La competencia de los sensores en las cámaras de Smartphones

Cuando parecían haberse vuelto a estancar los avances en materia de fotografía móvil, el desarrollo de nuevas tecnologías ha permitido mejoras significativas en su evolución. La guerra de los megapíxeles y de la cantidad de cámaras ha pasado a un segundo plano si de ofrecer calidad de imagen se trata. Ahora parece que lo más llamativo es incluir sensores de gran tamaño, o al menos es a lo que la mayoría está volcando su atención.

Si bien algunos fabricantes optaron por esta estrategia desde el año pasado; no es sino hasta hace muy poco cuando gigantes del sector comenzaron a unirse a la fiesta. El Sharp Aquos R6 fue el primer Smartphone en incorporar un sensor de 1”, aunque para entonces fue un aumento de tamaño radical; ya habían teléfonos que comenzaban a incorporar sensores un poco más grandes de lo habitual como el IMX 766 del Oppo Find X5 Pro.

Sensor de imagen, el componente más importante de la cámara

Dado que el sensor de imagen es el elemento encargado de captar las ondas de luz reflejadas en el espectro electromagnético visible(en este caso) y convertirlas en señales eléctricas a través de los fotodiodos; la calidad de la imagen final obtenida va depender en gran medida de las características de este componente. Aunque también es cierto que tanto la calidad de la óptica, o sea los lentes que filtran esa luz que llega al sensor; como también el pos procesado que le da el look final a la fotografía juegan un papel importante, el captador suele tener el mayor mérito.

Y ojo porque es oportuno aclarar que el tamaño del sensor no tiene por qué ir ligado al tamaño de la imagen; es decir, a su resolución, de hecho para una mejor calidad lo primero es más significativo. Ocurre que en un mismo tamaño, a mayor resolución(megapíxeles), los fotodiodos son más pequeños, lo que los hace menos sensibles a la luz. En cambio resoluciones más pequeñas dan como resultado menos píxeles, pero permiten que estos sean más grandes y capten más luz.

Esto es algo que siempre se ha sabido; pero sortear las numerosas dificultades para aumentar el tamaño de los sensores en las cámaras de los teléfonos no es fácil ni barato. Por eso empresas más conservadoras como Apple y Google aunque han ido más despacio en la implementación de captadores de mayor tamaño; también están avanzando en esa dirección. Quizás no se nota tanto en los iPhone 13 ya que el IMX 703 con 1/1.66” de tamaño que implementan está bastante lejos incluso hasta del GN1 de los Pixel 6 que ni siquiera todavía se acerca a 1”.

Samsung y Sony, el duopolio de los sensores fotográficos para móviles

Como pasa con buena parte de las piezas de un Smartphone; los sensores fotográficos son un componente que pocos fabricantes desarrollan internamente, en lugar de eso prefieren comprarlo a otras empresas más experimentadas en ese campo. Desde antaño estas empresas líderes han sido Samsung y Sony; poniendo a entera disposición del mercado una cantidad de modelos de captadores con un amplio catálogo de opciones para todo tipo de necesidades.

Ambos fabricantes utilizan la tecnología CMOS que aunque tiene sus inconvenientes como son; una peor captación de luz y una generación de patones de ruido, sus ventajas la hacen ideal para lo que va destinada. Una mayor versatilidad para controlar y visualizar los parámetros de captura en tiempo real, un consumo energético menor y un desempeño optimo del rendimiento, junto a un bajo costo de producción son algunas.

Sin embargo también hay diferencias en cuanto a lo que cada marca ofrece, Sony prefiere contener la resolución en favor de pixeles más grandes; mientras que Samsung se estira con una cantidad de megapíxeles enormes con fotodiodos pequeños, pero que fusiona mediante sus tecnologías tetracel(4 en 1) y nonacel(9 en 1). Además en la tabla se observa claramente como Sony es quien encabeza la primera posición con los sensores para móviles más grandes fabricados hasta ahora.

Los desafíos que el aumento de tamaño plantea

Como explicábamos al principio, la fotografía móvil estaba comenzando a estancarse, esto por las limitaciones presentes en los diseños de los teléfonos. Gracias  al aumento en el tamaño y volumen de estos, ha sido posible integrar no solo más componentes sino componentes más grandes. El problema con los sensores grandes no es solo el espacio que ocupan estos como tal; sino el resto de componentes de la cámara que lo acompañan, más concretamente la óptica, ya que como es lógico deben ir de la mano. 

El reto que se plantea aquí no es nada sencillo; ya que para mantener una buena luminosidad y minimizar las aberraciones cromáticas y la distorsión geométrica en sensores grandes; hacen falta además de lentes grandes, espacio. Para sortear estas dificultades los fabricantes han tenido que ingeniárselas con soluciones que desaprovechan parte del sensor como es el caso del Sony Xperia PRO-I; que de los 20mpx del IMX 383 solo aprovecha 12.2mpx aproximadamente. De lo contrario y para un mejor aprovechamiento; la “solución” ha sido engrosar el terminal e implementar módulos enormes como el del Xiaomi 12S Ultra con el IMX 989.

Afortunadamente la mayor parte de estos desafíos están superados gracias al software; el trabajo que realizan los ingenieros en este apartado arroja resultados muy convincentes en la corrección de distorsión. Por otro lado las aberraciones cromáticas se minimizan considerablemente con el uso de unos innovadores lentes de plástico que logran un nivel de reducción superior al de las convencionales lentes de vidrio. Pero lo más alentador resulta la futura adaptación de lentes periscópicos, permitiendo la adición de más elementos que mejorarían mucho más la óptica.