Lo mejor del 2015: SONY y CANON a la vanguardia en innovaciones de sensores.

Dentro de las cámaras digitales actuales, los sensores de imagen han ido más allá de ser la película de silicio y metal análoga para lo que fueron concebidos en un principio, y a medida que continúan ganando capacidades a un ritmo cada vez más rápido, ofrecen un mundo de posibilidades que supera con creces la caja negra con lente y obturador, concepto cuyo diseño fundamental no ha cambiado desde hace casi 200 años.

Uno de los avances más destacados de este año vinieron de Sony y su evolución del sensor CMOS retroiluminado. Este diseño se mueve los circuitos CMOS del frente -parcialmente oscuros- y los fotodiodos del sensor a la parte posterior del chip. Con la capacidad de recoger más luz, las cámaras con sensores CMOS retroiluminados se han presentado para ser una opción adecuada para la fotografía con iluminación más baja o escenas dominadas por las sombras, donde la captura de matices o detalles es esencial para el resultado creativo.

SENSORES APILADOS Y RETOILUMINADOS FULL FRAME

Por supuesto, la Sony Alpha A7R II está marcando la pauta; en primer lugar, un sensor CMOS retroiluminado Full Frame que permite a los usuarios llegar hasta los 102400 ISO manteniendo una resolución de 42.4MP. Las altas velocidades de procesamiento de señal incorporado en los diseños CMOS permiten una gran ventaja para fotografías de alta velocidad aún en los modos de disparo con el correspondiente enfoque automático de alta velocidad, gracias a la integración de la detección por fase de los puntos de enfoque automático en el sensor. Además, el A7R II va más allá de simplemente la captura de fotografías fijas y cuenta con el registro de vídeo Full HD con altas velocidades de fotogramas por segundo, así como la captura Ultra HD de imágenes 4K. 

Mientras que la A7R II tiene un sensor Full Frame sin precedentes, parece, por ahora, que los entusiastas de la fotografía siguen siendo uno de los primeros consumidores en beneficiarse directamente de los avances actuales en la tecnología de sensor de imagen. Entre los más significativos en 2015 ha sido la ampliación y migración del sensor CMOS retroiluminado de los smartphones a las cámaras digitales con la introducción de la Sony Cyber-shot DSC-RX100 IV y la Sony Cyber-shot DSC-RX10 II. Los sensores CMOS apilados y retroiluminados primero incorporados dentro de las cámaras de teléfonos inteligentes, resuelven el problema de los sensores CMOS con circuitos limitados en la capacidad de recolección de luz a través de sus fotodiodos. Moviendo los circuitos CMOS de la superficie absorbente del sensor y "apilarlos" por debajo, los fabricantes de sensores pudieron evitar el bloqueo o el robo de espacio en los CMOS que, en conjunto, hacen la función del "ojo" de la cámara.

Sensor de imagen retroiluminado CMOS convencional.	Nuevo sensor de imagen CMOS apilado y retroiluminado.

Especialmente en condiciones de poca luz, se considera que el sensor CMOS apilado y retroiluminado es esencial para obtener una calidad de imagen aceptable con una cámara de teléfono inteligente, en cuanto a la consecución de detalle en las sombras, la supresión de ruido, y reducir al mínimo el desenfoque de movimiento, mientras ofrecen las características y funciones adicionales derivados del procesamiento del sensor CMOS incorporado. Esto es una consecuencia de la necesidad de utilizar componentes pequeños dentro de los teléfonos inteligentes, incluyendo el sensor de imagen, a fin de no comprometer la portabilidad general del teléfono. Por desgracia, los circuitos que bloquean la luz del sensor CMOS no están proporcionalmente miniaturizados, haciendo su efecto más significativo y problemático si compite con un tamaño pequeño de fotodiodos en los sensores de imagen.

Con una entera capa de sensores dedicada al procesamiento de imagen, la memoria DRAM se puede instalar como parte del sensor CMOS, lo que lleva a aumentar las velocidades de la cámara en las funciones establecidas, así como permitir nuevas características que pueden haber sido previamente poco prácticas para incorporar dentro de cámaras con un diseño más grande. Tanto la Sony Cyber-shot DSC-RX100 IV y la Sony Cyber-shot DSC-RX10 II, con sensores apilados y retroiluminados, ofrecen velocidades de obturación electrónica máxima de hasta 1/32.000 por segundo y ráfagas de hasta 16 y 14 fotogramas por segundo, respectivamente. Por el contrario, los modelos anteriores, que incorporan el antiguo diseño de sensor retroiluminado, con la superficie de intercambio de circuito de fotodiodo, cuentan con velocidades de obturación máximos significativamente más lentas: 1/2.000 por segundo para la Sony DSC-RX100 Cyber-shot III y 1/3200 para la Sony Cyber-shot DSC-RX10. Para estos dos modelos de cámaras 2014, la tasa de ráfaga máxima es de 10 fps. Con sus mayores velocidades de procesamiento de señal, la Sony Cyber-shot DSC-RX100 IV y la Sony Cyber-shot DSC-RX10 II tanto permiten la grabación de video en UHD 4K, además de la posibilidad de registrar tasas de cuadros en cámara lenta de hasta 960 fps en el estándar de vídeo NTSC o 1.000 fps cuando se establece en PAL.

De cara al futuro, el diseño modular, CMOS apilado y retroiluminado tiene el potencial no sólo de permitir la creación de sensores de imágenes que son más eficaces en sus funciones básicas al tiempo que ofrecen características cada vez más novedosas, pero también aceleran el avance global del nuevo sensor y el desarrollo de cámaras. Mediante la división esencial de fotodiodos y circuitos del sensor en componentes separados que se pueden combinar con relativa facilidad, los fabricantes pueden crear y finalizar nuevos diseños a un ritmo independiente del desarrollo de los fotodiodos. En pro de eliminar la necesidad de los fabricantes de sensores para producir de acuerdo a las limitaciones de los diseños de fotodiodos y circuitos integrados en la misma superficie, se crea la flexibilidad que abre la puerta a la incorporación de nuevas capacidades para el registro de vídeo y fotografía, herramientas de edición de imagen desde la cámara y opciones creativas que aún se imaginan pero están más cerca el momento en que puedan ser implementadas.

DICES QUE QUIERES ALTA RESOLUCIÓN

Este año, ha sido Canon quien ha ayudado a llevar la resolución más lejos, con su lanzamiento de la EOS 5DS y la EOS 5DS R con los sensores de la más alta resolución en su tamaño disponibles en el mercado hasta la fecha, ofreciendo excepcionales detalles de captura, como así como una amplia gama ampliación y flexibilidad para cortar la imagen.

Los sensores en la EOS 5DS y la EOS 5DS R son Full Frame de 35 mm; la distinción principal entre las dos es el uso de un efecto de cancelación de paso bajo en la EOS 5DS R. Mientras este filtro puede reducir el potencial del efecto moiré que resulta cuando una cámara se enfrenta a patrones de alta densidad en una escena que sobrepasa la capacidad de resolución del sensor para reproducir con precisión, los 50 megapíxeles ofrecidos por cualquiera de estas cámaras en y por sí mismo puede hacer esa posibilidad remota para la mayoría de los fotógrafos. Al cancelar el filtro anti-aliasing, el contraste entre los bordes de las líneas hasta el nivel del píxel se conserva mejor, lo que genera una captura más eficaz en los pequeños detalles, maximizando así el potencial de resolución del sensor.

5DS: Nitidez	5DS R: Nitidez
5DS: Moiré	DS R: Moiré

USUARIOS DEL APS-C, NO SE PREOCUPEN

Para usuarios DSLR del formato APS-C, la EOS Rebel T6S y EOS Rebel T6i, con sus 24,2 megapíxeles, elevan el listón en la resolución de los sensores digitales de Canon que no son Full Frame. La EOS Rebel T6S cuenta con opciones de control y visualización adicionales, algunos de los cuales pueden mejorar la experiencia de grabación de vídeo, pero ambos ofrecen un salto de 33% en píxeles efectivos de los modelos anteriores, mientras que la EOS M3 permite disponer de esa misma resolución en la categoría de cámaras compactas sin espejo (no reflex).

ALGO PARA LOS USUARIOS DE SENSORES MICRO 4/3 

Ocupando la lista en el área de los sensores, debajo de la de APS-C está el formato Micro 4/3, que para muchos fotógrafos, se ha utilizado con eficacia para combinar alta resolución, sensibilidad a la luz, que a pesar de ser cámara compacta y de la forma de los lentes sin embargo ofrecen la capacidad para fotografiar con poca profundidad de campo. Con el lanzamiento de la Panasonic Lumix DMC-GX8, 20 megapíxeles estaban por primera vez a disposición del Micro 4/3, y el procesamiento de imágenes incluido en su sensor CMOS permite una velocidad máxima del obturador electrónico de 10 fps para imágenes fijas, así como la capacidad grabar vídeo 4K.

TECNOLOGÍA VANGUARDISTA Y FOTOGRAFÍA DE LUCES BAJAS

Mientras que cada nuevo sensor de imagen digital lanzado en 2015 ofrece nuevas capacidades para los fotógrafos que los utilizan y en conjunto, son un importante paso adelante para la fabricación de sensores en su conjunto, tal vez el acontecimiento más importante para los sensores de imagen digital en 2015 fue la consolidación de Sony en el desarrollo de sensores de imagen digital y la fabricación en una nueva compañía: Sony Semiconductor Solutions. Dentro del conglomerado Sony, los fabricantes de cámaras, incluyendo la propia Sony, serán sólo uno de sus muchos clientes.

La tecnología de última generación, tales como el sensor retroiluminado Sony STARVIS , ofrecen la posibilidad de ver claramente en las fronteras entre la luz visible y del infrarrojo cercano, mientras que la mejora de la arquitectura del sensor Pregius de Sony sigue abordando el tema de la persiana CMOS al grabar movimiento de alta velocidad. Los sensores CMOS no captan imágenes o vídeo utilizando la totalidad de sus fotodiodos simultáneamente. En su lugar, funcionan como un escáner de superficie plana de alta velocidad, donde líneas de fotodiodos se exponen de forma secuencial, en una acción que que "rueda" de un extremo del sensor a otro. Si el movimiento de un objeto dentro de un video está ocurriendo más rápido que la velocidad de escaneo total del sensor, ese objeto puede aparecer distorsionado o parcialmente fuera de posición, lo que refleja visualmente la diferencia en el tiempo que necesita el sensor para completar de extremo a extremo el escaneo contra el límite de tiempo más corto necesario para congelar de manera realista el objeto en el interior de un único fotograma de vídeo.

Cámara que utiliza una persiana (izquierda) para escanear el sensor por línea,
mientras que las cámaras con un obturador global (derecha) capturan todos los datos del sensor a la vez.

Mediante la creación de un sensor CMOS con la capacidad para guardar una carga utilizando todos sus fotodiodos simultáneamente, haciendo un registro "global" a vez de hacer un "escaneo" dentro de los mecanismos de procesamiento del sensor, se puede "ver" el movimiento de alta velocidad sin distorsión . Cuando se combina con una fuerte capacidad de recolección de luz y alta resolución, los dispositivos CMOS se pueden utilizar no sólo para determinar cómo y donde un sujeto se mueve a medida que viaja, sino también para congelar con precisión al sujeto a lo largo de cualquier punto durante el registro. Esto permite que los detalles sean capturados, de una manera que sería difícil o imposible obtener utilizando otro tipo de sensor o el ojo humano, pues se registrarían como un borrón indefinido.

Registro Global	Registro Escaneado

Las imágenes con poca luz son un gran motivo de preocupación para los fabricantes; con  la Sony A7S II y la Cámara Multiuso de Canon ME-20F-SH son una fuerte evidencia de que los consumidores están tomando nota de las ventajas aportadas por píxeles más grandes en lugar de más cantidad de píxeles, especialmente cuando se trata de la captura de vídeo. Estas cámaras profundizan en términos de sensibilidad, mediante el uso de sensores CMOS Full Frame con un bajo recuento de megapíxeles optimizados para la captura de vídeo. La Sony también se beneficia de una relación 1:1 para la lectura de píxeles en la grabación de vídeo 4K que eliminará problemas de moiré y aliasing y la Canon ME20F-SH ofrece un insólito 4000000 ISO para situaciones altamente especializadas, como científica, médica, o de investigación de la fauna.

AL INFINITO Y MÁS ALLÁ

Pasando al otro lado del espectro, Canon también tuvo éxito en impulsar la resolución de imagen digital más allá de las capacidades del ojo humano con su anuncio de septiembre del sensor de 250 megapíxeles APS-H CMOS aún no comercializado. Con la capacidad de hacer visibles las letras en una imagen de un avión a más de 17Km de distancia, además ofrece una resolución de vídeo que es aproximadamente 125 veces mayor que la de Full HD y 30 veces la de 4K, la tecnología que hace que este sensor sea posible ofrece la posibilidad de crear dispositivos que juntos pueden capturar una gama sin precedentes de la información visual.

Inicialmente aplicado como suplemento de cine para una porción estrecha del mercado fotográfico, el sensor de imagen digital, a través de los avances técnicos en la resolución, la capacidad de recolección de luz y poder de procesamiento, hace tiempo que ha tenido éxito en la sustitución de la película para todos los fines prácticos. Tan importante como eso puede ser, que los fabricantes de sensores digitales como Sony y Canon no tienen ninguna intención de parar o incluso ralentizar el ritmo de sus innovaciones, que continuarán impactando fotógrafos y cineastas, así como las cámaras que utilizan, pero también puede generar un cambio fundamental para muchas otras profesiones y muchos más dispositivos.

Rope it up.