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¿Quieres un móvil que saque buenas fotos? Entonces mirarás de arriba a abajo el procesador de imagen

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En el mundo de la fotografía clásica, con cámaras dedicadas para capturar imágenes, ya sean compactas, CSC o SLR, nos hemos acostumbrado a usar como elementos diferenciadores al sensor y la óptica.

Según el tamaño del sensor, el número de píxeles o la electrónica de sus fotocaptores podemos establecer diferencias entre unos modelos u otros. Con la óptica ocurre otro tanto de lo mismo, hablando de parámetros como la luminosidad o la distancia focal como variables para determinar su calidad.

En los móviles hemos adoptado estos baremos como elementos diferenciadores para determinar desde un punto de vista general cuán buena o no tan buena es una cámara en un smartphone. Hasta aquí todo correcto, ¿no?

El procesador de imagen, ese desconocido

La respuesta es que no, no es totalmente correcta esta aproximación para establecer una diferenciación entre cámaras de móviles. Falta un elemento de vital importancia: el procesador de imagen.

Mediatek Imagiq 1

En las cámaras clásicas dedicadas, este elemento se obvia simplemente porque se da por supuesto. Es decir, en todas las cámaras hay un procesador de imagen con una capacidad de procesamiento directamente proporcional a la gama de la cámara con la que estemos haciendo fotos.

Si la cámara es barata, el procesador de imagen será modesto, así como el sensor, la óptica, etcétera. Por ejemplo, no podremos grabar en RAW, y las ráfagas serán lentas, con un procesamiento final de las fotos correcto, pero sin florituras.

Si la cámara es de gama alta, podremos jugar con formatos RAW, compensación de exposición, grabación avanzada de vídeo, velocidades de captura elevadas, etcétera.

Camara Movil 2

En el mundo de los smartphones se da un caso especial: damos por supuesto que todos tienen un procesador, y es cierto, pero no todos los smartphones tienen un procesador de imagen dedicado.

De este modo, se deja en manos del procesador de propósito general el tratamiento de las fotos que hagamos con la cámara, con resultados que no siempre están a la altura de una experiencia fotográfica óptima.

¿Qué hace un procesador de imagen?

Las cámaras de fotos son un componente muy especial dentro de un smartphone. Si en las aplicaciones convencionales se trabaja con pequeñas cantidades de datos, que hay que procesar de forma compleja, como sucede en aplicaciones ofimáticas o la navegación web, en las aplicaciones donde se trabaja con imágenes (y vídeos) hay que aplicar cálculos relativamente simples sobre elevadas cantidades de datos.

7 Xperia Z 1 Black Camera

Un sensor típicamente tiene entre 12 Mpx y 20 Mpx en la mayor parte de los modelos de móviles del momento. Se trata de millones de datos que hay que procesar adecuadamente para obtener un resultado final, que es un archivo de imagen .jpg o .dng (Digital Negative, o también denominado RAW o en crudo) o de vídeo.

El procesador se encarga de “limpiar” las señales eléctricas provenientes de los fotocaptores donde se captura la luz que llega a través de la óptica. Cuando hay mucha luz, es más fácil. Cuando hay poca luz, la señal es débil y hay que “amplificarla” (aumentar la sensibilidad ISO) a costa de introducir ruido que habrá que filtrar como parte del procesado.

El procesador de imagen o ISP (Image Signal Processor) es el encargado de llevar a cabo todas estas tareas y otras como la captura en HDR, la composición de fotos panorámicas, la detección de caras o el enfoque.

Helio X20

Como decíamos antes, en las cámaras compactas, CSC o SLR, el ISP está presente en todos los casos, pero en un móvil, sobre todo en los modelos más económicos, se implementan procesadores básicos que ni siquiera tienen entidad propia para ser parte de la arquitectura del procesador de propósito general.

La fotografía móvil, a la caza de las SLR

A día de hoy, un móvil de gama media-alta y alta puede batir en calidad de imagen a una cámara compacta básica o básica – media. El siguiente paso, es el de alcanzar a las cámaras SLR.

En número de píxeles no hay problema, pero sí hay una barrera que los móviles tienen difícil superar: el tamaño del sensor no puede ser grande. Y cuanto más grande es el sensor, más luz pueden capturar, y además permiten conseguir efectos creativos como el desenfoque del fondo.

La solución para estas carencias en los smartphones, pasa por el uso de sensores dobles, uno para capturar la información de color y otro para capturar la intensidad luminosa y las coordenadas 3D de la escena. De este modo se compensa, por un lado, la carencia a nivel de tamaño de sensor, y por otro, la carencia óptica para conseguir efectos relacionados con la profundidad de campo.

La letra pequeña del uso de estas tecnologías está en la necesidad de tener un procesador de imagen mucho más potente que los que se usan actualmente.

Imagiq, la solución de Mediatek

Mediatek, fabricante de procesadores taiwanés, así como de sistemas para el Internet de las Cosas y SoCs (System on a chip o sistemas en un chip) ha presentado como parte del ecosistema de su procesador avanzado para movilidad, Helio X20, su procesador de imagen (ISP) Imagiq.

Imagiq ha sido diseñado específicamente para manejar la ingente cantidad de datos proveniente de los sensores de las cámaras que se instalen en los dispositivos móviles, con un énfasis especial en la gestión de los sensores duales que mencionábamos anteriormente.

El procesador de imagen, en este caso, tiene que combinar la información procedente de ambos captores y generar la imagen final, así como recrear algunos efectos más que se pueden conseguir gracias a la potencia de procesamiento del ISP Imagiq.

Sin ir más lejos, es capaz de procesar cuatro imágenes consecutivas para obtener fotos nítidas en vez de movidas, así como obtener fotos libres de ruido gracias tanto a la mayor cantidad de luz captada a partir de los sensores duales, como a la capacidad de procesamiento para eliminar el ruido mediante filtros digitales.

Además, Imagiq hace posible obtener en la visión en directo la previsualización del efecto de desenfoque selectivo. Gracias a la información de profundidad obtenida con el sensor 3D, el ISP Imagiq puede calcular en tiempo real qué parte de la imagen tiene que estar enfocada y cuál no, para aplicar el efecto de desenfoque simulando el uso de ópticas con una abertura muy grande, equivalente a diafragmas por debajo incluso de F:1.0.

Para el vídeo, la potencia de Imagiq es tal que puede capturar vídeo en cámara lenta a nada menos que 480 fps en calidad Full HD. Lo habitual en los terminales actuales es grabar cámara lenta a 120 fps en Full HD o 240 fps en HD, pero 480 fps en Full HD es realmente espectacular.

Para conseguir ese efecto, el procesador de imagen tiene que ser capaz de manejar las secuencias a una tasa de velocidad 16 veces mayor que en una grabación convencional. Un fotograma FullHD tiene 1.920 x 1.080 píxeles, lo cual hace que el número de ellos que tienen que ser calculados por Imagiq sea muy elevado.

Vídeo 4K HDR y autofoco a nivel de píxel

Otro de los hitos que marca el procesador Helio X20 y el ISP Imagiq es la posibilidad de grabar vídeo 4K con efecto HDR. HDR es una de las tecnologías que están llegando con más notoriedad a las pantallas de última generación, y poder grabar vídeo 4K con HDR es una característica perfecta para los usuarios más exigentes.

Otra cualidad del Imagiq es su compatibilidad con los sistemas de autofoco basados en sensores equipados con sistemas de enfoque a nivel de píxel. Este sistema de enfoque permite mantener en foco a sujetos en movimiento gracias a la velocidad con la que el ISP realiza los cálculos acerca de la posición del sujeto en la escena.

La pantalla también bajo control

Si Imagiq es el procesador de imagen, MiraVision 2.0 se encarga de gestionar la visualización en pantalla. Esta tecnología, que proviene del mundo de los televisores, ahora llega a los móviles gracias a la optimización en el diseño y fabricación de la electrónica de control necesaria para ajustar los parámetros de la pantalla de forma dinámica.

Miravision

No se trata únicamente del brillo, como es habitual en las pantallas actuales. Sino también del contraste, el tono, la resolución, la reducción de ruido de compresión (el de las imágenes jpg, por ejemplo) o el de ruido aleatorio (el de las fotos o vídeos grabados con poca luz).

Combinando el ajuste dinámico de estas variables, junto con una tasa de refresco de pantalla de 120 fps (lo habitual es tener 60 fps), la visualización de los contenidos en pantalla mejora de forma notable frente a controladores de pantalla tradicionales.

Una plataforma tecnológica muy bien planteada

En conjunto, Mediatek está construyendo una plataforma tecnológica de primer orden para la movilidad**, con soluciones innovadoras adaptadas a las necesidades de los dispositivos móviles de hoy.

Es la ventaja de disponer de tecnología propia, con departamentos de I+D especializados en el procesamiento digital y en el diseño de arquitecturas móviles y plataformas para el mundo del Internet de las Cosas.

Mediatek ha apostado fuerte por la movilidad, pasando de ser un fabricante de procesadores poco conocido, a estar presente en terminales de marcas de primer orden compitiendo no sólo por la mejor relación calidad / precio, sino también por el rendimiento. Pero un rendimiento no solo a nivel de procesador, sino también de procesamiento de imagen y optimización de la pantalla.

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