¿Buscas un teléfono móvil con una buena cámara?

Te explicamos los criterios técnicos que influyen en la calidad de imagen que ofrecen las cámaras de los móviles para que los tengas en cuenta a la hora de elegir

 

Características de las cámaras de los móviles

 

 

 

Calidad óptica del objetivo

Para fotografía sería quizás el factor más importante: la nitidez del objetivo y si tiene algún tipo de aberración óptica perceptible.

En la práctica sin embargo no es un factor tan determinante en el caso de los teléfonos móviles porque las imágenes van a estar muy procesadas, sobre todo por los algoritmos de reducción de ruido (ruido electrónico / granulado)

Cuando abrimos una foto del móvil en el ordenador y la ampliamos un poco, normalmente veremos que no hay puntos individuales, sino una especie de trazos como si fuera un cuadro impresionista, un efecto acuarela.

El software que procesa la información del sensor y genera la imagen JPEG final tiene normalmente más impacto en la nitidez de imagen que la óptica o la resolución real del sensor.

 

 

Tecnología del sensor

Este es un aspecto importante, pero sólo si comparamos teléfonos móviles de generaciones muy diferentes, es decir, con varios años de diferencia en su fabricación.

La mayoría de los teléfonos móviles actuales incluyen sensores de la serie IMX de Sony o la serie ISOCELL de Samsung.

Son sensores retroiluminados (BSI: Back-Side Illuminated sensor): la electrónica de cada celda fotosensible se sitúa por debajo de la superficie que capta la luz, para que cada pixel tenga más superficie de captación efectiva.

Cada fabricante y cada modelo introduce sus propias variaciones para mejorar algunos aspectos, pero a grandes rasgos: los sensores de generaciones similares van a ofrecer rendimientos y resultados similares.

Como ocurre con la calidad óptica, el resultado final va a depender más del procesado que se aplica a la información del sensor que de las pequeñas diferencias de rendimiento entre sensores.

 

 

Resolución / megapíxeles

A partir de una resolución mínima (8-10Mpx) no es importante, es más que suficiente para la mayoría de los usos. No elijas un móvil porque tenga más resolución.

Los sensores de los móviles son muy pequeños.

Cuanta más alta es la resolución, más pequeñas serán las celdas fotosensibles y peor será su rendimiento (menor relación señal-ruido)

Esto quiere decir que aunque el rendimiento global va a ser similar, porque está asociado a la superficie total del sensor, el ruido o granulado en el detalle se va a ‘comer’ la nitidez que correspondería a la resolución física del sensor.

Dicho de otra forma: un sensor pequeño de 48Mpx y un sensor pequeño de 10Mpx van a generar los dos un nivel de detalle similar en la imagen final.

Algunos móviles con sensores de alta resolución lo que hacen realmente es agrupar celdas para generar imágenes de menor resolución.

Por ejemplo, un sensor de 48Mpx puede promediar la información de cada grupo de 4 celdas para generar una imagen de 12Mpx.

El promediado siempre aumenta la relación señal a ruido, ya que el ruido es aleatorio, no tiene correlación con los puntos a su alrededor. Pero probablemente una celda 4 veces mayor daría directamente un mejor comportamiento.

Sin embargo, dependiendo de las técnicas de promediado (algoritmos de procesado) también se pueden conseguir cosas interesantes, como por ejemplo aplicar diferentes exposiciones a cada pareja de celdas de un grupo de 4, para aplicar técnicas HDR (alto rango dinámico) con una sola toma.

La imagen procesada en 48Mpx tendrá normalmente un aspecto más plano, menos contrastado, con algo más de ruido (granulado) apreciable y con un nivel de detalle similar a la de 12Mpx.

Con 10-12Mpx es más que suficiente para vídeo (4K tiene una resolución de unos 8Mpx) y más que suficiente para el 99.9% de las fotos que vamos a hacer, ya que se van a publicar online y se van a ver en dispositivos pequeños (o en pantalla de ordenador pero raramente a pantalla completa)

Si quieres imprimir alguna foto, esos 10-12Mpx sirven para imprimir a gran calidad (300dpi) en formatos relativamente grandes (más de 30cm o el doble si reducimos a 150dpi)

 

 

Apertura

En la mayoría de los teléfonos móviles los objetivos de las cámaras no tienen diafragma.

El diafragma es como el iris del ojo: se abre más o menos para dejar pasar la cantidad justa de luz. Por lo tanto en los móviles el objetivo siempre está totalmente abierto.

Esa apertura del objetivo también puede ser un factor a tener en cuenta.

La apertura nos da idea de la cantidad de luz que va a llegar al sensor (por unidad de tiempo). Se mide con el número F, que relaciona el diámetro del objetivo con su longitud focal.

Simplemente: cuanto menor sea el número, mayor es la apertura y más luz llega al sensor:

Aperturas típicas en cámaras de móvil: f/1.8 > f/2.0 > f/2.8

Por ejemplo, un objetivo con f/2.0 deja pasar el doble de luz que un objetivo con f/2.8

Esos incrementos de doble o mitad se llaman en fotografía pasos de luz.

La diferencia entre aperturas nos puede dar una pequeña ventaja cuando la escena recibe menos luz.

Por ejemplo, si el objetivo nos da 1 paso más de luz, podremos disparar al doble de velocidad para congelar la imagen y que no aparezca movida (o trepidada por los pequeños movimientos de la cámara)

De la misma forma, 1 paso más de luz en el objetivo evita subir un paso de ISO (la sensibilidad o ganancia electrónica, cuanto más alto el ISO más granulado habrá en la imagen final)

Ten en cuenta de todas formas que en el día a día las diferencias de 1 paso de luz no van a suponer una mejora radical, ni mucho menos. Simplemente son una pequeña ventaja.

 

 

Distancia focal / ángulo de visión

La focal o distancia focal es una característica óptica del objetivo, pero a efectos prácticos nos dice cómo va a ser el ángulo de visión.

Cuanto más grande sea la distancia focal (se mide en milímetros) más cerrado es el ángulo de visión.

Como el ángulo de visión depende también del tamaño del sensor, se suele utilizar la distancia focal equivalente, es decir, tomando como referencia una cámara con sensor o película de 35mm.

Una focal equivalente de 15mm nos daría unos 100º de ángulo de visión horizontal (suponiendo un encuadre apaisado).

Una focal equivalente de 25mm nos da unos 70º de ángulo de visión

Una focal equivalente de 50mm correspondería con un ángulo de unos 40º

Las focales (equivalentes) entre los 35-50mm se suelen llamar focales normales, y nos dan un punto de vista que encaja más o menos con el ángulo de visión de una persona.

Por debajo de los 30mm ya se consideran objetivos angulares, y por debajo de los 20mm se les suele llamar objetivos gran angulares.

Por encima de los 75mm se les denomina teleobjetivos (teleobjetivos cortos), teleobjetivos medios hasta unos 300mm, y teleobjetivos largos por encima de 300mm.

Los teleobjetivos ofrecen un ángulo de visión estrecho, que lo asociamos con un aumento o acercamiento de una escena lejana.

La cámara de los móviles (la cámara principal si tiene más de una) suele tener un objetivo angular, por debajo de los 30mm equivalente.

 

Número de cámaras / zoom óptico vs zoom digital

Los objetivos de los móviles son de focal fija, no pueden hacer zoom óptico (pasar progresivamente de una distancia focal a otra).

Para solventar esta limitación, algunos modelos incluyen varias cámaras, cada una de ellas con un objetivo de focal diferente.

Si el móvil tiene una cámara secundaria, normalmente lleva un objetivo con focal mayor: telephoto / teleobjetivo, aunque su focal equivalente no suele llegar a lo que se consideraría teleobjetivo (>75mm)

Si tiene dos cámaras secundarias, una será telephoto y otra será gran angular (wide / ultra wide)

Cada cámara es independiente. Tiene su propio sensor, su propio sistema de enfoque, resolución, etc.

Habitualmente la cámara principal es la que tiene mejores prestaciones: mayor apertura, mayor resolución, mejor sistema de enfoque…

La cámara de tipo telephoto se utiliza por ejemplo para emular el desenfoque de fondo en el modo retrato.

 

Zoom óptico

El zoom es el proceso, la acción, de pasar de una distancia focal a otra en un objetivo de focal variable.

Podemos hacer zoom hacia focales más largas (estrechamos el ángulo de visión y la sensación es de acercarnos más a un sujeto de la escena) o podemos hacer zoom hacia focales más cortas (ampliamos el ángulo de visión y la sensación es de alejarnos de un punto concreto de la escena)

Popularmente se tiende a asociar el término ‘hacer zoom’ con el recorrido hacia focales largas (teleobjetivo): ‘haz zoom para verlo más de cerca…

Cuando se habla de un zoom 2x, 5x, etc. nos estamos refiriendo a la relación entre la focal más corta y la más larga de un objetivo.

Por ejemplo, un objetivo que va desde los 18mm hasta los 55mm de distancia focal. Si dividimos 55 entre 18 nos da 3, que correspondería con un zoom 3x

En los móviles no hay objetivos de focal variable. Cuando se habla de zoom óptico nos referimos a que podemos usar una de las cámaras secundarias para cambiar la distancia focal.

Si por ejemplo la cámara principal tiene una distancia focal equivalente de 28mm y la cámara secundaria de tipo telephoto tiene una distancia focal de 56mm, entonces nos dirán que el móvil tiene zoom óptico 2x.

Pero ten en cuenta que entre esas dos focales no hay focales intermedias ‘ópticas’, no hay zoom óptico progresivo en los móviles.

 

Zoom digital

Para cualquier focal intermedia que no coincide exactamente con las focales de la cámara principal o las secundarias, el teléfono hace simplemente un recorte de la imagen proporcionada por el sensor.

Cuando hacemos zoom digital el sistema simplemente coge una parte de la imagen del sensor, el resto se desperdicia.

Por ejemplo, imagina que comenzamos a hacer zoom desde la cámara principal (1x – 28mm)

Vamos subiendo hasta 1.5x  y lo que vemos es un recorte del sensor de la cámara principal.

Seguimos progresivamente hasta 2x y en ese momento el sistema activa la cámara telephoto (56mm). Como en este caso se utiliza todo el sensor de la segunda cámara el salto de calidad será apreciable.

Seguimos subiendo a 3x, 4x, 5x…

A partir de 2x en nuestro ejemplo, todas las focales por encima serán zoom digital, un recorte sobre el sensor de la cámara secundaria o de la cámara principal (que normalmente tiene mejores prestaciones)

Todo lo que sea zoom digital, una focal que no coincida con la de una de las cámaras, va a degradar la calidad de la imagen.

Es equivalente a coger la imagen sin ningún zoom, llevarla al ordenador y recortarla hasta conseguir un encuadre más cerrado.

Piensa que si ya de por sí los sensores de los móviles son pequeños (con los inconvenientes asociados) hacer zoom digital es equivalente a usar un sensor cada vez más pequeño, recogiendo menos información, más ruido… y todo eso lo reescalamos al mismo tamaño que una imagen normal que utilice todo el sensor.

 

El zoom digital sólo deberíamos utilizarlo cuando no nos quede más remedio, por ejemplo si tenemos que hacer la foto y publicarla en ese momento y no nos da tiempo a editar ni recortar en el propio móvil.

En cualquier otro caso es preferible usar las focales nativas de cada una de las cámaras para aprovechar todo el sensor.

 

 

Sistema de enfoque automático

La mayoría de los móviles actuales utilizan un sistema de enfoque híbrido que combina técnicas de enfoque por detección de fase (muy rápido) y enfoque por detección de contraste (muy preciso).

En el sistema de enfoque por detección de fase (PDAF – Phase Detection AutoFocus) se utilizan algunas parejas de celdas del sensor para triangular la distancia al objeto que estamos enfocando.

En los sensores Dual Pixel todas las celdas actúan a la vez, por parejas, como detectores de fase, y una vez enfocada la escena esas mismas celdas recogen la información de la imagen.

Como ocurre con otros apartados técnicos, el rendimiento del sistema de enfoque depende mucho de la parte software, de los algoritmos que utilice la aplicación o el sistema.

 

 

Características específicas para vídeo

En el apartado de vídeo es donde creo que ha habido más evolución tecnológica en los últimos años. Tanto en cámaras tradicionales como en los teléfonos móviles.

¿Qué características serían las más importantes?

 

Resolución: 4K vs 1080p

Grabar en 4K tiene la ventaja de que te da más margen en edición.

Aunque publiques en 1080p, editar el material en 4K te permite reencuadrar una toma o hacer zoom (x2) sin pérdida de calidad.

También, al reescalar desde 4K a 1080p se consigue reducir algo el ruido y aumentar un poco la nitidez.

Como desventaja estaría el tamaño de los ficheros que se generan y que vas a necesitar un equipo con cierta potencia para editar.

Por supuesto se puede grabar directamente a 1080p y obtener resultados excelentes.

 

Fotogramas por segundo / frame rate

El número de fotogramas por segundo (fps) determina en cierta forma el estilo del vídeo.

  • 24 fps (24p)
    Es la tasa de fotogramas que se asocia al cine. Con esta velocidad se consigue un efecto conocido como ‘motion blur’ que va muy bien en vídeos que cuentan una historia o que se quieren centrar más en un aspecto más artístico.
  • 60 fps (60p)
    Es una frecuencia que se asocia a las transmisiones deportivas y la televisión. La imagen de cada fotograma aparece más ‘congelada’ y la sensación es más cercana a la realidad. Va muy bien para vídeos con un estilo más de documental.
  • 30 fps (30p)
    Es una tasa de fotogramas intermedia, relacionada con el estándar norteamericano NTSC. Es la velocidad más utilizada en todos los medios, tanto a la hora de publicar como a la de reproducir.
  • 120 / 240 / 480 / 960 fps
    Son tasas de alta velocidad para generar efecto de cámara lenta en edición. En muchos casos estos modos de vídeo están limitados de alguna forma: por ejemplo a un tiempo máximo determinado, sin sonido, a menor resolución, más compresión por fotograma, etc.

 

Ten en cuenta que en Europa el estándar para la televisión es PAL. La tasa de fotogramas asociada es 25 fps (en lugar de 30 fps) y 50fps (en lugar de 60 fps). Puedes grabar con cualquiera de esas tasas aunque 30 fps es sin duda el estándar más usado (junto con 24 fps para conseguir un estilo más cinematográfico).

La mayoría de los móviles graban vídeo en modo progresivo (p). Hace años, cuando las cámaras digitales no podían generar tanta información, se utilizaba un modo llamado entrelazado (i –interlaced).  En general no es buena idea grabar en modo entrelazado. Elige siempre el modo progresivo, por ejemplo 30p en lugar de 30i (como digo, la mayoría de los móviles no incluyen las versiones con modo entrelazado)

 

Todos los móviles (actuales) graban al menos a 1080 / 30p.

Si el móvil permite grabar a 60fps puedes publicar directamente con esa tasa de fotogramas o puedes publicar a 30fps utilizando algunas tomas para hacer cámara lenta (x2)

El estándar actual en móviles de gama media sería 4K / 30p

Y en móviles de gama alta 4K / 60p (grabar 4K / 60p exige una potencia de procesamiento muy alta)

Ten en cuenta también que cuando las condiciones de luz no son perfectas grabar a mayor velocidad implica que habrá menos luz por cada fotograma. Es decir, si hay poca luz en la escena la calidad del vídeo grabando a 60fps será probablemente peor que grabando a 30fps.

 

Estabilizador de imagen

Esta característica es a la vez muy importante y poco importante dependiendo de las circunstancias y de la calidad de grabación que busquemos en nuestros vídeos.

Si el móvil incluye un buen sistema de estabilización de imagen, perfecto.

La mayoría de los móviles tienen sistemas de estabilización digital por software, que funcionan de la siguiente forma:

El procesador coge la información de cada fotograma completo, pero sólo utiliza una parte central de la imagen, dejando un borde alrededor sin utilizar.

Cuando movemos la cámara del móvil (por ejemplo si vamos andando o corriendo, o simplemente el temblor o los pequeños movimientos al grabar a mano alzada) el sistema detecta esos movimientos con su giróscopo.

El procesador se encarga de calcular la corrección para cada movimiento y desplaza la imagen de cada fotograma (esa ventana central flotante), de tal forma que el resultado final es un vídeo con muchos menos temblores y movimientos de cámara.

Este sistema tiene limitaciones.

Si queremos mucho margen hay que recortar mucho cada fotograma para que la ventana flotante se pueda desplazar más distancia dentro de cada fotograma.

Hay movimientos de cámara que son muy difíciles de corregir por software, ya que implican por ejemplo rotaciones.

El resultado depende muchísimo de los algoritmos utilizados y también de los movimientos de la cámara. Y suelen aparecer efectos no deseados: artefactos (elementos que aparecen y desaparecen, o que no corresponden con la realidad de la escena) o efectos tipo gelatina (las líneas rectas de la escena se curvan y ondean).

 

El estabilizador digital integrado es genial si no tenemos otra cosa. La mayoría de los vídeos que grabemos con estabilizador digital serán perfectamente usables y a veces hay que fijarse mucho para ver esos artefactos o el efecto gelatina.

Pero si queremos más calidad en la grabación (grabando a mano alzada o con movimientos de cámara) es mucho mejor usar un estabilizador externo: un gimbal motorizado por ejemplo.

Los gimbal para móviles son pequeños, relativamente baratos y muy efectivos ya que el móvil suele pesar poco y tiene poca inercia.

La ventaja del estabilizador externo es que puede corregir movimientos reales en los 3 ejes, no hay que emular rotaciones por software.

El resultado es una toma mucho más estable, más natural y agradable a la vista.

 

Si tuviera que elegir entre un móvil de gama alta que tiene un estabilizador digital muy bueno y un móvil de gama media más un gimbal externo, seguramente elegiría esta segunda opción.

Sí, el gimbal, aunque sea pequeño es un elemento extra con el que tendría que cargar, etc. Como siempre, cada uno tiene que valorar pros y contras, y encontrar el equilibrio que se adapta mejor a lo que necesita.

 

 

Software vs hardware

Éste creo que es el punto clave y más importante.

Prácticamente en todos los apartados de características que hemos ido viendo se ha hecho referencia a la parte de procesamiento de la información:

  • Procesado de la imagen para reducción de ruido
  • Procesado para conseguir el nivel de contraste y saturación
  • Procesado para obtener imágenes con mayor rango dinámico (mapeo tonal automático / técnicas HDR)
  • Algoritmos del sistema de enfoque
  • Algoritmos para emular el desenfoque de fondo en modo retrato
  • Algoritmos para procesar imágenes en los modos nocturnos
  • Potencia de cálculo necesaria para generar la secuencia de vídeo en 4K /30p y sobre todo en 4K /60p
  • Algoritmos del sistema de estabilización digital de imagen

Muchos de esos procesos se tienen que ejecutar a la vez y en tiempo real.

La ventaja de los móviles de gamas más altas no es que tengan mejores cámaras, mejores sensores o mejores ópticas en sus objetivos…

La ventaja fundamental es que tienen más potencia de cálculo en combinación con un software más avanzado.

Las diferencias entre modelos en la parte óptica (calidad del objetivo / tecnología del sensor) son en general pequeñas y probablemente no marcan la diferencia.

Las diferencias en la parte de software sí son muy importantes entre modelos, sobre todo entre modelos de diferentes gamas.

Por ejemplo, puedes probar diferentes apps de fotografía / vídeo en tu móvil, y verás que siendo la misma cámara cada aplicación ofrece una versión diferente de las fotos o de los vídeos.

Otro ejemplo son las limitaciones en función de la potencia de cálculo:

  • Un móvil de gama alta puede grabar en 4K / 60p a la vez que tiene activado su sistema de estabilización digital
  • Otro modelo, con menos potencia o menos optimizado, quizás sólo puede grabar en 4K / 60p sin estabilizador
  • Otro modelo de gama inferior sólo graba en 4K / 30p, pero sólo estabiliza hasta 1080/ 60p

Todos ellos con sensores similares y elementos ópticos similares.

Y si nos vamos a las funciones especializadas:

  • Modos nocturnos
  • Modo retrato
  • Astrofotografía

 

Son un ejemplo increíble de cómo se pueden superar las limitaciones físicas de las cámaras de los móviles (sensor pequeño sobre todo) para conseguir resultados sorprendentes utilizando técnicas de fotografía computacional

Cada fabricante o cada desarrollador de software implementa sus propios algoritmos.

En algunos casos la implementación depende del hardware (chipset específico del sensor por ejemplo) y de la potencia del procesador.

Pero en general, para muchas de las funciones depende más de los algoritmos, del software, y de cómo se aprovechan todas las capacidades del móvil.

 

 

Resumen de características y criterios para elegir móvil con buena cámara

 

  • En general todos los móviles de gama media y gama media alta ofrecen una buena calidad de imagen para fotografía (teniendo en cuenta las limitaciones de todos los móviles en situaciones de poca luz)
  • El número de cámaras secundarias te va a dar más flexibilidad (angular / telefoto), aunque las cámaras secundarias suelen tener peores prestaciones que la principal
  • La resolución de los sensores no es importante, va a tener poco impacto en la nitidez final de las imágenes en fotografía y prácticamente ningún impacto en vídeo..
  • … pero algunos modelos con sensor de alta resolución (p.e.  48Mpx) pueden hacer un procesado especial para generar imágenes a menor resolución (12Mpx) con técnicas de alto rango dinámico
  • La apertura es mejor cuanto menor sea el número: f/1.8 > f/2.o > f/2.8 … De todas formas dentro de ese rango de valores las diferencias no van a tener un impacto muy grande.

 

Características que pueden ser interesantes para fotografía (pero no son imprescindibles):

  • Modo retrato. Lo incluyen la mayoría de teléfonos móviles a partir de gama media baja. Los resultados van a depender mucho de la combinación de cámaras del móvil (normalmente necesita una secundaria de tipo teleobjetivo) y sobre todo el software, de la app que haga uso de la cámara.
  • Modo nocturo / modo noche. Permite hacer fotos de escenas escenas estáticas con muy poca luz y a mano alzada en algunos casos. Lo suelen incluir móviles de gama más alta.
  • Modo manual. Algunos móviles, incluso de gama media alta, tienen bloqueado el acceso a la configuración manual de parámetros: ISO + velocidad de obturación. Si quieres tener más control sobre estos parámetros, por ejemplo para hacer fotografía de larga exposición mira si el modelo que vas a comprar permite el acceso a la cámara para otras aplicaciones o dispone de la Camera2 API que facilita la comunicación de las apps con las cámaras.

 

¿Buscas un móvil para vídeo?

  • 4K / 30p sería el criterio mínimo que yo buscaría actualmente. Aunque sólo vayas a publicar a 1080, tienes la posibilidad de grabar en 4K y luego reescalar para conseguir más calidad y más flexibilidad
  • Que incluya un buen sistema de estabilización digital de imagen interno
    Aunque debes tener en cuenta que la estabilización externa, con un gimbal motorizado por ejemplo, va a ser siempre mucho más efectiva y el resultado más suave y natural.
  • Que incluya algún modo de cámara lenta o súper lenta, por ejemplo a 1080 / 120p o superior. En última instancia, un modo a 60fps, que también se puede usar para hacer cámara lenta.

 

Características que pueden ser interesantes para vídeo (no imprescindibles)

  • Algunos móviles incluyen la opción HDR en vídeo (alto rango dinámico)
    Esta opción permite mantener más detalle en las zonas en sombra de la escena y en las zonas más iluminadas (cielos por ejemplo). No siempre funciona correctamente, pero en determinadas situaciones puede ser un recurso interesante. Suele estar disponible sólo en teléfonos de gama alta.
  • Modo timelapse
    Permite grabar con una velocidad muy lenta (p.e. 1 fotograma por segundo o menos) para luego componer un vídeo de tiempo acelerado. En la mayoría de los móviles se puede hacer desde apps de terceros si la aplicación nativa no lo incluye.
  • Modo hyperlapse
    Igual que timelapse pero con la cámara en movimiento. También se puede hacer desde apps de terceros.