Comprender la resolución de la cámara y los megapíxeles (Guía fácil)

La mayoría de las veces, los fabricantes de cámaras comercializan sus productos con sus megapíxeles.

De hecho, la resolución media de las cámaras digitales aumenta continuamente.

Puede encontrar sensores de 20MP en teléfonos inteligentes. Con la Sony A7R IV , incluso puedes tomar fotos de 240MP con el cambio de sensor.

Pero, ¿qué significa para ti la resolución de la cámara? ¿Necesita un alto número de megapíxeles? Hoy lo averiguaremos.

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¿Por qué importa la resolución de la cámara?

Tratemos de ver a través de los eslóganes de marketing. Los megapíxeles y la resolución de la cámara se han convertido en tópicos.

De hecho, es genial que incluso tu teléfono sea capaz de tomar fotos de 20 megapíxeles. Pero, ¿cómo se traduce eso en detalles reales? No muy bien.

Y lo que es más importante, ¿lo necesitas?

Una respuesta muy general es no; probablemente no.

Hay dos aplicaciones en las que sí necesita alta resolución: recorte extensivo (zoom digital) e impresión grande . E incluso en esas situaciones, necesitas detalles , no necesariamente megapíxeles altos.

¿Qué es el recuento de píxeles?

La resolución de la cámara no es igual al número de píxeles, aunque a menudo se mezclan y se usan indistintamente. La película también tiene una resolución, que se refiere al nivel de detalle que puede resolver.

Los píxeles son el componente más pequeño del sensor de una cámara digital . Registran la luz. Hay millones de ellos, uno por uno, y construyen una imagen coherente.

Su número es importante, pero no nos dice todo sobre la resolución de una cámara.

El conteo de píxeles está en forma de megapíxeles. Un megapíxel (MP) es un millón de píxeles. Entonces, cuando alguien dice que una cámara tiene una resolución de cámara de 20MP, se refiere a los 20 millones de píxeles en su sensor.

De hecho, el número de píxeles impone un límite a lo detallada que puede ser una imagen. Pero en sí mismo, no establece un nivel mínimo de detalle. No significa nada hasta que no conocemos otros factores.

Lo único que seguramente promete un alto número de píxeles es menos muaré .

Cálculo del tamaño de la imagen en píxeles

Los sensores de la cámara son rectangulares. Los píxeles en ellos no están dispersos al azar, están en una cuadrícula.

Las dimensiones de los dos lados son comparables. Su relación de aspecto varía de 1:1 (cuadrado) a 16:9 en algunas cámaras orientadas a video.

Las relaciones de aspecto más utilizadas son 3:2 y 4:3.

Por ejemplo, mi Canon 5D MkIII tiene una relación de aspecto de 3:2. Su sensor mide 5760 píxeles en el lado largo y 3840 píxeles en el lado corto.

Puede multiplicar los dos lados para obtener el recuento total de píxeles. 5760 x 3840 es igual a 22.118.400. (Entonces, el 5D MkIII tiene un sensor de 22.1MP).

Todavía puedo lograr diferentes relaciones de aspecto, pero solo recortando. Eso es también lo que hace la cámara cuando configuro una relación de aspecto diferente en el menú. Recortar reduce la resolución.

¿Qué es la resolución de la cámara?

Cuando decimos resolución en el contexto de cámaras, nos referimos a resolución espacial. Ese es el término técnicamente correcto, pero probablemente sea la primera y la última vez que lo hayas leído.

La resolución de la cámara nos dice el nivel de detalle que pueden proporcionar las cámaras. En otras palabras, es la “capacidad de la modalidad de imagen para diferenciar dos objetos” ( Wikipedia ).

La resolución depende de varios factores.

Cuando la superficie de grabación es una película, está determinada por:

• Tamaño de la película. Evidentemente, con un tamaño más grande viene más detalle
• Niveles de grano.Las películas ISO más bajas generalmente tienen menos grano y, por lo tanto, brindan una imagen más limpia y detallada.
• Nitidez de la lente. Por grande y silencioso que sea un trozo de película, si la cámara utiliza un objetivo de baja calidad, la resolución de la cámara seguirá siendo baja.
• Difracción.El valor de la apertura relativa ( f-stop ) limita cuán pequeña puede ser la unidad de detalle más pequeña. Siempre está presente, sin embargo, en un grado variable.

En la era de los sensores digitales, esto cambia ligeramente a:

• Tamaño de píxel.La densidad de píxeles en un sensor. También da una medida bastante precisa del tamaño de píxel;
• Tamaño del sensor ,
• ISO ,
• nitidez de la lente,
• y difracción .

Además, las circunstancias externas también influyen en la claridad de una imagen.

• enfoque _ Si la imagen está mal enfocada, no será tan detallada como podría ser.
• Movimiento de la cámara y desenfoque de movimiento .Dependiendo de la velocidad de obturación que elija, el desenfoque de movimiento o incluso su movimiento pueden aparecer en la foto. Disminuye la resolución, especialmente en distancias focales de teleobjetivo y con un alto número de píxeles.
• Desenfoque atmosférico. Si fotografía un sujeto desde una distancia considerable, la atmósfera misma comienza a tener un impacto negativo en los detalles. Este impacto es más notable en las tomas con teleobjetivo. La niebla, la lluvia y otros fenómenos meteorológicos también tienen su efecto.
• Estado del equipo. Es posible que tenga la lente más nítida del mundo, pero si no la mantiene limpia, no funcionará de la mejor manera. Además, después de cambios bruscos de temperatura, tiende a formarse condensación en las lentes. Da como resultado una imagen borrosa.

Vamos a discutir algunos de estos en detalle.

Paso de píxel y tamaño de píxel

Es evidente que los píxeles más pequeños exigen una mejor calidad óptica de una lente.

Un píxel de 8 μm (micrómetro) tiene cuatro veces el área y el doble de paso de píxel que un píxel de 4 μm.

Esto significa que si la lente es lo suficientemente nítida para proporcionar detalles para los píxeles de 8 μm, no podrá producir suficiente nitidez para los píxeles de 4 μm.

Ahora, ¿dónde puedes encontrar píxeles pequeños?

En dos lugares:

• Sensores grandes con recuentos de píxeles muy altos. Una Canon 5Ds R tiene un tamaño de píxel de alrededor de 4 µm. Es una cámara de fotograma completo de 51MP.
• Sensores más pequeños con recuentos de píxeles normales.Un iPhone XR tiene una cámara de 12MP. Pero su sensor es tan pequeño que los píxeles solo miden 1,3 µm. Sus píxeles son, por lo tanto, nueve veces más pequeños que los píxeles de la 5Ds R.

A su vez, la Canon 5D (la original) tiene un conteo de píxeles de 12MP en un sensor de fotograma completo. El paso de píxeles es de 8 µm. ¡Sus píxeles son 36 veces más grandes que los píxeles del iPhone!

Los píxeles más pequeños también significan que cae menos luz sobre un solo píxel.

Sin embargo, tanto los píxeles grandes como los pequeños deben llevarse al mismo nivel. De lo contrario, la imagen que consta de pequeños píxeles sería mucho más oscura.

Esto da como resultado más ruido porque cuando ilumina una imagen, también ilumina su ruido.

Con píxeles más pequeños, la difracción también es más pronunciada. Comienza a tener un efecto notable en aperturas bajas, a veces ya en f/2.8.

Pero, ¿qué es la difracción?

Comprender la difracción

Es difícil explicar la difracción sin ser muy científico. Si eres un experto en física, perdona mi simplificación.

Probablemente estés familiarizado con la difracción en el agua. Cuando coloca una barrera con un pequeño orificio en el camino del agua, el flujo se dobla cerca del orificio. Cuanto más pequeño es el agujero, más se dobla.

Esto es lo que sucede con la luz, también. En aperturas más pequeñas (f-stops más altos), la difracción daña la nitidez y la resolución.

Debido a la difracción, existe un límite físico muy medible en la resolución. No importa cuán bueno sea su lente, siempre es cierto. Se da con esta fórmula:

p = (1,22 λ A) / 2

Aquí, p es el píxel más pequeño que puede recibir información a nivel de píxel de la lente.λ es la longitud de onda de la luz entrante y A es el f/stop.

Calculemos con la cámara del iPhone XR. Abrimos la apertura hasta f/1.8 para obtener la menor cantidad de difracción.

La longitud de onda de la luz visible es de aproximadamente 0,5 µm.

p = (1,22 * 0,5 µm * 1,8) / 2

La p resultante es 1,1 µm .

Lo que esto significa es que el iPhone XR (con su paso de píxel de 1,3 µm) está muy cerca de tener una difracción limitada.

Entonces, incluso si la lente es ópticamente perfecta, libre de aberraciones, está en su punto máximo. No puede acomodar píxeles más pequeños.

Toma otro ejemplo.

En f/16, la p resultante es de 7,3 µm. Esto significa que las cámaras con un tamaño de píxel en torno a este valor solo se ven afectadas por la difracción por encima de f/16.

Por lo tanto, el 5D original con su paso de píxeles de 8 µm solo tiene difracción limitada después de f/16.

Esto coincide con mis experiencias. Cuando uso el viejo 5D, tiendo a salirme con la mía incluso con f/16 sin una disminución en la nitidez. En el 5D MkIII y MkIV, es más como f/11 y f/9.

Mire esta ilustración que tomé con la Canon 5D MkIV y el lente macro Canon 100mm f/2.8L . Ambas tomas están perfectamente enfocadas; el reblandecimiento se debe a la difracción.

¿Cómo afecta la nitidez de la lente a la resolución?

Por lo tanto, para que la difracción no represente una amenaza para la resolución de la imagen, debe permanecer en o por debajo de f/8 en la mayoría de las cámaras.

Pero las aperturas amplias también pueden afectar negativamente a la nitidez, especialmente en lentes más baratos, pero los lentes generalmente no funcionan mejor con la apertura amplia.

Tenga en cuenta que aquí solo estoy hablando de nitidez y no de otros aspectos de la estética de la imagen. La nitidez es una cualidad importante de una lente, pero no un factor decisivo principal, al menos para mí.

Una gran medida de la nitidez de la lente son los gráficos MTF . Le muestran la resolución de una lente, independientemente del tamaño del sensor y el número de píxeles.

Pero también puede verificar sus lentes solo en el uso de la vida real. Al final, si son lo suficientemente afilados para ti, estás listo para comenzar.

El límite superior de la nitidez de la lente es la nitidez a nivel de píxel. Significa que una lente es tan nítida que puede resolver los datos de la imagen en cada píxel, sin afectar al píxel vecino.

Esto no solo depende de la lente, sino también del tamaño de píxel de las cámaras en las que lo use.

Mi lente de 85 mm f/1.8 es lo suficientemente nítida como para brindar nitidez a nivel de píxeles en la Canon 5D de 12 MP.

No tanto en la Canon 5D MkIV de 30MP, pero aún funciona decentemente allí. Y me encanta esa lente de todos modos.

Esto también demuestra que los píxeles más pequeños exigen más de las lentes.

Tenga en cuenta que cuando ve ambas imágenes en el mismo tamaño (por ejemplo, en su monitor ), no notará la diferencia. Solo lo verá cuando los examine con el zoom.

¿Qué causa el desenfoque atmosférico?

Todos sabemos que cuando la luz atraviesa el vidrio, se refracta. Pero este no es un poder sobrenatural del vidrio solamente.

La luz se refracta en todas las sustancias, incluido el aire.

No lo notas a distancias cortas. Se hace evidente cuando toma fotografías de sujetos lejanos con un teleobjetivo .

Mira esta foto. La fotografié con un objetivo de 400mm f/2.8 (un poco excesivo para esta tarea, lo sé) a f/8. Los edificios más cercanos están a 5 km (3 millas), por lo que todo está enfocado. Pero observe la diferencia entre los edificios en primer plano y las colinas en el fondo.

El primer plano es agradable y nítido. Está lo suficientemente cerca como para no verse afectado significativamente por el desenfoque atmosférico.

Las colinas están más de tres veces más lejos de la cámara. A esta distancia, la luz comienza a dividirse. Diferentes longitudes de onda se desplazan de manera diferente. Este cambio provoca desenfoque .

Cómo lograr la resolución más alta

Ahora, no diré que salga y compre la cámara de megapíxeles más alta que pueda encontrar. El número de megapíxeles y píxeles, como mencioné anteriormente, no significan nada sin la configuración y la técnica adecuadas para respaldarlos.

Es importante tener en cuenta que muy a menudo su objetivo no es capturar la mayor cantidad absoluta de detalles que teóricamente podría capturar.

La fotografía no se trata solo de nitidez. Se trata de comunicar una historia o un sentimiento. O para complacer estéticamente .

Aún así, hay aplicaciones en las que desea obtener la resolución más alta. Es posible que desee recortarlo más tarde («acercar digitalmente»). Las impresiones grandes también requieren imágenes muy detalladas.

Entonces, ¿qué puedes hacer para lograr la máxima resolución con tu equipo fotográfico?

Conozca su lente.Conozca sus puntos fuertes y débiles. Examine en qué aperturas funciona mejor. Compruebe si el enfoque de primer plano da como resultado una imagen más borrosa, esto suele ser un problema. Compruebe la nitidez a diferentes distancias focales en todo el rango del zoom.

Conozca su cámara.Conozca los niveles ISO que puede marcar sin afectar demasiado la imagen.

Dispara a la velocidad de obturación adecuada. Experimente con velocidades de obturación en todas las distancias focales. Todos conocemos la regla de la distancia focal inversa, pero hay más. Cuando fotografío personas, tiendo a no ir más lento que 1/400 para congelar el movimiento. (A menos que quiera un efecto creativo de desenfoque de movimiento).

Configúralo correctamente. Configúrelo en relación de aspecto completa y JPG de la mejor calidad. O simplemente configúrelo en RAW, para que tenga más opciones cuando realice el procesamiento posterior. Además, verifique la configuración de nitidez en la cámara. No aporta más pero enfatiza el detalle existente. Sin embargo, la nitidez excesiva puede dañar los detalles de una foto.

Limpia tus cámaras y lentes. Asegúrese de que haya poco o nada de polvo en él. Si su lente tiene hongos, retírelos. Limpie el sensor.

Revisa tus filtros.Si usa filtros, asegúrese de que no degraden la calidad de la imagen. Algunos filtros más baratos tienden a disminuir la nitidez.

Enfoque con precisión.Ejercita el enfoque automático, haz que se comporte como quieras. Si es necesario, realice microajustes de AF. Tenga en cuenta el cambio de enfoque en su lente y enfoque en consecuencia. Si toma fotografías de sujetos fijos en un trípode, utilice el enfoque manual.

Sea consciente de las circunstancias externas.Los días brumosos, aunque prometen mucho para la fotografía creativa, no ayudan a la nitidez.

Tenga en cuenta la difracción.Verifique el paso de píxeles en su cámara e intente evitar las aperturas que se ven afectadas por la difracción.

Resolución y recorte

Una razón principal para capturar imágenes con muchos detalles es la opción de recortarlas más tarde.

Te da flexibilidad y libertad creativa. Puede cambiar su composición, su tema principal, su punto focal y comunicar algo más recortando.

Tenga en cuenta que el «zoom digital» es el mismo proceso que el recorte, pero ocurre en la cámara, sin opción para revelar más tarde las partes recortadas. Recomiendo evitar el zoom digital. En su lugar, recorta tus imágenes durante el posprocesamiento.

No me gusta disparar con zooms. Valoro la luz extra sobre la versatilidad. Por lo tanto, a menudo llevo solo una lente de 24 mm y una de 85 mm cuando viajo.

La mayoría de las veces, cambio el encuadre acercándome con el 24 mm. También da una perspectiva que me gusta más.

Sin embargo, en la fotografía de abajo, tuve que recortarla más tarde. No podía acercarme. Para ser justos, me gustan ambas versiones por igual, pero la imagen recortada pone más atención en el niño y menos en el entorno.

Pude hacer esto porque tenía mucha resolución.

Cómo evitar la pixelación al escalar

Mejorar o ampliar imágenes pequeñas rara vez produce los resultados que desea. Adobe Photoshop y otros programas de edición ofrecen algoritmos para hacer que las fotos mejoradas estén menos pixeladas, pero el resultado dista mucho de ser nítido.

Sin embargo, en los últimos años, las opciones se han vuelto mucho más sofisticadas. Esto se debe al auge y la evolución de los algoritmos de aprendizaje automático.

La herramienta de Photoshop ha mejorado significativamente, pero existen servicios basados ​​en web para escalado avanzado.

Mira este video de PiXimperfect para aprender más sobre ellos.

Además, tenga en cuenta los puntos anteriores. Una foto que está casi nítida a nivel de píxel es más fácil de mejorar que una borrosa y más suave.

Resolución e Impresión

La otra razón para imágenes de alta resolución es la impresión .

Ahora, no me refiero a imprimir en casa con la impresora que usas para imprimir documentos.

Me refiero a la impresión profesional de fotografías, revistas, libros y carteles.

La impresión funciona de manera similar a la imagen digital. Las impresoras pintan pequeños puntos en el papel; esos puntos son la unidad de detalle más pequeña en la impresión.

Los píxeles digitales se pueden traducir directamente a puntos. Y al igual que los píxeles, los puntos tampoco te dicen mucho sobre los detalles.

Sin embargo, los servicios de impresión solicitan archivos con dimensiones de píxeles específicas. Esto se debe a que asumen que los archivos que envía contienen información a nivel de píxel y son detallados.

Durante la impresión, encontrará una nueva unidad: DPI. Significa puntos por pulgada.

DPI le dice qué tan densamente se imprimen los puntos en el papel. Cuanto más densos son, más detallada puede ser la impresión.

Las revistas, los libros y las impresiones más pequeñas se ven bien por encima de 300 DPI, en general.

Los carteles, las impresiones más grandes se hacen con densidades de puntos ligeramente más bajas. Esto se debe a que a menudo no hay suficiente resolución para suministrar 300 DPI.

Cálculo del tamaño de impresión

Supongamos que desea un tamaño de impresión de 8″ x 10″. Es un formato estándar, de tamaño medio.

Simplemente multiplique el DPI deseado (en este caso, 300 DPI) con la longitud de los lados.

Resulta que para esta impresión, deberá enviar una imagen de 2400 x 3000 píxeles.

Si traduces eso a megapíxeles, no es mucho: solo 7.2MP.

Ahora, haz un cálculo al revés. Si utilizo el recuento completo de píxeles en mi cámara de 22,1 megapíxeles, ¿qué tamaño puedo imprimir con diferentes densidades?

Las imágenes son 5760 x 3840. Tienen una relación de aspecto de 3:2. Veamos los tamaños:

Resolución y Uso Digital

La visualización digital de imágenes no requiere mucha resolución.

Las imágenes que encuentras en los sitios web son diminutas. Por ejemplo, en nuestro sitio, usamos imágenes que tienen 700 píxeles en su lado más largo.

Eso sigue siendo suficiente para ver lo que hay en la imagen. Pero también es lo suficientemente pequeño como para cargarlo rápidamente.

La resolución completa de los monitores y televisores tampoco es mucho mayor. Los tamaños de pantalla más populares son HD y FullHD, con 4K ganando cada vez más participación.

Pero, ¿qué son esos exactamente?

HD se refiere a 1280 x 720 o 1366 x 768 píxeles. ¡Estos son alrededor de 1 megapíxel!

FullHD es el doble de grande, con 1920 x 1080 píxeles. Eso es 2 megapixeles.

4K es un paso significativo, es cuatro veces más grande que FullHD, alrededor de 3840 x 2160. Está cerca de los 8 megapíxeles.

Las pantallas de mayor resolución son raras.

Conclusión

Entonces, ¿necesitas alta resolución?

Si lo hace, ahora también sabe que el detalle y la resolución no son solo megapíxeles. Otros factores técnicos y humanos contribuyen a una fotografía de alta resolución.

Con suerte, ahora puede obtener la imagen más nítida de su equipo de cámara.

¡Buena suerte y gracias por leer DreamFlow!