Dlaczego wyścig o megapiksele w smartfonach jest absurdalny
Urządzenia / / January 06, 2021
Jak działa aparat w smartfonie
Kamera to rzecz złożona: integruje czujnik, układ optyczny, kontroler i inne elementy pomocnicze, a także oprogramowanie do obróbki zdjęć i wideo. Rozważmy bardziej szczegółowo każdy element.
Matryca
Matryca to prostokątny mikroukład składający się z elementów światłoczułych - pikseli. Każdy piksel zawiera trzy sub-piksele. Jeden subpiksel transmituje tylko określone długości fal: dla koloru czerwonego, zielonego lub niebieskiego (czerwonego, zielonego, niebieskiego). Ten model kolorów nosi nazwę RGB.
Matryca może być również monochromatyczna, bez filtrów kolorowych. Na każdy z pikseli przypada trzy razy więcej fotonów. Rezultatem są ostrzejsze czarno-białe zdjęcia. Takie matryce można wykorzystać do wzmocnienia kolorowego obrazu z innego modułu kamery.
Jedną z głównych cech matrycy jest rozdzielczość. Odzwierciedla liczbę pikseli na nim mieszczących się.
Obiektyw
Malutki obiektyw smartfona to niemal biżuteria. Rzadki system składa się z 4–5 elementów - zwykle jest ich 7–8 i więcej.
W smartfonach z wieloma aparatami każda matryca będzie miała własny obiektyw. Każdy z nich rozwiązuje swój własny problem:
- Teleobiektyw (teleobiektyw) jest potrzebny do fotografowania z dużej odległości.
- Szeroki kąt (shirik) pomoże zmieścić więcej obiektów w kadrze - jest to przydatne przy zdjęciach grupowych i architekturze fotografowania.
- uniwersalny obiektyw pozwoli na umiarkowane fotografowanie każdego obiektu: od portretu po krajobraz.
- Obiektyw zmiennoogniskowy (zoom) może przybliżyć obiekt.
Soczewki do obiektywów smartfonów są wykonane ze szkła lub specjalnych polimerów. Jeśli ich przezroczystość daleka jest od ideału, a elementy nie są odpowiednio spasowane, nie spodziewaj się dobrych zdjęć. Nawet jeśli soczewka przesunie się o kilka mikronów, układ optyczny rozmyje się.
Membrana
Przysłona to otwór, przez który światło wpada do aparatu. Określa, ile światła może otrzymać czujnik. Wartość przysłony jest podawana w formacie f / 1,7.
System stabilizacji
Stabilizacja kompensuje rozmycie spowodowane drganiami aparatu, na przykład podczas fotografowania z ręki zamiast ze statywu. Może być dwojakiego rodzaju:
- Optyczny. Rzetelny system elektromechaniczny, który fizycznie utrzymuje kamerę w jednej pozycji (przynajmniej próbuje). Zapewnia ostrzejsze zdjęcia z minimalnym szumem i pozwala na prawie bez przetwarzania oprogramowania.
- Elektroniczny. To są algorytmy oprogramowania. Aparat wciąż się trzęsie, ale analizując kilka klatek, powstaje mniej lub bardziej przyzwoity wynik.
System autofokusa
Sam autofokus określa odległość od obiektu i odpowiednio dostosowuje parametry optyki aparatu. Nowoczesne smartfony wykorzystują trzy rodzaje systemów:
- Faza. Specjalne czujniki zbierają promienie świetlne w różnych punktach kadru. Światło jest następnie dzielone na dwa strumienie i wysyłane do czujnika światła w celu określenia odległości od obiektu. Zalety: duża precyzja i szybkość pracy. Wady: wysoka cena, złożoność projektu i jego ustawienia.
- Kontrastujące. Analizowany jest kontrast sceny. Przesuwając soczewki, aparat stara się zmaksymalizować kontrast obiektu na tle. Zalety: kompaktowy rozmiar i niski koszt. Wady: system jest wolniejszy i nie nadaje się dobrze do scen akcji.
- Hybrydowy. Łączy ogniskowanie fazowe i kontrastowe, aby uzyskać najlepsze wyniki.
Oprogramowanie
Oprogramowanie można również uznać za część aparatu, ponieważ jest bezpośrednio zaangażowane w uzyskanie wyniku strzelania. Obecnie żaden smartfon nie zapewnia ramek w takiej postaci, w jakiej są, bez przetwarzania oprogramowania. Wyrafinowane algorytmy, często wykorzystujące ogromną bazę danych lub technologię sztucznej inteligencji, edytują każde ujęcie, aby „uczynić Cię pięknym”.
Surowe obrazy nie będą wystarczająco jasne lub wyraźne. Oprogramowanie usuwa prześwietlenie, wydobywa ciemne obszary, poprawia kolory, zwiększa ostrość. A wszystko to automatycznie i bardzo szybko.
Ale jest też wada monety. Agresywna redukcja szumów może sprawić, że zdjęcie zrobione o zmierzchu będzie wyglądało na ziarniste - tak jakby składało się z wielu małych plamek. To degraduje szczegóły i sprawia, że kolory stają się nienaturalne.
Na co wpływa liczba pikseli?
Szczegółowa charakterystyka smartfona zwykle wskazuje na fizyczny rozmiar matrycy aparatu - około 1 / 2,6 ″. Na stronie producenta można znaleźć dane o wielkości piksela w matrycy. Ten parametr wpływa na liczbę punktów w ramce. Im wyższa rozdzielczość, tym lepsze odwzorowanie szczegółów.
Ale jeśli piksele są małe, każdy z nich otrzymuje mało światła i nie może dokładnie określić koloru punktu na rzeczywistym obrazie. W rezultacie na zdjęciu pojawia się szum.
Szum to rozrzucone kropki o losowym kolorze i jasności. Im gorsze oświetlenie i niższa jakość matrycy aparatu, tym więcej szumu będzie na zdjęciu.
Jego liczba w klatce jest proporcjonalna do rozmiaru piksela lub kwadratu przekątnej matrycy. Jeśli porównamy dwie matryce z punktami 1,55 µm i 1,1 µm, to ramka z pierwszą będzie miała połowę szumu.
Ważny jest również zakres dynamiczny matrycy - jej zdolność do uchwycenia całego spektrum barw i jasności otaczającego świata. Te tanie mają niewielki zasięg, a zdjęcia są wyblakłe, mętne.
Dlaczego producenci smartfonów gonią za pikselami
Ponieważ kupujący zawsze chcą najwięcej. Nawet jeśli jedziesz samochodem na 300 koni, musisz stać w korku lub grać w pasjansa na fajnym komputerze do gier.
Który smartfon kupiłbyś w tej samej cenie: z aparatem 12 MP czy 48 MP? Wybierając drugą, otrzymujesz cztery razy więcej megapikseli za te same pieniądze. Ale twoje zdjęcia nie będą czterokrotnie.
Czujnik z dużą liczbą małych pikseli jest tańszy niż czujnik z dużymi pikselami i będzie się lepiej sprzedawał.
Duże matryce zajmują więcej miejsca wewnątrz smartfona. Układ optyczny dla nich również powinien być większy. W związku z tym będzie mniej miejsca na pozostałe części ciała. Smartfon zrobi się grubszy lub aparat będzie odstawał. Będzie musiał być zabezpieczony szkłem hartowanym lub szafirowym. I to też są pieniądze.
Sprzedawanie grubego, drogiego smartfona jest trudne. Łatwiej jest zamówić matryce z dużą ilością małych pikseli i przeprowadzić głośną kampanię marketingową: na zdjęciu z aparaty dodają automatyczną pieczątkę „strzał z supermegaflagmana z 48 megapikselami”, aby każdy wiedział, że ktoś kupił nowy smartfonie. I pozwól fanom i profesjonalistom używać lustrzanek cyfrowych.
Chociaż np. Nokia zaryzykowała i kupiła legendarne smartfony Lumia 1020 z aparatami o rozdzielczości 41 megapikseli. A to jest w 2013 roku!
Co decyduje o jakości zdjęcia w rzeczywistości
Rozmiar matrycy i piksela
Jeśli weźmiesz dwie matryce o tej samej rozdzielczości, to potencjalnie zdjęcie lepszej jakości da się uzyskać z większą z nich. Tam piksele są większe, co oznacza, że podczas fotografowania na każdy z nich pada więcej fotonów. W rezultacie subpiksele mogą dokładniej określić kolor określonego punktu.
Wydawałoby się, że jeśli w jednej matrycy piksele mają wielkość 1,4 mikrona, aw drugiej - 1,2 mikrona, to są praktycznie takie same. Ale 17% to namacalna różnica, która z pewnością przejawi się w jakości zdjęć i filmów, zwłaszcza jeśli robisz zdjęcia w słabym świetle.
Kolejnym ważnym punktem jest odległość między sąsiednimi pikselami. W małych matrycach producenci szczerze na tym oszczędzają. W większych mogą pozwolić na jakościowe oddzielenie sąsiednich pikseli, aby nie wpływały na siebie.
Technologia produkcji
Nowe metody pozwalają dokładniej określić natężenie strumienia świetlnego na podstawie mniejszej liczby fotonów, oraz oznacza niski poziom szumów i dobre odwzorowanie kolorów, nawet jeśli fotografujesz o zmierzchu bez Lampa błyskowa.
Ale musisz czytać i analizować. Na przykład smartfon HTC One (M7) oferował technologię UltraPixel. Producent obiecał poważny wzrost jakości zdjęć i filmów.
W rzeczywistości UltraPixels okazały się po prostu większymi pikselami 2 mikronów. Czy można to uznać za nową technologię? Mało prawdopodobne. Dla porównania: Google Pixel, który również montował HTC i który kiedyś był uważany za jeden z najlepszych telefonów z aparatem na rynku, miał matrycę o pikselach 1,55 mikrona. Wielkość aparatu nie została zwiększona, aby nie zwiększać grubości smartfona. Rozdzielczość matrycy wynosząca 5 megapikseli była niewielka nawet jak na 2014 rok. W efekcie na HTC One (M7) nie było kolejek.
Innym przykładem są technologie takie jak Super Pixel czy Quad Pixel. Cztery sąsiednie piksele dużej matrycy są łączone w celu uzyskania zdjęcia o niższej rozdzielczości, ale lepszej jakości. Rozwiązaniem jest oprogramowanie. Jeśli macierz jest taka sobie, wydajność będzie niska.
Stabilizacja
Stabilizacja optyczna jest zawsze lepsza niż cyfrowa. Algorytmy przetwarzania końcowego nadal będą miały zastosowanie do klatki i lepiej jest, jeśli początkowo jest ostry.
Powiększenie
Aby zbliżyć się do obiektu w kadrze, zoom optyczny przesuwa soczewki, a jakość zdjęcia praktycznie nie ulega zmianie. Zoom cyfrowy rozciąga część obrazu, aby wypełnić całą ramkę. Ta funkcja jest dostępna w każdym Edytor zdjęćczęsto nawet w standardowej aplikacji aparatu. Dlatego nie ma sensu płacić za zoom cyfrowy.
System autofokusa
Contrast AF to niedrogi system dla przeciętnych aparatów. Autofokus z detekcją fazową jest odpowiedni, jeśli fotografujesz szybko biegające dzieci, koty lub sportowców. Ale idealną opcją jest system hybrydowy, który łączy zalety wykrywania fazy i autofokusa z detekcją kontrastu.
Membrana
Ponieważ smartfon jest używany do fotografowania w wielu różnych sytuacjach, skorzysta na tym aparat z większą przysłoną: f / 1.7 jest lepsze niż f / 2.0. Im wyższa wartość (lub mniejsza liczba po ukośniku), tym wyższa przysłona obiektywu i tym wydajniej będzie on pracował o zmierzchu lub w pomieszczeniach.
Nazwa handlowa
Tak, to nie tylko narzędzie reklamowe. Zdarza się, że ta sama matryca jest zainstalowana w chińskim smartfonie i we flagowcu marki A. Ale zdjęcia wyjściowe są bardzo różne.
Jeśli producent nie inwestuje wysiłków i środków w rozwój komponentów, technologii i oprogramowania, nie należy spodziewać się pięknych, wyraźnych ramek. Jeśli zaoszczędzi na wszystkim, na przykład założy tanie soczewki o słabej przezroczystości, wpłynie to na wynik.
O czym pamiętać
- Dziesiątki megapikseli to przede wszystkim marketing. Jakość zdjęć i filmów nie zależy bezpośrednio od nich.
- Nawet 5 lub 8 megapikseli wystarczy, aby wydrukować dobrej jakości zdjęcie na arkuszu poziomym. Rozdzielczość ekranu 4K zaawansowanego telewizora wynosi około 8-9 megapikseli. Full HD - tylko 2 megapiksele.
- Większe piksele zbierają więcej światła. Rezultatem jest wyraźna, szczegółowa ramka z naturalnymi kolorami i bez szumów.
- Jeśli nie chcesz zawracać sobie głowy teorią, idź na praktykę. Porównawcze recenzje smartfonów i zdjęć z aparatów (pełnowymiarowe i wykadrowane - wycięte i powiększone fragmenty) pozwolą zrozumieć prawdziwy stan rzeczy.
Przeczytaj także📸
- Jak fotografować koty: 19 profesjonalnych wskazówek
- Jak zrobić dobre zdjęcie: 6 podstawowych zasad
- 5 powodów, dla których robienie zdjęć smartfonem jest lepsze niż zwykłym aparatem