SENSOR Y SENSIBILIDAD
FOTOGRÁFICA
v SENSOR.
El sensor de las cámaras
fotográficas está compuesto por millones de pequeños semiconductores de
silicio, los cuales captan los fotones (elementos que componen la luz, la
electricidad). A mayor intensidad de luz, más carga eléctrica existirá.
Estos fotones desprenden
electrones dentro del sensor, los cuales se transformarán en una serie de
valores digitales creando un píxel. Por lo tanto cada célula que desprenda el
sensor de imagen se corresponde a un píxel o punto. El sensor hace las veces de
película en la fotografía digital.
El resultado del sensor, ya
traducidos a formato binario, se guarda en las tarjetas de memoria en forma de
ficheros de imagen.
Sin entrar en detalles decir las dos tecnologías más
populares del mercado de sensores son CCD y CMOS.
Un megapíxel
es un millón de pixeles o puntos.
La
resolución de los sensores se mide en megapíxeles. Son el número de puntos o
pixeles que contendrá una imagen producida por un sensor.
Por
ejemplo si una imagen tiene un tamaño de 3888 puntos de largo y 2592 de alto,
la resolución del sensor será la multiplicación de ambos, es decir 3888 x 2592
= 10077696 pixeles = 10,1 megapíxeles.
Podemos
decir sin miedo a equivocarnos que cuantos más megapíxeles más tamaño tendrá el
fichero de imagen que obtenemos. Con esta figura podemos hacernos una idea de
la diferencia en densidad entre unos sensores y otros de algunas cámaras del
mercado.
Entonces parece que
cuantos más megapíxeles mejor ¿no? Bueno es cierto que cuantos más megapíxeles
mayor será la resolución del sensor pero ¿es la resolución del sensor la que
limita la calidad de las fotos? Habitualmente no. Las lentes suelen estar muy
por debajo de la resolución del sensor y por tanto si lo que buscas es calidad
y nitidez es más importante tener unas buenas lentes que tener un buen sensor.
También
influye el tamaño físico del sensor. Nada tiene que ver el sensor de 10 megapíxeles
de una cámara compacta, cuyo tamaño es bien pequeño, con el tamaño de un sensor
de 10 megapíxeles de una cámara DSLR profesional.
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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 ello se 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 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.
ü
¿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 sensor full 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.
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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) de 16:9, cada uno de ellos más apaisados.
v
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 parámetro más 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 como 600 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. Resumiendo,
a menor sensibilidad mayor calidad de imagen y a mayor sensibilidad peor
calidad de imagen.
ü
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 así obtendrás 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 esta foto 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.
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La
Sensibilidad de la Película Fotográfica
La
película fotográfica está formada por una lámina de acetato de celulosa,
flexible y transparente, recubierta por una emulsión fotosensible de cristales
de haluro de plata.
La
sensibilidad de la película depende del tamaño de los cristales de haluro de
plata: cuanto más grandes son, más rápidamente reaccionan al contacto con la
luz.
Las
películas de mayor sensibilidad necesitan menos exposición, lo que permite
tomar fotografías en situaciones de escasa iluminación. Sin embargo, debido al
mayor tamaño de los cristales de plata, las imágenes resultantes tienen un
aspecto granuloso, produciéndose una pérdida de nitidez y contraste.
Para
medir el grado de sensibilidad de la película fotográfica, se han utilizado
diferentes escalas:
a. La escala DIN fue creada en Alemania por
el Deutsches Institut für Normung en 1934. Es una escala que sigue una
progresión aritmética de diferencia 3. Esto quiere decir que la sensibilidad se
dobla cuando el valor DIN aumenta tres unidades. Así, una película de 24 DIN
tiene el doble de sensibilidad que una de 21 DIN.
b. La escala ASA fue creada por el la
American Standard Asociation en 1943. Es una escala que sigue una progresión
geométrica de razón 2. Esto quiere decir que la sensibilidad se dobla cuando
doblamos el valor ASA. Por ejemplo, película de 200 ASA tiene el doble de
sensibilidad que una de 100 ASA
c. La escala ISO fue creada por la
International Organization for Standardization en 1974. Es la escala que más se
utiliza en la actualidad, por lo que vamos a verla con más detalle.
ü
La
Escala de Sensibilidades ISO
La
escala de sensibilidades ISO es una fusión de los sistemas ASA y DIN. Por este
motivo, indica los valores que corresponderían a la escala ASA y a la escala
DIN, separados por una barra. Así, por ejemplo, una película podría tener una sensibilidad
ISO 100/21.
La
siguiente tabla muestra las sensibilidades ISO más habituales y su equivalencia
en otras escalas.
ISO
|
ASA
|
DIN
|
50/18
|
50
|
18
|
100/21
|
100
|
21
|
200/24
|
200
|
24
|
400/27
|
400
|
27
|
800/30
|
800
|
30
|
1600/33
|
1600
|
33
|
3200/36
|
3200
|
36
|
6400/39
|
6400
|
39
|
En
la práctica, la escala ISO se utiliza omitiendo la parte correspondiente a la
antigua escala DIN. De esta forma, la escala de sensibilidades que podemos
encontrar en las cámaras digitales incluye valores como 50, 100, 200, 400, 800,
etc.
En
la escala de sensibilidades ISO, cuando duplicamos el valor de sensibilidad del
sensor, reducimos a la mitad la cantidad de luz necesaria para registrar la
imagen (lo mismo que ocurría en la escala ASA original).
ü
La
Sensibilidad en la Fotografía Digital
El
concepto de sensibilidad ISO se ha mantenido en la fotografía digital, aunque
sus fundamentos son diferentes.
Como
vimos anteriormente, el sensor es un dispositivo compuesto por una matriz de
celdillas o fotositos sensibles a la acción de la luz. Cada uno de los
fotositos contiene un fotodiodo que es capaz de convertir la energía presente
en la luz (fotones), en corriente eléctrica (electrones), acumulando una mayor
o menor carga eléctrica en función de la intensidad lumínica.
El
valor de carga acumulado por cada fotosito es bastante pequeño, por lo que debe
ser amplificado antes de su digitalización. El nivel de amplificación depende
la sensibilidad ISO que hayamos seleccionado en la cámara. Cuanto mayor es la
sensibilidad ISO menos cantidad de luz llega al sensor, por lo que más se debe
amplificar la señal.
Al
aumentar la sensibilidad ISO no estamos aumentando realmente la sensibilidad
del sensor. Lo que estamos haciendo es amplificar la señal captada por el
sensor, antes de proceder a su cuantificación y registro en una imagen RAW.
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El
Ruido
En
fotografía digital, llamamos ruido a las variaciones aleatorias de brillo o de
color que podemos encontrar en los pixeles que forman una imagen.
Durante
el proceso de captura de la imagen, el sensor genera inevitablemente algo e
ruido. Diferentes factores inherentes su forma de funcionamiento están en el
origen de lecturas incorrectas.
El
ruido puede ser inapreciable o degradar completamente la calidad de una imagen.
Todo depende de la proporción entre la información capturada correctamente por
el sensor y el ruido, es decir de la relación señal/ruido.
Se
estima que la raíz cuadrada del número de fotones capturado por el sensor es
ruido. Esto significa que cuantos más fotones capture el sensor, mejor será la
relación señal/ruido. Si se capturan 100 fotones, 10 serán ruido (el 10% del
total) y la relación señal ruido será 100/10 = 10. Pero si la captura es sólo
de 16 fotones, 4 serán ruido (el 25%), y la razón señal ruido será 16/4 = 4.
Los
sensores tienen una sensibilidad base (normalmente ISO 100 ó 200) con la que se
obtienen imágenes de mejor calidad. Cuando hacemos fotos utilizando la
sensibilidad base, el sensor recibe mucha luz y la señal no necesita apenas
amplificación. En este caso la relación señal/ruido es alta, por lo que el
ruido no afecta a la imagen.
A
medida que aumentamos la sensibilidad ISO, necesitamos una menor exposición,
disminuyendo así la cantidad de luz que llega al sensor y empeorando la
relación señal/ruido. Debido a que se han capturado pocos fotones, es necesaria
una mayor amplificación. En consecuencia estamos amplificando también el ruido,
por lo que cuanto mayor es la sensibilidad ISO, más ruido tienen las imágenes.
Es
algo semejante a lo que ocurre cuando escuchamos la radio. Si subimos el
volumen, podemos apreciar mejor el ruido de fondo presente en el sonido. En
cierto modo, podemos decir que cuando amplificamos la señal, amplificamos
también el ruido.
ü
El
Ajuste de la Sensibilidad ISO
El
ajuste de la sensibilidad ISO se realiza utilizando los controles de la cámara.
Las cámaras réflex suelen tener un botón que en combinación con el dial de
control, sirve para cambiar la sensibilidad ISO. En las cámaras compactas, el
ajuste se suele hacer utilizando los menús de configuración.
La
calidad de los sensores aumenta con cada nueva generación de cámaras digitales.
Los últimos modelos de cámaras réflex ofrecen la posibilidad de utilizar
sensibilidades de hasta 128000 ISO con unos resultados muy buenos
Las
cámaras digitales suelen ofrecer la posibilidad de ajustar la sensibilidad ISO
en valores de 1/3 de paso. En la siguiente tabla se muestra el rango de
sensibilidades ISO en incrementos de 1/3.
|
Escala de sensibilidades ISO con incrementos de
1/3 de EV
|
50
|
64
|
80
|
100
|
125
|
160
|
200
|
250
|
320
|
400
|
500
|
640
|
800
|
1000
|
1250
|
1600
|
2000
|
2500
|
3200
|
4000
|
5000
|
6400
|
8000
|
10000
|
12500
|
16000
|
20000
|
25000
|
32000
|
40000
|
50000
|
64000
|
80000
|
100000
|
128000
|
|
|
|
|
|
A
diferencia de lo que ocurre en la fotografía con película, en las que todas las
fotos deben tomarse con la sensibilidad que tenga el rollo que estamos
utilizando, en la fotografía digital podemos cambiar la sensibilidad en cada
fotografía. De esta forma, la sensibilidad ISO se ha convertido en un factor
más que podemos modificar para el control de la exposición.
