Desde hace algún tiempo, los fabricantes de smartphones multiplican las innovaciones tecnológicas en el campo de la fotografía. SuperSpectrum, HDR Plus, Dual Aperture, Dual Pixel, ¿qué hay detrás de estos términos de marketing y cómo se acercan cada vez más los fabricantes a la calidad de las cámaras reales? Te lo explicamos todo en nuestro reportaje sobre fotografía con smartphone.
Aunque los chips más potentes se encuentran en algunos smartphones de gama media, la mayor duración de la batería la tienen a veces los dispositivos de gama básica, o las innovaciones de diseño se encuentran también en smartphones de 500 euros, es la foto la que se ha convertido en el factor diferenciador de los smartphones de gama más alta.
Para conseguirlo, los fabricantes de smartphones se han esforzado en ofrecer excelentes fotófonos. No sólo han adoptado las técnicas de la fotografía digital tradicional, como las de Canon, Sony, Nikon o Panasonic, sino que han ido aún más lejos. Debido al pequeño tamaño de los sensores fotográficos de los smartphones, la fotografía digital se ha enriquecido con muchas innovaciones tecnológicas para compensar este defecto inherente a los smartphones. Detallamos todo esto en nuestro dossier.
Fotografía digital, ¿cómo funciona?
La fotografía digital se basa en gran medida en las mismas ideas que la fotografía con película, al menos en lo que se refiere a la captación de la luz y, por tanto, de la información, y al ajuste de la exposición.
Cuanta más luz capte una cámara digital, más expuesta estará la foto. Por otra partecuanta menos luz capte, más oscura será la toma. Hasta aquí, nada más que lógica, es el principio mismo del triángulo de exposición.
Para gestionar la luz, las cámaras digitales utilizan cuatro parámetros diferentes: el tamaño del sensor, la distancia focal, la velocidad de obturación y la sensibilidad ISO. Según el tipo de toma que se vaya a hacer, se modificará más o menos tal o cual parámetro para adaptar la foto que se quiera hacer no sólo a la luz ambiente, sino también a la acción en la pantalla y al tipo de toma (retrato, paisaje, macro, etc.).
Tamaño del sensor
El sensor fotográfico de una cámara no se mide en megapíxeles, ni mucho menos. Uno de los datos más importantes es, en realidad, su tamaño físico. Cuanto mayor es el sensor, mayor es la superficie que puede captar la luz. En fotografía, las cámaras con los sensores más grandes, conocidas como fotograma completo (24 x 36 mm), suelen ser los más caros, pero también existen sensores APS-C (16 x 24 mm), 4/3 (13 x 17,5 mm) o 1″ (8,8 x 13,2 mm).
En fotografía, las cámaras con los sensores más grandes, conocidas como fotograma completo (24 x 36 mm), suelen ser los más caros, pero también existen sensores APS-C (16 x 24 mm), 4/3 (13 x 17,5 mm) o 1″ (8,8 x 13,2 mm).
Apertura focal
Es la apertura del diafragma, la membrana que se retrae o se abre dentro del objetivo fotográfico para dejar pasar la luz. La apertura se define como f/x. Cuanto mayor sea el diafragma, menor será el número detrás de la f. Así, f/16 es una apertura muy pequeña, mientras que f/1,4 es una apertura grande.
La apertura es especialmente útil, junto con el tamaño del sensor, para jugar con el desenfoque del fondo. Cuanto mayor sea el diafragma -y, por tanto, más luz se capte-, más borroso estará el fondo detrás del sujeto fotografiado. Se trata de un parámetro que puede ser interesante destacar en los retratos, por ejemplo, como puede verse en las fotos de abajo, tomadas con una Panasonic Lumix GX7. La primera está tomada con una apertura de f/16 y la segunda con una apertura de f/1,7:
Velocidad de obturación
Como su nombre indica, la velocidad de obturación es el tiempo durante el cual el sensor registrará la imagen que se va a capturar. Cuanto mayor sea la velocidad de obturación, menos datos podrá registrar el sensor y, por tanto, más oscura será la imagen. Por el contrario, una velocidad de obturación lenta permitirá grabar la imagen durante varios segundos y, por tanto, captar mucha más luz.
La velocidad de obturación puede desempeñar un papel importante en el desenfoque. Si utilizas la cámara en mano y quieres capturar sujetos en movimiento, es mejor que utilices una velocidad de obturación rápida; de lo contrario, el sujeto puede aparecer borroso al moverse durante la captura. En cambio, si quieres captar las estelas de luz de un faro en un puente sobre una autopista en plena noche, es mejor que pongas la cámara en un trípode y mantengas una velocidad de obturación lenta.
Sensibilidad ISO
La sensibilidad procede de las películas de plata utilizadas antes de la fotografía digital. A grandes rasgos, se trata de una saturación artificial del brillo, que permite a tu cámara aumentar la luminosidad sin captar realmente más luz. Se mide en ISO y, a menudo, las sensibilidades más bajas están en ISO 50 y las más altas por encima de ISO 100.000.
Éste suele ser el último ajuste que debes cambiar cuando disparas, si los demás no son suficientes. Aumentar la sensibilidad puede provocar ruido digital, es decir, puntos azules, verdes o rojos en un cielo supuestamente negro.
Los smartphones, más limitados por su pequeño sensor
Ahora que ya conoces los conceptos básicos de la exposición con la cámara, puedes olvidarte de ellos y pasar a la fotografía con smartphone.
De hecho, mientras que los sensores grandes se encuentran en las cámaras, esto dista mucho de ser así en los smartphones. Por ejemplo, el Xiaomi 12S Ultra sólo tiene un sensor principal de una pulgada. Se trata de uno de los sensores de cámara más grandes del mercado, también utilizado en el Vivo X90 Pro+ o el Sony Xperia Pro-I. La mayoría de los smartphones del mercado, incluso los de gama alta, ofrecen ahora 1/1,28″ (iPhone 14 Pro), 1/1,33″ (Samsung Galaxy S22 Ultra) o 1/1,31″ (Google Pixel 7). En resumen, sensores más pequeños que el formato de 1 pulgada.
Por eso, con sensores tan pequeños, es necesariamente más complicado registrar tanta luz como en una cámara híbrida o réflex. Si la sensibilidad o la velocidad de obturación siguen siendo criterios constantes en un smartphone -que a menudo puedes modificar en el modo fotográfico profesional o manual-, esto ocurre mucho menos con la apertura.
Especificar diafragmas sin especificar el tamaño del sensor fotográfico sirve de poco
De hecho, una apertura focal diferente tendrá un mayor impacto cuanto mayor sea el tamaño del sensor. En un sensor pequeño, ofrecer una gran apertura es, en cierto modo, un requisito mínimo para garantizar que todo el sensor esté bien expuesto. Cuanto mayor sea el sensor, más efecto tendrá un cambio en la apertura. Por tanto, indicar aperturas de f/2,2, f/2,0, f/1,8 o incluso f/1,5, a menudo sin especificar siquiera el tamaño del sensor fotográfico, tiene poco interés. Como vimos en la prueba del Galaxy S9 de 2018, uno de los primeros smartphones en ofrecer una apertura variable, cambiar la apertura de f/2,4 a f/1,5 solo tiene un efecto minúsculo en la exposición final de la toma.
Sin embargo, hay que señalar que el aumento del tamaño del sensor en los últimos años, para acercarse al formato de una pulgada, ha ido acompañado en algunos modelos de una apertura variable que puede resultar interesante. Este es especialmente el caso del Xperia Pro-I o el Huawei Mate 50 Pro.
¿Cómo compensan los fabricantes estos defectos?
Los fabricantes de teléfonos inteligentes han tenido que lidiar con el hecho de que sus sensores son más pequeños que los de las cámaras digitales. Sobre todo porque un aumento considerable del tamaño del sensor repercutiría en el tamaño de los objetivos, los módulos y los smartphones en general.
HTC fue uno de los primeros fabricantes en comunicar no el número de megapíxeles de sus sensores, sino el tamaño de los fotositos, es decir, de cada célula responsable de capturar un píxel. Con el HTC One, en 2013, el fabricante taiwanés destacó el tamaño de 2 micras de cada fotositio, que era mayor y, por tanto, capaz de registrar más luz.
Como los fabricantes de smartphones están limitados por las restricciones del tamaño de los sensores, se ven obligados a ser más innovadores. En muchos sentidos, la fotografía con smartphone ofrece ahora mucha más tecnología que la fotografía tradicional con cámara digital.
Modificaciones del sensor para captar más luz
Para que sensores del mismo tamaño puedan captar más luz, los fabricantes han añadido algunas características, o trucos, a los sensores de las cámaras.
Sensores monocromo
El primero de ellos es el uso de un sensor monocromo de escala de grises, además de sensores de color RGB (rojo/verde/azul). Este truco ha sido utilizado por Huawei en el P9, Mate 9, P10 y Mate 10 Pro, pero también por Essential en el PH-1 o por HMD en el Nokia 9 PureView.
La ventaja de estos sensores monocromos es que no tienen que preocuparse de los colores a grabar y, por tanto, pueden concentrarse únicamente en la luz y los detalles. En Huawei, los sensores monocromos tenían, por tanto, mayor definición que los de color y permitían, por ejemplo, ofrecer un zoom híbrido manteniendo un excelente nivel de detalle. Por su parte, HMD Global explica que un sensor monocromo puede registrar tres veces más luz que un sensor RGB, y que el uso de 3 sensores monocromos y 2 sensores de color en el Nokia 9 PureView permite captar 10 veces más luz que un único sensor RGB.
El sensor de color RYB
Pero los sensores monocromos no son el único truco que utilizan los fabricantes. Para sus P30 y P30 Pro, Huawei ha decidido utilizar un nuevo tipo de sensor fotográfico, llamado SuperSpectrum, que no registrará la luz roja, verde y azul, sino la roja, amarilla y azul. Se trata de un cambio de un sensor RGB a un sensor RYB.
Según la información facilitada por Huawei, esta elección de sensor permitiría así registrar hasta un 40% más de luz que en el sensor del P20 Pro. Por tanto, los fotositos amarillos son capaces de registrar tanto la luz roja como la verde. Para distinguir entre la luz amarilla y la verde, Huawei se basa en la inteligencia artificial. Volveremos sobre ello más adelante.
Binning de píxeles
Por último, la principal tecnología utilizada para mejorar el brillo de los sensores es el pixel binning. De hecho, la idea es ofrecer sensores con un número muy elevado de megapíxeles. Los fabricantes empezaron primero con sensores de 48 megapíxeles, como el sensor IMX586 de Sony que se encuentra en el Honor View 20 o el Xiaomi Mi 9, y luego pasaron a 50, 108 y ahora 200 megapíxeles. Esta es la tecnología que ahora puedes encontrar incluso en el iPhone 14 Pro.
Sin embargo, en el modo por defecto, las tomas que salen del sensor son cuatro o nueve menos amplias, con sólo 12 o 12,5 megapíxeles.
¿Qué ocurrió mientras tanto? Es muy sencillo. De hecho, los fotositos del sensor, teóricamente encargados de grabar un píxel cada uno, han sido ensamblados por cuatro. Al ensamblar los cuatro píxeles grabados en uno solo, el smartphone analizará cuál es el color medio grabado y borrará el ruido digital. Esta es una buena forma no sólo de registrar cuatro veces más luz para el mismo píxel, sino también de anular el ruido digital que puede resultar de los ajustes ISO altos.
Modo retrato y gestión de la profundidad de campo
Debido al pequeño tamaño de los sensores fotográficos de los smartphones, y a las insignificantes variaciones en la apertura focal, la profundidad de campo es necesariamente alta de forma nativa en un smartphone. En la práctica, esto significa que, sin procesado, sería físicamente imposible ofrecer bonitos desenfoques de fondo para las fotos de retrato, que permitan desprender el rostro de la persona fotografiada, como ocurre, por ejemplo, con las cámaras réflex.
Afortunadamente, existen tratamientos, gracias a tres posibilidades.
Modo retrato con dos sensores
Para saber dónde debe mantenerse enfocado el sujeto y qué zona desenfocar, necesitas conocer la profundidad de la escena. El smartphone puede calcularlo utilizando un segundo sensor. Así, analizando las tomas de dos cámaras situadas en dos lugares distintos de la espalda, el smartphone podrá evaluar la diferencia entre las dos imágenes y reconstruir así parcialmente la escena en 3D. Así, el aparato podrá entender qué sujeto está enfocado, sobre quién se ha hecho el enfoque y qué zonas están borrosas.
Fotos en modo retrato del Pixel 7
Por otro lado, los Pixel 7 y Pixel 7 Pro de Google, que no utilizan sensores de profundidad, consiguen el mismo resultado. Para ello, la empresa utiliza una tecnología que denomina «una nueva forma de ver las cosas».doble píxel«. En pocas palabras, cada fotositio del Pixel 7 está dividido en realidad en dos fotositios, uno a la izquierda y otro a la derecha. Esto permite al smartphone grabar dos imágenes muy ligeramente desplazadas, analizar la profundidad de la escena gracias al paralaje y enfocar el sujeto.
Modo retrato con un solo sensor
Un método algo menos fiable de proporcionar el modo retrato con un solo sensor es utilizar algoritmos sencillos. Esto suele ocurrir en las cámaras frontales para selfies.
De hecho, los fabricantes que ofrecen esta función sólo se basan en los datos de un único sensor. Corresponde al procesador y al renderizador de imágenes analizar la fotografía capturada para resaltar el sujeto y difuminar a su alrededor. Por supuesto, debido a la menor información, especialmente sobre la profundidad, el resultado suele ser menos preciso y el recorte es a menudo aleatorio, sobre todo para el pelo o las gafas. Además, cuando quieras utilizar el modo retrato -o apertura- sobre objetos, algunos smartphones pueden impedirlo, ya que este modo sólo funciona sobre caras.
Modo Retrato con sensor ToF
Otra innovación en el mundo de la fotografía con smartphone es el sensor ToF, conocido como sensor «retrato». tiempo de vuelo«. Concretamente, se trata de un sensor que analiza la velocidad que tarda una señal luminosa emitida en retranscribirse en la cámara. Al analizar las distintas mediciones de diferentes puntos, el sensor permitirá realizar un mapeado 3D de la escena y analizar así la profundidad con precisión.
A partir de entonces, la cámara que utiliza además un sensor ToF podrá ofrecer un modo retrato especialmente preciso, incluso para las zonas más complejas, como ocurre en el Huawei P30 Pro.
Procesamiento de imágenes y aprendizaje automático
Ya lo hemos visto antes, pero desde hace unos años, muchos fabricantes de smartphones sólo tienen una frase en la boca cuando hablan de fotografía: inteligencia artificial.
En concreto, existen varias formas de IA. Puede ser un simple reconocimiento de escena, que hará que el modo automático sea aún más automático al ajustar los parámetros en función de si estás haciendo un retrato, una foto de comida o una foto de paisaje. Con Huawei y Honor, el modo AI te permite aumentar el azul del cielo cuando haces una foto de paisaje para que destaque aún más en la imagen, o acentuar el verde de la vegetación. En Samsung, gracias al reconocimiento de escenas y, por tanto, al modo AI, podremos cambiar al modo nocturno automáticamente.
Sin embargo, debemos tener en cuenta que algunos fabricantes están trabajando para ofrecer un renderizado más natural en determinados modos. Es el caso de Vivo, Xiaomi, Oppo y OnePlus, que se han asociado con Zeiss, Leica y Hasselblad para ofrecer un renderizado más neutro.
Sin embargo, a veces puede tratarse de inteligencia artificial aún más avanzada, con aprendizaje automático. Este es el caso, por ejemplo, del Pixel 7 Pro de Google. Los servidores de Google alojan miles de millones de imágenes y el Pixel 7 Pro es capaz de utilizarlas para reconstruir parte de lo que se espera de una foto. El Super Res Zoom del Pixel 7 Pro es capaz de aumentar artificialmente el nivel de detalle de una foto manteniendo un aspecto natural, ya que se basa en millones de imágenes similares.
Tomas múltiples para un mejor rango dinámico
En fotografía, el rango dinámico es la diferencia entre las zonas más brillantes de una imagen y las más oscuras. En una cámara con un rango dinámico bajo, será imposible que tanto el cielo azul como los colores de los edificios estén correctamente iluminados al mismo tiempo: o bien el cielo será todo blanco, como quemado por la luz, o bien los edificios serán negros, ahogados por las zonas de sombra.
El rango dinámico está intrínsecamente ligado al tamaño del sensor y sus fotositos. Cuanto más pequeño es el sensor, menor es el rango dinámico. Afortunadamente, para aumentar este rango dinámico, los fabricantes han integrado modos HDR ( alto rango dinámico(o alto rango dinámico) en sus cámaras.
Se trata de una técnica derivada directamente de la fotografía digital. En la práctica, se trata simplemente de hacer varias tomas con diferentes exposiciones, y luego ensamblarlas en un programa de edición de imágenes para garantizar que todas las zonas de la foto están correctamente expuestas. En el ejemplo de nuestra foto de paisaje, por ejemplo, el cielo será azul en la foto menos expuesta y el edificio estará bien iluminado en la foto más expuesta. Combinando las dos fotos, obtenemos la foto perfecta.
En los smartphones, el HDR es aún más interesante porque está incorporado de serie. No es necesario utilizar software de edición fotográfica, el procesador del smartphone calcula el renderizado de forma nativa.
Por lo general, los smartphones hacen varias fotos seguidas, cada una con una exposición distinta.
Modo nocturno, un modo HDR+++++++++
En los últimos años, los fabricantes han empezado a integrar un modo nocturno en la aplicación fotográfica de los smartphones. Ahora se encuentra en la inmensa mayoría de los modelos del mercado, a veces gestionado automáticamente por la IA.
En la práctica, se pueden utilizar varias tecnologías para este modo de fotografía nocturna. En Samsung, por ejemplo, para el modo «Súper poca luz» del Galaxy S9, el smartphone simplemente aumentaba la sensibilidad ISO y capturaba 12 imágenes diferentes. A continuación, el smartphone los compararía para ver dónde podría aparecer ruido digital. A continuación, eliminaba los artefactos que sólo aparecían en una toma y no en las otras 11, y luego las combinaba para obtener una foto con poca luz.
En Huawei, el modo Noche es más bien un modo HDR potenciado. El smartphone abrirá el obturador durante varios segundos para captar el máximo de luz y, por tanto, de información. Gracias a la estabilización por software, el smartphone es capaz de analizar el movimiento de tu mano y, por tanto, anular el desenfoque durante el procesamiento de la imagen. Esto significa que no tienes que utilizar un trípode ni dejar el smartphone en el suelo, como ocurre, por ejemplo, con OnePlus. Lo mismo ocurre con los sujetos en movimiento, ya que el smartphone sólo consigue retener la primera imagen fija de las personas.
Primera foto: lo que veo
Segunda foto: ¿qué #Pixel3 ver en modo nocturno pic.twitter.com/G2nyDmPGBa– Ulrich Rozier 🤭 (@UlrichRozier) 13 de marzo de 2019
Por último, en el lado de los smartphones Pixel de Google, también está elVista nocturna. es similar a un modo HDR. Consiste en capturar varias imágenes con diferentes exposiciones en función del movimiento y la luminosidad de la escena, y luego combinarlas no sólo para anular el ruido digital, sino también para eliminar el desenfoque de la toma final. Por último, utilizando laaprendizaje automáticoel smartphone podrá equilibrar automáticamente el balance de blancos tomando como referencia imágenes del mismo tipo.
Zoom con objetivos de distancia focal fija
Desde hace cinco años, los fabricantes multiplican los sensores en la parte trasera de los smartphones, pero también los objetivos. Si hemos visto que esta multiplicación de cámaras podía servir para captar más luz gracias a los sensores monocromos, o para ofrecer un modo retrato, uno de los usos más recientes es la integración de zooms ópticos.
De hecho, los fabricantes pueden ofrecer zooms calificados como x2, x3, x5 o incluso x10, como ocurre en el Huawei P30 Pro. Pero cuidado: en su estado actual, esta cifra no significa gran cosa.
Un objetivo zoom se define por la diferencia entre la distancia focal más corta y la más larga. En concreto, cuanto menor es la distancia focal, mayor es el ángulo de visión. A la inversa, una distancia focal larga dará lugar a un campo de visión más pequeño y, por tanto, a una mayor amplitud de visión.
Hoy en día, la gran mayoría -si no todos- de los smartphones del mercado ofrecen una cámara principal con un objetivo gran angular, equivalente a 24-28 mm. Este objetivo gran angular se llama así porque tiene una distancia focal más corta que el estándar de 50 mm. Nota: el gran angular no debe confundirse con el ultra gran angular, que se trata más adelante.
Además de este objetivo gran angular, también hay objetivos denominados «zoom» x2, x3 o x5. Suele ser un zoom basado en la distancia focal del objetivo principal. Por ejemplo, en el Samsung Galaxy S22, el zoom óptico x3 es en realidad un objetivo con una distancia focal equivalente a 70 mm.
Lo mismo ocurre con los objetivos ultra gran angular que se encuentran en la parte posterior de los smartphones. Se trata, como su nombre indica, de objetivos con un ángulo aún mayor -y, por tanto, una distancia focal más corta- que en las cámaras principales. El objetivo ultra gran angular del Galaxy S22, por ejemplo, permite una distancia focal de hasta 13 mm, con un campo de visión de 120°.
En general, con muy pocas excepciones -como el Samsung Galaxy S4 Zoom o el reciente Sony Xperia 1 IV- no existe un verdadero zoom óptico progresivo en un smartphone. El nivel de zoom óptico es incremental, a medida que pasas de un objetivo al siguiente. Todo lo demás es un zoom híbrido. Entre el gran angular y el teleobjetivo, por ejemplo, el smartphone calculará la nitidez utilizando los datos de ambos sensores.
Para muchos, la parte fotográfica es muy importante a la hora de elegir un nuevo teléfono. ¿Cuál es el mejor smartphone para fotografía? Aquí tienes nuestra selección de los mejores, en diferentes rangos de precios.
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