensidad de luz. En realidad hacen referencia al número de fotocélulas sensibles. Por esta razón se habla de sensor de (Mp, 10Mp,…)
El número de Mp de la imagen no determinan la calidad de la imagen sino la cantidad de información contenido en la misma y el tamaño de la copia final que podremos obtener sin necesidad de remuestrear.
Cuando retocamos una fotografía digital cambiamos la información contenida en ella. Si disponemos de una imagen con mucha información (muchos Mp) el resultado de la optimización será mejor y la pérdida de calidad visual mínima. Además cuanto más Mp tenga la imagen, más grande será la reproducción impresa de la misma.
Tamaño de sensor
El tamaño universal de un fotograma de película para cámaras réflex o SLR es de 35mm de largo (la diagonal es de 43mm). Heredado de este formato estandarizado a principios del siglo XX, los sensores de fotograma completo tienen aproximadamente esa medida. Sin embargo, la mayoría de las cámaras DSLR no disponen de un sensor de ese tamaño, sino más pequeño, por ellose produce una pérdida o recorte en el campo de visión de los sensores más pequeños. Este formato de sensor se llama APS. Los sensores de 35mm se llaman Full Frame o de fotograma completo.
En la imagen anterior podemos ver el recorte de un sensor APS sobre un sensor full frame de 35mm.
Esto afecta a la distancia focal de nuestros objetivos, ya que al sufrir las imágenes un recorte sobre la imagen, las distancias focales que tienen no son a efectos prácticos las que podemos ver en nuestras fotos.
Cada sensor tiene lo que llamamos un factor de equivalencia para poder convertir las distancias focales de nuestros objetivos a las distancias focales efectivas. Así, multiplicando por dicho factor de equivalencia obtenemos la distancia focal real de la foto.
Ejemplo:
La 1DS Mark III de Canon es full frame, con lo que su factor de equivalencia es 1. Así un objetivo de 50mm es en efecto 50mm.
Si utilizamos el mismo objetivo en la 1D Mark III (la 1D normal, no la 1Ds), que tiene un factor de equivalencia de 1,3, esos 50mm equivaldrían a 50 x 1,3 = 65mm.
El mismo objetivo en la 450, que tiene un factor de equivalencia de 1,6, equivaldría a 50 x 1,6 = 80mm. De la
misma forma un objetivo 17-50mm equivaldría a un 27-80mm tradicional.
¿Y qué es mejor? ¿APS o Full Frame? Pues una vez más depende de para qué lo utilicemos. Si utilizamos la cámara para fotografía de interiorismo probablemente prefiramos tener un sensorfull frame que me permita utilizar un ojo de pez de 12mm reales que no se convierten en 20mm. E igualmente si utilizamos la cámara para fotografía de deporte preferiríamos un sensor APS, donde un teleobjetivo 300mm se convierte en uno de 480mm al mismo precio y con menos peso. Eso sí, ojo al comprar objetivos, que no todos valen para full frame.
Proporciones del sensor
No todos los sensores tienen las mismas proporciones entre el alto y el ancho. De este modo hay fabricantes que utilizan formato de 4:3, otros de 3:2 y otros (aunque es menos común) de16:9, cada uno de ellos más apaisados.
Sensibilidad
Los sensores de las cámaras pueden trabajar a diferentes sensibilidades. De este modo, a mayor sensibilidad, mayor cantidad de luz son capaces de captar. La sensibilidad es un parámetromás que puedes configurar en tu cámara en cada foto que disparas.
La sensibilidad se mide según el estándar ISO, en el cual cuanto mayor es el número mayor es la sensibilidad. Son sensibilidades típicas 100, 200, 400, 800, 1600. En cada uno de estos saltos se obtiene el doble de sensibilidad. Así, una cámara en ISO 200 tiene el doble de sensibilidad que una tomada a ISO 100. Muchas cámaras permiten además utilizar valores intermedios como600 ó 1200.
Por desgracia no todo son ventajas al aumentar la sensibilidad de nuestra cámara. Al hacerlo estamos perdiendo definición y aumenta el nivel de ruido. El ruido son unos puntos de colores que van apareciendo, especialmente en las zonas oscuras.
En estas fotos podemos ver cómo afecta la sensibilidad del sensor al nivel de ruido. Según aumentamos la sensibilidad aumenta a la vez el nivel de ruido.
Resumiendo, a menor sensibilidad mayor calidad de imagen y a mayor sensibilidad peor calidad de imagen.
Elección de la sensibilidad
Entonces ¿cuál es la sensibilidad que debo elegir al hacer una foto? Eso dependerá siempre de la cantidad de luz que haya, pero siempre trata de elegir la menor sensibilidad posible, y asíobtendrás mayor calidad.
Utiliza sensibilidades altas para condiciones muy bajas de luz.
Como guía muy básica:
Para fotografías al aire libre con bastante luz o para sujetos estáticos, se puede utilizar una sensibilidad ISO 100. Ésta proporciona la máxima definición. También se recomienda para fotografías nocturnas con tiempos de exposición muy largo.
Para un uso mixto se recomienda una sensibilidad ISO 200, que es un punto intermedio entre definición y velocidad.Para condiciones de luz mala, por ejemplo interiores, se recomienda utilizar al menos una sensibilidad ISO400. También son recomendables para objetivos con poca luminosidad, teleobjetivos y para congelar el movimiento de sujetos muy rápidos. En el caso de estafoto nocturna se utilizó ISO400 para conseguir congelar el movimiento de los lazos (aumentar la velocidad de exposición) en condiciones de luz bastante pobres.
A partir de ISO 400 cuando estés más a oscuras, pero ten en cuenta que a partir de aquí la pérdida de calidad es notoria.
Pero recuerda que esto es una guía muy básica para empezar. La cuestión es siempre tratar de elegir la sensibilidad más baja posible en cada foto.
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