Co mówią cechy aparatów w smartfonach i czy możesz im zaufać?
Miscellanea / / May 14, 2021
Lifehacker opowiada, jak obliczyć dziesiątki megapikseli i różne ogniskowe.
U zarania rozwoju smartfonów wyróżniała się osobna kategoria - telefon z aparatem: w tych gadżetach maksymalną uwagę zwrócono na aparat. Teraz każdy flagowy model niemal każdej marki stara się zwrócić na siebie uwagę najbardziej złożoną i ciekawą realizacją aparatu. Charakterystykę urządzeń maskują głośne słowa, odważne hasła, ogromne liczby i własne nazwy technologii. Ale czy można od nich odjąć cokolwiek pożytecznego i zrozumieć, czy ten aparat jest w stanie wyprodukować przyzwoity obraz? Zrozummy to teraz.
Najważniejsze cechy aparatów w smartfonach
Charakterystyka aparatu w smartfonie jest zasadniczo taka sama, jak w przypadku dowolnego aparatu cyfrowego. Ale musisz zrozumieć, za co odpowiada ten lub inny parametr.
Megapiksele
Producenci zwracają na nie największą uwagę w kampaniach reklamowych. Piksel to światłoczuły element czujnika aparatu lub fotodiody. Składa się z czterech subpikseli, z których każdy, dzięki filtrom światła, przepuszcza tylko światło własnego odcienia. Najczęściej są to kolory czerwony, niebieski i zielony. Z połączenia tych kolorów uzyskuje się punkt wymaganego odcienia i pożądanej jasności.
Niektórzy producenci odchodzą od najpopularniejszego schematu i dodają biały lub żółty do czerwonych, niebieskich i zielonych filtrów kolorowych. W tym przypadku fotodioda wychwytuje więcej światła, a obrazy są jaśniejsze.
Megapiksele pokazują, z jakiej rozdzielczości aparat jest w stanie robić zdjęcia, czyli z ilu milionów pikseli będzie składał się ostateczny obraz.
Obecnie wielu producentów prezentuje smartfony z aparatami o rozdzielczości 48, 64 lub 108 megapikseli, które działają w trybie scalania punktów. W takich czujnikach piksele nie składają się z czterech, ale z 16 subpikseli połączonych czterema. Jeśli na przykład w klasycznym czujniku jeden piksel składa się z jednego niebieskiego, dwóch zielonych i jednego czerwonego subpixel, to w kamerach o wysokiej rozdzielczości składa się z czterech niebieskich, ośmiu zielonych i czterech czerwonych subpiksele.
Zwiększenie liczby pikseli zwiększa wrażliwość na światło i zwiększa dynamikę obrazu - różnicę między najciemniejszymi i najjaśniejszymi obszarami zdjęcia. Ale jednocześnie 48-megapikselowe aparaty, dzięki tej kombinacji, w rzeczywistości tworzą obrazy o rozdzielczości 12 megapikseli. I nie ma w tym nic złego: tak jest, gdy ilość zamienia się w jakość, a zdjęcia o rozdzielczości 4000 × 3000 (te same 12 megapikseli) wystarczą do publikacji w sieciach społecznościowych.
Rozmiar czujnika
To chyba najważniejszy element aparatu w smartfonie. Rozmiar czujnika wskazuje obszar, nad którym znajdują się światłoczułe diody. Im większy czujnik, tym większe mogą być same piksele, a im większy piksel, tym lepiej wychwytuje światło. Typowe rozmiary pikseli w nowoczesnych czujnikach aparatów mobilnych wynoszą od 0,8 do 2,4 mikrona, jednak ten ostatni jest precyzyjnie osiągany poprzez połączenie subpikseli, o których mówiliśmy w poprzednim akapicie.
Im więcej światła może uchwycić czujnik, tym lepsze będą obrazy zarejestrowane przez aparat. Jest to szczególnie ważne podczas fotografowania w warunkach słabego oświetlenia. I w takiej sytuacji może się okazać, że sensor z mniejszą liczbą większych pikseli da lepszy obraz niż czujnik z większą liczbą mniejszych pikseli, ponieważ każda fotodioda wychwyciła więcej światła, a tym samym więcej Informacja.
Oznacza to, że aparat z mniejszą liczbą pikseli w specyfikacji może przewyższać aparat z ogromną liczbą pikseli, ponieważ same piksele są większe.
W nowoczesnych smartfonach wymiary czujników są podawane w ułamkowych częściach cala. Największy czujnik, 50-megapikselowy Samsung ISOCELL GN2, jest zainstalowany w Xiaomi Mi 11 Ultra: Przekątna 1 / 1,12 cala.
Soczewki
Zastosowane soczewki mają znaczący wpływ na jakość obrazu. Składają się z soczewek - przezroczystych płytek o określonych właściwościach optycznych. Główną funkcją soczewki jest prawidłowe zniekształcenie padającej wiązki światła. Rodzaj zniekształcenia zależy od kształtu płytki.
Soczewki najczęściej składają się z wielu soczewek, ponieważ jedna nie wystarczy. Zakrzywione i wklęsłe soczewki o różnych gęstościach przeplatają się ze sobą. Właściwy dobór i umieszczenie w obiektywie wpłynie na wyrazistość i kontrast obrazu. W przypadku zakrzywionych soczewek może wystąpić zniekształcenie optyczne. W przypadku niektórych obiektywów, takich jak obiektywy szerokokątne, zniekształcenie stało się natomiast cechą stylistyczną. To prawda, że niektóre urządzenia programowo poprawiają je na etapie przetwarzania końcowego.
W nowoczesnych smartfonach moduły aparatu składają się z kilku obiektywów, z których każdy ma własny czujnik, odpowiedni do konkretnego zadania. Najczęściej są to obiektywy standardowe, szerokokątne i makro. Jednocześnie nie można powiedzieć, że smartfony z kilkoma obiektywami oczywiście strzelają lepiej niż z jednym: to zależy od implementacji konkretnego urządzenia. Może się zdarzyć, że spośród wielu kamer w jednym module żadna nie da zadowalającego wyniku, a ilość nie zmieni się w jakość.
Ogniskowa i przysłona
Im mniejsza ogniskowa, tym większy kąt widzenia obiektywu i odwrotnie - obiektywy o dużej ogniskowej strzelają daleko, ale jednocześnie z małym kątem widzenia.
Przysłona pokazuje, ile światła pada na czujnik aparatu przez obiektyw. Większość smartfonów ma stałą przysłonę, czyli stosunek ogniskowej do rozmiaru wlotu aparatu.
Im więcej światła pada na czujnik i im większy wlot aparatu, tym mniejsza głębia ostrości, czyli tylko obiekt będzie ostry, a tło za nim będzie rozmyte.
Aby zwiększyć głębię ostrości, należy zmniejszyć wlot, jednak spowoduje to również zmniejszenie jasności. W smartfonach najczęściej odbywa się to programowo. Jednak nowoczesne urządzenia wykorzystują moduły z kilkoma obiektywami - z soczewkami o różnych rozmiarach, różnych ogniskowych i przysłonach. Zamiast polegać na przetwarzaniu oprogramowania, możesz przełączać się między obiektywami.
Dzisiejsze smartfony są wyposażone w zaawansowane systemy autofokusa. Na przykład w technologii PDAF niektóre punkty na matrycy aparatu są używane jako punkty ogniskowe. Dwa sąsiednie piksele są tak rozmieszczone, że jeden z nich odbiera strumień światła dochodzący z góry i druga znajduje się na dole, a system dostosowuje ostrość w przypadku, gdy na piksele przypada inna liczba pikseli Sveta.
Jest też autofokus laserowy i kontrastowy. Niektóre firmy stosują w aparatach technologie, które pozwalają skupić się na określonych obiektach w kadrze, na przykład rozpoznawać twarze i sprawiać, że są wyraźniejsze.
Powiększenie
Zoom pokazuje, jak blisko może być obraz. Dostępne są dwie opcje zoomu: cyfrowe i optyczne. Digital po prostu powiększa i przycina pełnowymiarowy obraz. Soczewka optyczna wykorzystuje specjalne soczewki do powiększenia, które dzięki prawidłowemu systemowi soczewek mogą patrzeć daleko.
Wraz z rozwojem aparatów w smartfonach zaczęło pojawiać się coraz więcej modułów z zoomem optycznym - zwykle 2X lub 3X. Istnieją jednak opcje, które producenci nazywają peryskopami. Takie obiektywy wykorzystują system soczewek i luster umieszczonych na boki w korpusie smartfona, a dzięki nim można uzyskać np. Pięciokrotny zoom. To, jak blisko można podejść do zdjęcia, zależy od ogniskowej.
Maksymalny zoom optyczny, jaki oferują dziś smartfony, to 10x. Występuje w Huawei P40 Pro + (to w nim ten sam „peryskop” jest używany) oraz w poszczególnych obiektywach Samsunga Galaxy S21 Ultra. W przypadkach, gdy tak mocny zoom nie jest potrzebny, smartfony te mają też obiektywy o mniejszym powiększeniu - 3x.
Czujniki pomocnicze
Czujniki światła, czujniki głębokości, dalmierze, lidary - wszystkie te systemy pomagają smartfonowi zrozumieć, gdzie znajdują się fotografowane obiekty, jak są oświetlone, poruszają się lub nie. Smartfon wykorzystuje pozyskane dane zarówno w wizjerze, jak iw procesie post-processingu, kompletując i edytując obraz.
Rozdzielczość sensorów jest daleka od najważniejszego parametru: wystarczy bardzo mała liczba pikseli, aby dobrze spełniały swoje funkcje. Dlatego nie powinno dziwić widok np. Czujnika głębokości o rozdzielczości 2 Mp: jest ich wystarczająco dużo do jego działania.
Rozdzielczość wideo i liczba klatek na sekundę
Rozdzielczość wideo wskazuje, ile pikseli znajdzie się w jednej klatce. A liczba klatek na sekundę to liczba takich klatek na sekundę.
Wraz ze wzrostem pikseli poprawia się szczegółowość i klarowność obrazu. Wraz ze wzrostem liczby klatek na sekundę efekt rozmycia maleje, wideo wygląda ostrzej i jest lepiej postrzegane przez ludzkie oko. Co więcej, wideo nagrane z dużą liczbą klatek na sekundę można następnie spowolnić do znanych 24 klatek na sekundę, aby uzyskać interesujący efekt zwolnionego tempa.
HDR
HDR oznacza High Dynamic Range, czyli dużą różnicę między najciemniejszymi i najjaśniejszymi częściami obrazu. Aparat w trybie HDR wykonuje kilka zdjęć (w przypadku kręcenia filmów - kadrów) z różnymi ekspozycjami, a następnie łączy je, równoważąc jasne i ciemne obszary. Dzięki temu możliwe jest uzyskanie wyższego kontrastu i szczegółowości obrazu.
Magia przetwarzania końcowego
Suche cechy aparatów w smartfonach są oczywiście mylące i przerażające. A główny problem polega na tym, że nierealistyczne jest zrozumienie wyłącznie na podstawie tych liczb, jak będzie strzelał aparat smartfona.
Oprócz samego obiektywu i samego układu czujnika, wokół aparatu znajduje się również wiązka przewodów z procesora obrazu. i oprogramowanie do postprocessingu - algorytmy analizujące otrzymane dane i wykorzystujące różne autorskie uluchshayzery. W rezultacie firmy korzystające z tych samych czujników mogą uzyskać zupełnie inne obrazy z powodu różnych systemów przetwarzania końcowego.
Każdy producent ma inne podejście do odwzorowania kolorów i analizy granic obiektów. Każda firma korzysta z różnych sztuczek i technologii, aby uzyskać obraz pasujący do ich poczucia piękna. Niektóre marki wykorzystują uczenie maszynowe do prawidłowego identyfikowania obiektów w kadrze i ich idealnego wyglądu, a to również jest częścią przetwarzania.
Weźmy prosty przykład spośród dość popularnych smartfonów. Realme 7 Pro i Samsung Galaxy M51 główne aparaty są zbudowane na tych samych czujnikach - Sony IMX682. Jest to 64-megapikselowy sensor zasilany systemem agregacji subpikseli Quad Bayer i generujący obrazy o rozdzielczości 16 megapikseli (ale także zdolny do pracy w trybie pełnowymiarowym). Pomimo tego, że mają te same sensory, same obrazy są zupełnie inne.
Odwzorowanie kolorów Samsunga w świetle dziennym jest bardziej soczyste i żywe, aczkolwiek bez przesycenia. Zdjęcia z Realme 7 Pro otrzymały nieco bardziej miękką i bardziej realistyczną gamę, ale czasami gubią się w nich granice drobnych szczegółów, na przykład pojedyncze źdźbła trawy, strzelane stosunkowo daleko. W firmie Samsung system postprocessingu i redukcji szumów wyraźniej wyznacza granice, co jednak czasami stwarza wrażenie sztuczności. Mylenie zdjęć zrobionych tymi telefonami nie zadziała pomimo tych samych czujników.
Na podstawie cech nie można zrozumieć, jak działa przetwarzanie końcowe obrazów na danym telefonie. Pomogą w tym tylko profesjonalne recenzje ze zdjęciami testowymi wykonanymi w różnych trybach.
Brak wiary w megapiksele
Specyfikacje nie gwarantują dobrego obrazu. Nie można argumentować, że aparat o rozdzielczości 108 megapikseli będzie strzelał lepiej niż aparat o rozdzielczości 64 megapikseli, ponieważ oprócz megapikseli wpływają na wynik również inne parametry aparatu.
Pierwszym krokiem jest zwrócenie uwagi na rozmiar czujnika: im większy, tym więcej światła dociera, a jakość obrazu zależy bezpośrednio od ilości światła. Kolejna ważna jest część sprzętowa systemu przetwarzania obrazu, a następnie oprogramowanie. Sposób ich działania można zrozumieć dopiero po obejrzeniu zdjęć wykonanych telefonem z tym systemem.
Jedyną opcją jest zaufanie do recenzji, które publikują zdjęcia testowe w różnych warunkach fotografowania: w różnych warunkach oświetleniowych, w ruchu, z różnych odległości i tak dalej. I nie zapominaj, że głównymi narzędziami fotografa i operatora są proste ramiona i możliwość uchwycenia chwili. Reszta jest drugorzędna.
Przeczytaj także🧐
- Jak zrobić dobre zdjęcie: 6 podstawowych zasad
- Który smartfon kupić w 2021 roku
- Od 0,11 megapiksela do asystentów sieci neuronowych: jak aparaty ewoluowały w smartfonach