¿Qué dicen las características de las cámaras de los teléfonos inteligentes y puedes confiar en ellas?

2024 Autor: Malcolm Clapton | [email protected]. Última modificación: 2023-12-17 03:53

Lifehacker explica cómo calcular decenas de megapíxeles y diferentes distancias focales.

En los albores del desarrollo de los teléfonos inteligentes, se destacó una categoría separada: el teléfono con cámara: en estos dispositivos se prestó la máxima atención a la cámara. Ahora, cada modelo insignia de casi todas las marcas está tratando de llamar la atención con la implementación de cámara más compleja e interesante. Las características de los dispositivos están enmascaradas por palabras en voz alta, lemas en negrita, números enormes y sus propios nombres de tecnologías. Pero, ¿es posible restarles algo útil y entender si esta cámara es capaz de producir una imagen decente? Vamos a averiguarlo ahora.

Características clave de las cámaras de los teléfonos inteligentes

Las características de la cámara de un teléfono inteligente son esencialmente las mismas que las de cualquier cámara digital. Pero debe comprender de qué es responsable este o aquel parámetro.

Megapíxeles

Los fabricantes les prestan la mayor atención en las campañas publicitarias. Un píxel es un elemento sensible a la luz en un sensor de cámara o un fotodiodo. Consta de cuatro subpíxeles, cada uno de los cuales, debido a los filtros de luz, solo permite el paso de la luz de su propia sombra. La mayoría de las veces son rojo, azul y verde. De la combinación de estos colores, se obtiene un punto del tono requerido y el brillo deseado.

Algunos fabricantes se están alejando del esquema más popular y agregan blanco o amarillo a los filtros de color rojo, azul y verde. En este caso, el fotodiodo captura más luz y las imágenes son más brillantes.

Los megapíxeles muestran qué resolución es capaz de tomar la cámara, es decir, cuántos millones de píxeles tendrá la imagen final.

Hoy en día, muchos fabricantes presentan teléfonos inteligentes con cámaras de 48, 64 o 108 megapíxeles que funcionan en modo de fusión de puntos. En tales sensores, los píxeles no constan de cuatro, sino de 16 subpíxeles, combinados por cuatro. Mientras que en un sensor clásico, por ejemplo, un píxel consta de un subpíxel azul, dos verdes y uno rojo, en las cámaras de alta resolución consta de cuatro subpíxeles azules, ocho verdes y cuatro rojos.

Al aumentar el número de píxeles, la sensibilidad a la luz aumenta y el rango dinámico de la imagen crece: la diferencia entre las áreas más oscuras y más claras de la foto. Pero al mismo tiempo, las cámaras de 48 megapíxeles, debido a tal combinación, de hecho crean imágenes con una resolución de 12 megapíxeles. Y aquí no hay nada de malo: este es el caso cuando la cantidad se convierte en calidad, y las imágenes con una resolución de 4000 × 3000 (esos mismos 12 megapíxeles) son suficientes para su publicación en las redes sociales.

Tamaño del sensor

Este es quizás el elemento más importante de la cámara de un teléfono inteligente. El tamaño del sensor indica el área sobre la que se encuentran los diodos sensibles a la luz. Cuanto más grande sea el sensor, más grandes pueden ser los píxeles en sí mismos, y cuanto más grande sea el píxel, mejor captará la luz. Los tamaños de píxeles típicos en los sensores de las cámaras móviles modernas son de 0,8 a 2,4 micrones, sin embargo, este último se logra precisamente combinando subpíxeles, de lo que hablamos en el párrafo anterior.

Cuanta más luz pueda capturar el sensor, mejores serán las imágenes capturadas por la cámara. Esto es especialmente importante cuando se dispara en condiciones de poca luz. Y en tal situación, puede resultar que un sensor con una menor cantidad de píxeles más grandes produzca una mejor imagen que un sensor con una mayor cantidad de píxeles más pequeños, porque cada fotodiodo ha captado más luz y, en consecuencia, más información.

Es decir, una cámara con menos píxeles en sus especificaciones puede superar a una cámara con una gran cantidad de píxeles debido al hecho de que los píxeles en sí son más grandes.

En los teléfonos inteligentes modernos, las dimensiones de los sensores se indican en partes fraccionarias de una pulgada. El sensor más grande, el Samsung ISOCELL GN2 de 50 megapíxeles, está instalado en el Xiaomi Mi 11 Ultra: su diagonal es de 1/1, 12 pulgadas.

Lentes

Las lentes utilizadas tienen un impacto significativo en la calidad de la imagen. Consisten en lentes: placas transparentes con ciertas propiedades ópticas. La función principal de una lente es distorsionar correctamente el haz de luz incidente. El tipo de distorsión depende de la forma de la placa.

Las lentes suelen estar compuestas por varias lentes, ya que una no es suficiente. Lentes curvas y cóncavas de diferentes densidades se alternan entre sí. La selección y colocación correctas en la lente afectará la claridad y el contraste de la imagen. Con lentes curvas, puede ocurrir distorsión óptica. En algunas lentes, como las lentes gran angular, la distorsión, por el contrario, se ha convertido en una característica estilística. Es cierto que algunos dispositivos los corrigen mediante programación en la etapa de posprocesamiento.

En los teléfonos inteligentes modernos, los módulos de la cámara constan de varias lentes, cada una de las cuales tiene su propio sensor, adecuado para una tarea específica. La mayoría de las veces se trata de objetivos estándar, gran angular y macro. Al mismo tiempo, no se puede decir que los teléfonos inteligentes con varias lentes obviamente disparen mejor que con una: depende de la implementación de un dispositivo en particular. Puede suceder que entre las muchas cámaras de un módulo, ninguna dé un resultado aceptable y la cantidad no se convierta en calidad.

Distancia focal y apertura

Cuanto menor sea la distancia focal, mayor será el ángulo de visión de la lente y viceversa: las lentes con una distancia focal alta disparan lejos, pero al mismo tiempo con un ángulo de visión pequeño.

La apertura muestra cuánta luz llega al sensor de la cámara a través del objetivo. La mayoría de los teléfonos inteligentes tienen una apertura fija, que es la relación entre la distancia focal y el tamaño de la entrada de la cámara.

Cuanta más luz llegue al sensor y mayor sea la entrada de la cámara, menor será la profundidad de campo, es decir, solo el sujeto estará enfocado y el fondo detrás de él se verá borroso.

Para aumentar la profundidad de campo, debe reducir la entrada, sin embargo, esto también reducirá el brillo. En los teléfonos inteligentes, esto se logra con mayor frecuencia mediante programación. Sin embargo, los dispositivos modernos usan módulos con varias lentes, con lentes de diferentes tamaños, diferentes distancias focales y aperturas. Entonces, en lugar de depender del procesamiento del software, puede cambiar entre lentes.

Los teléfonos inteligentes de hoy están equipados con sistemas de enfoque automático avanzados. Por ejemplo, en la tecnología PDAF, algunos de los puntos del sensor de la cámara se utilizan como puntos focales. Se ubican dos píxeles adyacentes de modo que uno de ellos perciba el flujo de luz procedente de arriba y el otro de abajo, y el sistema ajusta el enfoque si caen diferentes cantidades de luz sobre los píxeles.

También hay enfoque automático basado en láser y contraste. Algunas empresas utilizan tecnologías en las cámaras que le permiten enfocar objetos específicos en el encuadre, por ejemplo, reconocer rostros y aclararlos.

Zoom

Zoom muestra qué tan cerca puede estar la imagen. Hay dos opciones de zoom: digital y óptico. Digital simplemente amplía y recorta la imagen a tamaño completo. La lente óptica utiliza lentes especiales para la ampliación, que, debido al sistema de lentes correcto, pueden verse muy lejos.

Con el desarrollo de las cámaras en los teléfonos inteligentes, han comenzado a aparecer cada vez más módulos con zoom óptico, generalmente 2X o 3X. Sin embargo, también hay opciones que los fabricantes llaman periscopios. Dichos lentes utilizan un sistema de lentes y espejos ubicados lateralmente en el cuerpo del teléfono inteligente y, debido a ellos, puede obtener, por ejemplo, un zoom de cinco veces. Lo cerca que puede llegar a una imagen depende de la distancia focal.

El zoom óptico máximo que ofrecen los teléfonos inteligentes en la actualidad es de 10x. Se encuentra en Huawei P40 Pro + (es en él que se usa el mismo "periscopio") y en lentes individuales del Samsung Galaxy S21 Ultra. Para aquellos casos en los que no se necesita un zoom tan fuerte, estos teléfonos inteligentes también tienen lentes con un aumento menor, tres veces.

Sensores auxiliares

Sensores de luz, sensores de profundidad, telémetros, lidars: todos estos sistemas ayudan al teléfono inteligente a comprender dónde se encuentran los objetos fotografiados, cómo se iluminan, si se mueven o no. El smartphone utiliza los datos obtenidos tanto en el visor como en el proceso de posprocesamiento, completando y editando la imagen.

La resolución de los sensores está lejos de ser el parámetro más importante: una cantidad muy pequeña de píxeles es suficiente para que puedan realizar bien sus funciones. Por tanto, no debería sorprenderte ver, por ejemplo, un sensor de profundidad con una resolución de 2 megapíxeles: hay suficientes para su funcionamiento.

Resolución de video y frecuencia de cuadros

La resolución de video indica cuántos píxeles se incluirán en un cuadro. Y la velocidad de fotogramas es la cantidad de fotogramas por segundo que se tomarán.

A medida que crecen los píxeles, el detalle y la claridad de la imagen mejoran. A medida que aumenta la velocidad de fotogramas, el efecto de desenfoque disminuye, el video se ve más nítido y el ojo humano lo percibe mejor. Además, el video capturado a altas velocidades de cuadro se puede ralentizar a los conocidos 24 fps para obtener un interesante efecto de cámara lenta.

HDR

HDR significa High Dynamic Range, que es una gran diferencia entre las partes más oscuras y más claras de una imagen. La cámara en modo HDR toma varias fotografías (en el caso de la filmación de video - fotogramas) con diferentes exposiciones y luego las combina, equilibrando las áreas claras y oscuras. Debido a esto, es posible lograr un mayor contraste y detalle de imagen.

Magia de posprocesamiento

Las características secas de las cámaras de los teléfonos inteligentes son, por supuesto, confusas y aterradoras. Y el principal problema es que no es realista entender únicamente a partir de estos números cómo disparará la cámara del teléfono inteligente.

Además del sistema de lentes y sensores alrededor de la cámara, también hay un arnés del procesador de imágenes y el software de posprocesamiento: algoritmos que analizan los datos recibidos y utilizan varios potenciadores patentados. Como resultado, las empresas que utilizan los mismos sensores pueden terminar con imágenes completamente diferentes debido a los diferentes sistemas de posprocesamiento.

Cada fabricante tiene su propio enfoque para la reproducción del color y el análisis de los límites de los objetos. Cada empresa utiliza una variedad de trucos y tecnologías para terminar con una imagen que coincida con su sentido de la belleza. Algunas marcas usan el aprendizaje automático para identificar correctamente los objetos en el marco y cómo deberían verse idealmente, y todo esto también es parte del procesamiento.

Tomemos un ejemplo simple entre los teléfonos inteligentes bastante populares. En Realme 7 Pro y Samsung Galaxy M51, las cámaras principales se basan en los mismos sensores: Sony IMX682. Es un sensor de 64 megapíxeles impulsado por el sistema de agregación de subpíxeles Quad Bayer y produce imágenes con una resolución de 16 megapíxeles (pero también capaz de funcionar en modo de tamaño completo). A pesar de que tienen los mismos sensores, las imágenes en sí son completamente diferentes.

La reproducción del color de Samsung a la luz del día es más jugosa y vibrante, aunque sin estar sobresaturada. Las fotos de Realme 7 Pro recibieron una gama ligeramente más suave y realista, pero a veces los límites de los pequeños detalles se pierden en ellas, por ejemplo, briznas de hierba individuales, tomadas relativamente lejos. En Samsung, el sistema de posprocesamiento y reducción de ruido define los límites con mayor claridad, lo que, sin embargo, a veces crea una sensación de artificialidad. Confundir las fotos tomadas con estos teléfonos no funcionará, a pesar de los mismos sensores.

El funcionamiento del posprocesamiento de imágenes en un teléfono en particular no se puede entender a partir de las características. Solo las reseñas profesionales con fotos de prueba tomadas en varios modos ayudarán aquí.

Sin fe en los megapíxeles

Las especificaciones no garantizan la calidad de la imagen. No se puede argumentar que una cámara de 108 megapíxeles disparará mejor que una cámara de 64 megapíxeles, porque además de los megapíxeles, otros parámetros de la cámara también afectan el resultado.

El primer paso es prestar atención al tamaño del sensor: cuanto más grande es, más luz recibe y la calidad de la imagen depende directamente de la cantidad de luz. El siguiente en importancia es la parte de hardware del sistema de posprocesamiento de imágenes y luego el software. Su funcionamiento sólo se puede entender viendo las fotografías tomadas por un teléfono con este sistema.

La única opción es confiar en las reseñas en las que se publican fotos de prueba en diferentes condiciones de disparo: en diferentes condiciones de iluminación, en movimiento, a diferentes distancias, etc. Y no olvide que las principales herramientas del fotógrafo y del operador son los brazos rectos y la capacidad de capturar el momento. Y el resto es secundario.