¿Qué tamaño de sensor de cámara es mejor para la astrofotografía?

Entre los fotógrafos, la discusión sobre el tamaño del sensor de la cámara y las implicaciones que tiene para su fotografía es siempre un tema candente. En este breve artículo, discutiré el papel del tamaño del sensor de la cámara en la fotografía, con un enfoque particular en la astrofotografía .
Este tema puede volverse muy técnico muy rápidamente y debido a que muchos aspectos de los sensores, además de su tamaño, entran en juego al considerar el rendimiento general de un sensor, daré aquí solo algunas pautas generales.
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Tamaño físico de los tipos de sensores comunes

Históricamente, el tamaño de referencia del sensor de la cámara es el de la antigua película de 35 mm.
En lugar de utilizar las dimensiones físicas del sensor, al discutir y comparar los diferentes tipos de sensores, un parámetro más comúnmente utilizado es el llamado factor de cultivo , CP, que es mucho más fácil de recordar.
El CP es la relación entre el tamaño de un sensor de fotograma completo (largo y ancho) y el del sensor en cuestión.
Aquí está el factor de recorte para los tipos de sensores más comunes:

  • Fotograma completo: CP = 1
  • Canon APS-C: CP = 1,6
  • Nikon, Pentax, Sony y Sigma APS-C: CP = 1,5
  • Panasonic y Olympus MFT: CP = 2
  • Tipo 1 ?: CP = 2,72
  • 1/3 ?; CP = 7,7

El siguiente esquema le permite visualizar el significado del factor de cultivo comparando las áreas de los diferentes tipos de sensores.

Diagrama que explica la comparación del tamaño del sensor de la cámara entre los tipos más comunes de sensores digitales y el sensor de fotograma completo de 35 mm.
Comparación del tamaño del sensor entre los tipos más comunes de sensores digitales y el sensor de fotograma completo de 35 mm.

Lo que necesita saber sobre el campo de visión y la profundidad de campo

El tamaño del sensor de la cámara, junto con la distancia focal y la apertura del objetivo, la distancia al sujeto, etc. afectarán sus imágenes de varias formas, la más obvia es el campo de visión.
Para evitar confusiones a la hora de ilustrar cómo afectará el tamaño del sensor a tu imagen, nos pondremos en unas condiciones concretas, pero en todos los casos asumiremos que la distancia focal y la apertura seguirán siendo las mismas para todos los casos.

Campo de visión

Puede encontrar una discusión detallada sobre la profundidad de campo y el campo de visión  aquí . Sin embargo, para este artículo, todo lo que necesita saber está en el siguiente diagrama.

diagrama que explica la profundidad de campo y el campo de visión: sensor de recorte frente a cámara de fotograma completo
Al fotografiar el mismo sujeto desde la misma distancia con la misma distancia focal, los sensores de la cámara de recorte dan un campo de visión más pequeño.

En la práctica, es más fácil hablar en términos de distancias focales equivalentes, EFL. Esta es la distancia focal necesaria para obtener el mismo campo de visión con un sensor de fotograma completo.
Por ejemplo, una lente de 50 mm en una cámara Canon APS-C proporcionará un campo de visión equivalente a una lente de 80 mm en una cámara de fotograma completo.
El cálculo es simple: EFL = FL * CP
En resumen, cuanto más pequeño es el sensor, más estrecho es el campo de visión y más largo es el EFL.
Para obtener más información sobre la distancia focal, consulte este artículo .
No es necesario ser un genio de las matemáticas para resolver esto en el campo. Hay muchas calculadoras en línea que puede usar al planificar una sesión o aplicaciones para teléfonos inteligentes que puede usar sobre la marcha.
Estos son útiles cuandocreando panoramas a partir de unir varias imágenes.

Profundidad de campo

La profundidad de campo (DoF) está relacionada con la transición de enfoque / desenfoque en la imagen.
Técnicamente, cuando te enfocas, te estás enfocando en un solo plano. Lo que sea que esté delante o detrás de dicho avión está desenfocado.
En realidad, las cosas son un poco diferentes. Todavía podemos ver algunos objetos que están delante o detrás del sujeto como ‘enfocados’, incluso si técnicamente no lo están.
Esto se debe a la profundidad de campo. El DoF representa el área en su marco cuyo contenido percibimos que está enfocado.
Consulte este diagrama para comprender cómo el tamaño del sensor afecta la profundidad de campo, cuando la distancia focal, la apertura y la cobertura del encuadre permanecen sin cambios. La única variable aquí es el tamaño del sensor.

Cuando se usa la misma distancia focal y apertura, para llenar el encuadre de la misma manera que lo hace una cámara de fotograma completo, el fotógrafo que usa la cámara de recorte tiene que alejarse más del sujeto. Esto aumenta el DoF.

En la práctica, esto significa que con un sensor de recorte puede ser más difícil obtener un buen bokeh .
Esto es muy importante en el retrato donde el objetivo es aislar el modelo del fondo.

El papel del tamaño del sensor en la astrofotografía

Como se mencionó muchas veces en nuestros artículos relacionados con la astrofotografía, los paisajes estrellados , los rastros de estrellas , la fotografía planetaria y del espacio profundo son parte del género. Y el tamaño del sensor puede afectar ese tipo de fotografía de diferentes maneras.

El papel del campo de visión en la astrofotografía

El campo de visión es obviamente tan importante en astrofotografía como en cualquier otro tipo de fotografía.
Si lo que busca son paisajes estrellados , puede que le resulte difícil ir lo suficientemente ancho como para enmarcar todo el paisaje. O para enmarcar tanto el primer plano como la Polaris, para tener bonitos senderos de estrellas circulares.

Paisaje curnal sobre el agua, desenfoque de movimiento creativo, estelas de estrellas arriba
A pesar de usar mi  lente de ojo de pez Samyang 7.5 f / 3.5  en la cámara MFT, no pude colocar Polaris en el marco.

En las cámaras MFT, por ejemplo, una distancia focal común para lentes gran angular es de 14 mm (o 12 mm). Esto corresponde a 28 (24) mm no muy anchos en fotograma completo.
Para ampliarlo, debe comprar lentes con zoom bastante caros en el rango de 7-18 mm. En su lugar, puede obtener una lente ojo de pez  , como las lentes ojo de pez Samyang 7.5 f / 3.5.
Por otro lado, para la fotografía planetaria y de cielo profundo, un sensor recortado puede ayudar a acercarse mejor a su objetivo que con una cámara de fotograma completo .
Unos 200 mm bastante económicos en una cámara MFT darán el mismo campo de visión que un 400 mm más caro, voluminoso y pesado en una cámara de fotograma completo.

Díptico de fotos del espacio profundo comparando M42 visto con una lente de 200 mm en cámaras de fotograma completo (arriba) y MFT (abajo)
M42 visto con una lente de 200 mm en cámaras de fotograma completo (arriba) y MFT (abajo). (FoV simulado con Stellarium)

La ventaja de usar una cámara con sensor recortada es que puede acercarse fácilmente a su objetivo con un sistema fotográfico relativamente compacto y liviano.
Esto hará que sea más fácil (y económico) trabajar con monturas de seguimiento para seguir los movimientos de las estrellas a través del cielo nocturno.
Esta es quizás la razón principal por la que las cámaras planetarias tienen pequeños sensores de 1/3 ?. En mi telescopio con una distancia focal de 1250 mm, cuando lo fotografío con mi cámara MFT (EFL 2500 mm), Júpiter sigue siendo un punto brillante y sin características rodeado por cuatro puntos más pequeños.
Estas son sus cuatro lunas más grandes, las  lunas galileanas : Io, Ganímedes, Europa, Calisto.

Júpiter visto con una Skymax 90/1250 en una cámara MFT
Júpiter visto con mi Skymax 90/1250 en una cámara MFT (FoV simulado con Stellarium).

En contraste, cuando utilizo mi cámara planetaria ZWO ASI 224MC con 1/3 ?, debido al CP = 7.7, el EFL es la friolera de 9625 mm.
Júpiter revela sus colores, bandas y la gran mancha roja .

Júpiter visto con la cámara Skymax 90/1250 y ZWO ASI 224MC (tipo de sensor de 1/3 ").
Júpiter visto con la cámara Skymax 90/1250 y ZWO ASI 224MC (tipo de sensor de 1/3 ?). (FoV simulado con Stellarium).

Profundidad de campo y astrofotografía

La profundidad de campo no es algo de lo que preocuparse en astrofotografía. La luna , los planetas, las nebulosas y las estrellas están tan lejos que incluso si disparas af / 1.2, estarán todos enfocados.
En la práctica, por ejemplo, tanto la Luna, a 300.000 km de distancia, como Andrómeda, a 2,5 millones de años luz de distancia, estarán enfocadas.
La única posibilidad en la que DoF puede desempeñar un papel es en paisajes estrellados y senderos de estrellas. Es decir, si está muy cerca de un elemento en primer plano.
Si ese es el caso, puede tomar una foto para el primer plano y luego moverse para fotografiar el cielo. Puede combinar las dos imágenes más adelante en Photoshop .

Tamaño de píxel

A menudo se dice que los sensores de fotograma completo tienen un mejor rendimiento con poca luz . Esto se debe a que, por lo general, tienen píxeles más grandes que los sensores más pequeños.
En la práctica, podemos decir que para una apertura y un tiempo de exposición determinados, los píxeles más grandes recopilarán más fotos. Esto significa menos ruido y una imagen más limpia y detallada.
El tamaño de píxel también está relacionado con el rango dinámico del sensor. Cuanto más grandes sean los píxeles, más amplio será el rango dinámico. Podrás grabar mejor escenas muy contrastadas.
En astrofotografía, esto es útil para retener colores en las estrellas brillantes o el núcleo de la galaxia, mientras se registran los detalles más tenues.

Resolución de imagen

No confundir con la resolución en píxeles , estos dependen del tamaño del sensor (o tamaño de píxel) y la lente focal utilizada.
En astrofotografía, los tamaños de estrellas, nebulosas y galaxias se expresan como tamaño angular aparente. La resolución de la imagen se expresa como segundos de arco / px (también indicada como “/ px). Esto le dará una medida de qué tan grande es la porción de cielo que registrará en cada píxel.
En la práctica, la parte del cielo que se registra en un píxel no tendrá detalles.
El mensaje aquí es que una resolución baja (“/ px grande) dará como resultado una imagen más suave pero menos detallada. Y una alta resolución de imagen (“/ px pequeño”) le brindará imágenes nítidas y detalladas.
El inconveniente de las configuraciones de alta resolución es que la mala visibilidad (es decir, las malas condiciones visuales del cielo) anularán el beneficio de una resolución tan alta. La cantidad de detalles que puede ver está limitada por las condiciones de visualización.
Además, los errores de seguimiento serán mucho más visibles en forma de estrellas alargadas.

Captura de pantalla de una calculadora de resolución de imagen donde se compara la resolución de imagen con las condiciones de visibilidad.
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