Cómo enfocan las cámaras de los teléfonos

Una gran parte de la fotografía de calidad es conseguir el enfoque correcto. Perder el enfoque aunque sea levemente puede convertir una foto potencialmente excelente en una mala.

A pesar de sus limitaciones de tamaño, las cámaras de los teléfonos inteligentes han mejorado cada vez más con el tiempo. Un aspecto de este progreso del que no se habla mucho es el sistema de enfoque automático.

¿Cómo ajustan su enfoque las cámaras de los teléfonos inteligentes?

En términos de cómo funciona el mecanismo de enfoque, las cámaras de los teléfonos tienen lentes móviles que pueden ajustar el enfoque variando la distancia entre las lentes y el sensor de imagen .

Este sistema mecánico se combina con el software de enfoque automático (AF) que ayuda a la cámara a detectar automáticamente dónde enfocar en la escena. También puede decirle a la cámara dónde enfocar tocando el área de interés en la pantalla.

La información de enfoque recopilada por el software se transmite a los motores de enfoque, que luego ajustan las lentes .

Para los más experimentados en fotografía móvil, particularmente en modo manual , el enfoque también se puede ajustar manualmente  usando un control deslizante en la aplicación de la cámara. Más sobre esto más adelante.

Por ahora, veamos exactamente cómo una cámara móvil sabe dónde enfocar por sí sola.

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Enfoque automático

El enfoque automático (AF) es una función que permite que las cámaras digitales y los teléfonos inteligentes enfocan automáticamente la imagen y se enfocan en un punto o sujeto específico con poca o ninguna intervención del usuario.

Por ejemplo, en algunas aplicaciones de cámara móvil , puede tocar la cara de la persona a la que desea tomar una foto y la cámara ajustará el enfoque para que la cara del sujeto sea clara . Otras aplicaciones de cámara pueden detectar automáticamente la cara y ajustar el enfoque automáticamente cuando se presiona el obturador.

¿Como funciona?

En la fotografía móvil, hay cinco formas diferentes en las que las cámaras de los teléfonos inteligentes pueden enfocar automáticamente. Estos métodos se dividen en tres categorías: enfoque automático activo, pasivo e híbrido.

Enfoque automático pasivo

Como sugiere el nombre, el enfoque automático pasivo es una forma no intrusiva de calcular y ajustar el enfoque de la cámara sin necesidad de hardware especializado adicional. Lo hace basándose en la luz y el contraste de la escena para determinar el enfoque.

El enfoque automático pasivo viene en algunas formas, como se muestra a continuación. Para comprender mejor el concepto de cómo funcionan, debe estar familiarizado con los píxeles del sensor de una cámara móvil  y cómo forman una imagen digital.

Enfoque automático de detección de contraste (CDAF)

Este es el método de enfoque automático más antiguo y popular que se encuentra en las cámaras de los teléfonos inteligentes. Y como su nombre lo dice de manera muy obvia, CDAF se basa en usar el contraste entre las áreas claras y oscuras en una escena para enfocar la imagen.

Una imagen digital se compone de píxeles que corresponden a sitios de fotos en el sensor de imagen de la cámara. Si la imagen está enfocada, los píxeles serán claros y bien definidos. En otras palabras, una imagen con un enfoque nítido tendrá píxeles de alto contraste.

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Si una foto digital está desenfocada, aparecerá borrosa. Esto se debe a que los píxeles de la imagen no están bien enfocados, por lo que tienen un bajo contraste de píxeles.

El enfoque automático de detección de contraste utiliza esta información para determinar el punto de enfoque correcto. Este método dependiente de la luz logra el enfoque por medio de prueba y error.

La cámara no sabe cuándo ha alcanzado su máximo contraste, por lo que mueve el motor de enfoque adelante y atrás, incluso más allá del punto focal, en busca del mayor contraste entre los píxeles.

diagrama cdaf

Un bajo contraste de píxeles significa que la foto está desenfocada. Para obtener el enfoque correcto, CDAF mueve los motores de enfoque a una posición en la que los píxeles tienen un contraste nítido.

La idea detrás de CDAF es que a medida que aumenta el nivel de contraste entre píxeles, más enfocada se vuelve una imagen. Mientras hace esto, compara muestras de contraste hasta que vuelve al punto donde el contraste entre píxeles era el más alto.

De hecho, puede ver esto en acción cuando toma fotografías con la cámara de un teléfono que utiliza el enfoque automático de detección de contraste. La imagen cambia de desenfoque en la interfaz de usuario de la aplicación de la cámara hasta que está completamente enfocada antes de finalmente tomar una foto.

La desventaja del enfoque automático con detección de contraste

CDAF hace un trabajo decente al enfocar pasivamente una imagen sin necesidad de ningún hardware adicional.

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Sin embargo, debido a que físicamente tiene que mover la lente en busca de la mejor posición donde todo esté en contraste nítido, CDAF es el más lento de todos los sistemas de enfoque automático.

Su dependencia de la luz y el alto contraste significa que no es ideal para disparar en condiciones de poca luz  que, naturalmente, tienen poco contraste.

El enfoque automático de detección de contraste funciona mejor para imágenes estáticas. Si hay movimientos y acción en la escena, la información de contraste cambiará. CDAF no puede decir en qué dirección se mueve el sujeto que está enfocando, por lo que termina buscando otro lugar para enfocar.

Enfoque automático de detección de fase (PDAF)

El enfoque automático de detección de fase es una forma más rápida de enfoque automático que CDAF que tiene algunos nombres diferentes. Los dispositivos de Apple, por ejemplo, se refieren a esta tecnología como ‘Focus Pixels’.

Este método de enfoque se basa más en el software y el algoritmo que en el ajuste mecánico de la posición de la lente.

Con PDAF, una pequeña cantidad (aproximadamente el 10 por ciento o menos) de los píxeles de un sensor se reserva y se integra con un fotodiodo de detección de fase (un dispositivo en el sensor de imagen que convierte la luz en corriente eléctrica).

Estos píxeles especiales están hechos específicamente para enfocar y están dispersos por el sensor.

Algunos de estos píxeles con fotodiodos de detección de fase reciben luz del lado derecho de la lente mientras que otros lo hacen del lado opuesto. Esto es similar a cómo recibimos luz por separado a través de nuestro ojo izquierdo y derecho para crear una imagen en nuestro cerebro.

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Usando datos de todos los píxeles de detección de fase repartidos por el sensor, el algoritmo PDAF determina si la imagen está enfocada. Si los datos de las ondas de luz recopiladas de los fotodiodos coinciden, entonces el perfil de luz está en fase y, por lo tanto, la imagen está enfocada.

Si las ondas de luz no están en fase, la imagen no estará enfocada. Entonces, la información de luz capturada por los fotodiodos se usa para determinar la posición correcta de la lente para producir una imagen nítida.

Después de calcular todo, el motor de enfoque mueve la lente a la posición correcta para obtener una imagen nítida.

Esto puede parecer mucho, pero todo sucede en una fracción de segundo. Esto hace que el sistema PDAF sea mucho más rápido que el enfoque automático de detección de contraste. Es esta velocidad la que lo hace ideal incluso para la acción en movimiento.

Desafortunadamente, al igual que CDAF, el enfoque automático de detección de fase se basa en la luz que ingresa a través de la lente. Si la escena es demasiado oscura, es posible que PDAF tarde más en analizar la escena y enfocar la imagen correctamente.

samsung galaxy s7 de doble píxel por

Cómo funciona PDAF en un sensor de cámara de teléfono inteligente típico en comparación con el enfoque automático de doble píxel. Fuente: samsung.com

Enfoque automático de doble píxel

Introducido en las cámaras de los teléfonos inteligentes por primera vez por Samsung en el Galaxy S7, el enfoque automático de doble píxel toma lo que hace PDAF y va más allá.

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Estamos hablando de un enfoque automático ultrarrápido que es impresionante incluso para los estándares de cámara dedicados donde se origina esta tecnología.

En lugar de tener solo un fotodiodo de detección de fase incrustado en unos pocos píxeles que no capturan imágenes, DPAF tiene dos fotodiodos en cada píxel del sensor.

Esto significa que todos y cada uno de los píxeles tienen dos propósitos: capturar la imagen y proporcionar datos de enfoque.

Ventajas y desventajas del enfoque automático pasivo

Enfoque automático pasivo
VentajasDesventajas
BaratoNo funciona bien con poca luz.
No requiere hardware adicionalEl enfoque no siempre es preciso
La distancia no importa
Puede enfocar más allá del vidrio

Enfoque automático activo

A diferencia del enfoque automático pasivo, que se basa en la luz entrante para lograr el enfoque correcto, el enfoque automático activo se basa en un dispositivo interno dedicado que calcula la distancia entre la cámara y el sujeto .

La forma más común de enfoque automático activo que se encuentra en las cámaras de los teléfonos inteligentes es el enfoque automático con láser.

Enfoque automático láser

El enfoque automático con láser es probablemente el sistema de enfoque automático más simple y directo de comprender. Popular hace algunos años entre los fabricantes de teléfonos inteligentes como LG, el enfoque automático con láser es un sistema AF activo que utiliza infrarrojos para determinar el enfoque.

Mientras que otros métodos de enfoque automático se basan en la luz entrante para calcular y determinar el enfoque, el enfoque automático láser dispara un rayo láser infrarrojo invisible que escanea la escena. 

Esto no es diferente a cómo funciona una cámara de tiempo de vuelo (ToF) en los teléfonos inteligentes  para crear  un mapa de profundidad .

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Sin embargo, no te preocupes. El láser es muy débil para evitar cualquier daño potencial a los ojos de cualquier persona.

cómo funciona el enfoque automático láser

Cuando el láser disparado desde el teléfono golpea un objeto, se refleja de vuelta al sensor. Luego, la cámara calcula la distancia que la luz tuvo que viajar y usa esa información para mover la lente de enfoque de la cámara a una posición en la que la imagen estará en su punto más nítido.

Debido a que la velocidad a la que viaja el láser es constante, la distancia se puede determinar calculando el tiempo que tarda el láser en alcanzar el objeto y luego rebotar hasta el sensor.

LG ha afirmado anteriormente que todo su proceso de AF láser solo toma alrededor de 0.276 segundos para enfocar una imagen. Esto hace que el enfoque automático con láser sea marginalmente más rápido que el enfoque automático con detección de fase. No solo eso, sino que también funciona bien en condiciones de poca luz.

La desventaja es que el enfoque automático con láser es bastante costoso y requiere hardware adicional en forma de un transmisor y receptor de infrarrojos. Supongo que tal vez esto podría ser parte de la razón por la que nunca fue tan popular. El láser tampoco viaja demasiado lejos y puede confundirse con los reflejos.

Ventajas y desventajas del enfoque automático activo

Enfoque automático activo
VentajasDesventajas
Funciona bien por la noche y con poca luz.
Las superficies reflectantes pueden confundir la luz infrarroja
súper rápidoCaro
Precisión inigualableRequiere equipo adicional
Limitado por la distancia

AF híbrido

El enfoque automático híbrido es un sistema que algunos fabricantes de teléfonos inteligentes han adoptado para superar ciertos problemas que puede tener un método AF específico. Esto se debe a que el enfoque automático híbrido es una combinación de dos o más tecnologías AF.

Se sabe que Sony, por ejemplo, fabrica cámaras para teléfonos inteligentes que combinan los sistemas PDAF y CDAF, mientras que Google usó anteriormente tanto PDAF como láser AF en Google Pixel.

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Estos emparejamientos que aprovechan los puntos fuertes de cada sistema pueden dar como resultado un rendimiento de AF mucho más rápido y preciso.

El AF híbrido puede clasificarse como enfoque automático pasivo, enfoque automático activo o una combinación de ambos, según los sistemas utilizados.

Modos de enfoque automático

Hay dos modos de enfoque automático que existen en los teléfonos inteligentes: AF-S y AF-C. Estos modos de enfoque automático tienen como objetivo ayudarlo a mantener su enfoque bloqueado en su sujeto .

El tipo de toma que está tomando y si el sujeto se mueve o no determinará el mejor modo de enfoque automático para la toma.

AF-S (enfoque automático único)

Este modo de enfoque automático es principalmente ideal para situaciones en las que el sujeto de la toma no se mueve en absoluto. La razón de esto es que cuando AF-S enfoca el sujeto, bloquea el enfoque en esa posición. Si su sujeto se mueve, el enfoque estará fuera y tendrá que ajustarlo nuevamente.

Entonces, si está tomando una foto de un paisaje  o un retrato de una persona , este sería el mejor modo de enfoque automático para usar.

AF-C (enfoque automático continuo)

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Como sugiere el nombre, este modo de enfoque automático proporciona un enfoque continuo, sin importar el movimiento del sujeto. Una vez que la cámara se enfoca en un sujeto, lo seguirá y lo mantendrá enfocado.

Esto le permite mover un poco la cámara y volver a encuadrar su toma sin preocuparse por tener que ajustar el enfoque nuevamente. AF-C no es posible con CDAF pero se logra fácilmente con otros métodos de enfoque automático como PDAF.

Para poder elegir el método de enfoque automático que desea utilizar, en la mayoría de los casos, debe estar en el modo manual  de la aplicación de su cámara.

Enfoque manual (MF)

El enfoque manual deja los controles completamente en tus manos. Puede acceder a esta función yendo al modo manual (o modo ‘profesional’) de la aplicación de su cámara. Aparecerá un control deslizante en la pantalla que le permitirá cambiar el enfoque a su gusto.

Si la aplicación de cámara que usa no tiene esta función, puede encontrarla en muchas aplicaciones de terceros  que le permiten controlar manualmente su cámara.

control deslizante de enfoque manual en la aplicación de cámara del teléfono inteligente huawei

Control deslizante de enfoque manual en una aplicación de cámara de teléfono inteligente Huawei

La forma en que funciona el enfoque manual en las cámaras de los teléfonos inteligentes es técnicamente bastante similar a la forma en que funciona en lentes de cámara más grandes donde gira un anillo en el cilindro de la lente para mover las piezas de vidrio en el interior para enfocar.

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La única diferencia es que, en lugar de un anillo de enfoque físico, las cámaras de los teléfonos inteligentes combinan tecnología de hardware y software  para ajustar el enfoque. 

La interfaz de usuario de la aplicación de la cámara le permite mover el motor de enfoque simplemente ajustando un control deslizante.

¿Debería usar el enfoque manual o el enfoque automático?

Para ser honesto, realmente no necesitas usar el enfoque manual todo el tiempo. La mayoría de las veces, el enfoque automático funciona bien. Es rápido y puede ser bastante preciso en la mayoría de los casos.

Sin embargo, el enfoque manual puede ser útil en situaciones de poca luz donde el enfoque automático pasivo dependiente de la luz puede no funcionar tan bien. Pero incluso entonces, debe tener una iluminación adecuada  para que pueda ver qué tan nítido es su enfoque.

Además, para fines artísticos o fotografía macro, es bueno saber que está disponible la opción de configurar su propio enfoque manualmente.

Enfoque manual vs enfoque automático

Enfoque manualEnfoque automático
Te permite un control totalControlado principalmente por la propia cámara.
Proporciona libertad creativa.Puedes seleccionar dónde quieres que la
cámara enfoque
Puede tomar un tiempo para adaptarsepuede ser rapido
Difícil de ajustar con poca luzMuy preciso en las condiciones adecuadas.

A menos que la cámara de su teléfono inteligente tenga enfoque automático con láser, ya sea que use enfoque manual o enfoque automático, puede ser un desafío lograr el enfoque correcto de cualquier manera. Y es por eso que la iluminación es tan importante cuando tomas fotos en condiciones de poca luz con tu teléfono .

Cuando hay suficiente iluminación, la cámara puede captar el contraste de la escena mucho más fácilmente cuando se usa el enfoque automático pasivo. También le resultará más fácil ver si su toma está enfocada o no.

Ya sea que use la iluminación disponible , la iluminación continua  (como la luz LED Manfrotto Lumimuse8 ) o incluso el flash externo para las cámaras de los teléfonos inteligentes  (por ejemplo, el flash inalámbrico de la cámara del teléfono inteligente Profoto C1 ), no hay duda de que tener una excelente iluminación mejorará la calidad de su fotos _

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¿Sabías?

Puede hacer más con las fotos de su teléfono inteligente que simplemente llenar el almacenamiento de su teléfono y compartirlas en línea. Puede 

imprimirlos en casa  para su familia y amigos, convertirlos en obras de arte para su pared o incluso venderlos en línea por dinero extra .

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