Si decides conseguir una cámara CCD para astrofotografía, problablemente es porque estás pensando con más seriedad en introducirte de lleno a este campo. Las cámaras CCD ofrecen ciertos beneficios en comparación con otros tipos de cámaras, como por ejemplo una mayor sensitividad a longitudes de onda que las DSLR comunes no captan bien (al menos en su condición original), y la capacidad de tener sistemas de enfriamiento termoeléctrico (TEC, por sus siglas en inglés). Otra consideración importante a la hora de escoger una cámara CCD es el hecho de que éstas están disponibles en dos versiones: monocolor y a colores. ¿Cuál de estos tipos conviene más?
En primer lugar, veamos cómo funcionan los sensores de las cámaras. Cuando una imagen está siendo capturada por una cámara, la luz pasa por el lente y cae sobre el sensor. El sensor se compone de unos elementos llamados «pixels» (del término «picture elements»), los cuales registran la cantidad de luz que les llega. Los pixels convierten la cantidad de luz que reciben en una cantidad correspondiente de electrones, por lo que una luz más brillante genera más electrones. Los electrones son convertidos en voltaje y luego en números usando un convertidor análogo-digital (A/D-converter). La señal compuesta por estos números es procesada entonces por los circuitos dentro de la cámara.
El sensor capta la cantidad de luz que le llega sin ningún tipo de información sobre el color de la imagen. Esto es normal en todos los sensores. ¿Cómo entonces capturan los colores estos sensores? Por medio de un sistema conocido como Arreglo de Filtros de Colores (CFA, o «Color Filter Array»). De todas las configuraciones de CFA que existen, la más conocida es la matriz de Bayer, la cual debe su nombre al científico de Kodak que la inventó. La matriz de Bayer no es otra cosa que una serie de filtros de colores rojo, verde y azul (RGB), los cuales se colocan encima de cada pixel del sensor. De esta manera, cada pixel sólo capta la luz del color del filtro que le corresponde. Hay dos veces más pixels con filtros verdes que azules o rojos debido a que el ojo humano es más sensitivo al color verde. Combinando y procesando los colores obtenidos por el sensor a través de la matriz de Bayer se obtienen los millones de colores que contiene la imagen final tomada por la cámara (no es magia, sino matemática muy compleja).
Por lo tanto, en una cámara monocolor, no existe una matriz de Bayer (o algún otro CFA) el cual capture la luz de un color en específico, por ende su nombre. En cambio, una cámara a colores se incorpora la matriz de Bayer en el sensor para capturar los colores de la imagen. Ahora, ¿cuál de los dos tipos de sensor es mejor para capturar imágenes astronómicas?
A primera vista, nadie quisiera tener que tomar imágenes en blanco y negro con una cámara monocolor; sin embargo, las cámaras monocolor son utilizadas por miles de astrofotógrafos y científicos alrededor de todo el mundo. Debemos profundizar más para saber qué ventajas tienen.
Los sensores CCD captan rayos de luz con distintos largos de onda (colores), pero son más sensitivos a unos que a otros. Veamos un ejemplo:
Como podemos ver en la gráfica, dependiendo del largo de onda de luz que llega al sensor, es la respuesta obtenida de éste. Las letras R, G, B, representan los colores rojo, verde y azul, y la letra M representa la respuesta del sensor a través de todos los largos de onda (monocolor). Como se puede apreciar en la gráfica, el sensor monocolor es más sensitivo a casi todos los largos de onda que el sensor con los filtros RGB. En cambio, con una cámara a colores, sólo el 25% del sensor está siendo usado para los colores azul y rojo, y 50% para el color verde, lo cual le resta resolución. Esta es la razón principal por la cual se prefieren las cámaras monocromáticas para fotografías de nivel profesional. La desventaja es que para lograr imágenes a color con estas cámaras es necesarios añadir filtros de color frente a la cámara, con los cuales se tienen que tomar diferentes sets de exposiciones, lo cual alarga el tiempo total de exposición. Las exposiciones en cada color son combinadas luego en computadora. El usar filtros para cada color en una cámara monocolor, sin embargo, permite una mayor libertad para usar filtros especiales, como H-alfa, O-III, etc. los cuales capturan largos de onda específicos. Si se intenta esto con una cámara a colores, se pierde mucha sensitividad por los filtros adicionales RGB que se encuentran frente a cada pixel.
La mayor ventaja de las cámaras a colores es la facilidad para usarlas. No hay que preocuparse por filtros de ningún tipo, ya que las imágenes ya salen a color sin necesidad de pasos adicionales. La desventaja, como mencionamos anteriormente, es una ligera desventaja en cuanto a su sensitividad y resolución a la luz en ciertos largos de onda.
Si lo que se desea es comenzar en astrofotografía, una cámara a colores le permitirá «mojarse los pies» en el campo sin muchas distracciones (hay muchos otros detalles que tomar en cuenta, como la alineación del telescopio, el enfoque y la configuración del sistema completo). Sin embargo, aunque necesita un poco más de trabajo, una cámara monocolor es mucho más versátil para tomar imágenes con filtros no convencionales y tomar imágenes con un poco más de resolución.
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