Какво казват характеристиките на камерите за смартфони и можете ли да им се доверите?

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

Lifehacker разказва как да разберете десетки мегапиксели и различни фокусни разстояния.

В зората на развитието на смартфоните се открои отделна категория - телефонът с камера: в тези джаджи се обръща максимално внимание на камерата. Сега всеки флагмански модел на почти всяка марка се опитва да привлече вниманието с най-сложното и интересно изпълнение на камерата. Характеристиките на устройствата са маскирани от гръмки думи, смели лозунги, огромни числа и собствени имена на технологии. Но възможно ли е да се извади нещо полезно от тях и да се разбере дали тази камера е в състояние да създаде прилично изображение? Нека го разберем сега.

Основни характеристики на камерите за смартфони

Характеристиките на камерата за смартфон са по същество същите като тези на всеки цифров фотоапарат. Но трябва да разберете за какво е отговорен този или онзи параметър.

мегапиксели

Производителите им обръщат най-голямо внимание в рекламните кампании. Пикселът е светлочувствителен елемент на сензор на камерата или фотодиод. Състои се от четири субпиксела, всеки от които, благодарение на светлинните филтри, пропуска само светлина със собствен нюанс. Най-често това са червено, синьо и зелено. От комбинацията от тези цветове се получава точка с необходимия нюанс и желаната яркост.

Някои производители се отдалечават от най-популярната схема и добавят бяло или жълто към червените, сините и зелените цветни филтри. В този случай фотодиодът улавя повече светлина и изображенията са по-ярки.

Мегапикселите показват каква резолюция е способна да прави снимки, тоест от колко милиона пиксела ще се състои крайното изображение.

Днес много производители представят смартфони с 48, 64 или 108 мегапиксела камери, които работят в режим на сливане на точки. При такива сензори пикселите не се състоят от четири, а от 16 субпиксела, комбинирани от четири. Докато в класическия сензор, например, един пиксел се състои от един син, два зелени и един червен субпиксела, при камерите с висока разделителна способност той се състои от четири сини, осем зелени и четири червени субпиксела.

С увеличаване на броя на пикселите светлочувствителността се увеличава и динамичният диапазон на изображението расте – разликата между най-тъмните и най-светлите зони на снимката. Но в същото време 48-мегапикселовите камери, благодарение на такава комбинация, всъщност създават изображения с резолюция от 12 мегапиксела. И тук няма нищо лошо: това е случаят, когато количеството се превръща в качество, а снимките с резолюция 4000 × 3000 (същите тези 12 мегапиксела) са напълно достатъчни за публикуване в социалните мрежи.

Размер на сензора

Това е може би най-важният елемент от камерата на смартфона. Размерът на сензора показва площта, върху която са разположени светлочувствителните диоди. Колкото по-голям е сензорът, толкова по-големи могат да бъдат самите пиксели и колкото по-голям е пикселът, толкова по-добре улавя светлината. Типичните размери на пикселите в съвременните сензори за мобилни камери са от 0,8 до 2,4 микрона, но последното се постига точно чрез комбиниране на субпиксели, за което говорихме в предишния параграф.

Колкото повече светлина може да улови сензорът, толкова по-добри ще бъдат изображенията, заснети от камерата. Това е особено важно при снимане в условия на слаба осветеност. И в такава ситуация може да се окаже, че сензор с по-малък брой по-големи пиксели ще произведе по-добро изображение от сензор с по-голям брой по-малки пиксели, защото всеки фотодиод е уловил повече светлина и съответно повече информация.

Тоест, камера с по-малко пиксели в своите спецификации може да надмине камерата с огромен брой пиксели поради факта, че самите пиксели са по-големи.

В съвременните смартфони размерите на сензорите са посочени в дробни части от инча. Най-големият сензор - 50-мегапикселовият Samsung ISOCELL GN2 - е инсталиран в Xiaomi Mi 11 Ultra: неговият диагонал е 1/1, 12 инча.

лещи

Използваните лещи оказват значително влияние върху качеството на изображението. Те се състоят от лещи - прозрачни пластини с определени оптични свойства. Основната функция на обектива е правилното изкривяване на падащия светлинен лъч. Видът на изкривяването зависи от формата на плочата.

Лещите най-често са съставени от множество лещи, тъй като една не е достатъчна. Извити и вдлъбнати лещи с различна плътност се редуват една с друга. Правилният избор и поставяне в обектива ще повлияят на яснотата и контраста на изображението. При извити лещи може да се получи оптично изкривяване. При някои обективи, като широкоъгълни обективи, изкривяването, напротив, се е превърнало в стилистична характеристика. Вярно е, че някои устройства програмно ги коригират на етапа на последваща обработка.

В съвременните смартфони модулите на камерата се състоят от няколко обектива, всеки от които има собствен сензор, подходящ за конкретна задача. Най-често това са стандартни, широкоъгълни и макро обективи. В същото време не може да се каже, че смартфоните с няколко обектива очевидно снимат по-добре, отколкото с един: зависи от изпълнението на конкретно устройство. Може да се случи, че сред многото камери в един модул нито една няма да даде приемлив резултат и количеството да не се превърне в качество.

Фокусно разстояние и бленда

Колкото по-ниско е фокусното разстояние, толкова по-голям е зрителният ъгъл на обектива и обратно – обективите с голямо фокусно разстояние снимат далеч, но в същото време с малък зрителен ъгъл.

Блендата показва колко светлина удря сензора на камерата през обектива. Повечето смартфони имат фиксирана бленда, която е съотношението на фокусното разстояние към размера на входа на камерата.

Колкото повече светлина удари сензора и колкото по-голям е входът на камерата, толкова по-малка е дълбочината на рязкост, тоест само обектът ще бъде на фокус, а фонът зад него ще бъде замъглен.

За да увеличите дълбочината на полето, трябва да намалите входа, но това също ще намали яркостта. При смартфоните това най-често се постига програмно. Съвременните устройства обаче използват модули с няколко обектива - с обективи с различни размери, различни фокусни разстояния и бленда. Така че вместо да разчитате на софтуерна обработка, можете да превключвате между обективи.

Смартфоните днес са оборудвани с усъвършенствани системи за автоматично фокусиране. Например, в PDAF технологията някои от точките на сензора на камерата се използват като фокусни точки. Два съседни пиксела са разположени така, че единият от тях възприема светлинния поток, идващ отгоре, а другият отдолу, и системата настройва фокуса, ако върху пикселите попаднат различни количества светлина.

Има също лазерен и контрастен автофокус. Някои компании използват технологии в камерите, които ви позволяват да фокусирате върху конкретни обекти в кадъра, например да разпознавате лица и да ги правите по-ясни.

Увеличаване

Zoom показва колко близо може да бъде изображението. Има две опции за увеличение: цифрово и оптично. Digital просто увеличава и изрязва изображението в пълен размер. Оптичната леща използва специални лещи за увеличение, които поради правилната система от лещи могат да гледат надалеч.

С развитието на камерите в смартфоните започнаха да се появяват все повече модули с оптично увеличение – обикновено 2X или 3X. Има обаче и опции, които производителите наричат перископи. Такива обективи използват система от лещи и огледала, разположени странично в корпуса на смартфона, и благодарение на тях можете да получите например петкратно увеличение. Колко близо можете да стигнете до изображението зависи от фокусното разстояние.

Максималното оптично увеличение, което смартфоните предлагат днес, е 10x. Намира се в Huawei P40 Pro + (именно в него се използва същият "перископ") и в отделните лещи на Samsung Galaxy S21 Ultra. За онези случаи, когато не е необходимо толкова силно увеличение, тези смартфони имат и обективи с по-ниско увеличение – три пъти.

Спомагателни сензори

Светлинни сензори, сензори за дълбочина, далекомери, лидари – всички тези системи помагат на смартфона да разбере къде се намират сниманите обекти, как са осветени, дали се движат или не. Смартфонът използва получените данни както във визьора, така и в процеса на последваща обработка, завършвайки и редактирайки изображението.

Разделителната способност на сензорите далеч не е най-важният параметър: много малък брой пиксели е достатъчен, за да изпълняват добре функциите си. Ето защо не бива да се учудвате да видите например сензор за дълбочина с резолюция 2 мегапиксела: има достатъчно от тях за неговата работа.

Видео разделителна способност и честота на кадрите

Разделителната способност на видеото показва колко пиксела ще се съдържат в един кадър. А честотата на кадрите е колко такива кадъра в секунда ще бъдат заснети.

С нарастването на пикселите детайлността и яснотата на изображението се подобряват. С увеличаване на честотата на кадрите ефектът на размазване намалява, видеото изглежда по-рязко и се възприема по-добре от човешкото око. Нещо повече, видеото, заснето с висока честота на кадрите, може да бъде забавено до познатите 24 кадъра в секунда за интересен ефект на забавен кадър.

HDR

HDR означава High Dynamic Range, което е голяма разлика между най-тъмните и най-светлите части на изображението. Камерата в режим HDR прави няколко снимки (в случай на видеозаснемане - кадри) с различни експозиции и след това ги комбинира, балансирайки светли и тъмни зони. Благодарение на това е възможно да се постигне по-висок контраст и детайлност на изображението.

Магия за последваща обработка

Сухите характеристики на камерите за смартфони са, разбира се, объркващи и плашещи. И основният проблем е, че е нереалистично да се разбере само от тези числа как ще снима камерата на смартфона.

В допълнение към системата от обективи и сензори около камерата, има и сноп от процесора на изображения и софтуер за последваща обработка - алгоритми, които анализират получените данни и използват различни собствени подобрители. В резултат на това компаниите, използващи едни и същи сензори, могат да получат напълно различни изображения поради различни системи за последваща обработка.

Всеки производител има свой собствен подход към цветопредаване и анализ на границите на обекта. Всяка компания използва различни трикове и технологии, за да получи образ, който да отговаря на тяхното усещане за красота. Някои марки използват машинно обучение, за да идентифицират правилно обектите в кадъра и как трябва да изглеждат в идеалния случай, и всичко това също е част от обработката.

Нека вземем прост пример сред доста популярни смартфони. В Realme 7 Pro и Samsung Galaxy M51 основните камери са изградени на едни и същи сензори – Sony IMX682. Това е 64-мегапикселов сензор, захранван от система за агрегация на субпикселите Quad Bayer и произвежда изображения с резолюция от 16 мегапиксела (но също така може да работи в режим на пълен размер). Въпреки факта, че имат едни и същи сензори, самите изображения са напълно различни.

Цветопредаването на Samsung на дневна светлина е по-сочно и живо, макар и без да е пренаситено. Снимките от Realme 7 Pro получиха малко по-мека и по-реалистична гама, но понякога границите на малките детайли се губят в тях, например отделни стръка трева, заснети сравнително далеч. В Samsung системата за последваща обработка и намаляване на шума дефинира границите по-ясно, което обаче понякога създава усещане за изкуственост. Объркването на снимките, направени с тези телефони, няма да работи, въпреки същите сензори.

Как работи последващата обработка на изображения на конкретен телефон не може да се разбере от характеристиките. Тук ще ви помогнат само професионални прегледи с тестови снимки, направени в различни режими.

Няма вяра в мегапиксели

Спецификациите не гарантират качество на картината. Не може да се твърди, че 108-мегапикселова камера ще снима по-добре от 64-мегапикселова, тъй като освен мегапиксели, други параметри на камерата също влияят на резултата.

Първата стъпка е да обърнете внимание на размера на сензора: колкото по-голям е той, толкова повече светлина получава, а качеството на изображението директно зависи от количеството светлина. Следваща по важност е хардуерната част на системата за последваща обработка на изображенията и след това софтуерът. Как работят, може да се разбере само като се видят снимките, направени от телефон с тази система.

Единственият вариант е да се доверите на рецензиите, в които се публикуват тестови снимки при различни условия на снимане: при различни условия на осветление, в движение, на различни разстояния и т.н. И не забравяйте, че основните инструменти на фотографа и оператора са правите ръце и способността да улавяте момента. А останалото е второстепенно.