Comparativa de Rendimiento entre la Canon A620 y la Sony W5

En colaboración con el Cófrade Honorario Sergio Eguivar

Nos propusimos comparar las cámaras en el campo, es decir sacando astrofotos. Y aunque tenemos fotos en nuestro álbum del mismo objeto sacados con distintas cámaras, no nos sirven a nuestro propósito pues o fueron en equipos distintos o en distintos días, o lugares o distintas sensibilidades, etc.
Es decir, teníamos que obtener imágenes del mismo objeto " seteris páribus", es decir en iguales condiciones, con el mismo equipo, etc.

Los parámteros que fijamos fueron los siguientes:

- Telescopio: Hokenn 150750
- Ocular: Plösll 40 mm
- Tiempo de exposición: 5 tomas de 15 seg c/u (dado que es el tpo máximo que tiene la Canon)
- Sensibilidad: ISO 400

Otro tema muy importante era el procesamiento, para lo cual decidimos hacerlo en Photoshop, primero sumando, calibrando levels, curvas, unsharp mask. Idénticos parámetros para ambas fotos.

Pero qué objetos elegir?

Decidimos que sería importante poder ver cómo se comportaban en captación de estrellas de baja magnitud y frente a nubosidades. Dadas las condiciones de seeing y luna del momento elejimos en la constelación de Carina, a IC2602, un cúmulo abierto y a la nebulosa de Eta Carinae.

Los primeros resultados comparativos fueron los siguientes:

- El encuadre es más dificil en la Sony, a pesar de tener un display un poco más grande (2,5" contra 2") tienen ambas la misma resolución (115.000 px), y la Sony tiene mucha más luminosidad, lo que a la hora de ver estrellas es algo muy negativo pues dificulta mucho la tarea de encuadre.
- La Canon lleva 4 pilas, la Sony 2, esto puede llegar a ser importante si la montura que se usa es una eq1, ya que el sobre peso puede tornar dificl el balanceo y forzar mucho el motor.
- La Sony trae rosca externa, la Canon bayoneta, es más simple adaptar la Sony.

Despues de sacar las fotos, y procesarlas (seteris páribus), obtuvimos lo siguiente:

Canon A 620	Sony W5

Para empezar lo primero que vimos fue que como usamos distintos adaptadores las fotos no quedaron con la misma orientación. Hay que tener en cuenta que al usar el ocular de 40mm, para poder hacer foco, hay que retirar el adaptador de 1,25" y enroscar el adaptador directamente en el portaocular para cambiar la focal.
Y para seguir, quedaron con distinto nivel de zoom. Para reducir el viñeteo hay que usar el zoom de la cámara, usamos en la Sony 1,5x de zoom óptico, pero la Canon no tiene un indicador de zoom en el display, unicamente indica cuando se llega al zoom digital, así que lo hicimos "a ojo" y no quedó igual.

Por lo que para poder comparar "side by side", tuvimos que rotar y "estirar" la foto de la W5 hasta llegar al mismo aumento que la Canon.

Obviamente a pesar del "agrandamiento" en el caso de la Sony, no quedaron con igual campo, es decir hay estrella que salieron en la foto de la Sony que no salen en la de la Canon, pero si dejamos de lado ese detalle y nos fijamos en centro de la nebulosa podemos ver:

- Con 15s ambas cámaras muestran la misma sensibilidad, se ven las mismas estrellas en una que en otra, pero la sony gana cuando se expone con 30seg.
- La coloración del background tira al azul en la Sony y al negro en la Canon (cuál es mejor? cuestión de gustos).
- Se observa un efecto de halo azul alrededor de las estrellas brillantes en la imagen de la sony, probablemente producto de una mayor aberración cromática en sus lentes.
- Se ve un poco más de contraste en la foto de la Canon.

Puestos a profundizar el análisis, decidimos analizar los histogramas respectivos en la fotos procesadas.

Sony W5

Canon A620

Se puede ver claramente la diferente distribución de señal en ambas cámaras. Mientras la W5 tiene una distribución Normal o de Poisson, la A620 prácticamente es una Chi cuadrado.
Puede discutirse sobre la preferencia por una o por otra, cierto es que en los CCD la distribución del ruido es aleatoria y responde claramente a una distribución de Poisson, si bien muchos soft de procesamiento de fotos utiliza la chi cuadrado para los métodos iterativos de eliminación de ruido.

De estas fotos no podemos sacar alguna otra conclusión, así que vamos a ver los histogramas de las fotos originales antes de sumarlas y procesarlas.
Claro que para que la comparación del rángo dinámico sea objetiva, equilibramos black & withe point en forma previa, de otra manera no estaríamos haciendo una evaluación válida.

Sony W5

Canon A 620

Podemos observar que la A620 posee un rango dinámico más amplio que la W5 . Ambas siguiendo una distribución normal en los 3 canales, mucho más "alisada" y amplia en la A620.

De aquí podemos concluir que la data está en la W5 pero exige un mayor procesamiento para extraerla, y al mismo tiempo, si usamos los mismos parámetros para la A620 la vamos a sobreprocesar. Como queda claramente manifiesto en las fotos procesadas del cúmulo IC2602 que mostramos a continuación.

Sony W5	Canon A620

Volviendo al tema del diferente rango dinámico que presentan las imágenes originales, a que se debe esta diferencia?

¿Es posible que se deba a los 2Mpx más que trae la Canon?

Repasemos algo de teoria.

Los CCD tienen una trama de celulas fotoeléctricas,capaces cada una de ellas de transformar un fotón incidente en una corriente eléctrica (basado en el Efecto Fotoeléctrico, aquel cuya explicación le valiera a Albert Einstein su premio Nobel de Física en 1921), dependiendo de la "efeciencia cuántica" del chip (la cantidad de fotones que deben incidir sobre cada detector para producir una corriente eléctrica).
Siendo el número de electrones producidos, proporcional a la cantidad de luz recibida.

Veamos, ambas cámaras tienen un CCD de 1/1,8" (recordemos que es la longitud de la diagonal del rectángulo), mientras que en la Canon, los 7 Mp estan repartidos en un rectángulo de 3072px por 2304px, la Sony tiene los 5 Mp en un rectángulo de 2592px por 1944px, los que significa una superficie 40% mayor (en pixeles).

Lo que puede llevar a formularse varios interrogantes:

¿Es lógico suponer que una superficie con 40% más de pixeles, tendrá la capacidad de captar un 40% más de luz, suponiendo una eficiencia cuántica similar?
- No, si el quantum (eficiencia cuántica) es similar, el hecho de tener más píxeles en un mismo espacio (1/1.8"), solo da mayor resolución. Justamente el quantum es el que da la luz. En otras palabras: el quantum indica el ratio que mide la efectividad del pixel para convertir los fotones, a electrones medibles en forma digital. Las cámaras CCD operan con un quantum que va de 15% a 75% dependiendo de la longitud de onda que se trate.

¿Es de esperar que el rango dinámico de una imagen de 7Mpx sea más amplio que el de una de 5Mpx?
- No. Va a depender de la calidad del píxel o del chip (también si trabaja en 8; 16, 24, o 32 bits) y del tipo de filtro de bayer y procesador que use para convertir la data de B&W a RGB. (Recordemos que todos los CCD trabajan en Blanco y Negro y llevan un mosaico bayer que hace la conversión a color)

ejemplo de Matriz de Bayer

¿La diferencia en el rango dinámico se debe a ésta causa, o es independiente del tamaño del pixel?
Es independiente del tamaño de pixel como vimos recién.

¿Existirá una especie de equivalencia?

Es decir, podrá compensarse la información recibida con 7Mpx con mayor tiempo de exposición (o mayor cantidad de imágenes) de 5Mpx?
Como decíamos la mayor info depende del quantum y no del tamaño del CCD. Mayor CCD da solo más FOV(Field Of View), a píxeles del mismo tamaño y calidad. Si bien es cierto que dicen los que saben que por lo general los píxeles con mayor tamaño tienen más quantum. Caso de las SBIG, Finger Lakes, Apogee 11k. Los CCD superan al tamaño del film y los píxeles son bastante gruesos lo que les permite dar más quantum y también definición.

Trataremos de comprobar si existe algún tipo de equivalencia y de medir el ruido de cada cámara, es decir el nivel de pixels muertos que tienen. Lo que expondremos en otro artículo.