Sensores Sony Exmor: historia, tipos y modelos en el avance de la fotografía móvil

Pedro Moya el 22/10/2014 a las 22:31

camara-componentes-exmor sony

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.

exmor original funcionamiento velocidad sony

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.

sensor exmor r sony

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.

sony exmor rs stacker info

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”.

Exmor-RS_1

¿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.

oneplus cam one

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:

diferencias entre Sony IMX135 IMX214

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.

galaxy note-4-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.

caracteristicas sony exmor rs imx230

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.

imx230 exmor rs

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.

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  • Ampirius

    Muy buen artículo. Me ha parecido muy interesante. Gracias!

  • Astur

    Buen artículo… esperemos que la API de Google de la cámara de Android L, se mejore sustancialmente el post procesado

  • Alexis Domínguez

    Si el Exmor RS IMX135 supuestamente graba como máximo a 1080p 30fps porqué mi G2 con cámara stock, nada de trucos puede grabar a 1080p a 60fps ??? y con apps modificadas hasta puede grabar en 4k

    • Gabriel Gomez

      Eso mismo pensé, hasta en el Moto X 2014 se puede grabar en 4K

      Yo creo que han tenido un error

      • El sensor del Moto X 2014 es el mismo IMX135 que el del G2 que comenta Alexis y, de nuevo, es capaz de grabar vídeo como máximo a 1080p 30fps con HDR o a 60fps sin ese modo. La grabación en 4K no está soportada por el sensor de forma nativa, por lo que es probable que los fabricantes (y mods creados por desarrolladores) tiren de interpolación para alcanzar esas resoluciones, que en ningún caso llegarán a obtener la calidad que se puede conseguir con sensores preparados para ello.

        • Gabriel Gomez

          Vaya no sabia eso, aunque me parece muy extraño según la página de Omnivision el sensor del Moto X 1era generación es capaz de grabar en 4K nativamente

          Aunque Motorola limita esto 1080p tal vez por cuestión de hardware o tal vez no.

          Bueno el punto es que me parece un poco malo que Motorola no haya optado por un sensor que soportara esta resolución de fábrica, mientras el sensor de su anterior generación “soportaba tal resolución”

          Bueno siendo mas específico el Moto X 1era generación monta el OmniVision OV10820

          Gracias por tu comentario, ahora se que este sensor de Sony no soporta tal resolución de fabrica

    • Tal y como pone en el texto, el Exmor RS IMX135 graba, como máximo, vídeo en HDR a 1080p y 30fps. Sin ese modo sí alcanza los 60fps, ahí es donde radica el avance del IMX214, que es capaz de grabar en HDR a 60fps en FullHD, además de los 30fps en 4K.

  • Jorge

    Gran artículo. Muy claro y concisa la explicación.

  • Sora

    Raro que sony no haya incluido el 240, en fin, el z4 sera espectacular(espero).

    • La Cosa Es Que No Hace Ni 2 Meses Que Salio El Z3 Y Ya Hablan Del Z4… Sony Esta Actualizando Su Gama Alta Demasiado Rapido…

      • Sora

        Realmente no sabemos a ciencia cierta cuando lo saquen, pero si se torna cada 6 meses quien sabe…

  • MTO

    Excelente artículo que a pesar de ser algo técnico se disfruta su lectura, bien por Sony y su éxito en sensores aunque deberían pulir un poco mas su software en los Xperia.

    • Poroto

      ¿El software de la cámara dices?

      • MTO

        En lo que se refiere a post-procesado me refiero, muchas veces otras marcas con el mismo modelo de sensor consiguen mejores resultados que los propios Xperia

  • Nagano

    Buen articulo.

  • Heber Jiménez

    No se si alguien pudiera responderme, pero, el procesado de la imagen lo hace el APK o va más alla?

    • Va Mas Alla… Lo Que Entiendo Es Que El Procesado Es Realizado Por La API De Camara… El “APK” Solo Envia La Señal A La API Para Que Tome La Foto (Ademas De Mostrar Lo Que Se Ve En La Camara)

      • kingsemperor

        ¿Y la API de la cámara podría ser mejorada en versiones posteriores en la ROM?

  • El meizu mx4 y el Philips i966 también tienen la IMX220 de 20.7Mpx

  • macrogonso

    y mientras el iphone 6 graba a 240 fps… a ver si espabilan en android que siempre vamos un paso por detrás

    • El último Soc de mediatek es posible grabar a 1080@480 fps es es aún mas impresionante que 720@240fps

      • macrogonso

        es impresionante pero hay alguno ya en el mercado que grabe así?

    • Feliciano De Jesús Rojas

      Algo muy extraño es que el iPhone graba a 240p pero he comparado con el Galaxy s5 que graba a 120 se ve mas lento el Galaxy. Pero hay que denotar que se ve un poco mejor el iPhone en cámara lenta con baja luz.

  • mafmadan

    Buen artículo pero con un error grande. El G3 no monta imx214, monta un sensor imx135 con apertura f2.4 al igual que el G2. La ventaja del g3 sobre el g2 es el posrtprocesado (primordial como bien indica el artículo)
    Actualmente todos los imx214 son apertura f2.0

    • Tienes razón mafmadan, el G3 utiliza el mismo sensor que el G2, IMX135, corregido! En la red hay información confusa entre el 135 y el IMX214, la razón es que parece que algunos modelos coreanos del G3 también incluían este último.

      Aun así, hemos preguntado directamente a LG España, actualizaremos con la información oficial.

      Gracias!

  • Gabriel Ochoa

    buen articulo, muy curioso

  • mad123

    Pero a ver… no todos los Note 3 tenían el sensor RS IMX135 de 13 mpx. los modelos del Note 3 con grabación de vídeo 4K son los N9005, N9002 y con grabación 1080p el N9000 que es al que se refiere aquí con éste sensor, entonces los N9005, N9002 se supone que tienen el sensor RS IMX214, no?, porque si tienen esa cualidad… entonces el Note 3 sería el primero en incluir dicho sensor hace ya un año..

    • No, el Note N9005 y siguientes también incluyen el IMX135 que, como he contestado a un compañero más abajo, limita la grabación a 1080p, pero eso no quita que el fabricante pueda darle la capacidad de grabar en 4K por software.

  • rodriz56

    Gran artículo. Muy claro y concisa la explicación.

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