Todo lo que necesita saber sobre el binning de píxeles en las cámaras de los teléfonos inteligentes

Una función que se está volviendo cada vez más popular en las cámaras de los teléfonos inteligentes es el agrupamiento de píxeles. Ha creado un gran revuelo y algunas personas se preguntan si es necesario.

En este artículo, veremos qué es el binning de píxeles, cómo funciona y cómo afecta las fotografías móviles.

¿Qué es el agrupamiento de píxeles?

El binning de píxeles es un proceso que combina varios píxeles que están uno al lado del otro en el sensor de la cámara de un teléfono inteligente  para crear un gran superpíxel. Está diseñado para reducir el ruido en imágenes digitales  aumentando la relación señal-ruido y así mejorar el rendimiento de la cámara, especialmente en condiciones de poca luz .

Para comprender completamente cómo funciona el agrupamiento de píxeles, primero debe saber qué son los píxeles y cómo funcionan. Haré una breve descripción aquí

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¿Qué son los píxeles?

La superficie del sensor de la cámara de un teléfono inteligente se compone de millones de elementos que capturan la luz que ingresa a la cámara para crear una imagen. Estos elementos se conocen como fotositos, también conocidos como píxeles.

primer plano del sensor

Primerísimo primer plano de la superficie de un sensor de cámara digital. Los puntos de colores son fotositos superpuestos con una matriz de filtros de color.

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Un millón de estos píxeles se conoce colectivamente como un megapíxel. Entonces, una cámara que se dice que es de 12MP (megapíxeles) significa que su sensor tiene doce millones de fotositos/píxeles en su superficie.

Debido a que su función es capturar información de la luz para producir una imagen, el tamaño de cada píxel es muy importante. Cuanto más grandes son los píxeles, más luz se puede capturar. A su vez, cuanta más luz puedan capturar los píxeles, mejor será la calidad de la imagen.

El tamaño de un píxel se mide en micras (µm). Actualmente, los píxeles de los sensores de los teléfonos inteligentes tienen un tamaño de entre 0,8 µm y 1,4 µm. Si compara esto con el tamaño de los píxeles en una cámara DSLR , las cámaras de los teléfonos inteligentes van muy por detrás.

¿Es necesario el agrupamiento de píxeles?

Se sabe que las cámaras de los teléfonos inteligentes tienen sensores pequeños. Es por eso que los píxeles de estos sensores también son pequeños. 

Para que se haga una idea de lo pequeños que son, los píxeles de una cámara DSLR de fotograma completo pueden alcanzar unos 8 µm. Esto hace que los píxeles de 0,8 µm de la cámara de un teléfono inteligente palidezcan en comparación.

El problema con los píxeles pequeños es su incapacidad para capturar mucha luz y su susceptibilidad al ruido digital . Esto da como resultado imágenes oscuras y granulosas, especialmente cuando las condiciones de iluminación no son las ideales.

El binning de píxeles proporciona una solución única para esta deficiencia en las cámaras móviles. Al combinar la corriente eléctrica de varios píxeles que están uno al lado del otro, el tamaño de los píxeles del sensor aumentará esencialmente.

Aumento del tamaño de píxel debido al agrupamiento de píxeles

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En otras palabras, un sensor que tenía píxeles de 0,8 µm tendrá píxeles de 1,6 µm después de un binning de 4 a 1 píxeles. Veremos exactamente qué significa esto más adelante.

Al aumentar el tamaño de los píxeles en el sensor, el agrupamiento de píxeles hace posible que la cámara tome fotografías de mejor calidad en condiciones de poca luz.

¿Por qué no tener píxeles más grandes en lugar de agrupar píxeles?

La respuesta es simple: marketing. Durante años, a los consumidores se les ha hecho creer que la cantidad de megapíxeles que tiene una cámara es el factor determinante número uno de la calidad de la imagen. Sin embargo, esto no es del todo cierto.

Aunque los megapíxeles juegan un papel en la calidad de la imagen, hay muchos otros factores que  también contribuyen a ello.

Desafortunadamente, la guerra de los megapíxeles se ha estado librando durante tanto tiempo que la gente se ha dejado engañar y cree que más megapíxeles significan una mejor cámara para teléfonos inteligentes. Por lo tanto, los fabricantes de teléfonos inteligentes juegan con esa creencia para impulsar las ventas de sus dispositivos.

Piénsalo. ¿Cuál suena más extraordinario, un teléfono con una cámara de 12 MP o un teléfono con una cámara de 108 MP ? Por supuesto, es más probable que el teléfono con cámara de 108MP genere más revuelo.

Ese es el caso del Samsung Galaxy S20 Ultra , por ejemplo. De forma predeterminada, la cámara trasera principal del S20 Ultra toma fotos de 12 MP con píxeles de 2,4 µm. Pero debido a que la mayoría de los consumidores no entienden la importancia del tamaño de los píxeles  y el impacto del tamaño del sensor en las fotos móviles  (y otras especificaciones de la cámara móvil ), la exageración se centra en el sensor de 108MP.

Sin embargo, hay una ventaja en el agrupamiento de píxeles en lugar de solo tener píxeles grandes. Si las condiciones de iluminación son ideales, tiene la opción de cambiar a una resolución más alta para sus tomas . Aunque esto no es necesario para compartir imágenes en las redes sociales, puede marcar la diferencia si desea imprimir sus fotos .

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Cuanto más grande quieras imprimir las fotos de tu móvil, más resolución necesitarás. Intentar ampliar una imagen de baja resolución dará como resultado una foto pixelada de mala calidad .

¿Cómo funciona el agrupamiento de píxeles en las cámaras de los teléfonos inteligentes?

Uno no simplemente entiende cómo funciona el agrupamiento de píxeles en las cámaras de los teléfonos inteligentes sin saber cómo funciona el sensor de imagen  para empezar. Para evitar que esta publicación sea innecesariamente larga, solo cubriré los conceptos básicos brevemente. Si desea obtener más información sobre los sensores de cámara de los teléfonos inteligentes, haga clic aquí .

Como se mencionó anteriormente, la superficie de un sensor de imagen se compone de millones de fotositos (píxeles). Pero eso no es todo. Por encima de estos millones de fotositos hay una capa delgada conocida como conjunto de filtros de color o CFA, como se ilustra a continuación.

Ilustración de un filtro Bayer en el sensor

Este filtro es el que hace posible que las cámaras capturen imágenes en color porque cualquier sensor por sí solo “ve el mundo” en monocromo .

Matriz de filtros Bayer

El CFA más común que se encuentra en la mayoría de los sensores de cámara de los teléfonos inteligentes es el filtro Bayer. Esta matriz de filtros de color cubre el 50 % de los sitios de fotos del sensor con un filtro verde, el 25 % con un filtro rojo y el 25 % restante con un filtro azul.

Cómo funciona un filtro Bayer

Cada fotosito del sensor solo absorberá la luz que coincida con su filtro y reflejará el resto. Por ejemplo, un sitio de fotos con un filtro verde solo absorberá la luz verde.

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En un filtro Bayer estándar, estos filtros de color están dispersos por el sensor en forma de cuadros, uno tras otro. Una sección de cuatro fotositos vecinos en un sensor tendrá filtros RGGB (rojo, verde, verde, azul), como se ilustra a continuación.

Agrupación 2×2

Si los cuatro píxeles RGGB (rojo, verde, verde, azul) ilustrados arriba se combinaran en un solo píxel, digamos rojo, por ejemplo, entonces esos píxeles ya no serán cuatro píxeles RGGB individuales sino solo un píxel R.

Los siguientes cuatro píxeles junto al superpíxel R serán un grupo de cuatro píxeles G fusionados o un superpíxel compuesto por cuatro píxeles azules.

Esta fusión de píxeles en grupos de cuatro es posible gracias a una versión del filtro Bayer conocida como filtro Quad-Bayer. Al combinar la carga electrónica de cuatro píxeles en uno (conocido como binning 4:1 o 4 a 1), el filtro Quad-Bayer prácticamente duplica el tamaño de los píxeles.

Binning 2×2 simplemente significa que se combina un área de 2 píxeles de alto y 2 píxeles de ancho. Lo que antes era un píxel de 0,8 µm puede convertirse en un superpíxel de 1,6 µm.

Clasificación 3×3

Donde el agrupamiento 2×2 combina cuatro píxeles en uno, el agrupamiento 3×3 fusiona un área de 3 píxeles de alto y 3 píxeles de ancho en un superpíxel. Esencialmente, nueve píxeles se convierten en uno. Un píxel azul de 0,8 µm se multiplica por tres y se convierte en un tamaño de 2,4 µm. Eso es un aumento significativo para la cámara de un teléfono inteligente.

En el momento de escribir este artículo, no muchos teléfonos utilizan agrupaciones de 3×3 (9 a 1). Pero debido a que su sensor es tan grande y tiene tantos megapíxeles, Samsung pudo introducir el binning de 3×3 píxeles en su buque insignia Galaxy S20 Ultra.

De igual forma, el Xiaomi Mi Note 10 Pro  también cuenta con un sensor de 108MP, también fabricado por Samsung. Pero a diferencia del Galaxy S20 Ultra, el Mi Note 10 Pro usa un filtro Quad-Bayer que admite agrupaciones de 2×2 píxeles y no de 3×3 píxeles.

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Clasificación 4×4

Aunque hay cámaras dedicadas que fusionan hasta 16 píxeles en un superpíxel, ningún teléfono inteligente actualmente en el mercado hace eso. Y por una buena razón.

Claro, un píxel de 0,8 µm puede aumentar de tamaño a unos impresionantes 3,2 µm que comienzan a rivalizar con los de las cámaras más grandes, pero esto puede tener un impacto negativo en el resultado de la foto, dado lo pequeños que son los sensores de los teléfonos inteligentes. Echemos un vistazo rápido a cómo.

¿Cómo afecta el agrupamiento de píxeles de los teléfonos inteligentes a las fotos móviles?

El agrupamiento de píxeles afecta dos aspectos principales de las fotos de los teléfonos inteligentes: la calidad de la imagen y la resolución. Desafortunadamente, mejorar en un aspecto significa que tienes que sacrificar el otro.

Calidad de la imagen

El mayor y más deseado efecto del binning de píxeles es la mejora en la calidad de la imagen. Como se mencionó anteriormente, los píxeles pequeños son susceptibles al ruido digital cuando las condiciones de iluminación no son ideales. Esa es una de las razones por las que las cámaras DSLR toman mejores fotos que las cámaras de los teléfonos inteligentes : tienen píxeles más grandes.

La agrupación de píxeles permite que los sensores de las cámaras de los teléfonos inteligentes tengan píxeles más grandes de lo que normalmente tendrían, lo que garantiza un mejor rendimiento en condiciones de poca luz. Las imágenes resultantes son más brillantes y tienen mucho menos ruido digital.

La compensación por una mejor calidad de imagen mediante el agrupamiento de píxeles es la resolución de la imagen.

Resolución

Debido a que el agrupamiento de píxeles esencialmente fusiona varios píxeles para crear un superpíxel, tiene un impacto en la resolución de la imagen . 

Si tiene habilitado el agrupamiento de píxeles en la cámara de su teléfono móvil, las imágenes resultantes tendrán una resolución más baja en comparación con si el agrupamiento de píxeles estuviera deshabilitado.

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La disminución de la resolución depende del número de píxeles que se agrupan. Un sensor de cámara de teléfono inteligente que fusiona cuatro píxeles en uno, esencialmente reduce la resolución en cuatro. Por lo tanto, un sensor de 48MP que tenga binning de 4:1 píxeles capturará una imagen de 12MP.

¿Recuerdas que el Samsung Galaxy S20 Ultra y el Xiaomi Mi Note 10 Pro tienen el mismo sensor pero usan diferentes métodos de agrupamiento de píxeles? El Mi Note 10 Pro utiliza binning de 2×2 píxeles, lo que reduce la resolución de 108MP a 27MP.

Por otro lado, debido a que el Galaxy S20 Ultra usa binning de 3×3 píxeles, divide la resolución entre 9. Entonces, de forma predeterminada, el Galaxy S20 Ultra toma fotos de 12MP, no de 108MP.

Aunque la resolución es más pequeña, no es necesariamente algo malo. Recuerde, el agrupamiento de píxeles combina píxeles pequeños para crear píxeles más grandes para capturar más luz y reducir el ruido digital. Por lo tanto, el tamaño de la imagen  será más pequeño pero la calidad con poca luz será mayor.

Además, realmente no necesitas capturar fotos de 48MP, y mucho menos de 108MP. Lea la verdad real sobre los megapíxeles aquí .

Binning de píxeles y disparo RAW

Si desea capturar fotos RAW con su teléfono inteligente , no puede usar la agrupación de píxeles. Si el fabricante lo permite, la cámara de tu móvil solo puede generar archivos RAW que no estén agrupados en píxeles o archivos jpeg que estén o no agrupados en píxeles.

En otras palabras, si desea capturar una foto RAW con una cámara de 64MP que tiene píxeles de 0,8 µm, solo puede hacerlo a esa resolución. No puede tomar una foto RAW de 16 MP con píxeles agrupados.

Y dado que las imágenes RAW no están comprimidas, a 64MP, una imagen RAW será enorme. Por lo tanto, se requerirá mucho espacio.

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Sin embargo, si elige guardar sus tomas como jpegs, puede cambiar la resolución de la cámara a su gusto y no preocuparse demasiado por el tamaño del archivo debido a la conversión y compresión por la que pasa la imagen en el ISP (procesador de señal de imagen) .

La desventaja es que pierde todos los beneficios de disparar en RAW .

Binning de píxeles frente a reducción de resolución

La reducción de resolución es un término que se refiere a la disminución del número de píxeles en una imagen reduciéndola, lo que hace que el tamaño (resolución) de la imagen sea más pequeño. Esto también se conoce como cambio de tamaño o cambio de escala.

Aunque tanto la reducción de resolución como el binning de píxeles dan como resultado una imagen con una resolución reducida, estas dos cosas son muy diferentes.

El binning de píxeles es un proceso que ocurre en el sensor antes  de que se tome la imagen. Se combinan varios píxeles para crear un gran superpíxel que funciona mejor con poca luz. Las imágenes agrupadas en píxeles tienen una resolución reducida porque los píxeles son más grandes.

La reducción de resolución es un proceso que ocurre después  de que el sensor captura la imagen. Esto puede hacerse en la cámara por el ISP del teléfono o manualmente usando una aplicación de edición de fotos o un software de computadora.

Puede obtener más información detallada sobre las diferencias entre el agrupamiento de píxeles y la reducción de resolución en este artículo .

¿Cuándo debería usar el binning de píxeles?

La mayoría, si no todos los teléfonos inteligentes que admiten el binning de píxeles, lo tienen como configuración predeterminada. Debe ingresar a la configuración de la cámara para cambiar a la resolución más alta. Para mí, esto tiene mucho sentido.

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La verdad es que no es necesario disparar a resoluciones ridículamente altas. Lo mejor es que aproveches los píxeles más grandes y tomes impresionantes fotos móviles , especialmente cuando la iluminación es escasa. Esto podría ser por la noche o incluso durante el día en áreas que no reciben suficiente luz.

Como se mencionó anteriormente, si desea imprimir impresiones grandes de las fotos de su teléfono móvil, entonces, por supuesto, continúe y dispare a máxima resolución. Las fotos móviles al aire libre  bajo el sol suelen salir mejor debido a la abundancia de luz natural para la fotografía móvil.

Sin embargo, aún puede disparar a altas resoluciones en su teléfono inteligente en interiores o de noche, siempre que haya una iluminación adecuada  que pueda encontrar o configurar.

¿Qué teléfonos inteligentes admiten el binning de píxeles?

Si se dice que un teléfono inteligente tiene una cantidad muy alta de megapíxeles (es decir, 30 MP o más), es probable que admita la agrupación de píxeles. 

De hecho, creo que le resultará más difícil encontrar una cámara móvil en lo alto de la escala de megapíxeles que no utilice la agrupación de píxeles que una que no lo haga.

La verdad es que los píxeles de 0,8 µm son demasiado pequeños para capturar excelentes fotos móviles con poca luz. La mayoría de los teléfonos inteligentes populares, si no todos, que tienen cámaras con píxeles de 0,8 µm, utilizan la agrupación de píxeles de forma predeterminada para capitalizar el aumento del tamaño de los píxeles.

Sin embargo, no son solo los teléfonos inteligentes con el mayor número de megapíxeles los  que utilizan el binning de píxeles. Pocas cámaras móviles en el extremo inferior del espectro de megapíxeles también utilizan la agrupación de píxeles.

Esto no es tan popular porque una cámara de 16MP que se divide en 4MP no suena tan atractiva y probablemente no se vendería tan bien como una cámara principal en el mercado actual de teléfonos inteligentes que está obsesionado con las especificaciones de las cámaras móviles .

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Habilitar y deshabilitar el agrupamiento de píxeles en la cámara de un teléfono inteligente

De forma predeterminada, los teléfonos inteligentes que admiten el binning de píxeles ya lo tienen habilitado. Para tomar una foto a resolución completa con una cámara móvil de muchos megapíxeles, deberá ir a la configuración de la aplicación de la cámara para cambiar a la resolución que desee.

¿Los teléfonos con agrupamiento de píxeles toman mejores fotos?

El objetivo principal del binning de píxeles es mejorar la calidad de las fotos móviles aumentando el tamaño de los píxeles. Pero eso no significa que su teléfono esté condenado a tomar fotos terribles porque no tiene un contenedor de píxeles.

Recuerde, muchos teléfonos recientes que usan agrupamiento de píxeles tienen píxeles pequeños a máxima resolución. De forma predeterminada, toman fotografías con píxeles más grandes a una resolución reducida. 

Esto prácticamente no es diferente de disparar con la cámara de un teléfono inteligente que, naturalmente, tiene píxeles grandes y no utiliza la agrupación de píxeles.

Por ejemplo, el iPhone X de Apple tiene 16 millones de píxeles de 1,4 µm y no utiliza binning de píxeles, mientras que el Huawei Nova 7 tiene 64 millones de píxeles de 0,8 µm a máxima resolución. Cuando se agrupan los píxeles, de forma predeterminada, el Nova 7 luce una cámara de 16 MP con 16 millones de píxeles de 1,6 µm.

Sobre el papel, puede parecer que el Nova 7 tomará mejores fotos que el iPhone X, especialmente con poca luz, porque sus píxeles de 1,6 µm son más grandes que los píxeles de 1,4 µm del iPhone. 

Pero ese no es el caso. Por mucho que los píxeles más grandes jueguen un papel en la calidad de la imagen, hay más que eso.

Otras cosas que afectan la calidad de la imagen son cosas como el sensor , la apertura , la calidad de la óptica y mucho más. Por lo tanto, un teléfono inteligente que use binning de píxeles tendrá que hacer algo más que aumentar el tamaño de sus píxeles para tomar mejores fotos que uno que no lo haga.

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Ventajas y desventajas del binning de píxeles

VentajasDesventajas
Crea píxeles más grandesReduce la resolución de la imagen
Mejora la calidad general de la imagenNo es compatible con RAW
Reduce el ruido en condiciones de poca luz.

Conclusión

¿Es realmente necesario el agrupamiento de píxeles en las cámaras de los teléfonos inteligentes? No precisamente. Una cámara móvil con menos megapíxeles y píxeles más grandes hace bien el trabajo de la fotografía móvil. Es por eso que los teléfonos inteligentes con muchos megapíxeles usan el binning de píxeles por defecto.

Sin embargo, es bueno tener la opción de disparar a altas resoluciones cuando la iluminación es la adecuada si así lo deseas.

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