La fotografía nocturna en exteriores ha sido el territorio por excelencia de cámaras DSLR con grandes sensores. Incluso entre las más recientes sin espejo se estrenó una cámara pensada para astrofotografía como la Canon EOS Ra. Sin embargo, desde hace algunos años, se han hecho diversos experimentos con las cámaras que llevan algunos smartphones de gama alta. Algunos de estos experimentos fueron bastante poco fiables o prácticos para el usuario promedio, mientras que otros resultaron en el eficiente modo noche conocido actualmente. Esta modalidad del software de cámara se vuelve cada vez más común en smartphones con procesadores potentes y sensores fotográficos punteros.

Google es uno de los fabricantes de smartphones con mayor éxito en la implementación de nuevos métodos de procesamiento de imagen en sus dispositivos. La línea Pixel de smartphones ha mejorado notablemente con cada modelo el apartado fotográfico, y el lanzamiento más reciente, el Pixel 4, consigue llevar el modo noche a otro nivel. Google ha publicado un artículo en inglés detallando cómo funciona su tecnología Night Sight en los últimos teléfonos Pixel, y en concreto cómo se puede hacer astrofotografía gracias a esta tecnología.

¿Cómo funciona el modo noche?

En un ambiente muy oscuro, aumentar el tiempo de exposición del sensor a la luz le permite captar más información del encuadre. Sin embargo, aumentar el tiempo de exposición causa que cualquier movimiento de la cámara se convierta en una distorsión borrosa en la imagen. Además, esto es difícil de evitar en un móvil, ya que normalmente no se cuenta con un trípode o herramientas para mantener la toma perfectamente estabilizada.

Para solucionar esto, la solución que ha probado Google consiste en dividir la exposición entre varias fotografías con tiempos de exposición cortos que suman toda la información del fotograma en una imagen final. Esta secuencia de fotos elimina bastante las zonas borrosas, el ruido y otras distorsiones de las fotos al combinarlas todas en una imagen definitiva. Todo este procesamiento de información es realizado gracias a un algoritmo de IA que decide qué se queda y que se desecha en la foto final.

Modo noche y la astrofotografía de Google

Al fotografiar el cielo nocturno utilizando el modo noche de un Pixel 4, por ejemplo, vemos que el rol del tiempo de exposición es muy importante. La exposición debe ser suficiente para poder capturar la luz de todos los cuerpos celestes en el firmamento, pero no demasiada para que las estrellas se vean como líneas. Tras varios experimentos, los ingenieros de Google definieron que la exposición no debe superar los 16 segundos y que estos se debían dividir entre un máximo de 15 fotos. Esto se considera para no agobiar al usuario regular y permitirle decidir si quiere esperar hasta 4 minutos para una foto nocturna.

Por otro lado, existe un inconveniente con los sensores CMOS relacionado con varias capturas seguidas de tiempos de exposición muy cortos. Al tomar varias fotos muy rápido el sensor se calienta, produciendo altos niveles de corriente en algunos píxeles. Esto resulta en “píxeles calientes” o puntos brillantes visibles en varias de las múltiples capturas tomadas utilizando el modo noche. Google soluciona este problema  sobreponiendo la imagen de una de las múltiples fotos tomadas en la que no aparece este defecto sobre un área con “hot pixels”, resultando en una imagen libre de este defecto.

Composición, autoenfoque y algoritmos del modo noche

En un smartphone, el visor de la cámara es la pantalla, esta muestra una imagen continua que es utilizada por el AF, el ajuste de exposición y el balance de blancos automáticos. Además, para ser lo suficientemente fluida para el usuario, la imagen en pantalla debe mostrarse a al menos 15 fps. Esto limita al ajuste de exposición por la imagen en pantalla a 66 milisegundos. Por ello, es difícil visualizar algo en pantalla cuando el ambiente es demasiado oscuro. El Modo Night Sight de Google lo soluciona mostrando en pantalla la imagen en tiempo real a medida que se aumenta la exposición. De esta manera se puede previsualizar una imagen hasta 250 veces más iluminada que de la manera tradicional.

Por otro lado, el autoenfoque sufre de la misma manera al no conseguir suficientes detalles en la imagen previsualizada en pantalla para fijar un enfoque preciso y obtener una fotografía nítida. Sin embargo, la respuesta a esto es muy parecida al utilizar un ajuste de AF “post-obturación” para recopilar suficiente información de la distancia en las capturas con hasta un segundo de exposición que se toman. En caso de ser demasiado oscuro el encuadre, el AF enfocaría al infinito esperando dar el mejor resultado posible.

Por último, el modo noche utiliza un algoritmo que oscurece el cielo para mostrar una iluminación más coherente con la hora del día en que la foto fue tomada. Para hacer esto, la IA selecciona qué partes del fotograma son parte del cielo y cuáles no. Esto, además, soluciona algunos problemas de ruido en la foto y mejora el contraste y los colores.

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