Tipo de sensor CCD,CMOS, Foveon

Pues bien, canon, mi elección, utiliza CMOS en sus cámaras y  no es la mejor solución para evitar la presencia de ruido y para reproducir con fidelidad los colores. Lo cual no quiere decir que los avances actuales en electrónica, software y demás consigan resultados asombrosos, pero esos resultados se basan en la teoría de hacer que un coche sencillito o de fácil fabricación corra igual que un jaguar o mercedes y ¿porqué no esforzarse en que un mercedes corra más y mejor y dejar de lado al “cochecito”? Sin duda todos los fabricantes tendrán su explicación tecnológica perfecta o te dirán que sus avances han sido tan fuertes que para que desviarse.

Lo que yo prefiero es siempre hacer fotos que capten bien los colores o mejor dicho que las cámaras sean más precisas en la gradación tonal, y si bien insisto en que es cierto que las grandes compañías se han puesto las pilas, también es cierto que en mi humilde y sencilla opinión su interés por ayudar a los fotógrafos adoradores del color y de la belleza estética ha quedado relegado a las necesidades del mercado, que son rapidez en la obtención de imágenes y automatismos primero para profesionales de medios gráficos y después para principiantes que son quienes mayor gasto suelen hacer. La fotografía es una afición muy costosa, cierto, pero los que nos movemos desde hace ya tiempo por ella sabemos esquivar o discernir entre mal-gastar e invertir.

Y ¿la gradación tonal de las cámaras actuales usen el sistema de captación de colores que usen es buena? Creo que solo buena. En el mercado comercial, no entro en cámaras de medio formato o de investigación, existen hoy un gran sistema de captación del color por medio del llamado Mosaico Bayer entre los que se incluye más del 90% del mercado actual. Y después están los de SIGMA que usan el sensor CMOS tipo Foveon X3. Centrándonos en esta diferenciación se puede decir que sigma hace mal en usar  el foveon pues es un gran fabricante mayormente de ópticas y también de cámaras, pero la fama se la llevan sus lentes comparables en calidad a las canon y nikon o al menos con excelentes precios y calidad. Y ¿por qué apartarse? no se entiende la verdad, ellos opinan que su sistema FOVEON capta de forma más real los colores, que sus lentes y cámaras están más pensadas para el mundo natural al tener mejor recepción o gradación de colores por usar ese sistema. Y es una opinión fundada sin duda, pero al apartarse del resto se han aislado un poco en mi opinión.

Y ¿porqué tanto problema por cambiar el sistema de captación de colores? el origen de todo viene de que su sistema FOVEON requiere del uso de 3 pixeles completos para la captación de los tres colores primarios por separado. A su competencia esto le parece un sobrecoste y una pérdida de calidad evidentes. ¿Motivos del sobrecoste? su filtro requiere 3 capas completas cada una con un color diferente, según competencia y según opiniones varias esto reduce la captación fiel de al menos el filtro situado más al fondo por la llegada de menor cantidad de luz y el coste extra es por el uso de 3 filtros en lugar de 1 combinado como hace el mosaico Bayer. ¿Pérdida de calidad? según muchos esto resulta evidente, si usas 3 píxeles por color obtienes una imagen de 1/3 de su definición real, que si la captaras con el otro sistema, por ejemplo si un sensor tiene 3.000 píxeles en un lado, el foveon convierte en imagen tan solo 1.000 de esos 3.000, la imagen captada es de tan solo 1/3 de la resolución efectiva del sensor.

Sigma dice que no, que 3 capas no empeoran la captación, en todo caso afirman que sus sensores generan más ruido que otros y más aún en largas exposiciones (muy importantes para un fotógrafo de naturaleza). Y lo de la pérdida de 2/3 de resolución afirman utilizar un sistema de interpolación de gran calidad, con lo que al final algo que pensaban evitar con su sistema, la interpolación, no lo consiguen aunque no es la misma que tiene que hacer el otro sistema o Mosaico Bayer. Con dicha interpolación consiguen RAWs de la resolución efectiva del sensor, no así los JPEGs que siempre tendrá la resolución de 1/3.

Los grandes fotógrafos dicen que las buenas fotos las haces tú y no lá camára no puedo estar más de acuerdo y de hecho mis esfuerzos se centran en ello y para nada en echar abajo la industria digital.

Día de temporal
15mm F9.0 ISO 200

Pero pienso que como muchas otras industrias viven de la ingenuidad de todos ya que en 2010 sigue la guerra por conseguir más pixeles que el otro, sólo pentax un poco se ha percatado de que el problema no están en los megas que tenga una foto sino en la gradación tonal que pueda reproducir o mejor dicho que pueda captar, su 20D Pentax no puede reproducir más que los demás pero añaden una combinación de doble exposición por software mediante dos RAWs uno para luces y otro para sombras, disparando desde trípode claro. No he tenido Pentax pero su publicidad lo deja bien claro.

Ya me gustaría ver un poco de esto en canon de momento seguiré haciéndolo a mano, alto rango dinámico, Por otro lado siempre he estado tentado de probar las tan aclamadas sigma por su Foveon especial para la recepción de color, en que cada receptor de luz, capta un único color de los tres básicos.

El problema también añadido de los cuerpos reflex de sigma es su tipo de montura, muy similar a canon en cuanto a formato, y algo que en mi opinión les quita mercado, la distancia al sensor es idéntica a Canon.¿Por qué es malo que su montura sea casi la misma que Canon? canon se quiso quedar con el mercado aficionado a la foto sea de carrete o digital, al sacar su sistema EOS, pensó un poco en las distancias al sensor/película de su competencia y descubrió que siendo el fabricante que más se acercaba al sensor ganaría adeptos pues quienes perdieran o dejaran sus viejas cámaras podrían por medio de arandelas y adaptadores ajustar sus viejas lentes cosa que se agradece.

Mountura Sigma SA

Pero Sigma es una marca ya mayormente digital, su andadura es actual y usar esa distancia al sensor le impide intercambiar de forma eficaz las lentes canon, uno de sus compañeros de mercado pues fabrican todas sus lentes para canon casi más que para otros. Esto parece una tontada, pero si tienes canon te resulta casi imposible adaptar sus lentes a otras marcas, o con sistemas de dudosa calidad con lentes intermedias para suplir la distancia menor requerida, el uso al contrario de canon de anillos y arandelas para adaptar las lentes de otros es mejor, no requiere de lentes intermedias, si no llevan el AF y algunas ni la medición, pero eso no desanima a casi nadie, de hecho ya hay proyectos para trasladar automatismos entre lentes de terceros y cuerpos canon. Resumiendo para conseguir adaptar una lente pongamos de canon EOS en un cuerpo Sigma necesitas trasladar toda la montura de una canon EOS al cuerpo Sigma, algo técnicamente perfecto claro si eres experto en electrónica y si quieres desechar un cuerpo EOS.

Montura SA sigma similar a la pentax-K y de distancia idéntica a canon 44mm

¿Si alguien conoce algún conversor para usar ópticas de montura EF canon en cuerpos sigma? puede indicarlo lo agradecería mucho.

Aunque claro que mi paso de la 350D a la 50D ha supuesto también una amplitud en el rango tonal muy perceptible pasando de los 12-bits ó 4.096 tonos de grises a los 14-bits de la 50d ó +16.000 tonos de grises diferentes, eso si en formato RAW, ya que el Jpeg admite hasta 8-bits o 256 tonos de grises aunque la gradaución de colores supere los 16 millones en las dos cámaras y en todos los archivos sean Jpeg ó Raw.

Mosca Caza Ruso guerra civil y 2º G.M.

Entonces ¿donde está esa diferencia de gradación de tonos de grises? :  la diferencia está en la captación de las diferencias de tonalidad o intensidad del color, osea, la 50D capta mucho mejor las diferencias entre tonos de rojos por ejemplo si nos vamos a la huerta y fotografíamos pimientos rojos en su punto de maduración cada pimiento ofrece una tonalidad de rojo distinta eso seguro, nuestro ojo puede captar de forma más o menos precisa esa diferencia dependiendo de nuestra vista, las cámaras hacen lo mismo captan distintos niveles de intensidad del color cuantos más niveles puedan captar más pimientos distintos podremos diferenciar y si tiene pocos menos podremos diferenciar en su foto no en la realidad. Por eso el archivo Jpeg se ha denigrado un poco, por no superar los 8-bits, los colores distintos hasta más de 16 millones más de los que podemos diferenciar cualquiera de nosotros los puede mostrar tanto el Jpeg como el Raw.

La siguiente pregunta sería ¿Qué diferencia hay entre tono de color y color en si mismo?: no sería mismo decir que un tono de rojo es más brillante(tono distinto) que otro o que es un rojo diferente (otro color) pues realmente no todo viene relacionado con los niveles de radiación solar osea de luz que reciba un mismo color ahí aparecerían los tonos distintos en un mismo color, si fotografíamos el mismo pimiento a las 12 de la mañana en exterior o a las 6 de la tarde o si lo hacemos en interior con flashes distintos.

Todo suena muy teórico pero creo que ha quedado claro que por un lado un sensor puede captar distintos tonos de un mismo color, más de 16.000 en el caso de la 50D concretamente y 4.096 en el caso de la 350D y por otro captar los diferentes colores del espectro lumínico por el filtro bayer de los CMOS canon, que poseen unos filtros (mosaico o filtro tipo Bayer) que sólo dejan pasar la luz de un determinado color en una determinada forma para luego combinar los tres colores base R-V-A, rojo,verde y azul en 1 pixel, este filtro no es lo mismo que los sensores FOVEON de Sigma, en teoría sí, pero en la práctica Sigma recoge cada color por separado (utiliza un pixel entero por color) en un único píxel para luego combinarlos por software, esta técnica la convierte en una clase de cámaras aparte aunque esta técnica en teoría funciona muy bien a la hora de captar los diferentes colores y tonos de un cielo azul o de un bosque otoñal en la realidad según me han comentado (por eso deseo probarlo yo) genera más ruído que los CMOS actuales, pues el tipo de filtro utilizado para conseguir esa captación realista del color es una superposición de 3 capas las cuales impiden que llegue la luz igual para todos los colores con lo que por un lado parecía una teoría tan buena igual no lo es tanto, quizá hace 4 o 5 años una compacta DP1 actual marcara un hito pero hoy creo que su mercado ha sido superado por la tecnología obtenida por sus competidores, además de la captación de más ruido de color sigue estando la limitación de resolución efectiva, que para archivos RAW es igual que las de la competencia pero al obtener un Jpeg (no es lo que a mi me interesa) vemos que la resolución del sensor si era por ejemplo de 10Mpx. ha pasado de golpe a tan solo 3.4Mpx ¿Por qué? el tipo de filtro que poseen las Sigma divide exáctamente por 3 la resolución real de los sensores al usar un pixel para cada color, cosa que tampoco es realista al menos en lo que a nuestra visión se refiere pues la captación del verde es mayor en nuestra visión casi de un 50% frente al rojo y azul Wikipedia

Siempre se han hablado maravillas de los sensores nikon que siempre por cierto se quedaban cortos en cuanto a Mpx frente a su competencia directa (hoy estan empatados o casi) pero eso es mas culpa de la publicidad que de la realidad, los anunciantes usan de todo no solo para atraer sino sobretodo lo que más se machaca hoy el que quieras cambiar lo que tienes para mejorarlo para probar lo que te va a ayudar más o es más rápido que esto otro, etc… un servidor reconoce ser un gran desconocedor sobre los CCD de Nikon, se que consumen más energía (menos disparos por batería) que captan la diferencia tonal igual o muy parecido a Canon pero poco más.

Sigma 18-50mm F2.8-4.5 OS Focal 18mm F8.0 Vel 0,4seg con tripode
única exposición, correcta, pero que requiría un HDR, falta información en cielo

Un servidor puede alavar y aclamar las grandes ópticas nikon pero en la misma medida que las canon o que otras marcas de gran nivel como tampoco veo diferencias entre escoger este o aquel cuerpo siempre que fabriquen cámaras de similar tamaño de sensor (parecido o igual al 35mm).

Escoger siempre la cámara que querais no por cómo se adapte a vuestro bolsillo, siempre que quepa claro, pero fijaros más en qué tipos de fotos vayais a realizar y si vais a sacarle rendimiento profesional o no, importa más cómo vayas a manejar tu cámara para lo que desees hacer antes que aprovechar una oferta sobre algo que no te acaba de convencer o que es totalmente nuevo y no conoces.

Mi consejo es quienes busquemos más el paisaje o la naturaleza nos decantemos por tener algún día una sigma (insisto en ello algún día probaré aunque sea la DP1), los deportivos y cazadores de bichos pueden ir por nikon y canon indistintamente y los puristas o que busquen mejores exposiciones o tomas más realistas prueben con pentax. Pero sin ser comercial, los chistes son buenos, diría que cualquier cámara vale para cualquier propósito que tengamos y como bien me recuerdan siempre, la foto la haces tú y no la cámara pero ayuda. Creo que lo dicen también del dinero y la felicidad.

En cuanto sea posible estrenaré un FOVEON y diré todo lo posible sobre su funcionamiento. Siempre me intrigó aunque leyendo otros artículos he llegado a descubrir un poco el problema, y es que los avances tecnológicos de los otros fabricantes canon, nikon y pentax han alcanzado y superado la supuesta ventaja que tenía Sigma, hasta que no lo pruebe no puedo asegurarlo pero de todas formas mi intuición me dice que aunque eso sea cierto algo tendrá Sigma de bueno solo por ser tan buen fabricante de lentes algo debe tener estoy seguro.

Ricardo Salgado 18-12-2004 fotobasica.com Aquí hay un resumen muy clarito y básico sobre el tema. Aunque es antiguo es muy fácil de leer y entender.

Sensor de imagen:

Los avances tecnológicos en el terreno de la fotografía, han permitido sustituir con éxito la tradicional película fotosensible por un sensor de imagen.

En la fotografía de carrete o “analógica”, la luz que reflejan los objetos de una escena es enviada a través de la óptica de la cámara hasta la película fotosensible, precisando está película un proceso químico posterior para obtener la imagen.

En una cámara digital es el objetivo el encargado de desviar la luz y enfocarla sobre el sensor de imagen, éste la convierte en impulsos electrónicos, que gracias al microprocesador son convertidos en información digital para almacenarla en la tarjeta de memoria, estos archivos serán ya imágenes digitales sin necesidad de procesado posterior.

Tipos de sensores de imagen:

Podremos distinguir diferentes tipos de sensores de imagen digital, el más común actualmente es el CCD (dispositivo de acoplamiento de carga), pero podemos encontrar modelos de cámaras digitales con CMOS, FOVEON y Super CCD.

CCD:

Podemos considerarlos como los sensores convencionales, están formados por un mosaico de fotodiodos sensibles al rojo-azul-verde sucesivamente. Esto es así porque los fotodiodos son dispositivos monocromáticos, por lo tanto, un patrón embaldosado tipo “mosaico” con filtros de color rojo, verde, o azul, se coloca encima del sensor para recoger solamente su longitud de onda (roja, verde, o azul) a través de cada píxel, registrando solamente un color. Los sensores convencionales registran por tanto solamente un 25% de rojo y azul, y un 50% del componente verde de la luz.

Filtro de color sobre el sensor de imagen Canal rojo 25% de los píxeles Canal verde 50% de los píxeles Canal azul 25% de los píxeles

Si pudiésemos ver el resultado de  la imagen combinada observaríamos que los colores serían débiles, con un dominante verdoso y con bajo contraste, en una palabra “despreciable”. Así que los píxeles que falta en cada canal del color se le aplican valores de los píxeles vecinos de los otros canales, y el resultado de esta última combinación de capas completas -por estimación- conducirá a una imagen con gran exactitud y con tres valores del color para cada píxel. Eso explica que la mayor cantidad de ruido aparezcan en los canales rojo y azul, al inventarse una gran cantidad de información en estos dos canales (75%), y como contrapartida, el canal verde será el menos ruidoso.

A la vista de lo expuesto, la exactitud del color va a venir determinada por múltiples factores, como serían el tamaño de los fotodiodos, el filtro de color empleado, el trabajo de algoritmos para “inventar” el color de los píxeles que faltan por canal, entre otros.

Nikon D100Modelo Reflex con CCD (6 millones de píxeles)Anunciada en febrero de 2002

CMOS:

Se trata de sensores de imagen basados en la tecnología MOS (Metal-Oxido-Semiconductor) con transistores complementarios, dando como resultado CMOS. Su funcionamiento es semejante al de los CCDs, pero con una menor precisión. Su coste de producción es menor que el de un CCD, y sus mayores ventajas sería el bajo consumo energético, permitiéndole altas velocidades de funcionamiento.

Si bien su calidad en teoría es menos a la del CCD, hemos podido comprobar como Canon emplea CMOS en sus modelos reflex digitales avanzados con éxito, permitiéndole velocidades muy rápidas de disparo múltiple.

Canon EOS-1DSModelo Reflex con CMOS (11 millones de píxeles)Anunciada en septiembre de 2002

FOVEON:

El sensor de imagen tipo Foveon al igual que la película en color (química) emplea tres capas superpuestas, basándose en que el silicio -del que se componen los sensores- absorbe los distintos colores a diferentes profundidades, consiguiendo la totalidad de los píxeles por cada canal de color. Una de las características de los sensores tipo Foveon es la ausencia de ruido.

La única marca que emplea este tipo de sensor es Sigma, con su modelos reflex avanzados, que cuentan con un sensor de igual tamaño que la película de 35mm.

Sigma SD9Modelo Reflex con Foveon (3,4 millones de píxeles)Anunciada en febrero de 2002

SÚPER-CCD:

La diferencia del Super CCD empleado por Fujifilm, con respecto al CCD convencional, se encuentra en la forma octogonal de los píxeles y distribución del espacio en “panal de abeja”. Permitiendo sensibilidad más alta y rango dinámico más amplio, así como incrementar la resolución efectiva gracias a la interpolación.

Fujifilm FinePix S2 ProModelo Reflex con SuperCCD (6,1 millones de píxeles)Anunciada en junio de 2002

Tamaño, número y convertidor:

El tamaño del píxel determina el tamaño del fotodiodo. Después de todo, los sensores consisten en un número de píxeles con fotodiodos que convierten la energía de los fotones, consecuencia de la luz que se refleja a través del objetivo, en una carga eléctrica para ser procesada por el convertidor analógico digital, traduciendo los diferentes voltajes en niveles de brillo por cada canal. Un convertidor analógico digital (ADC) de 10 bits permite la obtención de 1024 niveles por canal, frente a los 4096 niveles que ofrece un ADC de 12 bits -presente este último en la mayoría de las cámaras digitales actuales-.

Está claro que a mayor tamaño del píxel mayor tamaño del fotodiodo, y por tanto mayor gama dinámica -capacidad de recoger niveles por canal-, que le confiere mayor exactitud -gradación de color- y menor cantidad de ruido. Es un hecho que los modelos reflex digitales ofrecen mayor calidad de imagen que los compactos, y la explicación está en que emplean un sensor con píxeles de mayor tamaño. Pese a lo que pudieran pensar algunos, no es solamente la calidad de sus ópticas lo que marca la diferencia.

Sensores (ancho x alto mm) 36,00×24,00
18,00×13,00
8,80×6,60
7,18×5,32
1/1.8 2/3 4/3 Película 35 mm

Ahora es cuando surgen las dudas, ¿hasta que punto es conveniente aumentar el número de píxeles, si ello implica reducir su tamaño al no variar las dimensiones del sensor?. Hemos de recordar que píxeles más pequeños supone reducir el tamaño del fotodiodo, por consiguiente mayor dificultad para interpretar la luz, que conllevará menor exactitud de los colores y mayor cantidad de ruido. Para paliar estos inconvenientes las marcas se esfuerzan en mejora el software encargado de tratar la información que dará lugar a la imagen final, así como mejorar la calidad de las ópticas. No podemos olvidar que la calidad de la foto digital depende de la combinación de óptica, sensor y software.

La perfección:

El sensor de imagen perfecto sería sin duda la combinación de los cuatro tipos enumerados anteriormente, aprovechando sus ventajas y desterrando sus inconvenientes. Puede convertirse en hecho en un futuro no lejano, dado que actualmente se esta hablando de una fusión de CCD y CMOS.

Ricardo Salgado 18-12-2004 fotobasica.com

5 thoughts on “Tipo de sensor CCD,CMOS, Foveon

    1. ¿En qué idioma leiste otros artículos sobre FOVEON? es un sensor de mercado casi exclusivo americano en Europa se vende pero poco la gente en general sin conocimientos de fotografía técnica tiene derecho a saber un poco sobre el tema, nada sobre lo que hablo, con algun despiste, es mentira, todo está corroborado aunque admito no ser un redactor nato.

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