Tamaño del sensor y calidad de la cámara del smartphone: todas las claves

Una de las características de los smartphones más apreciadas por buena parte de los usuarios es su «habilidad» a la hora de tomar fotografías. De eso no cabe la menor duda. De hecho, las principales firmas en liza en este sector han realizado un esfuerzo muy importante, sobre todo durante los últimos tres años, para mejorar las prestaciones de sus teléfonos inteligentes en este escenario.

Basta echar un vistazo a los últimos smartphones que han presentado Sony y Nokia, los modelos Xperia Z1 y Lumia 1020 respectivamente, y cuyos análisis podéis leer en Xataka, para darse cuenta de que los fabricantes ya han conseguido poner a punto soluciones capaces de mirar de tú a tú a muchas cámaras compactas de gama media, e, incluso, media/alta.

Mucho en común con las cámaras

El hardware que hace posible la toma de instantáneas con un smartphone está conformado por los mismos elementos que podemos encontrar en una cámara fotográfica. Grosso modo, incorpora un bloque óptico u objetivo que se responsabiliza de confinar la luz visible y transportarla sin provocar distorsiones ni aberraciones cromáticas hasta el dispositivo encargado de la captura de la imagen. En las cámaras digitales esta última función la realiza el sensor, mientras que en las cámaras analógicas tradicionales aún hoy se emplea una película imprimada con un baño de sales de plata sensibles a la luz.

Una vez que los fotones han incidido sobre el sensor (la luz es una forma de radiación electromagnética conformada por partículas que reciben este nombre), este sofisticado dispositivo se encuentra en disposición de generar, como veremos un poco más adelante, una imagen digital. Justo a continuación será procesada por el software integrado en el smartphone, aunque, si lo deseamos, los usuarios también podemos intervenir en esta manipulación.

El auténtico reto al que los fabricantes de smartphones han tenido que enfrentarse para poner a punto soluciones capaces de tomar fotografías de calidad está propiciado por las reducidas dimensiones del chasis de los teléfonos móviles inteligentes. Y es que tanto el tamaño del sensor como el volumen de la óptica o el objetivo están condicionados por la superficie y el grosor del smartphone. Aun así, el abanico de teléfonos móviles capaces de capturar instantáneas con solvencia al que podemos acceder actualmente es extenso.

Del CCD al CMOS, un gran paso

Para comprender con claridad la importancia crucial que tiene la luz presente en nuestro entorno cuando tomamos una fotografía, es necesario que repasemos cómo funcionan los sensores de imagen de nuestras cámaras fotográficas y smartphones.

Un sensor de imagen es una matriz o cuadrícula de pequeñísimos dispositivos electrónicos sensibles a la luz, conocidos como fotorreceptores, fotosensores, o, sencillamente, celdas (a lo largo del post utilizaremos esta última denominación porque a todos nos resulta más familiar). En el ámbito que nos ocupa debemos destacar dos tipos de sensores: los CCD (Charge-Coupled Device) y los CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor). Existen más variantes, casi todas ellas diseñadas para aglutinar en un mismo dispositivo las ventajas de las dos tecnologías que acabamos de reseñar, pero las más importantes son, sin duda, estas dos implementaciones y sus derivados.

Hace una década los sensores más utilizados por los fabricantes de cámaras digitales eran los de tipo CCD. Estos dispositivos ofrecen una elevada calidad de imagen gracias, sobre todo, a su amplia gama dinámica y reducido índice de generación de ruido. Sin embargo, su compleja fabricación provoca que sean caros. Además, se calientan sensiblemente, por lo que es necesario refrigerarlos mediante soluciones ingeniosas, como sistemas de disipación que recurren al Efecto Peltier, y, a menudo, voluminosas. Otra desventaja que debemos tener presente consiste en que los sensores CCD están cargados eléctricamente, lo que provoca que se adhieran a ellos con facilidad las partículas de polvo.

Los dispositivos CMOS han evolucionado mucho durante la última década. Tanto que la mayor parte de las ventajas de las que presumían entonces los sensores CCD se han desvanecido. De hecho, la mayor parte de los fabricantes se ha decantado por ellos. Y es que su fabricación es más sencilla (lo que reduce sensiblemente su precio), consumen un 75% menos energía que los sensores CCD y se calientan menos, por lo que no es necesario poner a punto los complejos sistemas de refrigeración que exigen estos últimos. Pero esto no es todo. Además, se les puede dotar sin dificultad de la capacidad de procesar las imágenes en el interior del propio sensor, y son programables, por lo que pueden comportarse de una forma similar a los chips de procesamiento de propósito general que gobiernan cualquier ordenador.

El desarrollo que han experimentado los sensores CMOS durante los últimos años ha propiciado la puesta a punto de derivados cuyas características resultan idóneas para el ámbito de la fotografía digital. Una de las variedades de dispositivos CMOS más utilizada en los smartphones de última generación con «aspiraciones fotográficas» son los sensores BSI (Back-Illuminated Sensor).

Estos dispositivos se diferencian de los sensores CMOS convencionales en la forma en que están dispuestas cada una de las celdas que conforman la matriz. Esta peculiar distribución de las celdillas los habilita para capturar más luz incluso en entornos con muy poca iluminación, lo que nos permite tomar instantáneas de calidad y reducido ruido en ambientes con poca luz.

El sensor de imagen con más detalle

Nuestro propósito es comprender con claridad la importancia que tiene la luz siempre que utilizamos nuestro smartphone para tomar una fotografía, por lo que necesitamos indagar un poco más en el interior del sensor de imagen.

Como hemos anticipado, la distribución de las celdas sensibles a la luz de los sensores incide claramente en su sensibilidad. Esta propiedad mide la cantidad de luz que un dispositivo es capaz de capturar, una característica decisiva en entornos poco iluminados. Es muy importante que recordemos que una cámara de fotos, sea dedicada o integrada en un smartphone, es un ingenio capaz de apropiarse de la luz reflejada por los objetos de nuestro entorno. Por esta razón, cuanta más luz sea capaz de capturar, más precisa y verosímil será la «descripción» del mundo real que es capaz de elaborar.

Los ingenieros especializados en el diseño de los sensores de imagen no dejan de elucubrar para encontrar nuevas distribuciones de las celdas capaces de maximizar la sensibilidad real de sus soluciones, que suele coincidir con el valor ISO mínimo admitido por la cámara o el smartphone. Existen sensores con distribución de las celdas lineal, trilineal, en array múltiple, etc. Sin embargo, lo que a nosotros más nos importa ahora mismo es conocer cómo trabaja cada uno de esos minúsculos elementos.

Resulta fácil intuir que el número de celdas sensibles a la luz que incorpora un sensor coincide con la cantidad de píxeles o puntos que conformarán las imágenes tomadas por este. Y, a su vez, este último valor nos indica su resolución, que solemos expresar como el resultado del producto que obtenemos al multiplicar el número de filas por el de columnas de la matriz o cuadrícula. Dado que los smartphones actuales incorporan sensores conformados por millones de esas celdas, la unidad de medida que empleamos para indicar la resolución es millones de puntos o megapíxeles.

Pero lo más interesante es conocer qué habilidad tiene realmente cada una de esas ínfimas celdillas. Como hemos visto antes, la luz visible es una forma de radiación electromagnética conformada por fotones, que son partículas con masa cero que tienen una peculiaridad muy interesante: en unas ocasiones se comportan como una partícula, y en otras como una onda.

La misión fundamental de cada una de esas pequeñas celdas no es otra que «contar» de la forma más minuciosa posible el número de fotones que incide sobre su superficie. Esto les permite generar un voltaje proporcional al número de partículas incidentes y, por lo tanto, proporcional también a la cantidad de luz que han recibido.

El tamaño importa, y mucho

Si nos detenemos un momento y repasamos lo que hemos revisado hasta ahora, resulta fácil intuir que el número de fotones que una celda del sensor es capaz de «contabilizar» es directamente proporcional a su superficie. Esto significa que una celdilla de un cierto tamaño podrá capturar más fotones que otra de idéntica arquitectura, pero menor tamaño.

Unos párrafos más arriba en este mismo post hemos repasado la importancia de la luz como materia prima que nos permite «describir» una imagen de una forma verosímil. Si somos capaces de capturar con nuestra cámara más luz, dispondremos de más información para recrear la escena que estamos intentando «congelar» de forma fidedigna. Y, para capturar más luz, además de una óptica de calidad, necesitamos que las celdas de nuestro sensor de imagen tengan la mayor superficie posible.

Si comparamos dos sensores que incorporan el mismo número de celdas fotosensibles, pero la superficie de las celdas de uno de ellos es mayor que las del otro, el sensor dotado de las celdas más grandes tendrá mayor superficie global. Por esta razón, podrá «capturar» más fotones o, lo que es lo mismo, «atrapar» más luz. Otra forma quizás más inteligible de definir la misma idea consiste en que, dado un número fijo de megapíxeles (recordemos que una celda equivale a un píxel), el sensor que tenga un tamaño mayor proporcionará mejor calidad de imagen que otro con la misma resolución o número de celdas, pero de menor tamaño.

Por supuesto, no sería justo juzgar la habilidad de un smartphone o una cámara de fotos durante la toma de fotografías solo por su resolución y el tamaño del sensor. Estos dos parámetros son esenciales, como hemos visto, pero la calidad del bloque óptico u objetivo también lo es, pues una lente mal acabada puede arruinar una fotografía a priori estupenda introduciendo aberraciones cromáticas y distorsión.

De hecho, en términos estrictamente cualitativos, es más importante el tamaño físico del sensor que su resolución o número de celdas. Y es que una unidad de gran tamaño y, por lo tanto, capaz de capturar mucha luz, puede permitirnos tomar fotografías de más calidad que otro sensor con más resolución, pero de inferior superficie.

Esta es, precisamente, la filosofía que ha esgrimido HTC en su actual smartphone tope de gama, el modelo One, al equiparlo con una cámara de tan solo 4 megapíxeles. Y también la misma política que ha defendido Apple al dotar a su último y más sofisticado iPhone, el modelo 5s, de un sensor de 8 megapíxeles, que, por lo tanto, es capaz de generar el mismo número de píxeles que su predecesor, el sensor instalado en el iPhone 5. Eso sí, el tamaño físico del sensor del iPhone 5s es mayor que el del iPhone 5.

Frente a los smartphones de HTC y Apple tenemos varias opciones que han seguido un camino radicalmente distinto. Dos buenos ejemplos, equipados ambos con sensores de 13 megapíxeles, son el Xperia Z de Sony y el Galaxy S4 de Samsung. Pero la comparación es aún más llamativa si introducimos en este «duelo» al novísimo Xperia Z1 de Sony y su sensor de 20,7 megapíxeles. O, incluso, alguno de los terminales de Nokia equipados con las tecnologías PureView Pro, como los smartphones 808 PureView o Lumia 1020 (ambos modelos tienen un sensor de nada menos que 41 y 40,1 megapíxeles respectivamente fabricado para Nokia por Carl Zeiss).

Presumiblemente, el próximo 15 de octubre averiguaremos si el One Max, el smartphone premium de gran formato que está a punto de lanzar HTC, sigue respetando esta política, pero los rumores vaticinan que sí lo hará.

Tú tienes la última palabra

La conclusión a la que hemos llegado no debe invitarnos a menospreciar la resolución o el número de celdas del sensor de nuestro próximo smartphone. Lo más sensato es darle la importancia que merece, que no es otra que sopesar el uso que vamos a dar a nuestras fotografías. Si habitualmente solo las disfrutamos en las pantallas de nuestro smartphone, ordenador o televisor, e imprimimos alguna instantánea en pequeño formato de forma esporádica, nos bastará con disfrutar unos pocos megapíxeles, como los 4 que nos ofrece el HTC One y del que dimos buena cuenta en su análisis.

Si, por el contrario, necesitamos imprimir con frecuencia nuestras mejores instantáneas, bien por motivos profesionales, bien por afición, lo ideal es contar con un sensor con una resolución elevada, o, lo que es lo mismo, muchos megapíxeles. De esta forma, el dispositivo de impresión que utilicemos dispondrá de suficiente información para recrear de manera fidedigna la composición, plasmando en cada pulgada de papel un número lo suficientemente elevado de puntos como para evitar que el ojo humano pueda apreciarlos de forma aislada.

No obstante, si nos decantamos por un smartphone equipado con un sensor de alta resolución o muchos megapíxeles, es muy importante que valoremos el tamaño físico de este último componente. Y es que un sensor de imagen conformado por muchos millones de celdillas de pequeño tamaño nos ofrecerá probablemente capturas de peor calidad que otro con menos celdillas, y, por lo tanto, menos megapíxeles, pero dotado de celdas de mayor tamaño.

¿Nuestro consejo? Sopesad detenidamente vuestras exigencias y hábitos de uso, y elegid el smartphone cuyas prestaciones fotográficas se adecuen mejor a vuestras necesidades teniendo presente lo que os hemos explicado en este post. Si nunca imprimís vuestras fotos en gran formato y no sois los afortunados poseedores de una tele 4K (cuyo panel incorpora aproximadamente 8 millones de puntos), un smartphone con un sensor de 4 megapíxeles, pero de gran tamaño «físico», como el HTC One, será una gran elección.

Si, por el contrario, necesitáis imprimir fotos en papel de grandes dimensiones y queréis preservar el máximo nivel de detalle posible, optad por un smartphone equipado con un sensor de alta resolución o muchos megapíxeles, como cualquiera de los últimos modelos de Samsung, Nokia o Sony. Pero no olvidéis evaluar, antes de elegir uno, el tamaño «físico» del sensor, y quedaos con el más equilibrado.

¿Cuál será vuestro próximo smartphone «fotográfico»?