La cámara del iPhone4

Hace pocos días supe de la existencia de un software para los iPhone4 y iPhone4S que se anuncia para guardar imágenes tomadas con la cámara principal del teléfono en formato raw. Lo busqué en iTunes, lo descargué y lo instalé en el iPhone4. Como en todas la aplicaciones, en la página correspondiente hay un apartado de comentarios de los usuarios. En el caso del software 645PRO, que es así como se llama, hay para todos los gustos. Desde quien dice que el iPhone con esta aplicación pasa a ser su cámara por defecto, hasta quien dice literalmente: “es un timo no lo compréis, basuraaaaaaa”. A la vista del panorama y después de pagar 2,39€ por un rato de entretenimiento, he realizado algunas pruebas para intentar aportar algo al uso de la aplicación.

Lo primero que se aprecia al usarla es que en realidad no proporciona archivos raw sin procesar, sino TIFF RGB de 8bit. Aún así, el manual de instrucciones asegura que con la opción TIFF el archivo guardado es una versión del raw nativo captado por la cámara sin procesado de imagen ni compresión. Los archivos TIFF se salvan al ordenador mediante iTunes. Contienen 15.056.144 bytes y pesan 15,1MB, lo que se corresponde con la ausencia de compresión. En el modo de captación de archivo TIFF, el programa guarda también una versión JPEG de la imagen; el usuario puede elegir entre dos de las calidades JPEG ofrecidas por el programa, la media y la alta.

Para empezar, los datos de la cámara del iPhone4:

• Sensor: 1/3,2″ (3,416×4,536 mm), 1.936×2.592 fotorreceptores (5.018.112).
• Pitch: 0,00175 mm (1,75 micras).
• Longitud focal del objetivo: 3,85 mm (equivalente aprox. en 35 mm: 30,5 mm).
• Diafragma: f/2,8 fijo (equivalente aprox. en 35 mm: f/22).
• Límite de apertura por difracción:
  • Restrictivo: f/2,8.
  • Tolerable: f/4.

Como puede observarse, los fotorreceptores del sensor son extremadamente pequeños y por lo tanto, la generación de ruido por falta de sensibilidad podría ser la tónica dominante. El límite por difracción indica también un cierto riesgo de pérdida de resolución con el diafragma fijo de f/2,8. Para ver como se comporta el conjunto, se han realizado dos tipos de prueba:

• Determinación de la función de transferencia de la modulación  (MTF) del sistema por el método del borde inclinado bajo las siguientes configuraciones:
  • Formato JPEG del nivel 3 ofrecido por el programa 645PRO
  • Formato JPEG de la cámara original del iPhone4
  • Formato JPEG de la cámara original del iPhone4 en función HDR
  • Formato TIFF del programa 645PRO
• Determinación de la relación señal-ruido (SNR) para las mismas configuraciones que en el caso de la MTF.

Todas las captaciones se han realizado con el teléfono immobilizado en un soporte de banco óptico para evitar la influencia del posible movimiento del operador en los resultados. Se trata, por lo tanto, de un modo de utilización en las mejores condiciones posibles, lejos del uso habitual con sujeción a mano y un brazo de palanca relativamente largo al observar el encuadre en la pantalla a la distancia de visión confortable. La iluminación de los test se ha conseguido mediante dos focos de tungsteno de 3200ºK que proporcionaban una iluminancia de 400 lux. El balance de blancos se ha ajustado en Automático y la zona de medición y autoenfoque seleccionada ha sido la central en todos los casos.  La distancia de toma se ha ajustado de forma que cubra el campo ocupado por una persona para un retrato de busto. Todas las mediciones, MTF y SNR, se han realizado utilizando píxeles con idénticas coordenadas para evitar una variable no controlada. En las Figura 1 se muestra el montaje con los test empleados en las instalaciones del Image Quality Laboratory (IQL) del Centre de la Imatge i la Tecnologia Multimèdia (CITM) de la Universitat Politècnica de Catalunya (UPC).

    

Figura 1. A la izquierda, test del borde inclinado para determinación de la MTF del sistema; a la derecha, carta gris para la determinación de la SNR.

De los resultados obtenidos se pueden deducir varias cosas. Por lo que se refiere a la relación señal-ruido (SNR), las cuatro imágenes dan un resultado similar:

• Formato JPEG del nivel 3 ofrecido por el programa 645PRO: 29,6 dB
• Formato JPEG de la cámara original del iPhone4: 29,8 dB
• Formato JPEG de la cámara original del iPhone4 en función HDR: 28,9 dB
• Formato TIFF del programa 645PRO: 29,6 dB

Las diferencias no son significativas en términos de percepción visual y el valor promedio alcanzado, 29,5 dB, es discreto para los estándares de las cámaras DSLR que suelen estar por encima de los 45 dB. Notar que la cifra es exactamente la misma para los dos archivos procedentes del programa 645PRO. Los resultados de la MTF, sin embargo, denotan algunas diferencias.

    

Figura 2. A la izquierda, medida horizontal (filas) de la MTF del archivo JPEG Nivel3 obtenido mediante el programa 645PRO. A la derecha, misma medida en sentido vertical (columnas).

    

Figura 3. A la izquierda, medida horizontal (filas) de la MTF del archivo TIFF obtenido mediante el programa 645PRO. A la derecha, misma medida en sentido vertical (columnas).

    

Figura 4. A la izquierda, medida horizontal (filas) de la MTF del archivo JPEG obtenido mediante el programa de cámara por defecto del iPhone4. A la derecha, misma medida en sentido vertical (columnas).

    

Figura 5. A la izquierda, medida horizontal (filas) de la MTF del archivo JPEG obtenido mediante el programa Cámara del iPhone4 en modo HDR. A la derecha, misma medida en sentido vertical (columnas).

Comparando los resultados y en una primera aproximación, se puede concluir lo siguiente:

• El JPEG proporcionado por el programa 645PRO (Figura 2) presenta una ligera mejora del contraste retenido en la imagen para las frecuencias medias y medias-bajas que el JPEG captado con la cámara por defecto del iPhone4 (Figura 4).
• El resultado obtenido a partir del archivo JPEG captado en el modo HDR del iPhone4 (Figura 5) presenta un perfil de curva alterado en las frecuencias bajas y anormalmente alto en las frecuencias altas. Ello puede ser consecuencia de una aplicación agresiva de algoritmos de mejora de bordes.
• Los resultados obtenidos a partir del archivo TIFF generado por el programa 645PRO, son idénticos a los del archivo JPEG de Nivel3 del mismo programa. Al margen de un archivo sin compresión para proceder a un mejor tratamiento posterior, el resultado no aporta ninguna mejora en cuanto a calidad de la imagen.

Si se comparan los trazados de la función de extensión del borde (ESF), pueden apreciarse los distintos tipos de mejora de nitidez que se aplica en cada caso:

    

Figura 6. A la izquierda, borde horizontal (filas) del archivo JPEG Nivel3 obtenido mediante el programa 645PRO. A la derecha, misma medida en sentido vertical (columnas).

    

Figura 7. A la izquierda, borde horizontal (filas) del archivo JPEG obtenido mediante la cámara por defecto del iPhone4. A la derecha, misma medida en sentido vertical (columnas).

    

Figura 8. A la izquierda, borde horizontal (filas) del archivo JPEG obtenido mediante la cámara por defecto del iPhone4 en modo HDR. A la derecha, misma medida en sentido vertical (columnas).

Los bordes de los archivos obtenidos en formato TIFF con el programa 645PRO no se muestran porque son idénticos a los del formato JPEG proporcionados por el mismo programa. De las tres parejas de trazados de valor de gris de los píxeles de los correspondientes bordes se deducen que algunas de las diferencia sentre los diversos modos de captación probados, lo que en realidad hacen es aplicar mejoras de nitidez con criterios diferentes:

• El modo JPEG del programa 645PRO aplica una mejora de nitidez moderada que se concentra en la zona oscura del borde y que por lo tanto, no resulta excesivamente molesta en la observación de la imagen. A la vista de los resultados, quizá es ésta la mejor novedad ofrecida por el programa.
• El modo JPEG por defecto de la cámara del iPhone4 presenta una menor nitidez que permitiría incrementarla por procesado posterior de las imágenes.
• El modo HDR de la cámara del iPhone4 es muy agresivo en términos de mejora de la nitidez. El resultado es claramente visible en el estadio de observación final y por lo tanto, puede ser un inconveniente en algunas imágenes. De todos modos, si la escena no contiene bordes muy contrastados, la mejora puede ser interesante además del aumento de valor de gris en las zonas oscuras de la imagen.

En las imágenes de la Figura 9 se compara el rango de valores tonales obtenido en los modos Normal y HDR de la cámara original del iPhone4. Observar la diferencia de información en la parte en sombra del interior del arco y la textura del empedrado del suelo frente a la puerta.

Figura 9. A la izquierda, imagen obtenida en el modo JPEG por defecto de la cámara del iPhone4. A la derecha, la misma imagen procesada por el software del instrumento en el modo HDR. Resulta evidente la mejora de la información textural en el pavimento empedrado frente a la puerta y el muro de la izquierda así como, en menor medida, en la zona en sombra del interior del recinto (haciendo click sobre la imagen se puede observar una versión de mayor tamaño para mejorar la comparación).

En la Figura 10 se muestra una versión procesada de la imagen obtenida en el modo HDR (Figura 9, derecha). Haciendo click sobre ella se puede apreciar el resultado obtenido. Dado que la tasa de ruido en estas imágenes es importante, una opción que suelo utilizar es reducir el tamaño de la imagen a 2/3 o 1/2 de su tamaño original. Con el iPhone4 se obtienen imágenes que pueden imprimirse a 15x20cm o incluso más con una resolución de salida de 240 ppi. Creo que no se puede pedir a una cámara como la del iPhone4 un resultado comparable al de las DSLR, aunque para copias pequeñas cumple con una buena parte de mis expectativas.

Figura 10. Versión mejorada por procesado de la imagen obtenida en el modo HDR del iPhone4 cuyo original se muestra en la Figura 9, derecha (haciendo click sobre la imagen se puede observar la versión a tamaño completo).

Resumiendo, que los 2,39€ del programa 645PRO han servido por lo menos para llegar hasta aquí. Si bien la expectativa del archivo raw no se ve cumplida, le hemos dado unas vueltas a la posibilidad de usar la cámara del iPhone4 como algo más que un accesorio del teléfono. En mi opinión, el resultado es igual o mejor que el de algunas point and shoot que sólo son cámaras y no las puedes usar ni para hablar por teléfono, ni como agenda y otros mil usos.

Alguien puede esgrimir que para llegar a determinado resultado hay que procesar la imagen con lo que lleva de tiempo, esfuerzo, etc. De acuerdo, si no eres fotógrafo, completamente de acuerdo. Para mi, el procesado de la imagen es una etapa más del método para obtener imágenes, pero de eso hablaremos otro día, …que se hace tarde.