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Astronomia - Espacio Profundo
  • Sobre tamaños de sensores, de pixeles y resolución

    Es común indicar la resolución de una cámara, scanner o monitor en cantidad de millones de pixeles o megapixeles. 

     

    Este valor no hace referencia a la resolución, lamentablemente se asume que a mas megapixeles mas resolución, ahora vamos a ver porque no. Independiente de la cantidad de pixeles de una cámara, hay dos tamaños que tenemos que tener en cuenta, a ser;

     

    • Tamaño del Sensor, expresado en milímetros
    • Tamaño de Pixel, expresado en micrones

     

    Todo lo que vamos a desarrollar a continuación es importante tenerlo en cuenta en función a nuestro telescopio, una cámara ideal para un telescopio Newtoniano puede no ser la optima para un refractor chico, o superlativa para un Cassegrain. 

     

     

    Tamaño del Sensor

    El tamaño del sensor se expresa en milímetros, en algunos casos se expresan en su tamaño diagonal en pulgadas (4/3, 2/3, Micro 4/3) y en esta área están ubicados todos los pixeles del sensor. Podemos decir que a más tamaño, más campo de visión (fov) vamos a tener con nuestro equipo.

     

    Si bien cada fabricante de sensores los hace de distintos tamaños, hay algunos estándares, que podemos ver en este gráfico;

     

    camera-sensor-size-12.jpg

     

     

    Estos son los tamaños más comunes que podemos encontrar en el universo de cámaras tanto CMOS como CCD's.

     

    En particular el tamaño Full Frame se llama así porque corresponde al tamaño de los antiguos rollos de film, las diapositivas tenían ese tamaño, de 36 mm x 24 mm.  Hay un formato AUN mayor, que contra lo que podemos pensar su nombre es Medium Format pero es mas grande que el Full Frame como vemos en la imagen debajo. 

     

     

    a5SKT.png

     

    En el universo de las cámaras DSLR, donde el formato mas comun es el APS-C, la carrera de los megapixeles se gana reduciendo el tamaño de pixeles, lo cual puede ser provechoso o contraproducente dependiendo de nuestro telescopio. 

     

    Captura de pantalla 2017-08-27 a la(s) 13.04.01.png

     

    CMOS QHY, de distintos tamaños

     

     

    Nikon-DX-v-FX-COMP2_0-700x440.jpg

     

    Reflex Nikon, D5200 (APS-C) y D610 (Full Frame), AMBAS de 24 Mp, la diferencia esta en el tamaño de los pixeles.

     

    En estas imagenes podemos ver claramente la diferencia de tamaño entre sensores. 

     

     

    Tamaño de Pixel

    El tamaño de pixel es el área que ocupa cada uno de ellos, y se expresa en micrones. Por lo general los pixeles son cuadrados, pero algunos modelos antiguos venían con pixeles rectangulares. En la mayoría de las cámaras cuando decimos que un pixel tiene 5.4 micrones estamos indicando su tamaño es de 5.4 micrones x 5.4 micrones. Los tamaños conocidos van de 20 a 2 micrones. 

     

    ¿En que nos afecta el tamaño de pixel?

    La respuesta es simple, el tamaño de pixel determina la resolución de nuestro equipo, y se expresa en segundos de arco por pixel.

     

    El ojo humano tiene una resolución angular  entre 1 y 2 minutos de arco,  es el límite que podemos resolver a simple vista, por eso no podemos resolver detalles menores a ese tamaño angular de la Luna a ojo desnudo. Si miramos la Cruz del Sur a simple vista, en especial a Acrux, la veremos como una única estrella  

     

    acrux_wide.png

     

    Sin embargo es una estrella doble, con una separación angular de 4 segundos de arco. Como nuestra vista puede resolver hasta 2 minutos de arco, no podemos resolverla como en la imagen a continuación.

     

    acrux_doble.png

     

    Con un telescopio pasa lo mismo, tenemos una resolución máxima teórica, cualquier objeto con una separación angular menor a nuestra resolución no lo podremos resolver claramente.

     

    Un factor que debemos agregar a nuestra ecuación es el seeing, ya que este afecta en mayor o menor medida la capacidad de llegar al máximo teórico de nuestro equipo al momento de hacer las capturas.

     

    Cómo calculo la resolución de mi configuración telescopio / cámara

    La resolución varia dependiendo de las características del tubo óptico que vayamos a utilizar, por eso es importante saber elegir la cámara para el telescopio o viceversa.  La fórmula para el cálculo de resolución es la siguiente

     

    (Tamaño de Pixel / Distancia Focal del telescopio) * 206,265 

     

    En el caso de una cámara con 6 micrones de tamaño de pixel, con un telescopio de 1 metro de focal la resolución angular sería...

     

    (6 / 1000) * 206,265 = 1.24 segundos de arco por pixel

     

     

    Les recomiendo visitar la página de Astronomy tools, que tiene una calculadora muy completa para estimar la resolución de nuestro equipo, inclusive podemos indicarle el seeing de nuestro lugar de observación y hacer el cálculo más preciso

     

    https://astronomy.tools/calculators/ccd_suitability

     

    astronomy_tools.png

     




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