{"id":11049,"date":"2023-11-04T17:26:52","date_gmt":"2023-11-04T16:26:52","guid":{"rendered":"https:\/\/irrecams.de\/?p=11049"},"modified":"2023-11-04T17:27:35","modified_gmt":"2023-11-04T16:27:35","slug":"limite-de-sensibilidad-a-los-infrarrojos-para-diferentes-sensores-de-camara","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/irrecams.de\/es\/blog\/2023\/limite-de-sensibilidad-a-los-infrarrojos-para-diferentes-sensores-de-camara\/","title":{"rendered":"L\u00edmite de sensibilidad a los infrarrojos para varios sensores de c\u00e1mara"},"content":{"rendered":"

\u00bfQu\u00e9 c\u00e1mara es realmente la mejor para infrarrojos? \u00bfEs el modelo X m\u00e1s adecuado para infrarrojos que el modelo Y? A lo largo de muchos a\u00f1os de experiencia, la respuesta siempre ha sido: \"En realidad no hay mucha diferencia\". Esta intuici\u00f3n es m\u00e1s que suficiente para la fotograf\u00eda creativa con infrarrojos y ah\u00ed podr\u00eda acabar el art\u00edculo. Pero para determinadas aplicaciones, especialmente para Medidas de electroluminiscencia<\/a> de los m\u00f3dulos fotovoltaicos, es muy posible que la sensibilidad real en el l\u00edmite de los sensores de las c\u00e1maras sea significativa. Esta suposici\u00f3n, sostenida desde hace mucho tiempo, puede respaldarse ahora con unas cuantas mediciones s\u00f3lidas de diversos sensores CMOS. La empresa SurfLabX<\/a> de Taufkirchen ha medido en su laboratorio varias c\u00e1maras de espectro completo modificadas de IRreCams y podemos echar un vistazo a los resultados.<\/p>\n\n\n\n\n\n\n\n

Breve resumen<\/h3>\n\n\n\n

Resumiendo brevemente para los que tenemos prisa: Todas las c\u00e1maras de espectro completo probadas eran capaces de percibir la luz infrarroja en el rango de 1.000 nm a 1.200 nm. No hab\u00eda ninguna diferencia significativa entre un sensor full-frame, APS-C o MicroFourThirds, ni el fabricante de los sensores (Canon, Panasonic, Sony) parec\u00eda tener una influencia significativa en el resultado. Del mismo modo, un sensor Backside Iluminated (BSI) moderno no muestra ninguna ventaja fundamental sobre los sensores Frontside Iluminated normales.
Por encima de los 1.200 nm, pr\u00e1cticamente no se ha podido medir la sensibilidad con las c\u00e1maras; con toda probabilidad, aqu\u00ed se ha alcanzado un l\u00edmite t\u00e9cnico del material semiconductor (silicio). La conclusi\u00f3n es que en el infrarrojo cercano se pueden obtener resultados igual de buenos con todas las c\u00e1maras y sensores de los \u00faltimos a\u00f1os.<\/p>\n\n\n\n

Los factores decisivos para la calidad de imagen son m\u00e1s bien el comportamiento del ruido y el rango din\u00e1mico de la c\u00e1mara (estas cifras clave est\u00e1n disponibles en el rango visible a trav\u00e9s de diversas pruebas). Aspectos como la ergonom\u00eda, la velocidad de autoenfoque y los objetivos disponibles deber\u00edan ser criterios mucho m\u00e1s decisivos a la hora de decidir qu\u00e9 c\u00e1mara es la mejor para infrarrojos. Porque esta cuesti\u00f3n es, al igual que en el rango visible, muy subjetiva.<\/p>\n\n\n\n

Montaje experimental y an\u00e1lisis cualitativo<\/h3>\n\n\n\n

Y ahora la versi\u00f3n larga, veamos primero c\u00f3mo se probaron las c\u00e1maras. Se utiliz\u00f3 un monocromador para dirigir un haz de luz monocrom\u00e1tica directamente al sensor de las c\u00e1maras. No se mont\u00f3 ning\u00fan objetivo en las c\u00e1maras, por lo que la radiaci\u00f3n pod\u00eda incidir en el sensor de la c\u00e1mara sin obst\u00e1culos. Las im\u00e1genes se capturaron a ISO 200 con un tiempo de exposici\u00f3n de 1\/30 s cada una en formato RAW para su posterior procesamiento. A continuaci\u00f3n se muestra un collage de las im\u00e1genes individuales sin procesamiento adicional. <\/p>\n\n\n\n

\"Filtro<\/a>
Filtro de bloque de infrarrojos frente a conversi\u00f3n de espectro completo (sin procesar)<\/em><\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

La parte izquierda muestra una Canon EOS RP con s\u00f3lo el primer filtro de bloqueo retirado (la c\u00e1mara equivale aproximadamente a una conversi\u00f3n astro), mientras que la parte derecha muestra una Canon EOS RP de espectro completo. Se puede observar a simple vista que la radiaci\u00f3n infrarroja por encima de 700 nm s\u00f3lo puede generar una se\u00f1al en el sensor tras una conversi\u00f3n de espectro completo. Sin embargo, es muy poco lo que puede reconocerse en los campos m\u00e1s oscuros sin procesar. Para mejorar la visibilidad para el ojo, se igual\u00f3 el brillo de todas las im\u00e1genes individuales a un nivel uniforme.<\/p>\n\n\n\n

\"Procesamiento<\/a>
Procesamiento de se\u00f1ales para una mejor visualizaci\u00f3n<\/em><\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Esta imagen muestra la versi\u00f3n sin procesar del RP de espectro completo a la izquierda y las im\u00e1genes aclaradas del mismo archivo a la derecha. Como era de esperar, hay mucha m\u00e1s informaci\u00f3n en las zonas oscuras de los archivos RAW de lo que sugerir\u00edan las im\u00e1genes sin procesar. Al mismo tiempo, sin embargo, el ruido se aclara y aumenta con el procesado. En las 3 \u00faltimas im\u00e1genes, se puede ver c\u00f3mo la se\u00f1al real queda cada vez m\u00e1s ahogada por el ruido y amenaza con desaparecer. <\/p>\n\n\n\n

\"Filtro<\/a>
Filtro de bloque de infrarrojos frente a conversi\u00f3n de espectro completo (aclarado)<\/em><\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Si ahora comparamos de nuevo la Canon EOS RP sin el primer filtro de bloqueo con la RP de espectro completo, se reconoce muy claramente que sin una modificaci\u00f3n de espectro completo pr\u00e1cticamente s\u00f3lo sale ruido. Para la luz infrarroja, una c\u00e1mara de este tipo, o una c\u00e1mara sin modificar, es absolutamente in\u00fatil. De vez en cuando pueden reconocerse peque\u00f1as se\u00f1ales (por ejemplo, a 910 - 940 nm), que muy probablemente se deban a que el filtro de bloqueo a\u00fan instalado tiene peque\u00f1as \"fugas\" en el IR (las peque\u00f1as fluctuaciones en la curva de transmisi\u00f3n son bastante normales con los filtros de interferencia).<\/p>\n\n\n\n

Antes de ver todos los resultados, comparamos una c\u00e1mara APS-C con una de fotograma completo:<\/p>\n\n\n\n

\"Sensor<\/a>
Sensor de imagen APS-C frente a fotograma completo<\/em><\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Ambas c\u00e1maras han sido convertidas a espectro completo y ambas c\u00e1maras tienen sensores BSI \"modernos\". Sin embargo, desde un punto de vista puramente cualitativo, no hay mucha diferencia entre la Fujifilm X-T3 y la Sony A7R III. Las generaciones actuales de sensores, independientemente de su tama\u00f1o, han alcanzado en los \u00faltimos a\u00f1os una meseta de rendimiento en la que est\u00e1n pr\u00e1cticamente a la par.<\/p>\n\n\n\n

Resultados detallados<\/h3>\n\n\n\n
\"Intensidad<\/a>
Intensidad de la se\u00f1al de las c\u00e1maras probadas<\/em><\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

El gr\u00e1fico anterior resume todos los resultados de las pruebas y muestra la intensidad de la se\u00f1al en funci\u00f3n de la longitud de onda medida. Cuanto mayor es el valor en una longitud de onda, m\u00e1s sensible es el sensor. La Canon EOS RP sin modificar y la RP sin el primer filtro de bloqueo muestran claramente una sensibilidad nula a la radiaci\u00f3n infrarroja por encima de 700 nm; se encuentran en la parte inferior del diagrama. S\u00f3lo con una conversi\u00f3n a infrarrojos puede la radiaci\u00f3n penetrar sin obst\u00e1culos hasta el sensor y ser detectada aqu\u00ed. Todas las c\u00e1maras de espectro completo muestran m\u00e1s o menos las mismas caracter\u00edsticas y son muy parecidas entre s\u00ed. La Panasonic G6 probada ten\u00eda instalado un filtro de paso largo de 700 nm, aqu\u00ed la curva coincide con las dem\u00e1s c\u00e1maras de espectro completo a partir de aprox. 750 nm.<\/p>\n\n\n\n

Me gustar\u00eda referirme de inmediato a un aparente valor at\u00edpico: La Canon EOS RP de espectro completo parece ofrecer resultados visiblemente peores que todas las dem\u00e1s c\u00e1maras probadas. Despu\u00e9s de investigar un poco, result\u00f3 que los par\u00e1metros de prueba para esta c\u00e1mara se eligieron de forma desfavorable. Por alguna raz\u00f3n, el ruido de lectura de la RP en los rangos ISO bajos (las mediciones se realizaron a ISO 200) es significativamente mayor que con otras c\u00e1maras (por un factor de 3). A partir de un rango ISO de 3.200, sin embargo, el ruido de la RP vuelve a acercarse al de las otras c\u00e1maras y se sit\u00faa entonces a la altura de los ojos. Si todas las mediciones se hubieran realizado con un ISO m\u00e1s alto, es casi seguro que el RP no desentonar\u00eda con los dem\u00e1s resultados.<\/p>\n\n\n\n

Ahora que hablamos de ruido, tambi\u00e9n tenemos que fijarnos en el comportamiento del ruido de cada uno de los sensores para entender mejor las curvas del diagrama anterior. Si una c\u00e1mara fuera extremadamente ruidosa, en \u00faltima instancia s\u00f3lo habr\u00edamos medido el ruido y no la verdadera se\u00f1al que emite el sensor. Por tanto, tambi\u00e9n hay que tener en cuenta el comportamiento del ruido de las c\u00e1maras a la hora de hacer una evaluaci\u00f3n.<\/p>\n\n\n\n

\"Comportamiento<\/a>
Comportamiento ac\u00fastico de las c\u00e1maras probadas<\/em><\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Este gr\u00e1fico muestra el comportamiento del humo (SNR) en funci\u00f3n de la longitud de onda medida. Un valor m\u00e1s alto significa que la c\u00e1mara emite una se\u00f1al m\u00e1s \"limpia\" y hay menos ruido en la imagen. De nuevo, todas las c\u00e1maras est\u00e1n m\u00e1s o menos pr\u00f3ximas entre s\u00ed y muestran una imagen similar. A partir de una longitud de onda de 800 nm, los resultados son cada vez peores y se acercan a un l\u00edmite en torno a los 1.200 nm: aqu\u00ed s\u00f3lo se observa ruido. <\/p>\n\n\n\n

Una comparaci\u00f3n entre la Fujifilm X-A3 (sensor con iluminaci\u00f3n frontal) y la X-T3 (sensor con iluminaci\u00f3n trasera) no muestra diferencias significativas en el comportamiento de la se\u00f1al o el ruido. Por lo tanto, este tipo de producci\u00f3n de sensores no parece tener una influencia significativa en la sensibilidad IR.<\/p>\n\n\n\n

Si se observan ambos diagramas, se puede ver que, al menos en el rango que interesa para la electroluminiscencia de los m\u00f3dulos fotovoltaicos (950-1.150 nm), todas las c\u00e1maras est\u00e1n muy pr\u00f3ximas entre s\u00ed. Es dif\u00edcil reconocer una diferencia y hacer una recomendaci\u00f3n en un sentido u otro.<\/p>\n\n\n\n

Pero intentemos elegir un ganador por una vez. Si nos fijamos en ambos diagramas, la Sony A7R III sale ganando tanto en comportamiento de la se\u00f1al como en ruido. Si queremos elegir una \"peor\" c\u00e1mara, probablemente tendr\u00eda que ser la Canon EOS RP bas\u00e1ndonos en los datos disponibles. Me gustar\u00eda subrayar una vez m\u00e1s que esto se debe \u00fanicamente a la combinaci\u00f3n de los par\u00e1metros de medici\u00f3n en combinaci\u00f3n con el procesamiento de se\u00f1al interno de la c\u00e1mara - en valores ISO m\u00e1s altos, la RP estar\u00eda casi con toda seguridad a la par con las otras c\u00e1maras (los valores ISO altos se utilizan para la medici\u00f3n de electroluminiscencia de m\u00f3dulos fotovoltaicos en particular).<\/p>\n\n\n\n

Pero, \u00bfqu\u00e9 significa esto en la pr\u00e1ctica si miramos al \"ganador\" y al \"perdedor\" uno al lado del otro?<\/p>\n\n\n\n

\n
\""Ganador"<\/a><\/figure>\n\n\n\n
\""Ganadores"<\/a><\/figure>\n<\/figure>\n\n\n\n

Tanto en la versi\u00f3n sin procesar como en la versi\u00f3n aclarada de la serie de pruebas, las diferencias en las longitudes de onda m\u00e1s altas son reconocibles, pero, en principio, ambas c\u00e1maras producen resultados que ya no difieren tanto en la pr\u00e1ctica. En las longitudes de onda m\u00e1s altas, ambas c\u00e1maras presentan ruido, pero el cono de luz sigue siendo reconocible. <\/p>\n\n\n\n

<\/p>\n\n\n\n

Los resultados de las dem\u00e1s c\u00e1maras se sit\u00faan en alg\u00fan punto intermedio, tendiendo a acercarse m\u00e1s a los resultados de la Sony. Esta serie de pruebas no incluye ning\u00fan sensor apilado, y tambi\u00e9n ser\u00eda interesante comparar un sensor monocromo. Tal vez en el futuro haya ocasi\u00f3n de volver a medir esto. Hasta entonces, me gustar\u00eda volver a mi intuici\u00f3n original: \"No hay mucha diferencia\".<\/p>\n\n\n\n

Una vez m\u00e1s, quiero dar las gracias a la empresa SurfLabX<\/a>Queremos dar las gracias especialmente al Sr. Karpen por facilitarnos los resultados de las mediciones y por el interesante intercambio sobre la tecnolog\u00eda de las c\u00e1maras.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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