Conociendo nuestra cámara

Nuestras camaras ademas de tener megapixels, tamaño de sensor y tamaño de pixeles tienen otras caracteristicas que vamos a repasar aqui. Algunos tienen nombres raros e incluso puede que nos cueste encontrar estos valores para algunos modelos de camaras, aunque siempre en google aparecen. Estos son   Full Well Capacity o Capacidad total   Quantum Efficiency o eficiencia cuántica Read Noise  o Ruido de Lectura Rango Dinámico Conversor Analógico Digital ADC (en bits, 8, 12, 14, 16 bits)    Vamos a trata de digerir cada uno, vale la pena comprender estos valores     Full Well Capacity o Capacidad total Es la capacidad que tiene cada pixel de retener una carga eléctrica antes de saturarse. Podemos hacer la analogía con un balde, si el balde es de 5 litros de capacidad, entonces su full well es de 5 litros.  Esta capacidad esta estrechamente ligada con el Tamaño del Pixel, a mayor tamaño mayor full well capacity.    Quantum Efficiency La eficiencia cuántica es la capacidad de producir una carga eléctrica a partir de un fotón. Suena complicado, pero vamos a ver otra analogía. Un panel solar convierte un fotón en electricidad. Si tenemos un panel solar con un QE de 60% entonces sabemos que del 100% de los fotones que recibe el 60% los convierte en carga eléctrica para el hogar, perdiendo un 40%. A mayor valor, entonces nuestro sensor es mas eficiente en convertir fotones en cargas eléctricas y por lo tanto en señal. Si estamos fotografiando un objeto muy tenue, es vital que nuestra camara tenga un QE alto de tal forma que los pocos fotones que impactan terminen siendo señal. Ls fabricantes indican la eficiencia cuantica de un sensor especificamente para un color o longtidu de onda, por lo general se usa el verde.    Read Noise o Ruido de Lectura El ruido de lectura por lo general lo especifica el fabricante del sensor y se expresa en electrones en la forma 15e-, o 15 electrones. Que significa este valor ? Que nuestra cámara tiene siempre 15 electrones que se colaron sin ser señal y son ruido. Desde una webcam CCD hasta las cámaras del telescopio espacial Hubble tienen este ruido de lectura. Mientras que la distribución del ruido sea normal, entonces podemos atenuarla en post procesado combinando muchos imágenes.     Rango Dinámico El rango dinámico refiere a la capacidad de un sensor de detectar objetos muy tenues y muy brillantes a la vez, por lo tanto cuanto más alto sea nuestro rango dinámico mas intensidades de señal podremos fotografiar. Este valor si bien no siempre lo publica el fabricante, es fácil de calcular.    Rango Dinámico = Full Well (en electrones) / Read Noise (en electrones)   Para una cámara basada en el sensor Kodak KAF-8300, que tiene un full well de 25.500 electrones y un read noise de 9 electrones tendriamos...   Rango Dinámico = 25.500 / 9 = 2833   Este valor no tiene "dimensión", es un valor a secas, ni kilos, ni electrones, ni centímetros, sino un valor.    Conversor Analogico Digital o ADC   Una cosa que se destaca de una camara CCD y se lo indica como una ventaja son los famosos 16 bits, o que las reflex no son mejores que las CCD porque tienen 14 bits y la verdad que es puro marketing.  En el caso anterior, vimos que una CCD basada en el KAF8300 tiene un rango dinamico de 2833, o sea, puede tener 2833 valores discretos o intensidades distintas.   Con 12 bits podemos representar 4096 valores discretos con 14 bits podemos representar 8192 valores discretos con 16 bits podemos representar 65.536 valores discretos   Por lo tanto, con un ADC de 12 bits podemos representar todos los valores posibles del KAF8300         

Lo primero que nos tenemos que preguntar antes de elegir una cámara, es que presupuesto tenemos, o cuando pensamos invertir para lograr el mejor desempeño de nuestra combinación cámara - telescopio.    Dependiendo de esto, nuestras opciones pueden ser pocas o muchas. La cantidad de variables en juego son grandes, pero vamos a tratar de despejarlas en su mayoria.    Setup Ideal a) FOV generoso (sensor grande) b) Resolución en el orden de 1 segundo de arco (tamaño de pixel acorde con nuestra focal) c) Bajo ruido de lectura (lo que nos da un rango dinamico alto) d) Eficiencia Cuántica alta (lo que nos acorta los tiempos de exposición al ser mas eficiente en términos de fotones registrados en x tiempo)   Todo muy lindo, pero aca empiezan las condiciones.   a) FOV Generoso El FOV generoso siempre esta relacionado con sensores tipo full frame.   CMOS Los encontramos en modelos DSLR de Canon, Nikon y Sony, pero son todas color (quantum bajo en DSLR, pero esta cambiando la tendencia a tener mejor QE que las CCD en el caso de cámaras específicas). CCD Tambien hay sensores full frame, e inclusive monocromaticos, con precios prohibitivos (pixeles grandes).     b) Resolución La variable aca que tenemos que considerar es la focal del equipo, pero en lineas generales   CMOS Son por lo general sensores con tamaño de pixel chicos, para focales cortas (quantum bajo en DSLR, quantum alto en especificas,full well bajo) CCD Los tamaños de pixel son grandes, por lo que tenemos que considerar focales largas para aprovecharlos.(quantum alto, full well alto,  precio)   c) Bajo ruido de lectura Para esta condición tenemos    CMOS La nueva hornada de CMOS vienen con ruidos de lectura muy bajos (sensores chicos, pixeles chicos) CCD Las CCD con bajo ruido de lectura son por lo general sensores con blooming, que dificulta el procesamiento.  (precio. pixeles grandes)   Eficiencia Cuantica Por ultimo y no el menos importante...   CMOS El QE de las CMOS nuevas puede ser alto, hasta 80%, salvo las reflex (sensores chicos) CCD Las camaras con alto QE estan reservadas para entornos como investigación, con precios exorbitantes. (carisimas. pixeles grandes)     Por lo general de estos 4 puntos tenemos que negociar, al menos hoy no existen sensores CMOS grandes monocromaticos, o sensores CCD con bajo ruido de lectura y tamaño de pixeles chicos. Sin embargo esta tendencia esta cambiando rápidamente ya que aparecieron sensores CMOS, siempre pequeños, con QE altisimos, con tecnología BSI (back side illuminated) orientados a cámaras de seguridad.    Les sugiero estar al día sobre las características de los nuevos sensores, los avances son increibles.