Con su nuevo sensor de imagen Isocell HP2 de 200 megapíxeles, Samsung intentará brindarles a los fotógrafos de teléfonos inteligentes lo mejor de ambos mundos: alta resolución y buena calidad de imagen en condiciones difíciles.
El HP2 está en producción en masa. Samsung no ha anunciado su fecha de envío ni ha confirmado en qué teléfono llegará. Aún así, se espera que el sensor alimente la cámara principal del teléfono insignia Galaxy S23 Ultra de la compañía, que probablemente se estrene el 1 de febrero.
Los diseñadores de sensores de imagen se enfrentan a una compensación. El aumento de la resolución significa que cada píxel del sensor es más pequeño y los píxeles más pequeños no pueden captar la luz también. Eso significa que las tomas tomadas con poca luz se ven empañadas por motas de ruido. Pierden detalles en las partes sombreadas de una escena. Y sufren reflejos apagados en áreas brillantes como los cielos.
Sin embargo, la HP2 trae nuevos métodos para contrarrestar esos problemas y aprovechar al máximo cada fotón de luz, reveló Samsung en exclusiva a CNET.
El sensor del gigante de la electrónica de Corea del Sur puede captar la luz de manera más efectiva en primer lugar, impulsar las fotos de alto rango dinámico (HDR) para hacer frente mejor a las escenas con elementos oscuros y brillantes, dijo la compañía. Y al disparar con la resolución completa de 200 megapíxeles, Samsung usa la tecnología AI para ayudar a reproducir los detalles más finos.
Todavía no está claro qué tan bien funcionará el sensor en las pruebas del mundo real. Pero no sorprende que Samsung se esté enfocando en la tecnología. Las mejoras en la cámara son una razón principal para actualizar los teléfonos, con mejores fotos y videos más notables que los procesadores, la duración de la batería y la tecnología de red marginalmente mejores.
«La resolución completa de 200MP brilla especialmente cuando se dispara en conciertos o al aire libre, donde hay muchos detalles que capturar», dijo JoonSeo Yim, vicepresidente ejecutivo del negocio de sensores de Samsung Electronics. «Puede que no sea la configuración predominante para la mayoría de los consumidores, pero definitivamente vemos la necesidad de imágenes muy detalladas».
Apple, el principal rival de teléfonos inteligentes de Samsung, también está invirtiendo fuertemente en sus cámaras. Elementos de lentes comparativamente grandes sobresalen de la parte posterior de los modelos iPhone 14 Pro para mostrar el rendimiento de la cámara, y Apple ha actualizado sus sensores para una mejor captura de alta resolución y con poca luz.
Mejores opciones de agrupamiento de píxeles
Una de las técnicas principales para mejorar las fotos de los teléfonos inteligentes se llama agrupamiento de píxeles. Con él, los grupos de píxeles físicos se pueden combinar en píxeles virtuales más grandes que captan más luz cuando está oscuro, cambiando la resolución por menos ruido y mejor color.
Samsung no está solo en el uso del agrupamiento de píxeles. Lo verás en el iPhone 14 de Apple, Google Píxel 7, Xiaomi 12T Pro y otros teléfonos, pero el sensor HP2 es uno de los más avanzados. Apple y Google, por ejemplo, usan binning de 2×2 píxeles que convierten cuatro píxeles físicos en un píxel virtual. Los teléfonos insignia Galaxy S22 de Samsung ofrecen binning de 3×3 píxeles desde 2019, ofreciendo fotos de 108 megapíxeles con buena luz y fotos de 12 megapíxeles cuando hay poca luz.
La HP2 de Samsung puede tomar fotografías de 200 megapíxeles en buenas condiciones. Cuando es más tenue, el agrupamiento de píxeles agrupa los píxeles en fragmentos de 2×2 para una imagen de 50 megapíxeles. Y cuando está aún más tenue, los fragmentos «Tetra2pixel» de 4×4 de Samsung toman una foto de 12,5 megapíxeles.
Los dos niveles de agrupación de píxeles estaban disponibles en la HP3 de 200 megapíxeles, anunciada en 2022. Sin embargo, la HP3 usa píxeles más pequeños que, si bien minimizan el volumen de la cámara, no son tan buenos para capturar la luz en primer lugar. El HP1, anunciado en 2021, también lo tenía. Pero el HP2 agrega algunos otros trucos que le faltan al HP1.
Pixel binning altibajos
El binning de píxeles tiene otras ventajas. Las cámaras pueden recortar la parte central de la imagen para hacer zoom en sujetos más distantes. Es una base clave para el esfuerzo de dar a los teléfonos inteligentes capacidades de zoom como las lentes de cámara tradicionales. El binning de píxeles también abre nuevas opciones para video de alta resolución 4K y 8K.
Sin embargo, el binning de píxeles tiene desventajas. Se necesita mucha energía de la batería para procesar todos esos píxeles, y almacenar fotos de alta resolución consume mucho espacio de almacenamiento. Y los sensores de alta resolución, si bien son agradables en principio, no logran la mejor calidad de imagen a menos que se combinen con lentes de alta calidad.
«El modo completo de 200MP requiere más RAM y potencia», dijo Yim, razón por la cual estos sensores de alta resolución solo se encuentran en los teléfonos inteligentes de gama alta.
Una complicación con la HP2 es descubrir el color cuando se toman fotos de 200 megapíxeles. Las cámaras digitales capturan luz roja, verde o azul para cada píxel, pero el diseño Tetra2pixel significa que cada grupo de 4×4 píxeles captura solo uno de esos colores. Para ayudar a completar los detalles de color necesarios dentro de esos grupos de 16 píxeles, Samsung utiliza un algoritmo de inteligencia artificial, dijo la compañía.
Mejoras en la calidad de imagen de Samsung HP2
El sensor tiene otros trucos para mejorar la calidad de la imagen, particularmente con escenas de alto rango dinámico con detalles brillantes y oscuros. Aquí hay algunos:
- Una tecnología llamada Dual Voltage Transfer Gate (D-VTG) le da a cada píxel un 33% más de capacidad para recolectar luz, lo que debería mejorar la calidad de la imagen en escenas oscuras y reducir las manchas blancas descoloridas en cielos brillantes.
- La función Dual Slope Gain (DSG) de Samsung mejora las fotos HDR al digitalizar los datos de exposición de cada píxel en dos escalas diferentes para recopilar datos brillantes y oscuros cuando se dispara en modo de 50 megapíxeles. La abundancia de píxeles en el sensor significa que algunos cuartetos de píxeles están ajustados para luz brillante y otros para luz más tenue.
- Una característica relacionada llamada Smart-ISO Pro es una tecnología HDR separada que se adapta a diferentes escenas, empleando diferentes combinaciones de configuraciones de sensibilidad apropiadas para los diferentes marcos utilizados para construir la foto HDR.
Otra característica nueva de la HP2 es un enfoque automático mejorado con una tecnología llamada Super QPD. Puede detectar líneas horizontales y verticales en grupos de 2×2 píxeles, lo que ayuda a que la cámara se fije en detalles como horizontes o troncos de árboles incluso cuando está oscuro, dijo Samsung.
Cada píxel HP2 tiene 0,6 micrones, o 6 millonésimas de metro, de ancho. Eso es un tono más estrecho que los 0,62 micrones del HP1. A modo de comparación, un cabello humano tiene algo así como 75 micrones de ancho. Combinado en una matriz de 2×2 para fotos de 50 megapíxeles, el ancho de píxel aumenta a 1,2 micras, y en 4×4, a 2,4 micras.
«Esperamos que los sensores de imagen de alta resolución se conviertan en una característica estándar en los futuros teléfonos inteligentes insignia», dijo Yim. «Por eso, creemos que es importante continuar con nuestros esfuerzos, desde procesos avanzados de píxeles por debajo de 0,5 micras hasta algoritmos y rendimiento de píxeles».
Los tamaños más grandes son mejores para recoger la luz. Los tamaños de píxeles de Samsung son bastante similares al sensor de la cámara principal del iPhone 14 Pro, que utiliza píxeles de 2,44 micras en el modo de 12 megapíxeles y 1,22 micras en el modo de 48 megapíxeles.
Cuando se trata de video, la HP2 tiene muchas opciones. Puede grabar videos de 8K a 30 cuadros por segundo usando el sensor en su modo de 50 megapíxeles. Puede grabar videos 4K a 120 fps o, si Smart-ISO está activado, a 60 fps. Para video de 1080p, el sensor disparará a 480 fps sin enfoque automático y 240 fps con enfoque automático.