De ce cursa pentru megapixeli în smartphone-uri este absurdă

Cum funcționează camera smartphone

O cameră este un lucru complex: combină un senzor, un sistem optic, un controler și alte componente auxiliare, precum și software pentru procesarea fotografiilor și a videoclipurilor. Să luăm în considerare fiecare element în detaliu.

Matrice

Matricea este un microcircuit dreptunghiular format din elemente sensibile la lumină - pixeli. Fiecare pixel conține trei subpixeli. Un subpixel transmite numai anumite lungimi de undă: pentru roșu, verde sau albastru (roșu, verde, albastru). Acest model de culoare se numește RGB.

De asemenea, matricea poate fi monocromă, fără filtre de culoare. De trei ori mai mulți fotoni cad pe fiecare dintre pixelii săi. Rezultatul este fotografii alb-negru mai clare. Astfel de matrice pot fi utilizate pentru a îmbunătăți imaginea color de la un alt modul de cameră.

Una dintre caracteristicile principale ale unei matrice este rezoluția. Acesta reflectă câți pixeli se potrivesc pe el.

Obiectiv

Micul obiectiv al smartphone-ului este aproape o bijuterie. Un sistem rar include 4-5 elemente - de obicei există 7-8 și mai mult.

În smartphone-urile cu mai multe camere, fiecare matrice va avea propriul obiectiv. Fiecare dintre ele își rezolvă propria problemă:

• Teleobiectiv (teleobiectiv) este necesar pentru fotografierea de la distanță mare.
• Unghi larg (shirik) va ajuta la încadrarea mai multor obiecte în cadru - acest lucru este util pentru fotografiile de grup și arhitectura de fotografiere.
• universal obiectivul vă va permite să fotografiați moderat bine orice subiect: de la un portret la un peisaj.
• Lentila varifocală (zoom) poate apropia subiectul.

Lentilele pentru lentilele smartphone sunt fabricate din sticlă sau polimeri speciali. Dacă transparența lor este departe de a fi ideală și elementele nu sunt montate corespunzător, nu vă așteptați la fotografii bune. Chiar dacă obiectivul se mișcă câțiva microni, sistemul optic se va defocaliza.

Diafragmă

Diafragma este gaura prin care lumina pătrunde în cameră. Determină câtă lumină poate primi senzorul. Valoarea diafragmei este afișată în format f / 1.7.

Sistem de stabilizare

Stabilizarea compensează neclaritatea cauzată de mișcarea camerei, cum ar fi atunci când fotografiați portabil, mai degrabă decât cu ajutorul unui trepied. Poate fi de două tipuri:

• Optic. Un sistem electro-mecanic onest care ține fizic camera într-o poziție (cel puțin încearcă). Vă oferă fotografii mai clare, cu zgomot minim și vă permite să faceți aproape fără procesarea software-ului.
• Electronic. Acestea sunt algoritmi software. Camera încă tremură, dar analizând mai multe cadre, se creează un rezultat mai mult sau mai puțin decent.

Sistem de focalizare automată

Focalizarea automată în sine determină distanța față de obiect și reglează parametrii opticii camerei în mod corespunzător. Smartphone-urile moderne folosesc trei tipuri de sisteme:

• Fază. Senzorii speciali colectează razele de lumină în diferite puncte ale cadrului. Lumina este apoi împărțită în două fluxuri și trimisă la un senzor de lumină pentru a determina distanța față de obiect. Avantaje: precizie ridicată și viteză de lucru. Dezavantaje: preț ridicat, complexitatea designului și setările acestuia.
• Contrastant. Se analizează contrastul scenei. Prin mișcarea obiectivelor, camera încearcă să maximizeze contrastul subiectului cu fundalul. Avantaje: dimensiune compactă și cost redus. Dezavantaje: Sistemul este mai lent și nu este potrivit pentru scenele dinamice.
• Hibrid. Combină focalizarea fazelor și a contrastului pentru a obține cele mai bune rezultate.

Software

Software-ul poate fi, de asemenea, considerat o parte a camerei, deoarece este direct implicat în obținerea rezultatului fotografierii. Astăzi, niciun smartphone nu vă oferă cadre așa cum este, fără procesare software. Algoritmii sofisticati, care folosesc adesea o baza de date vasta sau o tehnologie de inteligenta artificiala, editeaza fiecare fotografie pentru a „te face frumos”.

Imaginile brute nu vor fi suficient de luminoase sau de clare. Software-ul elimină supraexpunerea, atrage zonele întunecate, îmbunătățește culorile, crește claritatea. Și face toate acestea automat și foarte repede.

Dar există și un dezavantaj al monedei. Reducerea agresivă a zgomotului poate face ca o fotografie capturată la amurg să arate granulată - de parcă ar fi formată din multe pete mici. Acest lucru degradează detaliile și face culorile nenaturale.

Ce afectează numărul de pixeli?

Caracteristicile detaliate ale unui smartphone indică de obicei dimensiunea fizică a matricei camerei - ceva de genul 1 / 2,6 ″. Pe site-ul producătorului, puteți găsi date despre dimensiunea pixelilor în matrice. Acest parametru afectează numărul de puncte din cadru. Cu cât rezoluția este mai mare, cu atât detaliile sunt reproduse mai bine.

Dar dacă pixelii sunt mici, fiecare dintre ei primește puțină lumină și nu poate determina cu exactitate culoarea unui punct din imaginea reală. Ca urmare, în fotografie apare zgomot.

Zgomotul este împrăștiat puncte de culoare și luminozitate aleatorii. Cu cât este mai slabă iluminarea și cu cât este mai scăzută calitatea matricei camerei, cu atât mai mult zgomot va fi în fotografie.

Numărul său în cadru este proporțional cu dimensiunea pixelilor sau pătratul diagonalei matricei. Dacă comparăm două matrice cu puncte de 1,55 µm și 1,1 µm, atunci cadrul cu prima va avea jumătate din zgomot.

Gama dinamică a matricei este de asemenea importantă - capacitatea sa de a captura întregul spectru de culori și luminozitate din lumea înconjurătoare. Cele ieftine au o gamă mică, iar fotografiile sunt estompate, înnorate.

De ce producătorii de smartphone-uri urmăresc pixeli

Pentru că cumpărătorii își doresc întotdeauna cel mai mult. Chiar dacă într-o mașină pentru 300 de cai trebuie să stați într-un blocaj de trafic sau să jucați solitaire pe un computer de joc cool.

Ce smartphone ați cumpăra la același preț: cu o cameră de 12MP sau una de 48MP? Alegând al doilea, veți obține de patru ori mai mulți megapixeli pentru aceiași bani. Dar fotografiile tale nu se vor cvadrupla.

Un senzor cu un număr mare de pixeli mici este mai ieftin decât un senzor cu pixeli mari și se va vinde mai bine.

Matricile mari ocupă mai mult spațiu în interiorul smartphone-ului. Sistemul optic pentru acestea ar trebui, de asemenea, să fie mai mare. În consecință, va exista mai puțin spațiu pentru restul părților din corp. Smartphone-ul va deveni mai gros sau camera va ieși afară. Va trebui protejat cu sticlă călită sau safir. Și asta sunt și bani.

Vânzarea unui smartphone gras și scump este dificilă. Este mai ușor să comandați matrici cu un număr mare de pixeli mici și să efectuați o campanie puternică de marketing: în fotografia cu camerele adaugă o ștampilă automată „împușcată cu un supermegaflagman cu 48 megapixeli”, astfel încât toată lumea să știe că cineva a cumpărat unul nou smartphone. Și lăsați fanii și profesioniștii să folosească DSLR-urile.

Deși Nokia, de exemplu, și-a asumat un risc și a obținut legendarul smartphone Lumia 1020 cu camere de 41 megapixeli. Și asta este în 2013!

Ceea ce determină calitatea fotografiei în realitate

Dimensiunea matricei și a pixelilor

Dacă luați două matrice cu aceeași rezoluție, atunci fotografiile de o calitate mai bună vor fi obținute cu cea mai mare dintre ele. Acolo, pixelii sunt mai mari, ceea ce înseamnă că mai mulți fotoni cad peste fiecare atunci când fotografiați. Ca rezultat, subpixeli pot determina mai exact culoarea unui anumit punct.

S-ar părea că dacă într-o matrice pixelii au o dimensiune de 1,4 microni, iar în cealaltă - 1,2 microni, aceștia sunt practic aceiași. Dar 17% este o diferență tangibilă care va apărea cu siguranță în calitatea fotografiilor și a videoclipurilor, mai ales dacă fotografiați în lumină slabă.

Un alt punct important este distanța dintre pixeli adiacenți. În matricile mici, producătorii economisesc sincer. În cele mai mari, vă pot permite să separați calitativ pixelii vecini, astfel încât să nu se afecteze reciproc.

Tehnologie de producție

Noile metode permit determinarea mai precisă a intensității fluxului de lumină dintr-un număr mai mic de fotoni și înseamnă să oferiți zgomot redus și o reproducere bună a culorilor, chiar dacă fotografiați la amurg fără flash.

Dar trebuie să citiți și să analizați. De exemplu, smartphone-ul HTC One (M7) a oferit tehnologia UltraPixel. Producătorul a promis o creștere serioasă a calității fotografiilor și videoclipurilor.

De fapt, UltraPixels s-au dovedit a fi doar pixeli mai mari de 2 microni. Poate fi considerată aceasta o nouă tehnologie? Improbabil. Pentru comparație: Google Pixel, pe care HTC l-a asamblat și care la un moment dat era considerat unul dintre cele mai bune telefoane cu cameră de pe piață, avea o matrice cu pixeli de 1,55 microni. Dimensiunea camerei nu a fost mărită pentru a nu crește grosimea smartphone-ului. Rezoluția matricei de 5 megapixeli a fost mică chiar și pentru 2014. Ca urmare, nu au existat cozi pentru HTC One (M7).

Un alt exemplu îl reprezintă tehnologiile precum Super Pixel sau Quad Pixel. Patru pixeli adiacenți ai unei matrici mari sunt combinați pentru a obține o fotografie cu o rezoluție mai mică, dar de o calitate mai bună. Soluția este pur software. Dacă matricea este așa, eficiența va fi scăzută.

Stabilizare

Stabilizarea optică este întotdeauna mai bună decât cea digitală. Algoritmii de post-procesare se vor aplica în continuare cadrului și este mai bine dacă inițial este clar.

Zoom

Pentru a vă apropia de subiectul din cadru, zoomul optic schimbă obiectivele, iar calitatea fotografiei nu este practic afectată. Zoomul digital întinde o parte a imaginii pentru a umple întregul cadru. Această funcție este disponibilă în orice editor fotoadesea chiar și într-o aplicație standard pentru cameră. Prin urmare, nu are sens să plătești pentru zoom digital.

Sistem de focalizare automată

AF cu contrast este un sistem ieftin pentru camerele mediocre. Focalizarea automată de detectare a fazelor este potrivită dacă fotografiați copii, pisici sau sportivi care rulează rapid. Dar opțiunea ideală este un sistem hibrid care combină avantajele detectării fazelor și a focalizării automate a detectării contrastului.

Diafragmă

Deoarece smartphone-ul este utilizat pentru fotografiere într-o varietate de situații, va beneficia o cameră cu o deschidere mai mare: f / 1.7 este mai bun decât f / 2.0. Cu cât valoarea este mai mare (sau numărul este mai mic după bară), cu atât diafragma este mai mare și cu atât mai eficientă va funcționa la amurg sau în interior.

Numele mărcii

Da, nu este doar un instrument de publicitate. Se întâmplă ca aceeași matrice să fie instalată în smartphone-ul chinez și amiralul mărcii A. Dar fotografiile de ieșire sunt foarte diferite.

Dacă producătorul nu investește efort și bani în dezvoltarea componentelor, tehnologiilor și software-ului, nu ar trebui să vă așteptați la cadre frumoase și clare. Dacă economisește la toate, de exemplu, își pune lentile ieftine cu transparență slabă, acest lucru va afecta rezultatul.

Ce să ne amintim

• Zeci de megapixeli sunt în principal marketing. Calitatea fotografiilor și videoclipurilor nu depinde în mod direct de acestea.
• Chiar și 5 sau 8 megapixeli sunt suficiente pentru a imprima o imagine de bună calitate pe o foaie de peisaj. Rezoluția ecranului 4K al unui televizor avansat este de aproximativ 8-9 megapixeli. Full HD - doar 2 megapixeli.
• Pixeli mai mari colectează mai multă lumină. Rezultatul este un cadru clar, bine detaliat, cu culori naturale și fără zgomot.
• Dacă nu vrei să te deranjezi cu teoria, mergi la practică. Recenziile comparative ale smartphone-urilor și fotografiilor de pe camere (dimensiuni complete și decupate - fragmente tăiate și mărite) vor face posibilă înțelegerea stării reale a lucrurilor.