La Tecnologia detras de las Camaras de un Smartphone
El 23 de Julio en Tokio, Sony presento su nuevo sensor
fotográfico de 48 MP, que será implementado este 2018 a partir de septiembre.
El sensor de imágenes apilado “IMX586” tiene un conteo
efectivo de 48 megapíxeles efectivos en una unidad de 8 mm de diagonal. Este
sensor logra alcanzar un tamaño de pixel de apenas 0.8 micrones. Esta cantidad
de pixeles rivaliza con las cámaras SLR de alto desempeño, haciendo posible
capturar hermosas imágenes de alta resolución.
Este sensor de imágenes incluye una tecnología propietaria
de Sony para controlar la exposición y una funcionalidad de procesamiento de
señal que permite salidas en tiempo real y un rango dinámico cuatro veces más
grande que las unidades convencionales.
El sensor utiliza un arreglo de filtros de color de cuatro
cuadrantes Bayer llamado "Quad Bayer" y permitiendo que cada pixel
use señales de los cuatro pixeles adyacentes, lo que lograra incorporar alta
sensibilidad y resolución en las imágenes
Incluso las imágenes que combinan áreas iluminadas y oscuras
pueden capturarse sin perdida de detalles en estas áreas mientras que se ve la
imagen en la pantalla del teléfono.
La tecnología que hay
detrás de las cámaras en los Smartphone
La calidad de la imagen no es simplemente una cuestión de
agregar más megapíxeles, porque esto puede llegar a ser contraproducente, con
píxeles más pequeños que generan fotos ruidosas en condiciones de poca luz.
Los sensores de
imágenes de las cámaras
Los sensores de una cámara tienen pixeles, pero son
diferentes de los pixeles de la pantalla (estos sensores no tienen subpixeles
RGB o de cualquier tipo de subpixeles). En su lugar existe un filtro para cada color
en frente de cada pixel, comúnmente Rojo, Verde o Azul. Cada pixel obtiene
información acerca de uno solo de esos tres colores primarios.
Demosaicing - Es un algoritmo
de interpolación cromática, es un proceso digital de imagen utilizado para
reconstruir una imagen en color mediante las muestras cromáticas incompletas
adquiridas desde un sensor de imagen recubierto con un mosaico de filtro de
color (CFA). (https://es.wikipedia.org/wiki/Interpolación_cromática)
El típico filtro Bayer es un arreglo en forma de mosaico que
tiene dos veces más pixeles color verde que rojos o azules (El ojo humano es
más sensible al verde). Esto significa que una cámara de 12 MP tiene 6 millones
de pixeles verdes y 3 millones de color azul y 3 millones de color rojo.
Entonces, para que al final la foto tenga 12 millones de pixeles RGB, cada uno
de los pixeles pide prestada información de sus vecinos acerca de los otros dos
colores, esto usando un poco de matemáticas. Esto funciona bien en la mayoría
de los casos, aunque la interpolación que se aplica causa algunos artefactos.
Digital artifact – En ciencias
de la información, un artefacto es una alteración no intencionada que es
introducido en un proceso digital por una técnica o tecnología. (https://en.wikipedia.org/wiki/Digital_artifact)
En un arreglo del tipo Quad Bayer, cuatro pixeles agrupados
en un cuadro comparten el mismo filtro de color. Y luce así:
Cada pixel tiene vecinos de los otros dos colores primarios,
pero no están empacados tan cerca como ocurre en un regular filtro Bayer, aquí
es donde intervienen las matemáticas. El resultado final no es tan preciso
porque se obtiene un menor detalle comparado a lo que se logra con un sensor de
40 MP utilizando un filtro Bayer regular. Pero hay un lado positivo en la
variante del Quad Bayer.
El HDR - Alto Rango Dinámico
La característica HDR, funciona mediante dos sensores juntos
intercalados, lo que permite a ambos sensores tomar el mismo objeto, pero en
diferentes exposiciones, para luego ser apiladas en la misma foto HDR, aunque
toma doble de tiempo procesar las dos imágenes, la mejora en la imagen final lo
vale.
Un método usado por otros teléfonos es tomar dos fotos en
secuencia (1ª Exposición + tiempo de procesamiento + 2ª exposición), lo cual es
más lento y el objeto necesariamente se moverá entre ambas tomas al final se
verá borroso.
En otras palabras, es mejor mantener la cámara en la
configuración de 10 MP, para así lograr disfrutar los beneficios del HDR ya que
el modo de 40 MP no es tan fino como el número de MP lo sugiere.
El Zoom y la nitidez
de la Imagen
En los casos donde se busca obtener una imagen más cercana y
clara de un objeto, se obtienen mejores resultados y calidad en la imagen
utilizando un zoom óptico aun cuando una mayor resolución entregue una imagen
de mayor tamaño.
El zoom hibrido
La combinación de una cámara que
incluye zoom óptico con una segunda cámara hace posible que el chipset combine
información de ambas cámaras para alcanzar un zoom superior. La calidad no es
tan buena como el mismo número de zoom óptico que se está simulando, pero es
mucho mejor que la misma cámara con zoom óptico, pero sin el beneficio de estar
justo al lado de una cámara de alta resolución.
La cámara Blanco y
Negro (B & W)
Las cámaras B&W no incluyen un filtro Bayer completo, ya
que no necesita guardar color, lo que hace es obtener más luz. El filtro
remueve mucha de la luz para que únicamente una menor cantidad alcance los
pixeles. Las cámaras B&W se manejan mejor en la oscuridad.
La existencia de una cámara de color al lado de la de
B&W permite combinar las ventajas de baja luz de la cámara de B&W con
la información de la cámara de color dando como resultado una foto nocturna más
brillante y colorida.
ISO – Rango de sensibilidad
para el sensor de la cámara
Un ISO más alto significa un mayor ruido en la imagen. Para
las fotos nocturnas panorámicas, se requiere incrementar el tiempo de
exposición. Es de reconocer el caso de un móvil Huawei cuya IA es capaz de
estabilizar las fotos tomadas a mano con exposición de multi-segundos, con
resultados impresionantes.
Naturalmente la estabilización de la imagen es muy
importante cuando se utiliza el zoom dado que cada movimiento de la mano es
multiplicado por el factor de zoom.
Huawei and Leica han mejorado el sistema de autofoco laser,
que trabaja hasta los 2.4 m y también cuentan con el autofoco 4D que cuenta con
predicción de movimiento para asegurar que el objeto permanezca enfocado.
Referencias
Explaining
the tech behind Huawei P20 Pro's triple camera
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