Los dos tamaños de sensor en las réflex digitales Nikon

Hoy vamos a tocar un poco por encima la historia de los sensores de las réflex digitales fabricadas por Nikon (lo siento por el resto de marcas, pero tengo por costumbre hablar sólo sobre las cosas que conozco de primera mano) para ver las diferencias principales entre los dos tamaños de sensor que hay actualmente en las cámaras de esta conocida compañía japonesa.

Ya en una entrada de hace unos meses, cuando estaba dudando entre dar el salto a réflex o no, os puse una tabla en la que podíamos ver los tamaños relativos de los diferentes sensores que emplean las cámaras digitales. En ella os comentaba que a no ser que nos fuéramos a cámaras DSLR de gama alta actuales, en las que el sensor es del mismo tamaño que un negativo de 35mm (el carrete «de toda la vida»), éste siempre era menor de dicho tamaño, con una serie de inconvenientes más acusados cuanto menor era el tamaño de este vital elemento presente en todo aparato capaz de grabar imágenes.

El pequeño gran salto del carrete al sensor

La evolución de las cámaras de carrete a las digitales no es tan grande como pudiera parecer. Lo que se ha hecho a grandes rasgos es sustituir la película fotosensible que quedaba impresa con la imagen que había delante del objetivo por un sensor que reacciona ante la luz que le llega y a continuación transmitir esa información a una tarjeta de memoria. El resto de elementos ha permanecido prácticamente invariable, y una persona habituada a manejar una réflex analógica se acostumbrará con rapidez a emplear el último modelo digital aparecido en el mercado.

Lo que ocurre es que fabricar un sensor es un proceso caro (y más aún hace una década), así que cuando en Nikon se plantearon dar el salto a digital, optaron por fabricar un elemento algo más pequeño que un negativo de 35mm, pues en aquellos momentos el precio de una oblea de silicio de gran tamaño era absolutamente prohibitivo. Luego, con el paso de los años, los precios de los semiconductores bajaron considerablemente y fue entonces cuando se decidieron a fabricar algunos modelos de cámara con sensores de tamaño completo.

En Nikon, por tanto, hay dos tipos de sensores (siempre hablando de cámaras réflex, claro) en función de su tamaño: los DX y los FX que ahora veremos con más detalle; pero en ambos casos lo que se ha hecho es colocar el sensor en un cuerpo de cámara prácticamente idéntico al de las antiguas réflex de carrete y exactamente en la misma posición que ocupaba el negativo fotográfico de tal modo que, al ser la montura de las cámaras fabricadas desde hace varias décadas totalmente compatible como os comentaba hace unos días, podremos emplear nuestros antiguos objetivos en las modernas DSLR sin demasiados problemas.

Un sensor FX junto a otro de tipo DX. Fotografía por cortesía de Nikon.

Formato DX (también llamado APS-C)

Éste es el formato de sensor que Nikon sacó al mercado cuando presentó su primera réflex digital allá por 1999; la Nikon D1. Tiene un tamaño de 24 x 16 milímetros y su resolución varía en función del modelo de cámara, aunque de momento no ha superado los 12 MP porque si aumentamos demasiado la densidad de fotocaptores en la superficie del sensor empezaremos a tener problemas de ruido en las imágenes (es lo que ocurre en las cámaras compactas). En la siguiente fotografía tenéis el sensor de una Nikon D40 visto a través de la montura de la cámara.

Sensor de tamaño DX. Fotografía extraída de dpreview.com

Formato FX

Los sensores FX (también llamados full frame) tienen el mismo tamaño que un negativo de 35mm (36 x 24 milímetros) y en las cámaras Nikon aparecieron por primera vez en la D3 presentada en el verano de 2007. Como veis por sus medidas, su área es exactamente el doble que la de un sensor DX, así que el círculo de imagen proyectado por el objetivo ha de ser forzosamente mayor y de ahí que en una cámara FX no podamos emplear nativamente un objetivo DX aunque sí el caso contrario (objetivo FX en cámara DX). A continuación tenéis la fotografía del sensor de una Nikon D3 en la que podéis ver claramente la diferencia de tamaño con respecto al anterior.

Sensor de tamaño FX. Fotografía extraída de dpreview.com

Ya os estaréis imaginando que tener un sensor del mismo tamaño que el clásico negativo de 35mm nos va a dar una compatibilidad con las ópticas antiguas prácticamente total. De hecho, éste es uno de los motivos que llevaron a la marca japonesa a embarcarse en el diseño de un sensor de tamaño completo, pues muchos usuarios «de toda la vida» querían tener exactamente las mismas sensaciones en digital que con sus antiguas cámaras analógicas.

En el momento de escribir estas líneas, sólo hay tres cámaras en todo el catálogo de Nikon que emplean sensores FX: la D3x, la D3 y la D700; equipando el resto de la gama (incluido el modelo D5000 presentado hace apenas unos días) sensores DX para demostrar que a este formato todavía le queda mucha guerra por dar.

Desde mi punto de vista, el formato FX nunca será asequible para el bolsillo del común de los mortales. Creo que Nikon ha enfocado los sensores de tamaño completo para los profesionales de la fotografía, por lo que por mucho que bajen los precios de fabricación de los semiconductores, no veremos sensores de tamaño completo en las cámaras réflex de gama media o baja, pues para el mercado al que están destinadas ese tipo de máquinas los sensores DX se adaptan mejor. Los sensores FX irán montados en las cámaras tope de gama de Nikon; eso es algo que tengo más que asumido después de haber leído bastante sobre el tema y ver cómo ha sido la estrategia de marketing de la marca en los últimos tiempos.

El círculo de proyección

Bueno, volvamos a los aspectos más técnicos del tema, que para eso hemos venido, ¿no?  😉  Lo que hace el objetivo que tenemos montado en la cámara cuando presionamos el disparador es recoger la luz que entra por su extremo y, a través de una serie de lentes, proyectarla sobre el sensor o película que hay en el fondo de la cámara. Cuando sólo había cámaras de carrete está claro que los objetivos estaban calculados para que esa proyección tuviera el tamaño justo para cubrir ese rectángulo de 36 x 24 milímetros; pero con la llegada de las primeras réflex digitales y sus sensores DX se estaba «desperdiciando» parte de la imagen proyectada porque el sensor era de menor tamaño.

Precisamente por eso surgió la idea de fabricar objetivos para cámaras con sensores DX: al ser el círculo a proyectar sobre el sensor de un tamaño más pequeño, se podían construir objetivos ópticamente más sencillos, ligeros y baratos. La pega es que si empleamos este tipo de objetivos en una réflex de película veremos las esquinas negras, y si los montamos en una réflex digital con sensor FX tendremos que recurrir al «modo recorte», que emplea sólo la parte central del sensor, para evitar esas esquinas oscurecidas (efecto conocido como viñeteo). Esto lo podéis ver a continuación en la imagen que amablemente me ha cedido Raul Cotrina (a quien le encanta la fotografía en blanco y negro  😉 ).

Efecto de viñeteo producido por emplear un objetivo DX en una cámara réflex analógica (negativo fotográfico de 35mm). Fotografía cedida por Raul Cotrina.

De todos modos, el viñeteo no es algo necesariamente negativo en todos los casos, pues a veces provoca un efecto artístico en fotografías antiguas que da un aire añejo a las mismas. De hecho, yo mismo lo he añadido en alguna fotografía procesada en Lightroom porque quería darle un toque retro.

Aunque la gente tiende a evitar el viñeteo a toda costa, hace años era algo de lo más normal, y os invito a que lo comprobéis observando esos álbumes de fotografías antiguas de vuestros bisabuelos que seguramente tendréis por casa o visualizando alguna película monocroma de los primeros tiempos del cine.

Viendo la fotografía que hay sobre este párrafo podéis ver cómo la lente trasera de mi querido Nikkor 50mm 1.8D es de un tamaño considerable precisamente porque es un objetivo diseñado para cámaras réflex de carrete y, por lo tanto, capaz de proyectar un círculo de imagen capaz de cubrir todo un sensor de 35mm. En el caso de haber sido diseñado para formato DX su tamaño y su peso se podrían haber reducido algo.

El factor de recorte

El factor de recorte es un concepto con el que algunas personas se hacen un poco de lío, pero creo que si hasta aquí habéis comprendido todo lo expuesto, lo captaréis al instante. Este factor no es otra cosa que una forma de cuantificar cómo cambia el ángulo de visión de un objetivo para 35mm cuando es montado sobre un sensor DX. Con ayuda de la siguiente imagen lo entenderéis mucho mejor:

La línea roja indica lo que se proyectaría sobre un negativo de película de 35mm o sobre un sensor FX. En azul está marcado lo que se proyecta sobre un sensor DX.

Lo que estamos haciendo es capturar nada más que la parte central de la imagen que recoge el objetivo (marcada en azul), por lo que estamos obteniendo un ángulo de visión más estrecho de lo que en realidad indica la distancia focal del objetivo. Si estamos empleando un objetivo con una distancia focal de 50mm sobre una cámara FX tendrá un ángulo de visión de 45º, pero si lo montamos en una cámara DX, el ángulo resultante se va a reducir a 32º (que correspondería a un objetivo de 75mm montado en una cámara FX). El objetivo seguirá siendo un 50mm lo montemos donde lo montemos, con sus características ópticas inalteradas, pero lo que ocurre es que en un caso aprovecharemos toda la superficie proyectada sobre el plano del sensor y en el otro solamente la parte central.

El factor de recorte en las cámaras Nikon de tipo DX viene dado por la diferencia de tamaño con respecto a un negativo de 35mm y esta es de 1,5. Esto implica que cualquier objetivo que montemos en una de ellas (la distancia focal de los objetivos específicamente diseñados para DX viene igualmente en equivalente para FX) equivaldrá en términos de ángulo de visión a uno con distancia focal 1,5 veces más larga. Es decir, que nuestro 200mm en DX tiene el mismo ángulo de visión que un 300 en FX, por lo que el formato DX no es una mala cosa para los amantes de los teleobjetivos.

Del mismo modo, lo que es una ventaja para los objetivos «largos», se convierte en una desventaja para los grandes angulares, pues un espectacular 13mm se convierte en formato DX en un simple 20mm, perdiendo la mayor parte de su «gracia». De ahí que últimamente se estén viendo en el mercado objetivos de tipo ultra-gran angular exclusivamente para formato DX cuya longitud focal comienza en 10mm, y que por lo tanto tendrán un ángulo de visión equivalente a un 15mm en FX.

La gran ventaja del sensor DX al emplear objetivos FX

Es cierto que al usar un objetivo FX en una cámara con sensor de tamaño DX se nos «alarga» un 50% la distancia focal del objetivo, lo cual en ciertos casos puede ser una molestia; pero no es menos cierto que esta situación conlleva una ventaja: obtenemos mejor calidad de imagen y evitamos cualquier indicio de viñeteo.

Es lógico, pues al captar nada más que la zona central del círculo de imagen proyectado por el objetivo sobre el sensor, estamos empleando la zona central de la óptica, que siempre da más calidad que los bordes. De hecho, por lo general la mejor calidad de una fotografía se da en la zona central, perdiendo algo de definición y contraste en las esquinas de la misma como podréis comprobar casi en cualquier review de toda óptica disponible en el mercado.

Del mismo modo, al calcular el círculo proyectado por un objetivo a veces los ingenieros son un poco «optimistas» y en según qué casos podemos encontrarnos con que las esquinas se nos oscurecen un poco. Una situación que evitaremos si tomamos nada más que la zona central de dicho círculo.

Obviamente, al emplear objetivos DX en una cámara DX podemos encontrarnos nuevamente con falta de definición en las esquinas y cierto viñeteo porque en esta ocasión el círculo proyectado está calculado para un sensor de tamaño inferior y tal vez los ingenieros vuelvan a ser «demasiado optimistas» y ajusten demasiado el tamaño de dicho círculo.

En resumen

Como veis, aquella «simple» decisión tomada por Nikon hace una década ha provocado que hoy en día mucha gente se pueda hacer un pequeño lío con la compatibilidad entre cámaras y objetivos debido a los dos tamaños de sensor que hoy hemos visto.

Sin embargo, no es tan compleja la cosa, pues el único caso de incompatibilidad manifiesta debido a este tema nos lo vamos a encontrar si intentamos emplear un objetivo diseñado para un sensor DX en una cámara réflex de carrete. En el caso de montarlo en una cámara digital de sensor FX, automáticamente esta va a advertirnos del problema y va a conmutar a un modo de recorte que sólo usa una porción central del sensor, lo que a todas luces será como emplear una cámara DX.

Obviamente, al margen quedan otros tamaños de sensores empleados por otras marcas o por las cámaras compactas; pero como habréis podido ver, con sólo analizar los dos tamaños de las cámaras réflex de Nikon ya hemos pasado un largo rato divagando, así que si hiciéramos un compendio de todo lo que hay disponible en el mercado podríamos pasar toda la semana dando vueltas sobre mismo tema  😉

Enlaces de interés (en inglés)

Image sensor format (Wikipedia)

Nikon DX format (Wikipedia)

Nikon FX format (Wikipedia)

6mpixel.org

Entrevista el ingeniero encargado del desarrollo del sensor FX

* Todos los artículos de este tipo en https://luipermom.wordpress.com/fotografia