Todo sobre fotografía móvil (6): qué son el zoom digital, el zoom óptico y el zoom híbrido

Los teléfonos móviles cuentan con multitud de componentes que tienen múltiples nombres, pues en ocasiones podemos referirnos a lo mismo desde distintos puntos. La cosa se complica aún más cuando hay conceptos parecidos que se llaman con nombres muy similares y que fácilmente inducen al error. Algo que los fabricantes tratan de propiciar, por cierto, eliminando de sus anuncios y presentaciones aquellos aspectos que dejarían claras las diferencias.

En el caso del zoom de las cámaras, que acompaña a los teléfonos móviles prácticamente desde sus orígenes y que últimamente ha dado un paso más allá en su sofisticación. El zoom digital lleva adherido a las cámaras móviles desde sus orígenes, hace ya algunos años se incorporó el zoom óptico y todo se complicó aún más cuando llegó el zoom híbrido. Similares en cuanto a concepción, muy diferentes en ejecución y calidad.

Qué es el zoom

Este apartado será breve pues el concepto del zoom es bastante sencillo. Cuando hablamos de zoom hablamos de aumentar la imagen que vamos a capturar con nuestra cámara, de acercar la imagen sin movernos nosotros. Si queremos fotografiar un árbol y usamos la interfaz de la cámara para acercar dicho árbol sin movernos nosotros, estamos haciendo zoom. Ahora bien, las formas de hacer este zoom son distintas en función de los recursos del teléfono que tengamos en las manos.

Tenemos en primer lugar el zoom digital, que consiste en acercar la imagen de forma virtual, o bien disminuyendo la resolución final de la fotografía o bien inventándonos (la cámara) las partes que necesitemos. El zoom óptico tiene que ver con la distancia focal y la variación que ejercemos sobre ella. Si aumentamos la distancia focal, nos acercamos. Si la disminuímos, nos alejamos. Y por último, el zoom híbrido es el que sale de la mezcla de ambos, permitiéndonos llegar más lejos, ampliar más la imagen, sin perder tanta calidad como con el zoom digital. Veamos si podemos aclarar más en profundidad los distintos puntos.

El zoom digital, el veterano

Cuando tenemos una lente fija en el móvil, la única forma en la que podemos ampliar una fotografía en el momento de capturarla es recortar el sensor y, en ocasiones, realizar un proceso de extrapolación para "inventarnos" el resto de la fotografía. Explicado de forma más llana, tomamos sólo un trozo del sensor fotográfico y luego estiramos el resultado colocando píxeles intermedios.

Yéndonos al ejemplo más simple, si tenemos un sensor de 8x8 píxeles (que produce una fotografía de 64 píxels) y queremos hacer zoom, podemos tomar únicamente un recuadro de 4x4 del interior del sensor (16 píxeles) y luego rellenar digitalmente el resto. Entre un píxel negro y otro blanco, el software de la cámara colocará un píxel gris para que nuestro cerebro perciba el cambio, la mentira, lo menos posible.

Así podemos convertir la fotografía de 16 píxeles de nuevo en 64 píxeles, lo que pasa es que buena parte de los píxeles no serán reales sino que se calculan en base a medias entre los píxeles que le rodean. Por eso el zoom digital tiene límites, dependiendo de qué fabricante construya la cámara y el software. Es el fabricante el que decide cuánto puede ampliar una fotografía sin perder tanta calidad que el resultado no nos sirva para nada.

Sabiendo ya cómo funciona, convendremos en que con el zoom óptico siempre perderemos calidad en la fotografía resultante, pues no tendremos información 100% real cuando el archivo finalmente se guarde en el teléfono. Hay casos en los que el recorte, sin embargo, no reduce la calidad y es cuando no hay interpolación. Si queremos una fotografía de 4x4 píxeles en un sensor de 8x8 píxeles, la cámara no tendrá que inventarse nada. Aunque, por el camino, perderemos resolución. Aquí ya depende del tamaño del sensor y de las posibilidades que nos ofrezca, pues quizá el resultado nos sirva.

El zoom óptico, fijo o móvil

Cuando las cámaras duales empezaron a llegar a los teléfonos móviles se empezó a explotar el zoom óptico en smartphones. La razón es que para tener zoom óptico necesitamos que exista variación en la distancia focal de la lente, así que o la lente se mueve o tenemos varias. No hay más opciones. Con la llegada de las lentes duales ya hubo posibilidad de que una montase una distancia focal y la otra una diferente. Pudiéndose, por tanto, obtener zoom óptico.

El concepto físico que maneja el zoom óptico es que a mayor distancia focal, más acercamiento. Por ejemplo, un teléfono cuya cámara principal sea de 26 milímetros tendrá zoom óptico de dos aumentos (2X) si la otra cámara, la telefoto o el teleobjetivo, tiene 52 milímetros (52/26=2). Si tiene 78 milímetros, tendremos tres aumentos (3X). Son matemáticas. Como la fotografía aumenta cuanta más distancia focal, cuanto más "largo" sea el teleobjetivo más zoom tendremos. También ocurre en el caso contrario pues si tenemos una lente súper gran angular, por ejemplo, de 13 milímetros tendríamos un zoom óptico 0.5X. Es decir, nos "alejamos" aún más para hacer la foto.

Teniendo zoom óptico no perdemos calidad a la hora de hacer fotografías ampliadas, pues el teléfono lo único que hace es cambiar entre una cámara y otra para fotografiar. Hay diferencia, sin embargo, dado que cada cámara usará un sensor diferente y puede haber cambios, y porque las lentes telefoto, las lentes "largas", suelen ser más oscuras y tener menos capacidad de captación de luz. El teléfono puede solucionar esta reducción de la luz mediante software, y aquí cada uno aplica sus propios procesos.

Recientemente, el mundo móvil ha empezado a asistir a la llegada de lentes móviles, las que se conocen como lentes periscópicas y que suelen ser cuadradas. Aquí los más puristas sí considerarían que hay auténtico zoom óptico, pues las cámaras telescópicas tienen varias lentes en su interior y a veces son móviles, y otras veces modulan la luz que entra con un prisma, teniendo así un aumento de la imagen 100% ligado a las lentes, sin software. Éste es el tipo de zoom al que los fabricantes suelen referirse como "zoom sin pérdidas" en los casos en los que no usan directamente la palabra "óptico".

El zoom híbrido, el recién llegado

Recientemente, los fabricantes móviles han empezado a ofrecer lo que denominan "zoom híbrido" y su nombre no podría ser más adecuado ya que hablamos de una mezcla entre el zoom óptico y el zoom digital tradicional. Así que sí, para tener zoom híbrido, o para que el fabricante nos lo pueda ofrecer, tendremos necesariamente que contar antes con zoom óptico. Gracias a este zoom híbrido, los fabricantes pueden ofrecer un zoom digital mejorado de más calidad que el normal, y llegando a una mayor distancia.

El zoom híbrido funciona de una forma similar al digital pues para ampliar más de lo que permiten las propias lentes del teléfono, el software tiene que "inventarse" los píxeles que faltan para acercar la imagen y que nuestro cerebro lo interprete como una imagen real. Contar con varias lentes, entre ellas un zoom óptico muy largo (3X o 5X según los casos) permite que el teléfono cuente con muchas fuentes de información para obtener esos píxeles que tiene que colocar. Ya no salen tanto de la nada, sin que se basan en información real.

El teléfono toma distintas fotografías con las distintas cámaras del teléfono, y combinándolas obtiene datos más precisos para saber cómo colorear cada píxel añadido virtualmente. Aquí entra la capacidad del propio software del teléfono pues hablamos de fotografía computacional y, en muchos casos, de inteligencia artificial o machine learning. De un software entrenado para poder colocar píxeles extra allá donde los necesitamos.

Se trataría de un proceso parecido al de los distintos modos de fotografía nocturna que circulan por el mercado. Sólo que en lugar de tener que inventarse la luz en base a distintas fotografías con diferentes iluminaciones, la cámara se inventaría píxeles en base a distintas fotografías desde distintos ángulos. Recordemos que por muy cercanas que estén las cámaras de los móviles, todas registran un ángulo diferente de cada escena, lo que ayuda al software que crea este zoom híbrido.

En resumidas cuentas, con el zoom digital obtenemos una fotografía irreal y frecuentemente de menor tamaño que si no lo utilizamos. Por ejemplo, fotografías de 30 megapíxeles con sensores de 40 megapíxeles. Con el zoom óptico obtenemos aumentos sin pérdida de calidad pero con la limitación de la lente. Si tenemos zoom 3X son tres aumentos como máximo, no hay más. Y con el zoom híbrido tendremos más capacidad de aumento a costa de tener píxeles falsos, aunque con mayor calidad que la que nos ofrece el zoom digital.