Distancia focal. Entiende cómo funciona la cámara del móvil

En una entrada anterior veíamos la primera parte de Cómo funciona la cámara del móvil. Ahí te enseñaba lo necesario acerca de los megapíxeles, el sensor y una vista general sobre la cámara del móvil. Ahora vas a aprender acerca del tamaño de los píxeles, la distancia focal de la cámara del móvil y la apertura de la cámara del móvil. Vamos allá.

¿Los píxeles también tienen tamaño…?

Pues sí. Ya veíamos en la entrada anterior que el sensor tiene un tamaño y que era importante, pues ahora viene otra cosa más.

Los sensores que se usan en los móviles normalmente son los conocidos como sensores CMOS. El funcionamiento de estos sensores es sencillo:

  • El sensor tiene, por cada píxel, un fotodiodo. Esto es un componente que es capaz de recoger la luz y su intensidad.
  • Cada fotodiodo recibe la luz con una intensidad adecuada.
  • La información de cada fotodiodo se “digitaliza” a un valor numérico.
  • Con el número recogido por cada sensor se tiene el color de cada píxel.
  • Con los colores de todos los píxeles se tiene la foto.

Por qué afecta el tamaño

Ahora bien, por qué es importante el tamaño de cada píxel (fotodiodo). La razón es la misma que la del sensor. Mientras más grande sea el píxel, más luz será capaz de recoger. Si quieres hacer fotos de noche o con poca luz, vas a necesitar un tamaño de píxel mayor que para fotos a la luz del día.

El iPhone 5 tenía un tamaño de píxel de 1.5 micrómetros. En una cámara réflex con un sensor Full Frame (si no sabes lo que es, ve a la parte 1) el tamaño de los píxeles suele ser de 8 micrómetros.

A continuación te pongo 2 imágenes. La primera hecha con un Samsung Galaxy S6, con un tamaño de píxel de 1.2 micrómetros. La segunda hecha con un Google Nexus 5X, con un tamaño de píxel de 1.5 micrómetros.

Foto de un Samsung Galaxy S6 con ISO 100 y velocidad de obturación de 1/20 segundos
Foto de un Nexus 5X con ISO 100 y velocidad de obturación de 1/20 segundos.

Puedes ver que la segunda foto es más clara, aun usando los mismos valores de apertura y velocidad de obturación. Esto es debido a que unos píxeles más grandes recogen más luz.

El hecho de que recoja más luz implica que puedes sacar fotos más luminosas estando en malas condiciones.

Píxeles grandes, muy grandes

Entonces… ponemos píxeles grandes y problema solucionado, ¿no? Pues como todo… tiene una contrapartida.

Si cada píxel es más grande, el número total de píxeles que abarca el sensor es menor, por lo tanto los Megapíxeles disminuyen y, como veíamos en la parte 1, se pierde detalle y capacidad de zoom.

Como norma general… si quieres hacer fotos nocturnas o con poca luz, busca un móvil con un sensor y un tamaño de píxel grande. Si haces fotos por el día o generalmente con una luz aceptable, no te preocupes tanto por el tamaño del sensor o de los píxeles.

Entendiendo la distancia focal

Seguimos nuestro recorrido para entender cómo funciona la cámara del móvil. Vamos ahora a hablar de la distancia focal. No te asustes porque es algo muy sencillo de entender.

Vamos a volver a nuestro diagrama de una cámara tradicional. Teníamos que la luz entraba por el objetivo y llegaba al sensor.
Distancia Focal - Diagrama básico

En realidad la luz no es un solo rayo. La luz son muchos rayos que vienen desde muchas direcciones. Todos estos rayos tienen que unirse en un punto para que se pueda enfocar la imagen en el sensor. La distancia desde este punto en el que se unen todos los rayos de luz hasta el sensor es lo que se conoce como distancia focal. Te dejo una imagen para que lo entiendas.

Cómo funciona la cámara del móvil - Longitud focal

Y esto… ¿cómo afecta?

Para ver cómo afecta lo que vamos a hacer es simplificar el diagrama de la distancia focal. Vamos a tomar la luz como un abanico desde el que llegan muchos rayos.
Distancia Focal Simplificada

Con esta versión simplificada te puedo explicar mejor cómo afecta la distancia focal a las fotos.

La distancia focal afecta directamente al ángulo de visión de la cámara. Con una distancia focal más larga (uniendo los rayos de luz lejos del sensor) el ángulo de visión se reduce, lo cual nos da un efecto de zoom. Te pongo un ejemplo a continuación.
Distancia focal larga

De la misma manera, si tienes una distancia focal corta (los rayos de luz se unen cerca del sensor), el ángulo de visión de la cámara será muy amplio.
Distancia focal corta

Ahora te voy a poner un ejemplo de fotos tomadas con longitudes focales corta y larga.

Distinta distancia focal
Fuente: Nikon USA

Como puedes ver, el efecto que se consigue es un zoom. En realidad, lo que está pasando es que el ángulo de visión del objetivo es cada vez más pequeño y, por tanto, cada vez se ve una parte menor de la imagen.

Si entiendes la distancia focal, sólo queda el factor de recorte

Ya solo nos queda entender el factor de recorte (crop factor). Es el último paso antes de entender la aplicación de todo esto en el móvil. De nuevo, también es sencillo. Voy a volver a la imagen de los sensores que te enseñaba en la parte 1.
Distancia focal - Tamaño sensor

Las longitudes focales siempre se miden en relación a un sensor Full Frame (para hacerlo más estandar). Hemos dicho que los móviles suelen tener un sensor 1/2.3”. ¿Cuántas veces es más ancho un sensor full frame que un sensor 1/2.3”? La forma de saberlo es sencilla:

    \[ \frac{ancho\ del\ sensor\ Full\ Frame}{ancho\ del\ sensor\ 1/2.3''} \]

Lo cual se traduce en:

    \[ \frac{36 mm}{6.17 mm} = 5.83 \]

Pues el factor de recorte de un sensor 1/2.3” es de 5.83. Esto implica que será capaz de ver una porción de imagen casi 6 veces menor. Lo puedes ver aquí:

Distancia focal- Factor de recorte

Esto es suponiendo que se usa la misma distancia focal en ambos casos. Esto quiere decir que si usamos una distancia focal de 55mm en un sensor Full Frame, tendríamos que multiplicar eso por nuestro factor de recorte para ver a qué distancia focal equivaldría en el móvil.

    \[ 55mm*5,83=320mm \]

320mm es una distancia focal de teleobjetivo. Un teleobjetivo es uno de estos que se usan para fotos deportivas que son super largos y hacen un zoom enorme.

Ahora sí. ¿Cómo se aplica esto al móvil?

Ahora que ya casi lo sabes todo acerca de sensores, longitudes focales, factores de recorte y demás. ¿Cómo nos afecta esto en el móvil?

Pues es sencillo. Tener un super teleobjetivo en el móvil sería incomodísimo. Tendrías muchísimo zoom y no podrías hacerle fotos a nada que estuviese cerca tuya, porque no podrías enfocarlo. Además vuelvo a recordar que un móvil tiene que ser algo portátil y cómodo de llevar. Si tienes que separar 30 milímetros la lente del sensor el móvil quedaría bastante grueso.

Aun usando una distancia focal real de 14 milímetros, que es un objetivo gran angular (abarca casi 180º de visión), multiplicado por el factor de recorte nos quedaría una distancia focal efectiva de 80 milímetros, que ya se considera casi teleobjetivo.

Por eso, en el móvil se usan distancias focales reales muy muy cortas, para que las efectivas (después de aplicar el factor de recorte) sean cercanas a los 30 milímetros.

Pero… ¿qué implicaba acercar la lente al sensor? Correcto, que la distancia focal se reduce. ¿Y qué implican distancias focales cortas? ¡Eso es! Ángulos de visión grande. Es por eso que los móviles tienen un ángulo de visión en la cámara bastante ancho.

Eso es todo por hoy

De momento con esto es suficiente por esta vez. Ya entiendes un poco mejor cómo funciona la cámara del móvil. La próxima parte será la última (de momento…) y ya remataré el tema explicando la apertura y el tan hablado número f.

Espero que te haya gustado y servido la entrada y, de ser así, déjame un comentario y compártela con quien te apetezca.

¡Nos vemos en el blog!

2 thoughts on “Distancia focal. Entiende cómo funciona la cámara del móvil

  1. Paco Reply

    Hay que ver lo que podemos aprender.
    Y lo mejor de todo, lo que nos ayuda para conseguir captar mejores imágenes.

  2. Pingback: Diafragma en el móvil. Cómo funciona la cámara del móvil. - UnNaranjo

Deja un comentario

Tu dirección de correo electrónico no será publicada. Los campos obligatorios están marcados con *