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Qué hay dentro de la cámara de mi teléfono inteligente: explicación de la unidad de hardware y software

A medida que los teléfonos se hicieron más grandes y mejores, también lo hicieron las cámaras de los teléfonos inteligentes. Si desea saber qué hay dentro de la cámara de un teléfono inteligente, debe saber cómo funciona y la precisión necesaria para hacer posible la fotografía con el teléfono.


¿Qué hay dentro de la cámara de un teléfono inteligente?


Lo primero es lo primero, antes de hablar sobre cómo un teléfono inteligente captura imágenes, debemos saber qué hay dentro. El hardware de la cámara de un teléfono inteligente convencional incluye ciertos componentes. Estos son la lente, el sensor, el ISP o el procesador de señal de imagen y, en algunos casos, un sensor ToF. Hablemos de las partes dentro de la cámara de un teléfono inteligente.

Lente

¿Qué hay dentro de la cámara de mi teléfono inteligente? Lente LG V30 con OIS de 3 ejes
Captura de pantalla de una lente LG V30 del video de SZ Tech

La lente de la cámara de un teléfono inteligente es simplemente una pieza de material transparente y pulido (plástico o vidrio) que enfoca la luz en el sensor de la cámara. Es prácticamente la única parte de la cámara de un teléfono inteligente visible para usted.

Enfoca la luz inclinándola hacia el sensor, proporcionándole los detalles esenciales que necesita para crear una fotografía. La distancia focal de la cámara de su teléfono determina el campo de visión (qué tan ancha o estrecha será la foto).

Por ejemplo, la cámara principal del Samsung Galaxy S20 Ultra tiene una distancia focal de 25 mm, la ultra gran angular tiene una distancia focal de 13 mm y el teleobjetivo está configurado en 103 mm. Sin embargo, la distancia focal de la cámara del teléfono inteligente es fija, por lo que obtienes tres lentes diferentes para gran angular, ultra gran angular y telefoto.

Abertura

qué hay dentro de la cámara de un teléfono inteligente: apertura

Una apertura es la apertura que decide cuánta luz entrará a través de la lente, en el sensor de la cámara. Tener una apertura amplia significa que puede capturar fotos mejores y más estables con poca luz.

Una apertura está determinada por el símbolo de parada ƒ (ƒ /). Si la apertura de la apertura es amplia, deja entrar más luz, y cuando está configurada en una apertura estrecha, llega menos luz al sensor de la cámara.

Cuanto menor sea el número ƒ /, mayor será la apertura. Entonces significa que la apertura está completamente abierta a ƒ / 1.7, y casi completamente cerrada a ƒ / 8 o más. La mayoría de las cámaras de los teléfonos inteligentes vienen con una apertura fija, lo que significa que no es ajustable.

El desenfoque del fondo en el modo retrato de su teléfono se logra en parte debido a la gran apertura (ƒ / 1.7 más o menos). Una apertura más amplia captura una profundidad de campo reducida, lo que significa desenfocar todo lo que está detrás / alrededor del sujeto enfocado. Una profundidad de campo más profunda es cuando el fondo también está tan enfocado como el sujeto.

Por ejemplo, la cámara principal del iPhone 12 tiene una apertura de ƒ / 1.6 y la lente ultra ancha tiene una apertura de ƒ / 2.4. Los teléfonos inteligentes apuntan a un número ƒ / más bajo para que el sensor pueda capturar una imagen más brillante en situaciones de poca luz.

El sensor

qué hay dentro de la cámara de un teléfono inteligente - Sensor
Sensor de cámara de smartphone. Captura de pantalla del video de SZ Tech

Esta es la parte de la cámara de su teléfono inteligente donde la luz del exterior se traduce en señales, acercándola un paso más a convertirse en una fotografía. El sensor es una de las partes más sofisticadas dentro de la cámara de un teléfono inteligente.

Cuando dices que tu teléfono tiene una cámara de 12 MP, básicamente estás hablando del sensor. Una cámara de 12MP significa que el sensor de esa cámara tiene 12 megapíxeles. 1 megapíxel es igual a 1 millón de píxeles. Por lo tanto, el sensor de la cámara de su teléfono inteligente tiene 12 millones de pequeños cuadrados con filtros de color rojo, verde y azul para capturar la luz que proviene del exterior.

Los píxeles más altos no siempre son de mejor calidad

El nombre técnico de un píxel es fotosito, y un fotosito viene en diferentes tamaños, medidas en micrómetros o µm. En pocas palabras, cuanto más grande es el fotosito, más luz puede capturar. Por lo tanto, es posible que la cámara de un teléfono inteligente con un sensor de 64 MP que tenga un píxel / fotosito de 8 µm no funcione tan bien como un sensor de 12 MP con un píxel de 2,4 µm.

Un artículo sobre The Smartphone Photographer habla sobre las cámaras del Samsung Galaxy S20 Ultra. La cámara de 108 MP del teléfono tiene un tamaño de píxel de 0,8 µm, que se establece en una proporción de 9: 1, lo que genera un superpíxel grande de 2,4 µm, lo cual es bueno. A modo de comparación, una cámara DSLR puede tener píxeles individuales de hasta 8,4 µm.

ISP (procesador de señal de imagen)

Un ISP o procesador de señales de imagen es el cerebro de una cámara. El trabajo principal del ISP es convertir una señal de imagen en una imagen visible que puede ver a través de la pantalla de su teléfono. Los ISP de hoy hacen mucho más que convertir la luz de señales en imágenes.

El ISP de un teléfono inteligente maneja la corrección HDR, la corrección de color, la reparación de píxeles dañados e incluso la corrección de IA para mejorar la calidad de la imagen.

Por lo general, obtiene el ISP incluido en el procesador de su teléfono, por lo que el módulo de la cámara física de su teléfono es tan bueno como el procesador que lo asiste. Por ejemplo, el último procesador Qualcomm Snapdragon 888 viene con un ISP Qualcomm Spectra 580.

La compañía ha refinado el ISP a un nivel en el que los teléfonos con un chip Snapdragon 888 pueden tomar imágenes de hasta 28MP de todas las lentes de una configuración de cámara triple a la vez. Convertido a píxeles, significa que el ISP está optimizado para procesar la luz capturada por 84 millones de píxeles al mismo tiempo.

Sensor de tiempo de vuelo

Es un componente bastante nuevo, pero es capaz de llevar la experiencia de la cámara del teléfono inteligente a un nuevo nivel. El sensor de tiempo de vuelo es un sensor adicional que emite un láser infrarrojo para medir la profundidad de una escena.

El resultado son fotografías mejor enfocadas y aplicaciones precisas de AR (realidad aumentada). El escáner LiDAR de la línea iPhone 12 Pro es un ejemplo de sensor ToF. Utiliza láseres para escanear el entorno, evitar obstáculos (en robots de limpieza) y medir la profundidad precisa de una escena.

¿Cómo funciona la cámara de su teléfono inteligente?


¿Cómo funciona la cámara de un teléfono inteligente? ¿Qué hay dentro de la cámara de un teléfono?
Imagen: Pixabay

Ahora que conoce los componentes de la cámara del teléfono inteligente, compilemos el panorama general. En una cámara DSLR convencional, puede ajustar el enfoque, la apertura, la velocidad de obturación, ISO y luego hacer clic en una imagen. Sin embargo, la cámara de un teléfono es muy diferente, pero los principios siguen siendo los mismos.

La distancia focal y la apertura de la cámara de un teléfono son fijas y tampoco hay obturador físico. Entonces controlas la cantidad de luz al encender el sensor. Cuando haces clic en el obturador, tu teléfono enciende el sensor y comienza a capturar luz. Una vez que ha capturado lo suficiente, el sensor convierte la luz en la señal y la envía al ISP.

Luego, el ISP toma la señal, hace la corrección necesaria y usted ve la imagen final en la pantalla de su teléfono.

Cuando haga clic en una imagen con poca luz, notará que la imagen que capturó será más brillante y mucho mejor de lo que podía ver cuando iba a hacer clic en ella. Esa es la magia que hace el ISP o el procesador de señal de imagen de su teléfono.

Quizás también quieras saber

¿Cuál es la diferencia entre la cámara de un teléfono inteligente y una DSLR?

CaracterísticaDSLRCámara de teléfono inteligente
TallaLa cámara DSLR más ligera pesa aproximadamente 700 gramosLa mayoría de los teléfonos inteligentes pesan menos de 500 gramos
Tamaño del sensor25,1 x 16,7 mm (sensor APS-C convencional)12,8 x 9,6 mm (uno de los tamaños de sensor más grandes)
Capacidad de la lenteLente única para capturar desde diferentes distancias focalesSe necesitan múltiples lentes
AberturaApertura ajustable para capturar el desenfoque del fondo o mantenerlo nítidoApertura fija
Obturador físicosiNo
EstabilidadEstabilización de imagen ópticaEstabilización de imagen óptica (depende del modelo)
Procesamiento de imágenesLo que ves es lo que capturasCorrección post-clic a través de ISP usando AI
Zoom óptico de entrada / salidasiDepende del modelo

Si bien las diferencias de procesamiento se reducen todos los días, existen algunas diferencias clave entre las cámaras de los teléfonos inteligentes y las cámaras DSLR. Éstos son algunos de ellos:

¿Qué es el triángulo de exposición?

Triángulo de exposición

El triángulo de exposición es una combinación de velocidad de obturación, apertura e ISO. Es un principio básico para quienes usan cámaras DSLR. Como no puede controlar la exposición físicamente en un teléfono inteligente, se ajusta a través de la velocidad del obturador o el tiempo durante el cual el sensor de la cámara de su teléfono permanece abierto a la luz.

¿Por qué los teléfonos tienen cámaras triples o cuádruples?


Las lentes DSLR tienen distancias focales variables, lo que le permite acercar o alejar la imagen sin problemas. Dado que aún no se ha incorporado en los teléfonos, los teléfonos inteligentes ahora están equipados con lentes gran angular, ultra gran angular, telefoto y macro.

Entonces, cuando esté grabando un video en su teléfono, puede acercar o alejar ópticamente sin comprometer la calidad de la imagen.

Los ISP se han vuelto más sofisticados y los componentes pueden caber en mucho menos espacio, lo que hace que los teléfonos sean capaces de alojar varias cámaras.

¿De qué están hechas las cámaras telefónicas?


La lente de un teléfono inteligente convencional está hecha de vidrio o plástico, el sensor está hecho de un semiconductor sensible a la luz. La carcasa exterior de una cámara que ves en la parte posterior de un teléfono está hecha de material endurecido como cristal de zafiro.

Redondeando


Eso es. Así es como todos los componentes de su teléfono inteligente convierten la luz en señal, en una fotografía imprimible. Sin embargo, la innovación en el sector de los teléfonos inteligentes está mejorando la forma en que funcionan estas cámaras.

Una de las innovaciones más simples pero más sorprendentes es OIS en la cámara de un teléfono. Significa que el módulo de la lente se ajusta físicamente para evitar temblores cuando está tomando una fotografía. Samsung agregó una apertura ajustable al Samsung Galaxy S9, lo que resultó en fotos nítidas incluso en escenarios con iluminación excesiva.

Hoy en día, Google Pixel y el iPhone SE 2 con una sola lente de cámara son ejemplos de IA, corrección avanzada de ISP y aplicaciones de IA. Entonces, cuando pregunta qué hay dentro de su teléfono inteligente o cómo funciona la cámara de un teléfono inteligente, la respuesta es una combinación de hardware y software.

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