Desde la llegada de la fotografía digital, las cámaras digitales, especialmente las réflex digitales, han ofrecido una calidad de imagen excepcional. Sin embargo, en la última década, sucedió algo que provocó una caída del 84 por ciento en el envío mundial de cámaras entre 2010 y 2018, de 121 millones a solo 19 millones, según un estudio japonés. El factor más importante que ha desencadenado la caída es el aumento de la cámara del teléfono inteligente.
Las lentes de las cámaras de los teléfonos inteligentes deben mover su enfoque a la posición correcta para obtener la toma perfecta. Imagen: Pixabay
Los fabricantes de equipos originales (OEM) han realizado algunos avances notables en la tecnología de la cámara, ajustando algunas características increíblemente innovadoras en un factor de forma que normalmente no se consideraría capaz. Introdujeron características como sensores de 50 MP, zoom óptico de 10x (en algunos casos, un zoom digital de 100x que desafía la física). Cargado con múltiples cámaras, sensores y tecnologías avanzadas de software, la ciencia detrás del funcionamiento de las cámaras es emocionante.

Retos y funcionamiento de las cámaras de los teléfonos inteligentes.

Las cámaras de teléfonos inteligentes funcionan esencialmente como cualquier otra cámara. El fotógrafo enfoca la lente en el objeto. La luz reflejada por el objeto ingresa a la lente, cuya cantidad está regulada por la abertura, el tamaño de la abertura que permite la entrada de luz. A medida que la luz se mueve hacia los sensores, el obturador regula la duración de la exposición a la luz del sensor. La luz finalmente llega al sensor, que luego captura la imagen. Esta imagen es procesada y grabada por el hardware. Sin embargo, las cámaras de teléfonos inteligentes se enfrentan a limitaciones de espacio severas, lo que hace que sea difícil colocar sensores más grandes y arreglos de lentes complicados en un teléfono inteligente elegante, que es el mayor desafío.
Entonces, ¿cómo ofrecen las cámaras imágenes de alta calidad?

Enfocando a la derecha

Para hacer clic en una imagen de calidad, el enfoque debe ser el correcto. Las lentes de las cámaras de los teléfonos inteligentes deben mover su enfoque a la posición correcta para obtener la toma perfecta. Varias tecnologías han evolucionado para ayudar a las cámaras a enfocar mejor. La detección de contraste es la técnica de enfoque automático más antigua. Su objetivo es lograr el máximo grado posible de contraste entre píxeles a medida que aumenta la diferencia de intensidad entre píxeles adyacentes con el objeto enfocado.
La popular característica de enfoque automático de detección de fase, por otro lado, tiene fotodiodos dedicados en los sensores. El método incluye comparar pares de imágenes generadas dividiendo la luz entrante del objeto. Anteriormente, solo se podían usar unos pocos píxeles dedicados de detección de fase. En lanzamientos recientes, la tecnología ha mejorado aún más, utilizando todos los subpíxeles para la detección de fase dual y, por lo tanto, empleando todos los píxeles para el enfoque automático.
El enfoque automático de doble píxel utiliza un mayor número de puntos de enfoque en el sensor. Cada píxel del sensor consta de dos fotodiodos, que pueden funcionar juntos o por separado. A medida que los rayos de luz pasan a través de la lente y golpean el diodo, el procesador analiza las señales de cada diodo y calcula las diferencias de fase para lograr el enfoque en solo milisegundos.

Ecosistema de lentes múltiples

Conceptos básicos de la cámara: longitud focal, apertura y velocidades de obturación

Antes de comprender la importancia de un ecosistema de lentes múltiples en las cámaras de los teléfonos inteligentes, es esencial comprender los tres factores importantes: distancia focal, tamaño de apertura y velocidades de obturación. Para capturar una variedad de fotos, desde primeros planos de objetos distantes hasta tomas de gran angular, el zoom es una de las características más importantes. Una longitud focal más larga proporciona un factor de zoom mayor, mientras que una longitud focal más corta proporciona una función más amplia o "alejada".
La apertura desempeña un papel fundamental, ya que regula la cantidad de luz que necesita entrar en la cámara para controlar la vista que aparece enfocada, también conocida como profundidad de campo. Mientras que las aperturas amplias ayudan a darle bokeh, ese desenfoque de fondo desenfocado y soñador que resalta el sujeto. Las aberturas más estrechas ayudan a la fotografía panorámica o tomas más grandes al mantener enfocado más fondo. La relación F / parada, que es la distancia focal de la lente dividida por el tamaño de la abertura, es un indicador de la cantidad de luz que llega al sensor de la cámara.
La velocidad de obturación correcta es importante ya que determina la exposición correcta. Una velocidad más baja daría como resultado imágenes borrosas, y una velocidad más rápida dará como resultado fotografías más oscuras. Los teléfonos inteligentes están equipados con obturadores electrónicos, que le indican al sensor que grabe el objeto durante un tiempo determinado.
La duración del obturador determina el tiempo de exposición, lo que importa en escenarios con poca luz y al grabar sujetos en movimiento. Una exposición prolongada significa más luz, pero también significa que los sujetos en movimiento están borrosos. Otro problema con las exposiciones prolongadas es el movimiento de la cámara, donde el movimiento de la mano puede provocar una toma borrosa. Esto se puede solucionar mediante mecanismos de estabilización óptica de imagen (OIS) que mueven sensores o lentes para contrarrestar pequeños movimientos.

Lentes múltiples y tamaño de sensor

Los desafíos exigen innovación, y varias cámaras hacen exactamente eso en los teléfonos inteligentes con poco espacio. En una configuración de cámara triple, cuádruple o penta, cada lente juega un papel específico. La cámara principal a menudo presenta el sensor más grande.
El tamaño del sensor juega un papel importante ya que cuanto más grande sea el sensor, mayor será la cantidad de luz que capturará, lo que resulta en un rango dinámico e imágenes más nítidas incluso en condiciones de poca luz.
Además de la cámara principal, el conjunto de lente generalmente incluye una cámara de gran angular, una cámara de teleobjetivo, un sensor de detección de profundidad de tiempo de vuelo y, en algunos casos, una cámara de super zoom dedicada.
La cámara de detección de profundidad generalmente ayuda a la separación del fondo, generando un mejor bokeh. También ayuda en aplicaciones de realidad aumentada (AR).
La cámara de gran angular generalmente tiene una apertura más grande y una distancia focal más corta, lo que permite a los usuarios ajustar más en el marco para capturar fotos con gran angular alejadas.

Teleobjetivo y funciones de zoom

Con la combinación de lentes, las cámaras de los teléfonos inteligentes ofrecen funciones de zoom digital, óptico e híbrido. El zoom digital corta las áreas alrededor de una escena (recorta, para usar el término técnico) para dar la sensación de que el objeto está más cerca. Parte de la información se pierde en este proceso a medida que los datos se descartan y se interpolan.
El zoom óptico ofrece la forma más real de aumento al manipular la luz para agrandar un sujeto. Esto da el mejor resultado y no tiene pérdidas.
El zoom híbrido utiliza las capacidades de zoom óptico y digital junto con el software para proporcionar una opción de zoom mucho más allá de las capacidades normales de una cámara. La idea es que, si bien el zoom digital es con pérdida, es posible acercarlo hasta cierto punto sin causar una pérdida perceptible de calidad. Junto con sensores grandes, zoom óptico largo y el software adecuado, algunos resultados increíbles son posibles.
Para adaptarse a lentes largos, algunos teléfonos inteligentes están equipados con una cámara de telefoto con un innovador diseño de periscopio que utiliza un elemento de prisma para doblar la luz en un ángulo de 90 grados. Al doblar la luz, elimina la necesidad de una lente larga que sobresalga por la parte posterior de su teléfono.
La estructura periscópica y las lentes de prisma reflejan la luz varias veces para lograr una mayor distancia focal. Teleobjetivo adicional más pequeño se está utilizando para el zoom de rango medio para lograr una transición perfecta del zoom de rango medio a zoom de largo alcance. Los teléfonos inteligentes también están mejorando las capacidades de zoom digital a 100x utilizando técnicas de agrupamiento de píxeles.
Para el zoom de video, los teléfonos inteligentes emplean el zoom de audio direccional, en el cual los micrófonos omnidireccionales en la parte superior, inferior y posterior pueden capturar con precisión el sonido circundante. A medida que el foco de la cámara se acerca, el sonido de más lejos se amplificará a través del software. El sistema también filtra otros ruidos de fondo.

AI al rescate

Existen diversas tecnologías digitales y técnicas de procesamiento de software que pueden emplearse para garantizar que múltiples lentes funcionen sin problemas en diversas condiciones de iluminación, y que la función de zoom brinde los resultados deseados.
Los procesadores de señal avanzados y las unidades de procesamiento neuronal, ahora estándar en la mayoría de los chips de teléfonos inteligentes, ofrecen resultados impresionantes en tiempo real. El hardware de soporte, como el sensor de tiempo de vuelo, emite luz infrarroja para mejorar la profundidad de las imágenes, creando un efecto bokeh multinivel. También es un mapeo de distancia muy preciso y tecnología de imágenes en 3D.
El zoom afecta la claridad de la imagen, que se aborda empleando técnicas como la coincidencia de bloques y los algoritmos de filtrado 3D (BM3D) por primera vez como soluciones de reducción de ruido y desenfoque. El uso de tecnologías de Inteligencia artificial está en aumento en las cámaras móviles y se está empleando para múltiples propósitos, desde combinar múltiples cuadros de múltiples cámaras, identificar puntos de referencia, fondos y más, y utilizar sus algoritmos para extraer detalles, eliminar el ruido. imagen y mejorar el procesamiento de imágenes al tiempo que admite múltiples escenarios de fotografía.
La combinación de mejores ecosistemas de lentes y tecnologías digitales avanzadas están abriendo un reino completamente nuevo para la cámara del teléfono inteligente, que tiene un inmenso potencial en el futuro cercano.
El autor es el director de marketing (marca Huawei), Consumer Business Group, Huawei
    
Encuentre los últimos y futuros dispositivos tecnológicos en línea en Tech2 Gadgets. Obtenga noticias de tecnología, reseñas de gadgets y calificaciones. Aparatos populares que incluyen especificaciones, características, precios, comparación de portátiles, tabletas y dispositivos móviles.
                

Via: FirstPost