Tu webcam lo tiene pero, ¿sabes qué es y como funciona su ISP?

Tu webcam lo tiene pero, ¿sabes qué es y como funciona su ISP?

Rodrigo Alonso

En el día a día, todos utilizamos una cámara de manera cotidiana; ya una webcam dedicada o integrada para mantener videoconferencias, una cámara réflex para hacer fotografías o la cámara integrada en el smartphone, este elemento se ha convertido en algo casi indispensable en nuestras vidas. Pero, ¿te has parado a pensar cómo se logra plasmar lo que vemos en la vida real en una imagen digital? Mucho que ver tiene el ISP, Image Signal Processor, y es de lo que te vamos a hablar a continuación.

Hace muchos años, quien tenía una webcam en su PC era un privilegiado, pero a día de hoy se integran en espacios tan pequeños como el borde de la pantalla de un ordenador portátil o en un smartphone. Esto ha sido posible porque se ha logrado reducir enormemente las ópticas al mismo tiempo que se ha mejorado la calidad de las imágenes que se captan, y esto es gracias a un pequeño procesador llamado ISP que todas incorporan.

Qué es el ISP (Image Signal Processor) de las cámaras

El ISP es un pequeño procesador integrado en la cámara (en el caso de los smartphones puede estar integrado en el SoC), y para entender cómo funciona debes saber que los píxeles son sensibles a la luz entre algunos conjuntos de longitudes de onda; esencialmente, son independientes del color. La forma de obtener una imagen a color es colocar un filtro en la parte superior, generalmente un filtro de color de patrón bayer, y luego interpolar el color de los píxeles adyacentes. Así, el sensor CMOS de la cámara no detecta el rojo, el verde y el azul para cada píxel sino que detecta un color distinto para cada uno de ellos y es el procesador ISP el que adivina el color según el que tenga al lado.

ISP

A esto se le llama demostración, y conforma el trabajo principal del ISP en la cámara. Además, el ISP se encarga de todas las tareas generalizadas de una cámara como puede ser el enfoque automático, la exposición o el balance de blancos, por ejemplo. Recientemente se ha añadido la función de corrección de imperfecciones de lentes como el viñeteado o el sombreado de color impartido por un sistema de lentes imperfecto, junto con cosas como recombinación HDR, reducción de ruido, filtros, detección de rostros y conversión entre espacios de color.

Obviamente, toda esta última parte significa que en el caso de que el fabricante de la cámara así lo quiera, puede asignarle al ISP todas las funciones de configuración de la imagen que luego utilizamos en el software, aunque también tienen la opción de hacer que todo sea automático (Apple) o que las opciones sean configuradas por el usuario a su gusto. Esto es lo que permite, por ejemplo, que puedas desenfocar el fondo en tus videoconferencias de Skype.

ISP opciones Skype

¿Por qué este procesador es importante?

A medida que los smartphones se han convertido en el dispositivo de captación de imágenes y vídeo principal en la vida cotidiana de las personas (y en los últimos tiempos también las webcams, aunque sea las integradas en los portátiles) esta serie de funciones que consideramos básicas como el enfoque automático han cobrado cada vez una mayor importancia, por lo que los fabricantes se han visto obligados a mejorar el ISP y aumentar el número de tareas que es capaz de realizar.

En este momento, la experiencia de usuario y la interfaz de la cámara están cambiando rápidamente de generación en generación y se van integrando funciones cada vez más serias en el sentido de que requieren un mayor uso de recursos (como el ejemplo de emborronar el fondo de Skype que hemos puesto antes), así que igual que la controladora de un SSD, el ISP de una cámara cada vez va a pasar a tener un papel de mayor importancia más allá de lo que la óptica es capaz de hacer o de los Megapíxeles que tenga la cámara.

Para el vídeo también debemos añadir un factor más a esta ecuación, el codificador. La forma de funcionar es muy similar, aunque el ISP normalmente trabajará con submuestreos del sensor CMOS de la cámara según las capacidades del sensor. El codificador toma estas imágenes y las comprime en un formato y tasa de bits que elija el OEM o el usuario (básicamente, en la actualidad esto es H.264), y aunque no todos los codificadores son iguales, deben funcionar en conjunto con el ISP para poder grabar vídeo.

De igual manera, cada vez se graba vídeo a mayor resolución y con efectos añadidos en tiempo real, y esto es algo que crea una carga en el procesador de la cámara que no todos son capaces de realizar. En definitiva, según avanza la tecnología se van añadiendo más funciones a las cámaras y se sobrecarga más su procesador, así que es importante que el desarrollo de estos siga adelante para ir acorde a la evolución de la industria, o nos quedaremos estancados donde estamos.