Tipos de sensores y sus principales características

¿Qué es el sensor?

Da igual si es de una cámara réflex, compacta o mirrorless, el sensor es la parte que se encarga de captar la imagen que le llega a través del objetivo. Equivalente a lo que fue la película en las cámaras analógicas.

Los sensores son dispositivos de capturan la luz de forma lineal, lo cual condicionan mucho su respuesta a la exposición de la luz.

Tipos

El tipo de sensor y su tamaño condicionan mucho la calidad de la imagen resultante, no solo el tamaño de archivo que también, sino aspectos como el tamaño y la forma de los píxeles, la profundidad de color en bits, el rango dinámico y la respuesta al ruido en largas exposiciones.

Actualmente en el mercado todas las cámaras incorporan un sensor CMOS pero existen otros tipos de sensores:

  • CCD: Dispositivo de carga acoplada de sus siglas en inglés (Charge Coupled Device)
  • CMOS: Semiconductor complementario de óxido metálico de sus siglas en inglés (Complementary Metal Oxide Semiconductor)
  • Foveon X3: Es una marca especial de sensores formado por tres capas apiladas verticalmente. Cada elemento de la matriz del sensor está formado por tres capas cada una de las cuales es sensible a uno de los colores primarios (RGB).

Principales características

Estas son las principales características a tener en cuenta a la hora de elegir una cámara u otra.

Tamaño y factor de recorte

Los sensores pueden ser de diferentes tamaños, por lo que pueden tener un factor de recorte  o multiplicación, sobre la imagen que los objetivos proyectan.

El factor de multiplicación de la distancia focal no es más que un concepto. Es el valor numérico por el que ha de multiplicarse la distancia focal de un objetivo para determinar la distancia focal equivalente respecto a una cámara de formato completo o full frame (24 x 36mm)

Dicho de otra forma, si el sensor es menor de 24x36mm (Full Frame) el círculo de la imagen proyectada por el objetivo no se registra completamente en el sensor, se produce un recorte equivalente al uso de una focal mayor, multiplicando la focal real por un factor de 1.3x, 1.5x, 1.6x, etc

En la siguiente imagen podrás ver de una forma visual qué es esto del factor de recorte. Un sensor de tamaño completo o full frame con dimensiones 24 x 36 mm (marcado con un rectángulo azul en la imagen) cubre completamente el círculo de la imagen que proyecta un objetivo de una determinada longitud focal. En cambio un sensor más pequeño por ejemplo APS-C con dimensiones de 23,6 x 15,60 mm (marcado con el rectángulo de color rojo) cubre menos área de este círculo. Por tanto el factor de recorte sería 36 mm/23,6 mm = 1,525

Este factor de recorte afecta negativamente en el uso de grandes angulares, cuyo ángulo de visión más abierto se pierde, es decir una focal de 15-30 mm en FF equivaldría a 23-46 mm si montamos ese mismo objetivo en una cámara APS-C (1.52x).

Si quisiéramos abarcar el mismo ángulo de visión que abarca ese objetivo 15-30 mm pero en un sensor APS-C (1.52X) tendríamos que buscar una focal 10-20 mm. Este tipo de lentes suelen tener una calidad menor y un hándicap de fabricación por su angular extremo.

Píxeles

Un sensor es una matriz de píxeles, cada uno de ellos contiene uno o varios fotodetectores que miden la intensidad de la luz. Los fotodetectores o fotodiodos son dispositivos monocromáticos, es decir no distinguen las diferentes longitudes de onda de la luz por tanto no dan información relativa al color.

Para solventar este problema los fabricantes de sensores (Sony en su gran mayoría) colocan sobre el sensor un filtro de colores CFA de sus siglas en inglés Color Filter Array. Hay diversos tipos de estos filtros, pero el más usado es el Bayer, que distingue en los componentes rojo, verde y azul.

El patrón Bayer está formado por mosaicos 2 x 2, que siguen el esquema RGBG (Rojo, Verde, Azul, Verde). Hay dos filtros verdes por cada azul y rojo, porque el canal verde aporta mayor información lumínica que el resto de canales.

Son los microprocesadores de la cámara los que interpretan la información de color aplicando un algoritmo de interpolación que minimice la aparición de artefactos de color y forman la imagen final.

Estos algoritmos de interpolación generan en la imagen final un efecto llamado moiré cromático o muaré en español, producido por la disposición regular de los píxeles en filas y columnas. Para mitigar este efecto los fabricantes colocan un elemento conocido como filtro de paso bajo o filtro antialiasing.

Además de estos dos filtros, existe uno más, encargado de dejar pasar solo las longitudes de onda de la luz visibles al ojo humano, eliminando del espectro la luz infrarroja que puedan captar los fotoreceptores.

La disposición de todos estos filtros correctores influye mucho en la calidad resultante de la imagen. Por otro lado la colocación de otros elementos electrónicos que limitan el tamaño del fotoreceptor y la profundidad a la que se encuentra el mismo, por eso sobre el filtro Bayer se colocan unas microlentes que actúan como embudo de la luz.

Rango Dinámico

El rango dinámico es la capacidad medida en diafragmas, que tiene el sensor para obtener la mayor cantidad de tonos de gris entre los tonos extremos (Blancos o altas luces y Negros o sombras profundas), por tanto el rango dinámico es la gama tonal máxima que nuestro sensor es capaz de recoger.

Todos los tonos que reciba nuestro sensor pero que escapen a ese rango dinámico se plasmarán como blancos o negros sin detalle.

Por ejemplo cuando nos dispongamos a fotografiar una escena con una cámara cuyo sensor tiene un buen rango dinámico, pongamos 9 diafragmas, puede suceder:

  • Que los tonos que aparecen en la escena sean menores y el sensor plasme todos los tonos de la escena con detalle. Es decir el histograma no aparecerá lleno.
  • Que los tonos que aparecen en la escena tengan un rango de 12 diafragmas. En este caso el sensor se verá sobrepasado y no será capaz de plasmar todos los tonos que nuestro ojo si es capaz de apreciar, es decir el histograma estará desbordado por uno o los dos extremos. En estos casos nos veremos obligados a capturar en bracketing u horquillado.

Relación señal-ruido

Como ya he dicho el sensor está compuesto por una malla de miles de píxeles en los que se recibe la imagen formada por la óptica del objetivo. Cuanto mayor sea la cantidad de píxeles, más información podremos captar, independientemente de cuál sea la calidad de esta información.

Por otro lado la cantidad de ruido en la señal depende de varios factores:

  • El primero de ellos está determinado por el tamaño de los fotodiodos/fotocaptadores del sensor. Cada uno de ellos genera una corriente eléctrica en presencia de la luz, esta corriente será luego convertida en datos numéricos que se almacenarán en forma digital en la memoria de la cámara y darán origen a cada uno de los píxeles de la imagen. En esa corriente eléctrica hay una cierta cantidad ruido aleatorio que se conoce como Shot noise o Photon noise (ruido de luminancia).

La sensibilidad de cada uno de los elementos del sensor es fija, es decir obtendremos la mejor relación señal-ruido con el valor de ISO nativo. Los valores ISO superiores no se obtienen por incremento de la sensibilidad de los fotocaptadores si no una amplificación de la señal eléctrica que estos emiten.

  • Conversión analógica digital. Cuando la señal eléctrica de los fotocaptadores es transformada en el sistema binario para su almacenaje en la tarjeta de memoria de la cámara también se produce un ruido constante, denominado ruido de lectura.
  • Con la temperatura del sensor también se produce ruido, conocido como ruido térmico o de crominancia. Este ruido térmico es más evidente cuanto más prolongado sea el tiempo de exposición o disparo.

¿Qué cámara me compro? Guía de compra de equipo fotográfico

Tipos-de-camaras

Cuando cualquier persona entra en el mundo de la fotografía por primera vez se siente abrumado ante la elección del equipo. Marcas, modelos, megapíxeles, objetivos, filtros, etc. La gran cantidad de información para el nuevo fotógrafo genera si cabe más dudas. Pedir consejo a alguien experimentado no suele ser la mejor idea tampoco, puesto que esa persona te aconsejará el equipo que el usa y quizás no es el más adecuado a la fotografía que tú quieres hacer.

Cuando me preguntan, ¿qué equipo me compro? Siempre respondo con otras dos cuestiones básicas:

¿Qué tipo de fotos vas a hacer?

¿Con que finalidad?

Si el tipo de fotografía que quieres realizar es amplio, quieres hacer todo tipo de fotos, ya sea macro, paisaje, fauna… necesitarás un equipo tan versátil y amplio como todo lo que quieres fotografiar.

Pensar en estas dos cuestiones antes de lanzarse a comprar una cámara es clave para no malgastar el dinero. Comprar un equipo mediocre pensando que en dos o tres años vas a comprar un equipo mejor, suele ser lo habitual, pero durante ese tiempo quizás estas tomando imágenes de baja calidad por culpa del objetivo, y quizás esos momentos que fotografías durante ese tiempo son irrepetibles.

La limitación de una buena imagen, sin entrar es aspectos de composición, suele estar relacionada con la calidad del objetivo, no con la del cuerpo. La cámara te limita algunas posibilidades técnicas, por tener menos prestaciones. Pero la calidad y la nitidez te la proporciona el objetivo.

Conocer nuestro futuro equipo, cómo funciona, cuáles son sus limitaciones, qué prestaciones son indispensables para nosotros y cuales son secundarias, es una tarea cómo digo muy necesaria antes de empezar a ver marcas y modelos.

Dejemos a un lado los equipos analógicos o de emulsión para los enamorados de la fotografía.

La primera cuestión: ¿Compacta, réflex o mirrorless?

Una decisión que considero fundamental y a la que le debemos dedicar un tiempo para reflexionar e incluso probar ambos tipos de equipos antes de decidir. Es algo muy personal y la decisión de un tipo u otro depende mucho de los gustos, tipo de fotografía que queremos realizar y la finalidad de las imágenes que queremos tomar (Si es fotografía documental o para crear un álbum familiar, con una compacta o incluso con un teléfono móvil de última generación es más que suficiente).

Compactas básicas o ultra compactas

Descartadas para todo lo que no sea fotografía documental, fotos familiares y de recuerdo asumiendo sus limitaciones. La calidad del sensor y de la óptica, así como de las prestaciones son bajas.

Consejos para su compra:

  • Rango moderado de zoom óptico.
  • Flash incorporado.
  • Grabación de video.
  • Mínimo 12 Mp.
  • Posibilidad de modo manual.

Compactas de altas prestaciones

A su vez se pueden dividir en compactas de sensor pequeño y las de formato 4/3 e incluso hasta sensor completo. La gran mayoría de estas cámaras ya disponen de estabilización de imagen, disponen de modo manual, muchas de ellas permiten sincronizar el flash a cualquier velocidad de obturación e incluso permiten captar la imagen en formato RAW.

Compactas de sensor pequeño

Ventajas:

  • Tamaño reducido y facilidad y manejo.
  • Rango de zoom.
  • El sensor es estanco.

Inconvenientes:

  • El tamaño del sensor (con factor de recorte aproximado x4.55 ) aparece ruido:
    • A ISO incluso medio.
    • Con largas exposiciones.
  • Limitación óptica:
    • Será complicado obtener desenfoque en los fondos a causa del tamaño del sensor y por tener aperturas o diafragmas muy cerrados.
    • Poca luminosidad.
    • Para tener un buen angular, las focales son muy cortas con la dificultad de tener lentes de calidad.

Consejos para su compra:

  • Calidad del objetivo.
    • Amplio rango focal, con equivalencias por encima de un 28-100mm.
    • Algunas marcas tienen aperturas de f/2.8.
  • Estabilización.
  • Grabación de vídeo en HD.
  • Al menos 12 Mp.
  • GPS integrado.

Compactas de sensor micro 4/3

Algunas marcas como Olympus y Panasonic montan sensores micro 4/3 con un factor de recorte de x2 e incluso de sensor completo en cámaras de objetivos intercambiables, abriendo así las ventajas de estos sensores en cámaras con un tamaño comedido.

Ventajas:

  • Sensores de mayor tamaño con mayores prestaciones.
    • Se podrán ajustar valores ISO más elevados y podremos además ajustar también tiempos de exposición más largos con una cantidad de ruido razonable.
  • Gama de ópticas intercambiables de considerable calidad.
  • Discretas y de fácil manejo.
  • Peso reducido.
  • Calidad muy aceptable y buenas prestaciones.

Inconvenientes:

  • Limitada versatilidad si las queremos usar en varias disciplinas.
  • Al tener objetivos intercambiables el sensor puede ensuciarse.
  • Velocidad de enfoque con teles para foto deportiva o de acción.

Cámaras réflex digitales y sin espejo (Mirrorless)

Las cámaras réflex digitales, también llamadas DSLR de su nombre en inglés (Digital Single Lens Reflex), llamadas así por su característico visor réflex, formado por el espejo y pentaprisma. Las cámaras digitales réflex siguen el siguiente esquema óptico:

La luz captada por el objetivo (representado por la línea amarilla) llega en un primer momento, al espejo interno, de ahí, se refleja y se forma la imagen sobre una pantalla de enfoque. La imagen formada sobre la pantalla es recogida por el pentaprisma que corrige las inversiones, tanto la lateral como verticalmente.

Mientras que las cámaras sin espejo siguen el siguiente esquema óptico:

La luz que capta el objetivo es directamente recogida por el sensor y esta se muestra en el LCD y en el visor electrónico de la misma.

Dejando a un lado las evidentes reducciones de peso y tamaño de las cámaras mirrorless frente a las DSLR y otras diferencias, ambas comparten formatos de sensor:

Cuanto más grande sea el sensor, los píxeles están más separados o son más grandes a igual cantidad que un sensor de menor tamaño. Esto se apreciará en exposiciones prolongadas, o a la hora de valorar el ruido en exposiciones con ISO elevados, cuando se amplifica la señal que emiten los fotocaptadores.

Formato micro 4/3

Al igual que para las compactas de formato micro 4/3 tienen un factor de recorte de x2

Ventajas:

  • Sensores de altas prestaciones.
  • Gama de ópticas intercambiables de considerable calidad.
  • Discretas y de fácil manejo.
  • Peso reducido.
  • Calidad muy aceptable y buenas prestaciones.

Inconvenientes:

  • Limitada versatilidad.
  • Ópticas limitadas.
  • Limitaciones del sensor debido a su tamaño.
    • ISO elevados.
    • Tiempo de exposición.
  • Limitaciones intercambio material.
  • Compra venta de material.
  • Velocidad enfoque.
  • Al tener objetivos intercambiables el sensor puede ensuciarse.

Formato APS-C y similares

Este formato tiene un factor de recorte de x1.5 otros como APS-H tiene un factor de recorte de x1.29

Ventajas:

  • Sensor algo más grande y con mejor rendimiento que las de sensor micro 4/3.
  • Vídeo en HD.
  • Suelen tener precios comedidos

Inconvenientes:

  • Ópticas angulares demasiado largas debido al factor de recorte del sensor.
  • Permanencia en este formato si se adquieren ópticas APS-C.
  • Mayor peso y tamaño que las de formato micro 4/3.
  • Al tener objetivos intercambiables el sensor puede ensuciarse.

Formato completo o full frame

Cuyo tamaño equivale al formato de 35mm utilizado en las cámaras analógicas

Ventajas:

  • Sensor completo y con mejores prestaciones al resto de formatos.
    • Menor ruido a ISO elevados y largas exposiciones.
  • Posibilidad de ópticas angular y ultra angulares.

Inconvenientes:

  • Mayor peso y tamaño que las de formato anterior.
  • Al tener objetivos intercambiables el sensor puede ensuciarse.
  • Mayor precio

Segunda cuestión: ¿La marca?

Aunque a día de hoy todas las marcas tienen equipos de muy buena calidad, es esencial conocer las virtudes y carencias de cada marca. Para elegir con criterio en base al tipo de fotografía que quieres hacer.

Consideraciones a tener en cuenta para elegir marca:

  • Adaptación: ¿Se adapta esa marca al tipo de fotografía que verdaderamente te apasiona o te llama la atención? O simplemente ¿vas a comprar esa marca porque es la que tiene todo el mundo?
  • Disponibilidad de aquellos elementos, óptico o no, que preevemos necesitar. Como convertidores de focal de calidad, macros extremos, carcasas submarinas…
  • Ópticas de gama media. Si tenemos limitaciones presupuestarias, habrá que buscar objetivos de buena relación calidad/precio. Buscaremos una gama variada y de calidad a cambio de perder luminosidad.
  • Servicio técnico serio y eficaz. Buscaremos rapidez y servicio profesional de sustitución si aspiramos a ser profesionales.
  • Compra venta de material usado. Buscaremos mercado amplio de cámaras y ópticas de segunda mano.
  • Compartir equipo. Poder prestar o probar equipo con compañeros en salidas y quedadas siempre es algo a tener en cuenta.

Tercera cuestión: ¿El modelo?

Decidirse por una cámara es algo muy personal y depende de nuestros gustos, el presupuesto, el tipo de fotografía a realizar y la finalidad de las mismas.

Consideraciones a tener en cuenta para elegir modelo:

  • El precio siempre como factor limitante.
  • Sellado y aislamiento al polvo.
  • Tamaño del sensor.
  • Megapixeles y tamaño del archivo RAW (Recuerda que procesar un RAW de 25MB es más llevadero para un ordenador que un RAW de 50 ó 60MB)
  • Disociación de enfoque y disparo.
  • Vídeo, fps
  • Rango ISO amplio
  • Sistema AF (Autofocus). Si tu tipo de fotografía va a ser fauna y/o deporte es algo a tener muy en cuenta.

Mi recomendación

Elegir bien desde el principio es ahorrar dinero, si compras material y a los 6 meses ves que ese objetivo o cámara no es para ti, te verás obligado a venderlo y comprar material nuevo. Gastarás más de lo que tenías pensado

Invertir el dinero en objetivos de muy alta calidad para poder amortizarlos con el tiempo. Salvo accidentes tienen una vida muy larga.

Las cámaras se renuevan cada cierto tiempo y las ópticas de calidad no.

Olvida los mitos y falsas creencias

El mundo de la fotografía está lleno de mitos y falsas creencias

Con una cámara buena, sacaré fotos buenas

El fotógrafo no nace, se hace, así que tranquilo, fórmate y no te obsesiones que el equipo te limita a hacer fotos buenas.