Apple está investigando una nueva tecnología de sensor de imagen que promete hasta 20 pasos de rango dinámico. Este nivel supera al de la ARRI ALEXA 35 y se acerca mucho al rango dinámico del ojo humano promedio. Esto es lo que realmente significa.
Una patente recientemente publicada, “ Sensor de imagen con píxeles apilados que tiene un alto rango dinámico y bajo ruido ”, descubierta por primera vez por la revista YMCinema , revela los planes de Apple para un sensor de próxima generación que rivaliza con el rango dinámico de las cámaras de cine profesionales actuales.
La patente detalla un diseño de sensor apilado que promete hasta 20 pasos de rango dinámico, que representa la relación entre los valores de luz máximo y mínimo que pueden capturarse simultáneamente sin pérdida de detalle. Se mide en pasos, donde cada paso representa el doble o la mitad de la luz.
Por lo tanto, un rango dinámico de 20 pasos significaría esencialmente una relación de contraste de 1.048.576:1 sin pérdida de luz ni sombras en la misma imagen.
Una cosa complicada de medir
Como referencia, si bien no hay una especificación oficial de rango dinámico publicada para el sensor del iPhone 16 Pro Max, aquí está la estimación integral de CineD de la cámara de 24 mm del iPhone 15 Pro Max, que midieron utilizando tres técnicas diferentes: prueba de forma de onda («cuántos pasos se pueden identificar por encima del piso de ruido»), IMATEST («relación señal-ruido para cada paso») y prueba de latitud («la capacidad de una cámara para retener colores y detalles cuando está sobreexpuesta o subexpuesta»).
Los resultados:
La forma de onda muestra unos 11 pasos por encima del nivel de ruido. Hablando de eso, casi no existe tal cosa como un nivel de ruido: todo está impecable, lo que sugiere una reducción de ruido interna masiva (no hay forma de desactivarla).
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A ISO 55: “Obtenemos 12 pasos de rango dinámico en el iPhone 15 Pro (Max) para una relación señal-ruido (SNR) de 1, y los mismos 12 pasos para una relación señal-ruido de 2. También para el ‘DR basado en pendiente’. Esto es una clara señal de un procesamiento de ruido excesivo para que IMATEST calcule un resultado significativo. Esto también se hace evidente en el diagrama inferior, donde se muestra ‘Ruido (% del píxel máximo)’. Los valores de ruido para los pasos de sombra son extremadamente bajos”.
(…)
En ISO1200: “IMATEST calcula 13,4 pasos (superiores) con una relación señal-ruido (SNR) de 2 y 13,4 pasos con una relación señal-ruido (SNR) de 1”.
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Con ISO 55 , obtenemos 5 pasos de latitud de exposición (3 por encima y 2 por debajo). Esto es, de hecho, 2 o 3 pasos por debajo de la gama actual de cámaras APS-C o de fotograma completo para el consumidor. En comparación con la ARRI Alexa Mini LF mencionada anteriormente, la latitud de exposición es 5 pasos menor. Y en comparación con la Alexa 35, la diferencia es de incluso siete pasos.
Mientras tanto, la mayoría de las estimaciones parecen situar el rango dinámico instantáneo del ojo humano en un promedio de entre 10 y 14 pasos, llegando a 20 o 30 pasos después de los ajustes de la pupila y la retina.
Un enfoque de dos capas que podría generar nuevas categorías de productos
Si bien Apple ha dependido durante mucho tiempo de Sony para sus sensores de cámara, esta patente sugiere que la compañía podría estar preparando algo mucho más ambicioso internamente, desde el silicio hacia arriba.
Según la patente, la arquitectura de Apple combina dos capas:
- Una matriz de sensor , donde la luz se captura a través de fotodiodos y circuitos analógicos personalizados.
- Una matriz lógica , donde se realiza el procesamiento, incluida la supresión de ruido incorporada
Como señala la revista YMCinema , este diseño apilado no es del todo nuevo en la industria. Según se informa, Sony utiliza algo similar. Pero el enfoque de Apple aporta un par de novedades:
- En primer lugar , incluye un mecanismo llamado LOFIC (Capacitor de integración de desbordamiento lateral), que permite que cada píxel almacene luz en tres niveles de carga distintos dependiendo del brillo de la escena.
- En segundo lugar , cada píxel incluye su propio circuito de memoria de corriente, que mide y cancela el ruido térmico en tiempo real, eliminando la necesidad de trucos de limpieza en el posprocesamiento. Curiosamente, Apple lo consigue con una estructura de píxeles de tres transistores (3T), en lugar de la de 4T, más compleja y menos propensa al ruido.
Como ayuda a comprender esta discusión en Reddit , al apilar el sensor sobre un chip, Apple básicamente agrega un obturador discreto para cada píxel y procesa la imagen para reducir el ruido incluso antes de que salga de la matriz.
¿Qué significa todo esto en términos de producto?
Si este sensor llega a convertirse en un producto comercial, podría permitir a Apple superar no solo a sus competidores en el sector de teléfonos inteligentes, sino también a fabricantes de cámaras profesionales como Sony, Canon o RED en ciertas métricas clave.
Si a esto le sumamos el Neural Engine y otros trucos que permite la estrecha integración de hardware y software de Apple, no sería muy difícil imaginar que Apple lleve esto más allá del iPhone y construya sus propias cámaras adecuadas más allá del artilugio pirateado que armó para » F1 The Movie «.
Esto es lo que la revista YMCinema piensa sobre lo que esto puede traer:
Si esta tecnología se implementa, quizás en un futuro iPhone 17 Pro o Apple Vision Pro 2, podría conducir a:
- HDR cinematográfico en dispositivos móviles
- Captura de vídeo sin ruido en tiempo real
- Imágenes de calidad profesional en formatos ultradelgados con un DR muy alto (20 pasos de rango dinámico)
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El rango dinámico y el ruido son los dos principales factores limitantes en la imagen digital. Un sensor móvil o compacto que ofrece 20 pasos de rango dinámico y supresión avanzada de ruido en chip no solo supone una mejora, sino que es disruptivo.
Esto podría afectar:
- Cinematografía móvil
- Contenido de transmisión HDR
- Fidelidad visual de AR/VR
- Incluso los kits de filmación profesional donde la compacidad y la calidad deben coexistir
Como siempre, tome las patentes con pinzas.
Aunque esto es emocionante, una patente es solo una patente. Hemos visto repetidamente a Apple registrar patentes para tecnología y productos que nunca se materializaron, así que no esperen que algo así salga a la luz pronto.
Y a juzgar por los comentarios en la historia original de la revista YMCinema y en Reddit , muchas preguntas técnicas válidas siguen sin respuesta, algunas de las cuales parecen rozar lo científicamente posible. Los aficionados a las cámaras son de las personas más dedicadas y detallistas, por lo que el escepticismo no es sorprendente, sino más bien bienvenido para aportar una perspectiva adicional.
Aun así, es interesante ver a Apple analizando sus capacidades internas de fabricación de chips y explorando dónde más se pueden poner en práctica.
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