Защо надпреварата за мегапиксели в смартфоните е абсурдна

2024 Автор: Malcolm Clapton | [email protected]. Последно модифициран: 2023-12-17 03:47

Качеството на снимката зависи от много характеристики, така че 48-мегапикселовата камера все още не казва нищо.

Как работи камерата на смартфона

Камерата е сложно нещо: съчетава сензор, оптична система, контролер и други спомагателни компоненти, както и софтуер за обработка на снимки и видео. Нека разгледаме всеки елемент по-подробно.

Матрица

Матрицата е правоъгълна микросхема, състояща се от светлочувствителни елементи - пиксели. Всеки пиксел съдържа три подпиксела. Един субпиксел предава само определени дължини на вълната: за червено, зелено или синьо (червено, зелено, синьо). Този цветен модел се нарича RGB.

Също така, матрицата може да бъде монохромна, без цветни филтри. Три пъти повече фотони попадат на всеки негов пиксел. В резултат на това черно-белите снимки са по-резки. Такива матрици могат да се използват за подобряване на цветното изображение от друг модул на камерата.

Една от основните характеристики на матрицата е разделителната способност. Той отразява колко пиксела се побират върху него.

Лещи

Малкият обектив на смартфона е почти бижу. Една рядка система включва 4–5 елемента – обикновено 7–8 или повече.

При смартфони с множество камери всяка матрица ще има свой собствен обектив. Всеки от тях решава своя проблем:

• Телеобектив (телефото) е необходим за снимане от голямо разстояние.
• Широк ъгъл (shirik) ще помогне да се поберат повече обекти в рамката - това е полезно за групови снимки и архитектурна фотография.
• Универсален обективът ще ви позволи да снимате умерено добре всеки обект: от портрет до пейзаж.
• Варифокална леща (увеличение) може да приближи обекта.

Лещите за лещи за смартфони са изработени от стъкло или специални полимери. Ако прозрачността им е далеч от идеалната и елементите не са добре поставени, не очаквайте добри снимки. Дори ако обективът се премести с няколко микрона, оптичната система ще се разфокусира.

диафрагма

Диафрагмата е отворът, през който светлината влиза в камерата. Колко светлина може да получи сензорът зависи от това. Стойността на блендата се извежда във формат f / 1, 7.

Стабилизираща система

Стабилизирането компенсира замъгляването от трептенето на фотоапарата, като например при снимане от ръка, а не при използване на статив. Тя може да бъде от два вида:

• Оптичен. Честна електронно-механична система, която физически държи камерата в една позиция (поне се опитва). Той ви дава по-резки снимки с минимален шум и на практика елиминира необходимостта от софтуерна обработка.
• Електронна. Това са софтуерни алгоритми. Камерата все още трепери, но чрез анализиране на няколко кадъра се създава повече или по-малко приличен резултат.

Автофокусна система

Автофокусът сам определя разстоянието до обекта и съответно настройва параметрите на оптиката на камерата. В съвременните смартфони се използват три вида системи:

• Фаза. Специални сензори събират светлинни лъчи в различни точки на рамката. След това светлината се разделя на два потока и се изпраща към светлинен сензор, за да се определи разстоянието до обекта. Предимства: висока прецизност и бързина на работа. Недостатъци: висока цена, сложност на дизайна и неговите настройки.
• Контрастни. Анализиран е контрастът на сцената. Чрез изместване на лещите камерата се опитва да увеличи контраста на обекта на фона. Предимства: компактен размер и ниска цена. Недостатъци: Системата е по-бавна и не е подходяща за динамични сцени.
• Хибрид. Комбинира фазово и контрастно фокусиране, за да постигне най-добри резултати.

софтуер

Софтуерът също може да се счита за част от камерата, тъй като той участва пряко в получаването на резултата от снимането. Днес никой смартфон не ви дава кадри такива, каквито са, без софтуерна обработка. Усъвършенстваните алгоритми, често използващи обширна база данни или технология за изкуствен интелект, редактират всеки кадър, за да „те направят красив“.

Необработените изображения няма да са достатъчно ярки или ясни. Софтуерът премахва преекспонирането, очертава тъмни зони, подобрява цветовете, увеличава остротата. И прави всичко това автоматично и много бързо.

Но има и обратна страна на монетата. Агресивното намаляване на шума може да направи снимка, заснета на здрач, да изглежда зърнеста - сякаш съдържа много малки петънца. Това влошава детайлите и прави цветовете неестествени.

Какво влияе броят на пикселите?

Подробните спецификации на смартфон обикновено показват физическия размер на матрицата на камерата - нещо като 1/2, 6 ″. На уебсайта на производителя можете да намерите данни за размера на пиксела в матрицата. Този параметър влияе върху броя на точките в рамката. Колкото по-висока е разделителната способност, толкова по-добре се възпроизвеждат детайлите.

Но ако пикселите са малки, всеки от тях получава малко светлина и не може точно да определи цвета на точка в реалното изображение. В резултат на това на снимката се появява шум.

Шумът е разпръснати точки с произволен цвят и яркост. Колкото по-лошо е осветлението и по-ниско е качеството на матрицата на камерата, толкова повече шум ще има на снимката.

Неговият номер в кадъра е пропорционален на размера на пиксела или квадрата на диагонала на матрицата. Ако сравним две матрици с точки с размери 1, 55 µm и 1, 1 µm, тогава в рамката с първата ще има половината от шума.

Динамичният диапазон на матрицата също е важен - способността й да улавя целия спектър от цветове и яркост на околния свят. Евтините са с малък обхват, а снимките се оказват избледнели, мъгливи.

Защо производителите на смартфони гонят пиксели

Защото купувачите винаги искат най-много. Дори ако в кола за 300 коня трябва да стоите в задръстване или да играете пасианс на готин компютър за игри.

Кой смартфон бихте купили на същата цена: с 12MP камера или 48MP? Избирайки втория, получавате четири пъти повече мегапиксела за същите пари. Но снимките ви няма да станат четири пъти по-добри.

Сензор с много малки пиксели е по-евтин от сензор с големи пиксели и ще се продава по-добре.

Големите матрици заемат повече място в смартфона. Оптичната система за тях също трябва да е по-голяма. Съответно ще има по-малко място за останалите части в тялото. Смартфонът ще стане по-дебел или камерата ще стърчи. Тя ще трябва да бъде защитена със закалено или сапфирено стъкло. И това също са пари.

Продаването на дебел, скъп смартфон е трудно. По-лесно е да поръчате матрици с голям брой малки пиксели и да проведете силна маркетингова кампания: добавете автоматичен печат „заснет с 48MP супермегафлагман“към снимката на камерата, така че всички да знаят, че някой е купил нов смартфон. И нека феновете и професионалистите да използват DSLR.

Въпреки че Nokia, например, рискува и се сдоби с легендарните смартфони Lumia 1020 с 41-мегапикселови камери. И това е през 2013 г.!

От какво всъщност зависи качеството на снимката?

Размер на матрицата и пиксела

Ако вземете две матрици с еднаква разделителна способност, тогава снимката с по-добро качество потенциално ще се получи с по-голямата от тях. Там пикселите са по-големи, което означава, че при снимане върху всеки падат повече фотони. В резултат на това субпикселите могат по-точно да определят цвета на конкретна точка.

Изглежда, че ако в едната матрица пикселите са с размер 1,4 микрона, а в другата - 1,2 микрона, те са практически еднакви. Но 17% е осезаема разлика, която определено ще се прояви в качеството на снимките и видеоклиповете, особено ако снимате при слаба светлина.

Друг важен момент е разстоянието между съседните пиксели. В малките матрици производителите откровено спестяват от това. При по-големите те могат да ви позволят качествено да разделите съседните пиксели, така че да не се влияят един на друг.

Технология на производство

Новите методи позволяват по-точно определяне на интензитета на светлинния поток от по-малко фотони, което означава, че можете да осигурите нисък шум и добро цветопредаване, дори ако снимате при здрач без светкавица.

Но трябва да четете и анализирате. Например смартфонът HTC One (M7) предлага технология UltraPixel. Производителят обеща сериозно повишаване на качеството на снимките и видеоклиповете.

Всъщност UltraPixels се оказаха просто по-големи от 2 микрона пиксела. Може ли това да се счита за нова технология? Малко вероятно. За сравнение: Google Pixel, който HTC също сглоби и който по едно време се смяташе за един от най-добрите телефони с камера на пазара, имаше матрица с пиксели от 1,55 микрона. Размерът на камерата не беше увеличен, за да не се увеличи дебелината на смартфона. Резолюцията на матрицата от 5 мегапиксела беше малка дори за 2014 г. В резултат на това нямаше опашки за HTC One (M7).

Друг пример са технологии като Super Pixel или Quad Pixel. Четири съседни пиксела от голяма матрица се комбинират, за да се получи снимка с по-ниска разделителна способност, но с по-добро качество. Решението е чисто софтуерно. Ако матрицата е така себе си, ефективността ще бъде ниска.

Стабилизиране

Оптичната стабилизация винаги е по-добра от цифровата. Алгоритмите за последваща обработка все още ще бъдат приложени към кадъра и е по-добре, ако първоначално е остър.

Увеличаване

За да се доближите до обекта в кадъра, оптичното увеличение измества обективите и качеството на снимката практически не се влияе. Цифровото увеличение разтяга част от картината, за да запълни цялата рамка. Тази функция е достъпна във всеки фоторедактор, често дори в стандартно приложение за камера. Следователно няма смисъл да плащате за цифрово увеличение.

Автофокусна система

Contrast AF е евтина система за посредствени камери. Автофокусът с разпознаване на фаза е подходящ, ако снимате бързо бягащи деца, котки или спортисти. Но идеалният вариант е хибридна система, която съчетава предимствата на разпознаване на фаза и автофокус за откриване на контраст.

диафрагма

Тъй като смартфонът се използва за снимане в различни ситуации, камера с по-голяма бленда ще се възползва: f / 1, 7 е по-добре от f / 2, 0. Колкото по-висока е стойността (или толкова по-ниска е цифрата след наклонената черта), колкото по-висока е блендата на обектива и толкова по-ефективен ще бъде. работите на здрач или на закрито.

Име на марката

Да, това не е само рекламен инструмент. Случва се същата матрица да е инсталирана в китайския смартфон и флагмана на марката A. Но изходните кадри са много различни.

Ако производителят не инвестира усилия и пари в разработването на компоненти, технологии и софтуер, не трябва да очаквате красиви, ясни рамки. Ако той спести от всичко, например, сложи евтини лещи с лоша прозрачност, това ще се отрази на резултата.

Какво да запомня

• Десетки мегапиксели са предимно маркетингови. Качеството на снимките и видеоклиповете не зависи пряко от тях.
• Дори 5 или 8 мегапиксела са достатъчни, за да отпечатате картина с добро качество на хоризонтален лист. 4K резолюцията на екрана на усъвършенстван телевизор е около 8-9 мегапиксела. Full HD - само 2 мегапиксела.
• По-големите пиксели събират повече светлина. Резултатът е ясна, добре детайлна рамка с естествено възпроизвеждане на цветовете и без шум.
• Ако не искате да се занимавате с теория, отидете на практика. Сравнителните прегледи на смартфони и снимки от камери (пълен размер и изрязани - изрязани и увеличени фрагменти) ще позволят да се разбере истинското състояние на нещата.