Tamaño y Resolución del Sensor

[Técnica]

El sensor es uno de los componentes más importantes de la cámara. Su función es transformar la imagen óptica creada por el objetivo en una serie de señales eléctricas que darán lugar a la imagen digital.

El tamaño y la resolución del sensor van a determinar la calidad de imagen y la capacidad de ampliación de las fotografías que obtengamos con nuestra cámara.

Sensores de diferentes tamaños

Sensores de diferentes tamaños

Proporciones

Las proporciones del sensor nos indican la relación que hay entre su anchura y su altura. Como es lógico, las proporciones del sensor determinan las proporciones de las fotografías.

La mayoría de los sensores tienen uno de estos dos formatos:

  • 3:2. Son las proporciones que tienen los sensores de la mayoría de las cámaras réflex. Se corresponden con el formato que tiene el fotograma del negativo de 35mm.
  • 4:3. Son las proporciones que utilizan la mayoría de las cámaras compactas y las de medio formato. También es el formato de los sensores de las cámaras con sistema Cuatro Tercios, un sistema creado por los fabricantes Olympus y Kodak
  • Comparativa de un sensor de proporciones 3:2 con otro de proporciones 4:3

    Comparativa de un sensor de proporciones 3:2 con otro de proporciones 4:3

    Las proporciones de la imagen afectan al encuadre, pues es diferente la composición de una fotografía si su forma es más o menos cuadrada. También es importante tener en cuenta las proporciones de la imagen cuando vamos a obtener copias en papel o a colocar nuestras imágenes en marcos, ya que en ocasiones las proporciones de estos últimos no coinciden con las de la imagen, lo que nos obliga a realizar recortes.

    Tamaño

    Hablamos del tamaño del sensor para referirnos a sus dimensiones físicas, es decir, a su superficie. Frente a unos pocos tamaños estandarizados que existían en el negativo tradicional (el más popular era el negativo de 35mm que usaban tanto las cámaras réflex como las compactas), con la llegada de la fotografía digital el tamaño del sensor se ha diversificado.

    No existe una forma normalizada de indicar las dimensiones del sensor, por lo que se utilizan diferentes expresiones en función del tipo de cámara:

    • En las cámaras compactas, el tamaño del sensor se expresa habitualmente en fracciones de pulgada. Este es un sistema algo extraño heredado de un conjunto de medidas estándar dadas a los tubos de cámara de televisión en los años 50. El tamaño del sensor en pulgadas indica aproximadamente 1,5 veces la longitud diagonal del sensor. Por ejemplo la cámara Canon Powershot SX50 HS tiene un sensor de tamaño 1/2,3″
    • En las cámaras réflex, cada tamaño de sensor tiene un nombre específico. Se llama full-frame al sensor cuyo tamaño coincide con el del negativo de 35mm. Otros tamaños de sensor más pequeños utilizados por las cámaras réflex son el APS-H y APS-C
    • En las cámaras de formato medio es habitual indicar las dimensiones del sensor en milímetros (ancho por alto). Así, podemos decir que la cámara Hasselblad H4D-60 tiene un sensor de 53,7 x 40,2 mm
    • La siguiente tabla muestra los tamaños de sensor más utilizados por las cámaras digitales:

      Tamaño Diagonal Ancho Alto Superficie Imagen
      1/3,6″ 5,00 mm 4,00 mm 3,00 mm 12.00 mm2 sensor
      1/3,2″ 5,68 mm 4,54 mm 3,42 mm 15,50 mm2 sensor
      1/3″ 6,00 mm 4,80 mm 3,60 mm 17,28 mm2 sensor
      1/2,7″ 6,60 mm 5,28 mm 3,97 mm 20,87 mm2 sensor
      1/2″ 8,00 mm 6,40 mm 4,80 mm 30,72 mm2 sensor
      1/1,8″ 8,93 mm 7,18 mm 5,32 mm 38,20 mm2 sensor
      2/3″ 11,00 mm 8,80 mm 6,60 mm 58,08 mm2 sensor
      1″ 16,00 mm 12,80 mm 9,60 mm 122,88 mm2 sensor
      4,3″ 22,50 mm 18,00 mm 13,50 mm 243,00 mm2 sensor
      APS-C 30,10 mm 23,60 mm 15,60 mm 368,16 mm2 sensor
      APS-H 33,50 mm 27,90 mm 18,60 mm 518,94 mm2 sensor
      Full-Frame 43,30 mm 36,00 mm 24,00 mm 864,00 mm2 sensor
      H4D-60 64,70 mm 53,70 mm 40,20 mm 2.158,74 mm2 sensor

      Resolución

      La resolución del sensor nos indica cuál va a ser tamaño de las imágenes que obtendremos con nuestra cámara. Se expresa en megapíxeles (un megapíxel equivale a un millón de píxeles)

      La resolución está determinada por el número de fotositos del sensor: cada pixel de la imagen final se corresponde con un fotosito. Habitualmente hay una pequeña diferencia entre el número de píxeles reales del sensor y el número de píxeles efectivos de las imágenes. Esto es debido a que en los bordes del sensor hay celdas que se utilizan únicamente para que la rutina de demosaico pueda calcular el color de los píxeles situados en borde de la imagen.

      En la siguiente tabla podemos ver la resolución de los modelos más recientes de cámaras réflex (en marzo de 2013):

      Año Cámara Tamaño del Sensor Resolución
      2013 Canon EOS 700D APS-C 18,0 mpx
      2013 Canon EOS 100D APS-C 18,0 mpx
      2013 Nikon D7100 APS-C 24,1 mpx
      2013 Nikon D5200 APS-C 24,1 mpx
      2013 Canon EOS 6D Full-Frame 20,2 mpx
      2012 Sony Alpha SLT-A99 Full-Frame 24,3 mpx
      2012 Nikon D600 Full-Frame 24,3 mpx
      2012 Pentax K-30 APS-C 16,3 mpx
      2012 Sony Alpha SLT-A57 APS-C 16,1 mpx
      2012 Canon EOS 650D APS-C 18,0 mpx
      2012 Nikon D3200 APS-C 24,2 mpx
      2012 Nikon D800 Full-Frame 36,3 mpx
      2012 Canon EOS 5D Mark III Full-Frame 22,3 mpx
      2012 Sony Alpha SLT-A37 APS-C 16,1 mpx
      2012 Nikon D4 Full-Frame 16,2 mpx

      Hasta el momento la cámara réflex con mayor resolución es la Nikon D800 con un sensor full-frame de 36,3 megapíxeles. Actualmente, la tendencia del mercado de cámaras réflex son los sensores de 16 o 24 megapíxeles.

      La siguiente tabla muestra la resolución de cámaras compactas en marzo de 2013

      Año Cámara Tamaño del Sensor Resolución
      2013 Nikon Coolpix A APS-C 16,2 megapíxeles
      2013 Nikon Coolpix P330 1/1,7″ 12,2 megapíxeles
      2013 Sony Cyber-Shot DSC-RX1 Full-Frame 24,3 megapíxeles
      2013 Nikon Coolpix S800c 1/2,3″ 16,0 megapíxeles
      2013 Canon Powershot SX50 HS 1/2,3″ 12,1 megapíxeles
      2013 Pentax MX-1 1/1,7″ 12,0 megapíxeles
      2013 Fujifilm X20 2/3″ 12,0 megapíxeles
      2012 Canon Powershot G15 1/1,7″ 12,1 megapíxeles
      2012 Panasonic Lumix DMC-F200 1/2,3″ 12,1 megapíxeles
      2012 Panasonic Lumix DMC-LX7 1/1,7″ 10,1 megapíxeles
      2012 Fujifilm XF1 2/3″ 12,0 megapíxeles
      2012 Canon Powershot S110 2/1,7″ 12,1 megapíxeles
      2012 Sony Cyber-Shot DSC-RX100 1″ 20,2 megapíxeles
      2012 Nikon Coolpix P7700 1/1,7″ 12,0 megapíxeles
      2012 Sony Cyber-Shot DSC-HX20V 1/2,3″ 18,2 megapíxeles
      2012 Nikon Coolpix S9300 1/2,3″ 16,0 megapíxeles

      En el segmento de las cámaras compactas existe una gran variedad de equipos, con diferentes tamaños de sensor y resoluciones. Actualmente la tendencia en el mercado de cámaras compactas es incrementar el tamaño y la resolución del sensor, siendo las resoluciones más habituales 12 ó 16 megapíxeles.

      Tamaño, Resolución y Calidad de Imagen

      ¿Qué importancia tienen el tamaño y la resolución del sensor a la hora de adquirir una cámara? ¿Cómo afectan estas características del sensor a la calidad de las imágenes?

      En lo que respecta al tamaño del sensor la respuesta es sencilla: cuanto más grande sea la superficie del sensor mayor será la calidad de las imágenes. En un sensor de tamaño grande hay sitio para mas fotositos (lo que significa más resolución) o para fotositos más grandes (lo que significa mayor calidad de imagen).

      En cuanto a la resolución, cuanto más megapíxeles tenga nuestro sensor mayor nivel de detalle tendrán las imágenes. Esto implica que podremos obtener copias en papel de mayor tamaño, o realizar recortes en la imagen sin pérdida de calidad. Como contrapartida, a medida que aumenta la resolución aumenta el tamaño de los ficheros de imagen, por lo que necesitaremos ordenadores con más capacidad de procesamiento y mayor capacidad de almacenamiento.

      Hay otros aspectos de la calidad de la imagen como el rango dinámico y el ruido que pueden empeorar si aumentamos mucho la resolución en relación al tamaño del sensor.

      Para aclarar cómo afecta la relación entre el tamaño y la resolución del sensor a la calidad de la imagen, vamos a introducir dos conceptos: la densidad de píxeles y el tamaño del píxel.

      La densidad de píxeles es el número de píxeles que tiene el sensor por unidad de superficie. Se calcula dividiendo la resolución por la superficie del sensor y se suele expresar en megapíxeles por centímetro cuadrado (un megapíxel equivale a un millón de píxeles).

      El tamaño del pixel es la longitud teórica del fotosito (salvo algunas excepciones, los fotositos son cuadrados). Decimos teórico porque en la forma de calcularlo se supone que no hay espacio entre fotositos. Sin embargo, los fotositos se encuentren un poco separados unos de otros dejando algo de espacio para la circuitería del sensor. A pesar de esta imprecisión, es habitual calcular el tamaño del píxel dividiendo el ancho del sensor por los píxeles de ancho de la imagen. El tamaño del pixel se expresa en micras µm (una micra es la milésima parte de un milímetro)

      Ambos conceptos están estrechamente relacionados: con mismo tamaño de sensor, cuanto mayor sea la densidad de píxeles menor es el tamaño de cada pixel.

      En la siguiente tabla se muestra la densidad y el tamaño de píxel de las cámaras réflex vistas anteriormente:

      Año Cámara Sensor Resolución Densidad Tamaño
      2013 Canon EOS 700D APS-C 18,0 mpx 5,43 mpx/cm2 4,29 µm
      2013 Canon EOS 100D APS-C 18,0 mpx 5,43 mpx/cm2 4,29 µm
      2013 Nikon D7100 APS-C 24,1 mpx 6,59 mpx/cm2 3,90 µm
      2013 Nikon D5200 APS-C 24,1 mpx 6,59 mpx/cm2 3,90 µm
      2013 Canon EOS 6D Full-Frame 20,2 mpx 2,36 mpx/cm2 6,50 µm
      2012 Sony Alpha SLT-A99 Full-Frame 24,3 mpx 2,84 mpx/cm2 5,93 µm
      2012 Nikon D600 Full-Frame 24,3 mpx 2,84 mpx/cm2 5,93 µm
      2012 Pentax K-30 APS-C 16,3 mpx 4,38 mpx/cm2 4,78 µm
      2012 Sony Alpha SLT-A57 APS-C 16,1 mpx 4,40 mpx/cm2 4,77 µm
      2012 Canon EOS 650D APS-C 18,0 mpx 4,89 mpx/cm2 5,93 µm
      2012 Nikon D3200 APS-C 24,2 mpx 6,79 mpx/cm2 3,84 µm
      2012 Nikon D800 Full-Frame 36,3 mpx 4,22 mpx/cm2 4,87 µm
      2012 Canon EOS 5D Mark III Full-Frame 22,3 mpx 2,58 mpx/cm2 6,22 µm
      2012 Sony Alpha SLT-A37 APS-C 16,1 mpx 4,40 mpx/cm2 4,77 µm
      2012 Nikon D4 Full-Frame 16,2 mpx 1,89 mpx/cm2 7,28 µm

      La densidad y el tamaño de los píxeles del sensor determinan dos parámetros claves en la calidad de una imagen: el rango dinámico y el ruido.

      El rango dinámico (también llamado latitud) es la cantidad de niveles de iluminación que es capaz de capturar el sensor entre el valor mínimo y el máximo de exposición (el negro y del blanco puros). Se mide en pasos o valores de exposición y cuanto mayor sea mejor será la calidad de imagen.

      La relación entre el tamaño del pixel y el rango dinámico es la siguiente: cuanto mayor sea el área expuesta a la luz de cada fotosito (es decir cuanto mayor es el tamaño del píxel) más fotones captará el sensor y mayor será su rango dinámico.

      En cuanto al ruido, ocurre algo semejante. Cuanto mayor es el área expuesta a la luz (mayor es el tamaño del píxel), mas fotones capta el sensor por lo que es mejor la relación señal/ruido. Las diferencias en el nivel de ruido de las imágenes de diferentes cámaras se pueden apreciar especialmente cuando se dispara a sensibilidades ISO elevadas.

      Con carácter general se puede decir que cuanto mayor sea el tamaño del píxel, mejor es la calidad de las imágenes. No obstante, esta afirmación suele ser válida dentro de cámaras de una misma generación.

      Las nuevas generaciones de cámaras incorporan sensores de mayor resolución, y por tanto, mayor densidad y menor tamaño de píxel. A pesar de ello, suelen mantener (o incluso mejorar) el rango dinámico y los niveles de ruido de de cámaras con menor resolución de generaciones anteriores. Esto es debido a un factor adicional que influye en la calidad de las imágenes: la circuitería y el software del procesador de la cámara. Las nuevas generaciones de cámaras mejoran el funcionamiento y prestaciones de ambos.