Seu próximo telefone precisa dessa nova tecnologia para evitar que estrague suas fotos do pôr do sol

Esteja você tirando um retrato de família ou capturando a cidade à noite, as melhores câmeras de smartphone da atualidade são, sem dúvida, brilhantes. A fotografia computacional, os sistemas multi-lentes e os sensores cada vez maiores levaram a qualidade da imagem a níveis que pareceriam impossíveis no início da década. Mas embora a maior parte da atenção esteja voltada para novos truques de software e contagens de megapixels, algumas das melhorias mais significativas estão acontecendo mais profundamente na pilha de câmeras, ajudando sensores móveis menores a alcançar câmeras sem espelho maiores.

Se você tem lido as folhas de especificações da câmera recentemente, deve ter visto o termo LOFIC aparecendo ao lado de alguns dos mais recentes sensores de câmera de última geração do setor. Ou seja, no Xiaomi 17 Ultra e no HUAWEI Pura 80 Ultra, duas configurações poderosas de câmeras móveis. Esses telefones já possuem credenciais de câmera sérias, mas LOFIC não trata de recursos chamativos ou processamento de IA. Em vez disso, é uma mudança fundamental na forma como os sensores lidam com a luz.

A sigla pode não significar muito à primeira vista, mas LOFIC representa uma solução de hardware inteligente para um dos problemas mais antigos da fotografia: capturar destaques brilhantes e sombras profundas em uma única exposição. Para entender por que isso é importante – e por que é tão importante para câmeras móveis – precisamos começar explicando como um sensor de imagem realmente captura a luz.

LOFIC significa Lateral Overflow Integration Capacitor, o que, surpreendentemente, dá uma ideia do que está acontecendo aqui. Mas antes de chegarmos a isso, aqui está uma introdução muito rápida sobre como um sensor de imagem realmente captura luz.

No nível mais básico, o sensor da câmera do seu telefone consiste em pequenos pixels. Dentro desses pixels há um filtro colorido e um fotodiodo que carrega um capacitor (às vezes também chamado de poço) sempre que um fóton o atinge. Depois que a exposição da foto é concluída após pressionar o obturador, medimos a voltagem do capacitor como um sinal analógico para determinar quanta luz atingiu aquele pixel específico – e todos os outros pixels no sensor (nos dando variações de claro e escuro). Aplicamos um valor de amplificador predeterminado (ISO) para dimensionar as saídas de tensão do sensor, mapeando áreas escuras e claras em uma faixa utilizável. A escolha do ISO certo geralmente é onde entra em jogo a compensação entre realces brilhantes e detalhes de sombras.

Esperançosamente, você pode ver um problema potencial aqui. Um valor de ganho muito baixo corre o risco de subexposição e valores escuros que são todos esmagados, enquanto um ganho muito alto corre o risco de reduzir nosso valor máximo. Isto impõe um limite bastante difícil à faixa dinâmica que podemos capturar em uma única exposição; é muito difícil para um único valor de ganho expor perfeitamente a luz e a escuridão, especialmente em sensores pequenos. Em vez disso, as câmeras dos telefones costumam recorrer a truques inteligentes para combinar exposições múltiplas, como o famoso algoritmo HDR de software do Google ou técnicas de ganho ISO duplo no sensor.

LOFIC adota uma abordagem diferente adicionando poços de capacitores extras ao sensor de imagem. Você pode pensar nos capacitores como baldes em cascata que podem transbordar e capturar excesso de carga quando o fotodiodo anterior atinge seu limite. Depois que o balde menor e mais sensível para condições de pouca luz fica cheio, um segundo balde continua a capturar a carga de fótons em áreas brilhantes. Agora, quando lemos os valores dos intervalos, podemos usar valores de ganho diferentes para cada um, como alto ganho para um intervalo de detalhes de sombra e menor ganho para realces, reduzindo o risco de recorte de realces e, assim, estendendo a faixa dinâmica do sensor.

Isso é uma simplificação exagerada, já que os sensores de imagem modernos também usam poços de capacitores para recursos como foco automático de detecção de fase e seleção de ganho, e há muitos outros fatores que influenciam na criação de um sensor de alta qualidade. Ainda assim, a premissa geral é sólida. Ao dividir as informações brutas de captura de luz em vários níveis, o ganho do sinal pode ser otimizado, aumentando a faixa dinâmica em uma única exposição, sem depender de truques de software.

Mesmo que o funcionamento interno do LOFIC pareça um pouco abstrato, seu objetivo é simples: capturar mais contraste do mundo real de uma cena em uma única cena. Isso significa preservar os realces brilhantes sem sacrificar os detalhes das sombras – algo que é especialmente desafiador para sensores menores de smartphones.

Tradicionalmente, os telefones resolvem esse problema com software HDR, que captura e empilha vários quadros de exposição. Embora eficaz, esta abordagem luta com o movimento, muitas vezes introduzindo fantasmas, halos ou detalhes desfocados quando os assuntos se movem entre os quadros (embora algoritmos de última geração possam ajudar com isso). Os sensores modernos de ISO duplo (ou ganho de conversão dupla – DCG) oferecem uma alternativa mais robusta baseada em hardware, lendo a mesma exposição em dois níveis de ganho diferentes e mesclando os resultados. Isso melhora a sensibilidade e a faixa dinâmica, evitando artefatos de movimento em uma configuração bastante econômica. No entanto, este hardware é normalmente limitado a dois estágios de ganho e raramente opera por pixel.

O LOFIC adota uma abordagem diferente, alterando a capacidade do sensor de medir a luz. Em vez de depender de um único poço de carga – ou mesmo de apenas duas leituras de ganho – os pixels equipados com LOFIC usam capacitores de overflow adicionais para capturar o excesso de carga das áreas brilhantes. O resultado é um roll-off de destaque mais suave, recorte reduzido em regiões claras e detalhes de sombra mais limpos com menos ruído. Como a carga extra é armazenada antes da leitura, o sensor pode aplicar níveis de ganho ideais a diferentes faixas de brilho sem amplificar o ruído ou apagar os realces. Em cenas de alto contraste, isso significa menos dependência de mapeamento de tons agressivo e menos artefatos HDR, mas tem o custo de uma fabricação de sensores mais complexa e, portanto, mais cara.

Não gosto de atribuir números exatos a qualquer uma dessas tecnologias, porque variações no design do sensor e no suporte do processador podem afetar significativamente os resultados. Em termos gerais, os smartphones que usam abordagens HDR tradicionais tendem a atingir cerca de 60-90 dB de faixa dinâmica efetiva, dependendo do sensor e do método HDR de software ou hardware empregado. Por outro lado, o sensor OV50X de 1 polegada da OmniVision, usando DCG e LOFIC, é especificado em cerca de 110 dB de faixa dinâmica no nível do sensor – um aumento substancial, mesmo que a comparação envolva mais nuances do que apenas números brutos.

Em termos práticos, imagine fotografar a silhueta de uma paisagem urbana contra um pôr do sol brilhante. Um sensor convencional ou mesmo de ganho duplo pode tornar o sol e as nuvens circundantes como formas brancas planas e expandidas ou esmagar detalhes de sombra na escuridão. Com o LOFIC, o sensor pode reter a cor e o gradiente nas partes mais brilhantes do céu, ao mesmo tempo que destaca os detalhes das sombras abaixo. O mesmo princípio se aplica às paisagens urbanas noturnas, onde a iluminação pública intensa e as vielas sombreadas podem coexistir sem que uma sobrecarregue a outra.

Como o LOFIC opera inteiramente em hardware e funciona por quadro, seus benefícios também se estendem ao vídeo. Cada quadro possui uma faixa dinâmica mais ampla, ajudando a preservar as cores naturais, evitar destaques exagerados e manter os detalhes nas sombras, mesmo em condições de iluminação desafiadoras, sem a necessidade de processamento de vários quadros.

Embora a ideia do LOFIC não seja tão nova, é um avanço emocionante na fotografia móvel. Mas, como muitas tecnologias de sensores de ponta, ainda não está amplamente disponível fora de alguns telefones principais chineses, e pode não estar por mais algum tempo. Quem sabe quando os notoriamente lentos players ocidentais tradicionais, como Apple, Google e Samsung, levarão a tecnologia para seus futuros carros-chefe?

Existem também algumas limitações inerentes. A adição de capacitores de overflow aumenta a complexidade do sensor, afetando potencialmente o custo, o consumo de energia e até mesmo o calor. Embora o LOFIC reduza a necessidade de HDR multiquadro, cenas de contraste extremamente alto ainda podem se beneficiar de técnicas computacionais e segmentação e processamento de objetos. Não espero que melhorias populares de HDR e IA cheguem a algum lugar no futuro próximo. Na verdade, eles ainda são complementares ao LOFIC. Além disso, os capacitores do LOFIC necessitam de espaço extra, e por isso são implementados em sensores maiores onde a qualidade de imagem já é muito boa. Para mim, seria mais útil nos sensores menores e com restrição de luz que costumamos ver usados ​​​​para selfies e zoom de longo alcance. Esperançosamente, chegaremos lá eventualmente.

Olhando para o futuro, porém, as possibilidades são promissoras. À medida que o hardware melhora e os sensores do tipo LOFIC se tornam mais comuns, poderemos ver smartphones capturando uma faixa dinâmica que rivaliza com a de câmeras maiores – não apenas em fotos, mas também em vídeo. Combinada com inovações de software, a próxima geração de imagens móveis poderá finalmente preencher a lacuna entre pequenos sensores e fotografia de nível profissional. É por isso que você deve ficar atento a essa tecnologia em seu próximo telefone com câmera de última geração.