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Página 2 de 7 Sensores Digitales El sensor digital es talvez el componente más importante en una cámara digital moderna, ya que se encarga de la función básica de una cámara, capturar imágenes. Existen varios tipos de sensores digitales, aunque los más comunes son sensores de tipo CCD (siglas en inglés para Charged Couple Device, o equipo de carga doble), y de tipo CMOS (siglas en inglés para Complementary Metal Oxide Semiconductor, o semiconductor de óxido metálico complementario). Los sensores de tipo CCD se utilizan primariamente en cámaras tipo compactas, ya que es una tecnología más madura y más barata, aunque tiene limitantes en cuanto a calidad de imagen cuando hay poca luz. Los sensores de tipo CMOS son más modernos y no tienen estas limitantes, pero son mucho más caros, y requieren un mayor tamaño. Existen otro tipo de sensores, conocidos como sensores tipo Foveon, que prometen mucha mejor calidad, utilizando otro tipo de tecnología para capturar la luz, pero al momento, su uso ha sido principalmente experimental. Todo sensor digital, no importando su tipo, convierten la luz, específicamente los fotones de luz, en electrones. Deben realizar esto utilizando millones de diodos sensibles a la luz, o foto-diodos, ubicados en toda la superficie del sensor, los cuales capturan la imagen que entra a través del lente. Cuando los fotones pegan en los foto-diodos, estos acumulan carga eléctrica, y dependiendo de la cantidad de fotones que lo impacten, será menor o mayor la carga acumulada en el mismo. Una vez capturada la imagen, la cámara lee los valores registrados en cada foto-diodo, midiendo la carga resultante. La forma como se leen estos valores difieren para cada tipo de sensor: - En un sensor tipo CCD, por sus raíces analógicas, la carga de cada foto-diodo se envía a una esquina del sensor digital, y ahí un ADC (por sus siglas en inglés Analog-Digital Converter, o convertidor analógico digital) se encarga de convertir el valor de carga obtenido a un valor binario, que puede ser almacenado digitalmente.
- En un sensor CMOS, los valores de carga son leídos directamente en cada sensor microscópico, ya que cada uno de ellos tiene varios transistores que realizan este trabajo. Ya que el CMOS es digital, el valor obtenido por los sensores puede guardarse digitalmente, y no hay necesidad de utilizar un ADC.
A continuación, detallaremos ciertas diferencias entre los dos tipos de sensores: - Los sensores tipo CCD son fundamentalmente analógicos, los CMOS son digitales por diseño.
- Los sensores tipo CCD son usualmente más baratos que un sensor equivalente CMOS.
- Los sensores CMOS tienen mayor calidad de imagen, aún a sensibilidades más altas, y son menos susceptibles al ruido.
- Los sensores CMOS consumen menos energía usualmente que los CCD.
- En general, los sensores CMOS son mucho más grandes que los sensores CCD.
- Usualmente, las cámaras semi-profesionales y profesionales utilizan sensores CMOS, mientras que las cámaras compactas utilizan sensores CCD.
Ahora, cómo hace la cámara para reconocer los diferentes colores? Es decir, solo midiendo voltajes, es posible ver cuánta luz en total llegó a un foto-diodo, pero no de qué color es esa luz. Para identificar los diferentes colores, las cámaras utilizan arreglos de filtros de colores primarios o CFAs (siglas para Color Filter Array) . Estos no son más que un filtro plástico que deja pasar solo ondas de luz de un color primario específico, en un patrón definido, usualmente tipo Bayer o similar, tal y como se indica en la siguiente imágen. Recolectando la información posteriormente, se pueden generar toda la gama posible de colores.
 Como puede verse, cada bloque de 2x2 contiene 1 sensor para el color azul, 1 para el color rojo, y 2 para el color verde. Por qué la preferencia hacia el verde? Resulta que el ojo humano es mucho más sensible al color verde que al azul y rojo, por lo cual la información adicional sobre el color verde nos ayuda a ver las fotografías más fieles a los colores "reales" que detectan nuestros ojos. Existen otros tipos de patrones, incluyendo unos que utilizan filtros color "esmeralda" (utilizado en algunas cámaras Sony), y otros que utilizan filtros tipo CMYK (siglas en inglés para celeste, violeta, amarillo y negro), pero todos son similares al patrón Bayer de 2x2 descrito anteriormente. Cabe notar que los sensores tipo Foveon no utilizan arreglos de filtros de colores, ya que por su diseño, cada sensor recolecta información sobre los tres colores primarios simultáneamente. Una vez se ha capturado la imagen, la cámara utiliza algoritmos de de-mosaico (demosaicing), para aproximar el color real que detectó en cada pixel, utilizando la información del pixel en cuestión, y de los pixeles adyacentes. Estos datos se combinan para generar el color final resultante de cada pixel, y aunque se le hacen ajustes adicionales, básicamente este es el color que se transmite a la fotografía final. A continuación, veremos en detalle un factor importante: la resolución que pueden obtener, medida usualmente en megapixeles, o millones de pixeles. También veremos las diferencias en tamaño de los sensores, y cómo pueden optimizarse para distintos niveles de luz externa.
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