¿Cómo puede una cámara de teléfono inteligente capturar fotos sin obturador físico?

Es exactamente la misma idea que una videocámara o cámara de apuntar y disparar: dispara con un obturador electrónico.

Entonces, ¿qué es un obturador electrónico? Es básicamente un proceso, una coordinación de un montón de cosas en tu cámara … en realidad no puedes poner tu dedo en un “obturador electrónico”.

El sensor de su cámara es un conjunto de dispositivos sensibles a la luz llamados fotodiodos. Cuando hay una pequeña corriente (llamada corriente de polarización) aplicada a cada una de ellas, la cantidad de corriente que puede fluir se basa en la luz capturada … un electrón por cada fotón que golpea un diodo. Ese flujo de electrones puede dirigirse a un condensador de almacenamiento, llamado “pozo de carga”, en cada píxel. Mientras tengas ese sesgo activado, se cobrará la carga … al menos hasta que se llenen los pozos de carga.

Para convertir esto en algo útil, cuando es hora de leer un píxel, el diodo se apaga y la carga se convierte en voltaje, se ejecuta a través de un amplificador y en un convertidor analógico a digital, y sale un número, generalmente un número de 10 bits, 12 bits o 14 bits, según el tamaño y la calidad del sensor. Y, por supuesto, obtienes uno de esos por cada píxel en los sensores … eventualmente.

Pero no hay forma de sacarlos todos a la vez. La mayoría de los chips de sensores de cámaras digitales en la actualidad emiten estos datos a través de múltiples enlaces seriales a través de un protocolo llamado MIPI (Mobile Industry Processor Interface). Cuantos más enlaces, más rápido se puede leer el chip, pero todavía lleva un tiempo limitado.

Entonces el obturador es una coordinación de todos estos elementos. Cuando se inicia una exposición, alguna sección de píxeles en la parte superior del sensor está sesgada. Después del tiempo preciso de la exposición, son imparciales y sus pozos de carga se convierten en voltaje, se convierten en digitales y se leen. Mientras eso sucede, se inicia el siguiente conjunto de píxeles, se expone, se convierte, se lee, etc. El efecto es que el obturador efectivo “rueda” hacia abajo el sensor.

Esta es una ilustración de ese efecto en un hecho ventilador en movimiento. A la izquierda, el ventilador real. A la derecha, el efecto del movimiento del ventilador cuando la exposición “rueda” por el obturador. Esto tampoco es exclusivo de las cámaras electrónicas. La mayoría de las cámaras de película SLR tienen obturadores de plano focal que, por encima de una cierta velocidad, en realidad también “ruedan” hacia abajo o a través de la película.

Algunos sensores evitan esto al admitir un obturador global. Las cámaras P&S de gama alta, sin espejo y las réflex digitales tienen obturadores electromecánicos que exponen todo el chip a la vez, lo que permite su lectura en la oscuridad. Algunos chips administran un obturador global al incluir alguna forma de memoria en el chip, por lo que todo el chip queda expuesto, luego la exposición se almacena, como carga en chips más antiguos, digitalmente en chips más nuevos, por píxel, para leerse lo antes posible.

¿Alguna vez has visto un interruptor? El que usas para encender y apagar una bombilla. Ahora traduzca esta analogía en un obturador de cámara electrónica: cuando toca la pantalla, el sistema operativo de su teléfono inteligente traduce su comando en un impulso electrónico que va al sensor de la cámara y “habilita” los foto-transistores para “absorber” la luz y transformar esa información en una imagen.

Tienen obturadores electrónicos, el obturador electrónico funciona como la línea de exploración del sensor por línea de la imagen y la graba.
Esto permite que el sensor archive la velocidad tan rápido como 1/32000 (las cámaras Fujifilm tienen obturadores electrónicos y mecánicos y puede archivar 1/32000 en ES).
La reducción de tamaño es que los obturadores electrónicos sufren parpadeos bajo ciertas luces y la distorsión de los objetos que se mueven rápidamente.