Hace unos años, la idea de que un smartphone podía sustituir a una cámara compacta era impensable, muchos criticaron incluso la llegada de las cámaras a los teléfonos móviles. Hoy en día, no es que hayan alcanzado el punto de sustituirlas, pero sí hay que reconocer el tremendo avance que ha habido en este campo, los dispositivos móviles son capaces de hacer fotografías y grabar vídeos con una calidad impresionante, dándonos la posibilidad de capturar ese instante en pocos segundos y además aportándonos la inmediatez de poder compartir la toma a mil servicios en dos toques de pantalla.

Por supuesto, todos los fabricantes no tienen la capacidad de desarrollar un sensor de cámara a la altura, por eso, al igual que ocurre con otros componentes se recurre a marcas con mucha experiencia para comprarles su hardware. El mayor ejemplo lo tenemos en los procesadores, parte para la cual los fabricantes recurren a empresas como Qualcomm, Mediatek, NVIDIA, Intel…

En el caso de los módulos de cámara y sus sensores, Sony se puede considerar como el rey en ese campo. Todas o casi todas recurren al fabricante japones para comprarle sus sensores que llevan evolucionando durante años, lo que les ha llevado a convertirse en el referente.

El nacimiento de la familia Exmor

Exmor, centrado en la velocidad

Los primeros Exmor llegaron en 2007 y su gran avance fue el incremento de su velocidad. En concreto, la clave para ello fue la colocación en forma de matriz horizontal los circuitos que componen los sensores CMOS y que son los encargados de transformar la señal analógica en señales digitales.

Con esa disposición, se permite a los circuitos que funcionen simultáneamente, aumentando la velocidad de procesado y permitiendo un incremento de la velocidad de transferencia sin aumentar el ruido. Exmor R, el CMOS retroiluminado

Exmor R, CMOS retroiluminado

Allá por 2008 Sony dio a conocer el primer Exmor R, un sensor CMOS cuya gran innovación fue eliminar obstáculos a la luz, evitando que los receptores no quedasen bloqueados. Es decir, hasta el momento, sus sensores disponían de la circuitería y los cables justo entre los fotodiodos y los receptores de luz, sin embargo, con el CMOS Exmor RS utilizaron un diseño retroiluminado, de forma que las capas receptoras de luz se «adelantaron» su posición respecto a la circuitería.

Así, la luz incidía directamente sobre las áreas receptivas, sin ser bloqueadas en parte. Ya se sabe, en la fotografía, la luz es la clave: a más luz, menos necesidad de alterar la señal ni recurrir a post-procesados más agresivos para mejorar el resultado, obteniendo imágenes más claras, con menos ruido, siendo las grandes beneficiadas fueron las tomas en condiciones de baja luz.

En un principio, los primeros CMOS Exmor R fueron a parar a cámaras compactas Sony Cyber-Shot, pero desde su creación y por su minúsculo tamaño, también eran los elegidos para revolucionar la fotografía en dispositivos móviles: smartphones y tablets.

Exmor RS, más compactos todavía

La constante lucha por crear smartphones más delgados y compactos requiere, obviamente, la fabricación de componentes más pequeños, la miniaturización del hardware. Los Exmor RS vienen a ser la solución para rebajar los módulos de cámara y sensores unos pocos milímetros con tal de ahorrar espacio, aunque sin sacrificar calidad.

El cambio del Exmor RS con respecto al Exmor R es la distribución de sus componentes, en el que las distintas capas y circuitos están montados como una estructura apilada (stacked), de forma que se mantiene el tamaño del fotodiodo, pero las dimensiones totales del módulo son más pequeñas.

Los sensores que pertenecen a la gama Exmor RS son:

• IMX134: 8MP 1/4»
• IMX135: 13MP 1/3.06», muy utilizado como a continuación veremos.
• ISX014: 8MP 1/4»
• IMX214: 13MP 1/3.06», también muy, muy extendido.
• IMX220 que sólo Sony incluye en los Xperia Z1, Z1 Compact, Z2, Z3 y Z3 Compact, cuya resolución asciende a 20.7MP con tamaño 1/2.3».
• IMX240: el último en llegar con 16MP 1./2.6», de momento sólo lo monta un smartphone, el gigante Galaxy Note 4.
• IMX230: anunciado el 17 de noviembre de 2014, pero llegará al mercado en abril de 2015. 21MP y tamaño 1/2.4».

¿Qué sensores utilizan los smartphones más conocidos?

Ahora bien, después de hacer un repaso a las clases de sensores Exmor de Sony, está claro que todos se crearon con la intención de mejorar y potenciar las capacidades fotográficas y de grabación de vídeo de las nuevas generaciones de dispositivos móviles, pero ¿cuáles son los más utilizados por los fabricantes? Destacan dos sensores, el Sony Exmor RS IMX135 y el IMX214.

Sony Exmor RS IMX135

Llegó al mercado en enero de 2013 y desde entonces ha estado presente en multitud de smartphones Android, siendo durante bastantes meses el referente en sensores de cámara. Se trata de un sensor CMOS retroiluminado de 13MP (fotografías a resolución máxima de 4208×3120 píxeles), con un tamaño de 1/3.06» (diagonal de 5.867 milímetros) y capacidad para grabar vídeo HDR como máximo a 1080p a 30fps.

Echando un vistazo a la lista de dispositivos que montan este sensor vemos nombres muy conocidos: Samsung Galaxy Note 3, Galaxy S4, Motorola Moto X 2014, LG G2, Lenovo K900, Vibe Z, Xiaomi Mi3… resulta llamativo que todos estos modelos perteneces a la generación 2013, sin embargo entre ellos se cuela el nuevo Moto X, ¿una forma de ahorrar costes? quizá, pero también sufre no estar a la altura del resto de flagships 2014, como vimos en nuestro análisis.

Sony Exmor RS IMX214

La evolución del anterior es el IMX214, un sensor Exmor RS que llegó entre febrero y abril de 2014, manteniendo resolución (13MP) y tamaño (1/3.06») pero mejorando la calidad de las imágenes obtenidas con él y potenciando la función HDR (High Dynamic Range – Alto Rango Dinámico).

La gran novedad introducida en el IMX214 es la tecnología SME-HDR. La función HDR es uno de los métodos más efectivos para sacar información de una toma y conseguir una imagen con mayor calidad. Mediante la combinación de diferentes niveles de exposición procesa la toma generando fotografías con más detalle y mayor rango dinámico.

Además el IMX214, que también adopta esa estructura de componentes apilados para reducir su tamaño total, trae como gran diferencia con respecto al IMX135 su capacidad para grabar vídeo HDR en resolución 4K hasta 30 frames por segundo y 1080p a 60fps.

Entre los smartphones que montan este componentes están: el Oppo Find 7, OnePlus One, Huawei Honor 6, Mate 7 y Ascend G7, Xiaomi Mi4 o el mismísimo y muy reciente Google Nexus 6.

En esta tabla tenéis todas las diferencias entre ambos modelos:

Sony Exmor RS IMX240, la nueva generación de momento sólo en el Note 4

La última creación de Sony se llama IMX240, su sensor más avanzado hasta la fecha. No lo incluyen los nuevos Z3 (éstos montan el IMX220 de 21MP), sin embargo sí lo encontramos en uno de los terminales Android del año, el Samsung Galaxy Note 4.

Se había rumoreado que Samsung utilizaría en el Note 4 un sensor propio ISOCELL, cosa que no hubiese sido extraña, sobre todo porque el actual Galaxy S5 que fue presentado en el MWC de Barcelona se utilizó el ISOCELL S5K2P2XX de 16MP y 1/2.6″. Aun así, finalmente el fabricante surcoreano ha decidido tirar de Sony montando en el Galaxy Note 4, el phablet por excelencia, el IMX240.

Así, la cámara del Note 4, que un año más vuelve a ser candidata a la mejor del panorama Android (muy pronto tendréis nuestro análisis), está compuesta por el IMX240 de 16MP, tamaño 1/2.6» (un 15% más grande que los anteriores) y apertura f/2.0.

Sony Exmor RS IMX230, ¿el sensor del futuro Xperia Z4?

Sony sigue demostrando que las capacidades fotográficas de los teléfonos pueden mejorar y la evolución de sus sensores es clave para ello. Así, en noviembre de 2014 ha presentado el últimos componente que se suma a la familia Exmor RS de sensores. Se trata del IMX230, un CMOS de 21MP y tamaño 1/2.4′‘ (más pequeño que su otro sensor de 21MP el IMX220).

La gran novedad del Exmor RS IMX230 es la tecnología Image Plane Phase Detection AF, presente por primera vez en este tipo de sensores y que permite aumentar la velocidad del enfoque automático, consiguiendo así imágenes más nítidas de elementos en movimiento, consiguiendo hasta 192 puntos de enfoque.

Otra mejora con respecto a modelos anteriores es la capacidad para capturar imágenes HDR utilizando todas las posibilidades del sensor, es decir aprovechando los 21MP efectivos y la diferencia, según el sample de Sony, es enorme. El IMX230 llegará al mercado en abril de 2015 y los japoneses también han anunciado que trabajan en un sensor de 16MP con las mismas características. ¿Estamos ante la cámara del próximo Sony Xperia Z4? Es bastante probable.

La clave sigue siendo el post-procesado

Pese a la igualdad a nivel de sensores, vemos como el resultado varía de un teléfono a otro y aquí es donde entra en juego el post-procesado que cada fabricante aplica a sus modelos junto con el resto de avances a nivel de software y hardware, por ejemplo con la inclusión de OIS (estabilizador de imagen óptico) o innovaciones como el Laser AutoFocus que LG medió al G3.

Algoritmos y procesos de compresión por los que las imágenes «puras», la luz que incide sobre los fotodiodos, se digitaliza y da como resultado el archivo JPG que vemos en nuestras pantallas. Todo se realiza en décimas de segundo, pero puede marcar la diferencia entre una buen toma y otra mediocre o con mucho margen de mejora.