En las cámaras, el sensor es, posiblemente, el componente más importante a la hora de categorizarlas. Al hablar de una cámara, de hecho, también se suele hablar de “tantos o cuantos” megapíxeles tiene dicho elemento. El sensor es después de todo el encargado de capturar la luz que llega a través de la óptica para convertirla en las imágenes que finalmente se almacenan en la tarjeta de memoria de la cámara o en la memoria del teléfono. Las imágenes finales serán peores o mejores dependiendo de lo bien o mal que capture la luz.

A un nivel más técnico, los sensores se caracterizan mediante diferentes variables como el tamaño, la tecnología empleada para capturar la luz a través de los fotocaptores o el número de píxeles que se encuentran presentes en el sensor. De modo indirecto encontramos otro parámetro importante: el tamaño de cada píxel. Sintetizando su importancia, a mayor tamaño del sensor y de sus píxeles, mejor.

Se trata de una noción algo compleja, así que vamos a explicarte por qué.

El tamaño del píxel: la clave para capturar la luz

Para entender por qué el tamaño de los píxeles en un sensor es importante, podemos partir del supuesto de que ese tamaño sea muy reducido. Si la luz de la escena no es muy intensa, la energía que llega al sensor es también reducida. Y, por ende, la luz que llega a cada fotocaptor tendrá también poca energía. Si tenemos en cuenta que los circuitos electrónicos presentan un cierto nivel de ruido parásito, a poco que el fotocaptor sea pequeño y no reciba mucha energía, puede suceder que el fotocaptor en cuestión mezcle la energía de la luz que deseamos capturar con la del ruido electrónico, dando como resultado un píxel que no refleja la luz de la escena sino la de la escena y la del ruido electrónico.

tamaño de píxeles

Si el fotocaptor es mayor, será capaz de capturar más energía mientras que el ruido electrónico se mantendrá constante, con lo que la energía proveniente del ruido electrónico será insignificante y no afectará a la calidad de la imagen de un modo especialmente relevante, que reflejará la luz de la escena en vez del ruido electrónico.

Por este motivo los sensores con fotocaptores de gran tamaño son capaces de capturar la luz de las escenas nocturnas con mejor calidad. Aunque haya poca luz, la señal proveniente de ella será mayor que en el caso de un sensor con fotocaptores (píxeles) de menor tamaño. Y en condiciones de luz intensa, los resultados serán también mejores.

El tamaño del sensor es crucial en los móviles

En las cámaras dedicadas como las compactas,  Evil o las SLR, el tamaño del sensor ha sido una variable determinante para segmentar las diferentes gamas. Así, las compactas integran, salvo excepciones sensores de hasta una pulgada (1’’), mientras que las Evil o de sistema y las SLR emplean tamaños como el micro cuatro tercios, APS-C o Full Frame, sin olvidar los de medio formato, mayores incluso que los de tamaño completo.

tamaño de sensor CMOS

A estas alturas, los smartphones también son capaces de incorporar sensores de tamaño similar o igual al de las cámaras compactas, incluyendo funciones de zoom óptico y estabilización, lo cual es una de las razones por las que las cámaras compactas con sensores de menos de 1’’ han dejado de tener sentido en la mayoría de los casos. Ahora bien, estos sensores de gran tamaño suelen reservarse para terminales de gamas premium, altas o medias.

En fotografía compacta, un tamaño habitual del sensor es el de 1/2.3’’. Hace años que hay sensores de dichas dimensiones para móviles. También es habitual el tamaño de 1/2.55’’, así como otros tales como el de 1/3.6’’. Recuerda que, cuanto menor sea el denominador, más grande será el sensor. En la actualidad hay terminales con sensores de nada menos que 1/2.0’’ o incluso de 1/1.7’’, aproximándose al tamaño de 1/1’’ que caracteriza a las cámaras compactas de más categoría.

La técnica del “pixel binning”: cuatro mejor que uno

En smartphones, una tendencia que empieza a ser generalizada es la de usar sensores con un elevado número de píxeles. Por ejemplo, el Huawei P30 Pro cuenta con 40 millones de píxeles en su sensor de tamaño 1/1.7’’.  Es un tamaño considerable para un sensor en un móvil, pero con 40 millones de píxeles, el tamaño de cada uno de ellos es de una micra, menor que las 1,4 micras de sensores de menor tamaño pero un menor número de píxeles también.

En estos casos, los sensores combinan cuatro píxeles adyacentes en un único “súper píxel”  con un tamaño equivalente de entre 1,6 y 2 micras, superior al tamaño de los píxeles individuales de los sensores “clásicos”.  Dependiendo del móvil concreto, podremos hacer fotos tanto usando la totalidad de los píxeles como combinándolos, lo cual dará como resultado fotos de 40 o 48 MP o de 10 o 12 MP respectivamente.

pixel binning y tamaño de píxel

Actualmente, bajo el paraguas de esta tecnología de combinación de píxeles o “pixel binning”, encontramos sensores de Sony como el IMX 600 de 40 MP y 1/1.7’’o el IMX586 de 48 MP y 1/2’’ de diagonal , o los de Samsung Isocell con tecnología Tetracell como el Samsung GM1 de 48 MP y tamaño de 1/2’’.  Lo más reciente es el Isocell Bright HMX de Samsung  con 108 MP y tamaño de 1/1.33’’, con imágenes “combinadas” de 27 MP, con píxeles de 0,8 micras.

De este modo, podemos tener lo mejor de ambos mundos: si la luz es buena, podemos obtener imágenes de decenas de megapíxeles, y si es escasa, obtenemos imágenes con menos píxeles, pero capaces de capturar la luz de un modo más eficiente.

El problema de la sensibilidad

En un smartphone, es especialmente importante que los sensores capturen bien escenas con luz escasa sin tener que aumentar el valor de la sensibilidad ISO. Con fotocaptores de pequeño tamaño, al aumentar la ISO se amplifica la señal procedente de los fotocaptores para crear la imagen final, pero esta amplificación es tanto para la señal “buena”, proveniente de la luz de la escena, como para el ruido “malo” electrónico de los circuitos. Con valores ISO de 400 o más, el ruido electrónico se hace muy evidente.

En las cámaras Evil, SLR o compactas avanzadas, al tener sensores de mayor tamaño se pueden usar valores ISO de 1600 o incluso superiores sin que se note demasiado el efecto del ruido electrónico. En los móviles de gama alta, los sensores de mayor tamaño se agradecen de forma especial, permitiendo el uso de sensibilidades de ISO 800 o incluso ISO 1600 en algunos casos.

Por qué los sensores de los móviles no son más grandes

Una pregunta que podemos hacernos es por qué no integrar sensores de mayor tamaño en los móviles. La razón estriba en que para evitar que el grosor de los smartphones sea excesivo, hay que reducir el tamaño del sensor para que, para un ángulo de visión determinado, como el que se tiene en las cámaras traseras de los smartphones, la distancia focal sea suficientemente pequeña como para que pueda alojarse en el grosor de menos de 1 cm de la mayoría de los móviles actuales. 

Para un sensor full frame, por ejemplo, y un ángulo de visión normal, la distancia focal es de unos 30 mm. 30 mm son 3 cm, lo cual implica que si usáramos un sensor de tamaño completo en un móvil necesitaríamos al menos 3 cm de grosor.  Si reducimos el tamaño del sensor, la distancia focal para un mismo ángulo de visión se reduce en un factor denominado “de recorte”. Para un sensor APS-C es de 1,6, lo cual implica que esos 30 mm se quedan en unos 18 mm. Si reducimos el tamaño del sensor lo suficiente, podemos conseguir que la distancia focal sea de apenas 5 mm, la cual sí puede ocupar el espacio disponible a partir del grosor del smartphone.

optica huawei p30

Por este motivo, los zoom ópticos son complicados de implementar en un smartphone: la distancia focal se multiplica por 2 o por 3 o incluso por 5 en el caso del Mate 30 Pro de Huawei. Para evitar tener que fabricar un móvil de grosor exagerado, se usa un sensor pequeño y la óptica se mueve al plano horizontal mediante lentes de tipo periscopio. De esta forma podemos tener un sensor “pequeño” (pero grande para un móvil) con una focal adecuada.

A continuación ofrecemos una selección de productos con diferentes tipos de sensores, audiencias y precios a modo de ejemplo de lo que podemos encontrar en el mercado en el capítulo de la fotografía y las cámaras dentro de categorías muy diferentes.

Canon EOS R

Canon EOS R

Esta cámara Evil tiene un sensor de tamaño completo y  30,3 MP, que es básicamente una Canon EOS 5D Mark IV sin espejo. La calidad de imagen que obtenemos con esta cámara es notable al contar con una tecnología heredada de las cámaras profesionales.

Es posible usar esta cámara para capturar escenas con poca luz y nocturnas con resultados espectaculares, así como para hacer fotos de retrato, deportivas o de cualquier otra índole que se nos ocurra.

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Fujifilm X-Pro 2

Fujifilm X-Pro 2

Una cámara EVIL con sensor APS-C de 24,6 MP y buena tecnología para capturar la luz con el máximo nivel de detalle. Lo recomendable es usar ópticas luminosas y de tamaño compacto para que no haya que cargar con un equipo pesado y voluminoso.

Es una cámara indicada para usos tales como fotografía de calle o foto reportaje, aparte de cualquier otro tipo de foto que se nos ocurra hacer. A pesar de su pequeño tamaño es una cámara versátil y apta para usos profesionales.

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Sony Alpha 7 con Objetivo Zoom 28-70 mm

 

Sony Alpha 7 con Objetivo Zoom 28-70 mm

Sony ha sido pionera en la introducción de las cámaras EVIL o sin espejo en el mercado profesional y semiprofesional. Ahora mismo es factible  encontrar ofertas como esta, en la que nos podemos hacer con un modelo de generaciones anteriores a un precio sumamente interesante donde se incluye el cuerpo y un objetivo básico, pero suficiente para un uso no profesional.

El sensor de esta cámara es de tamaño completo y 24,7 MP, lo cual es una garantía de buenos resultados en condiciones de luz complicadas como en oscuridad o en escenarios nocturnos.

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Nikon D3500

Nikon D3500 Kit

Esta cámara SLR es una de las más económicas del mercado, teniendo en cuenta que incluye conectividad WiFi, por ejemplo. El sensor es APS-C en la versión de Nikon. Además, es una cámara con un tamaño y peso muy reducidos. La calidad no es profesional, pero sí que es suficiente para obtener resultados excepcionales en escenarios todoterreno.

El sensor tiene 24,2 MP, suficientes como para obtener imágenes detalladas, con un tamaño de píxel óptimo para todas las situaciones a las que los usuarios que empiezan en fotografía se enfrentan.

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Huawei P30 Pro

Huawei P30 Pro

El teléfono móvil fotográfico por excelencia, con zoom óptico 5x, gran angular y cámara principal con tecnología de combinación de píxeles o pixel binning para obtener fotos de 40 MP o 10 MP según el modo que usemos. El sensor para telefoto está en el plano horizontal del terminal, haciendo posible integrar una distancia focal tan elevada como la que se precisa para tener un zoom 5x.

Es un terminal que también cuenta con modo noche y grabación de vídeo hasta 4K con estabilización óptica y digital muy efectiva y que ahora encontramos bastante económico gracias al descuento que se aplica sobre el precio original.

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Xiaomi Mi 9

Xiaomi Mi 9

Este móvil integra un sensor Sony de 48 MP para la cámara principal trasera, junto con gran angular y zoom. Usa la tecnología de combinación de píxeles para obtener fotos de 12 MP donde el tamaño equivalente de los fotocaptores es de 1,6 micras, lo cual permite capturar escenas bajo condiciones de poca luz de un modo efectivo.

Como es de esperar en Xiaomi, tenemos prestaciones de terminales de gama premium a precios de terminales de gama media o media-alta. Es una de las señas de identidad de este fabricante.

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Fotos | Canon, Xiaomi, Sony, Huawei, Alexandra Copley
En Tecnología de tú a tú | Cómo despixelar una imagen


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