Zakaj je tekma za megapiksle v pametnih telefonih absurdna

2024 Avtor: Malcolm Clapton | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2023-12-17 04:10

Kakovost fotografije je odvisna od številnih lastnosti, zato kamera z ločljivostjo 48 milijonov slikovnih pik še vedno ne pove ničesar.

Kako deluje kamera pametnega telefona

Kamera je kompleksna stvar: združuje senzor, optični sistem, krmilnik in druge pomožne komponente ter programsko opremo za obdelavo fotografij in videa. Oglejmo si vsak element podrobneje.

Matrika

Matrica je pravokotno mikrovezje, sestavljeno iz svetlobno občutljivih elementov - pikslov. Vsaka slikovna pika vsebuje tri podpiksle. En podpiksla prenaša le določene valovne dolžine: za rdečo, zeleno ali modro (rdeča, zelena, modra). Ta barvni model se imenuje RGB.

Tudi matrica je lahko enobarvna, brez barvnih filtrov. Na vsako njegovo slikovno piko pade trikrat več fotonov. Posledično so črno-bele fotografije ostrejše. Takšne matrice je mogoče uporabiti za izboljšanje barvne slike iz drugega modula kamere.

Ena od glavnih značilnosti matrike je ločljivost. Odraža, koliko pikslov se nanj prilega.

Objektiv

Majhna leča pametnega telefona je skoraj kos nakita. Redki sistem vključuje 4–5 elementov - običajno 7–8 ali več.

V pametnih telefonih z več kamerami bo vsaka matrika imela svoj objektiv. Vsak od njih rešuje svoj problem:

• Telefoto objektiv (telefoto) je potreben za streljanje z velike razdalje.
• Širok kot (shirik) bo pripomogel k temu, da se v okvir prilega več predmetov - to je uporabno za skupinske fotografije in arhitekturno fotografijo.
• Univerzalni objektiv vam bo omogočil zmerno dobro snemanje katerega koli motiva: od portreta do pokrajine.
• Varifokalna leča (zoom) lahko približa motiv.

Leče za leče pametnih telefonov so izdelane iz stekla ali posebnih polimerov. Če njihova preglednost še zdaleč ni idealna in elementi niso dobro nameščeni, ne pričakujte dobrih fotografij. Tudi če se leča premakne za nekaj mikronov, se bo optični sistem razostril.

Diafragma

Diafragma je luknja, skozi katero svetloba vstopi v kamero. Koliko svetlobe lahko senzor sprejme, je odvisno od tega. Vrednost zaslonke se izpiše v formatu f / 1, 7.

Stabilizacijski sistem

Stabilizacija kompenzira zamegljenost zaradi tresenja fotoaparata, na primer pri fotografiranju iz roke in ne s stativom. Lahko je dveh vrst:

• Optični. Pošten elektronsko-mehanski sistem, ki fizično drži kamero v enem položaju (vsaj poskuša). Omogoča vam ostrejše fotografije z minimalnim šumom in praktično odpravlja potrebo po programski obdelavi.
• elektronski. To so programski algoritmi. Kamera se še vedno trese, a z analizo več sličic se ustvari bolj ali manj spodoben rezultat.

Sistem samodejnega ostrenja

Samodejno ostrenje sam določi razdaljo do predmeta in temu ustrezno prilagodi parametre optike kamere. V sodobnih pametnih telefonih se uporabljajo tri vrste sistemov:

• Faza. Posebni senzorji zbirajo svetlobne žarke na različnih točkah okvirja. Svetloba se nato razdeli na dva toka in pošlje svetlobnemu senzorju, da določi razdaljo do predmeta. Prednosti: visoka natančnost in hitrost dela. Slabosti: visoka cena, zapletenost zasnove in njenih nastavitev.
• Kontrastno. Analizira se kontrast prizora. S premikom objektivov skuša kamera povečati kontrast motiva proti ozadju. Prednosti: kompaktna velikost in nizki stroški. Slabosti: Sistem je počasnejši in ni primeren za dinamične prizore.
• Hibrid. Združuje fazno in kontrastno ostrenje za najboljše rezultate.

Programska oprema

Kot del kamere lahko štejemo tudi programsko opremo, saj je neposredno vključena v pridobivanje rezultata snemanja. Danes vam noben pametni telefon ne daje okvirjev, kot so, brez programske obdelave. Sofisticirani algoritmi, ki pogosto uporabljajo obsežno bazo podatkov ali tehnologijo umetne inteligence, uredijo vsak posnetek, da te "naredijo lepe".

Surove slike ne bodo dovolj svetle ali jasne. Programska oprema odstrani prekomerno osvetlitev, izvleče temna področja, izboljša barve, poveča ostrino. In vse to naredi samodejno in zelo hitro.

Toda kovanec ima tudi slabo stran. Agresivno zmanjševanje šuma lahko naredi fotografijo, posneto v mraku, zrnato – kot da vsebuje veliko majhnih pik. To poslabša podrobnosti in naredi barve nenaravne.

Na kaj vpliva število slikovnih pik?

Podrobne specifikacije pametnega telefona običajno kažejo fizično velikost matrice kamere - nekaj takega kot 1/2, 6 ″. Na spletni strani proizvajalca lahko najdete podatke o velikosti slikovnih pik v matriki. Ta parameter vpliva na število točk v okvirju. Višja kot je ločljivost, bolje so reproducirane podrobnosti.

Če pa so piksli majhni, vsak od njih prejme malo svetlobe in ne more natančno določiti barve točke na resnični sliki. Posledično se na fotografiji pojavi šum.

Hrup je razpršene pike naključne barve in svetlosti. Slabša kot je osvetlitev in nižja je kakovost matrice fotoaparata, več šuma bo na fotografiji.

Njeno število v okvirju je sorazmerno z velikostjo slikovnih pik ali kvadratom diagonale matrike. Če primerjamo dve matriki s slikovnimi pikami velikosti 1,55 µm in 1,1 µm, potem bo v okvirju s prvo polovico manj šuma.

Pomemben je tudi dinamični razpon matrice - njena sposobnost zajema celotnega spektra barv in svetlosti okoliškega sveta. Poceni imajo majhen razpon, fotografije pa se izkažejo za blede, meglene.

Zakaj proizvajalci pametnih telefonov lovijo slikovne pike

Ker kupci vedno želijo največ. Tudi če morate v avtu za 300 konjev stati v prometnem zastoju ali igrati pasijans na kul igralnem računalniku.

Kateri pametni telefon bi kupili za isto ceno: z 12MP kamero ali 48MP? Če izberete drugo, dobite štirikrat več megapikslov za isti denar. Toda vaše fotografije ne bodo štirikrat boljše.

Senzor z veliko majhnimi slikovnimi pikami je cenejši od senzorja z velikimi slikovnimi pikami in se bo bolje prodajal.

Velike matrice zavzamejo več prostora v pametnem telefonu. Optični sistem zanje bi moral biti tudi večji. V skladu s tem bo manj prostora za ostale dele telesa. Pametni telefon bo postal debelejši ali pa bo kamera štrlela. Zaščititi ga bo treba s kaljenim ali safirnim steklom. In to je tudi denar.

Prodati debel in drag pametni telefon je težko. Lažje je naročiti matrice z velikim številom majhnih slikovnih pik in izvesti glasno marketinško kampanjo: fotografiji fotoaparata dodajte avtomatski žig »posnetek s 48MP supermegaflagmanom«, da bodo vsi vedeli, da je nekdo kupil nov pametni telefon. In naj oboževalci in profesionalci uporabljajo DSLR-je.

Čeprav je Nokia na primer tvegala in dobila legendarne pametne telefone Lumia 1020 z 41 milijoni slikovnih pik kamer. In to v letu 2013!

Od česa je v resnici odvisna kakovost fotografije?

Matrica in velikost slikovnih pik

Če vzamete dve matriki enake ločljivosti, potem bo fotografija boljše kakovosti potencialno pridobljena z večjo od njih. Tam so piksli večji, kar pomeni, da pri fotografiranju na vsakega pade več fotonov. Posledično lahko podpikseli natančneje določijo barvo določene točke.

Zdi se, da če so v eni matriki piksli velikosti 1,4 mikrona, v drugi pa 1,2 mikrona, so praktično enaki. Toda 17 % je oprijemljiva razlika, ki se bo zagotovo pokazala v kakovosti fotografij in videoposnetkov, še posebej, če snemate pri šibki svetlobi.

Druga pomembna točka je razdalja med sosednjimi slikovnimi pikami. Pri majhnih matricah proizvajalci odkrito prihranijo. Pri večjih vam lahko omogočijo kakovostno ločevanje sosednjih pikslov, tako da ne vplivajo drug na drugega.

Proizvodna tehnologija

Nove metode omogočajo natančnejše določanje intenzitete svetlobnega toka iz manj fotonov, kar pomeni, da lahko zagotovite nizek šum in dobro barvno reprodukcijo, tudi če snemate v mraku brez bliskavice.

Vendar morate brati in analizirati. Pametni telefon HTC One (M7) je na primer ponujal tehnologijo UltraPixel. Proizvajalec je obljubil resno povečanje kakovosti fotografij in videoposnetkov.

Pravzaprav se je izkazalo, da so UltraPixels le večje 2 mikronske slikovne pike. Ali se to lahko šteje za novo tehnologijo? Malo verjetno. Za primerjavo: Google Pixel, ki ga je sestavil tudi HTC in je nekoč veljal za enega najboljših telefonov s kamero na trgu, je imel matrico s slikovnimi pikami velikosti 1,55 mikrona. Velikost kamere ni bila povečana, da se ne bi povečala debelina pametnega telefona. Ločljivost matrike 5 milijonov slikovnih pik je bila majhna tudi za leto 2014. Zaradi tega za HTC One (M7) ni bilo čakalnih vrst.

Drug primer so tehnologije, kot sta Super Pixel ali Quad Pixel. Štiri sosednje slikovne pike velike matrike se združijo, da dobimo fotografijo nižje ločljivosti, vendar boljše kakovosti. Rešitev je izključno programska. Če je matrica tako-tako, bo učinkovitost nizka.

Stabilizacija

Optična stabilizacija je vedno boljša od digitalne. Algoritmi naknadne obdelave bodo še vedno uporabljeni za okvir, in bolje je, če je na začetku oster.

Povečava

Da bi se približali motivu v kadru, optični zoom premakne objektive in na kakovost fotografije praktično ne vpliva. Digitalni zoom raztegne del slike, da zapolni celoten okvir. Ta funkcija je na voljo v katerem koli urejevalniku fotografij, pogosto tudi v standardni aplikaciji za fotoaparat. Zato digitalni zoom ni smiselno plačevati.

Sistem samodejnega ostrenja

Contrast AF je poceni sistem za povprečne fotoaparate. Samodejno ostrenje za zaznavanje faz je primerno, če snemate hitro tekače otroke, mačke ali športnike. Toda idealna možnost je hibridni sistem, ki združuje prednosti zaznavanja faze in samodejnega ostrenja za zaznavanje kontrasta.

Diafragma

Ker se pametni telefon uporablja za fotografiranje v različnih situacijah, bo fotoaparat z večjo zaslonko koristil: f / 1, 7 je boljši od f / 2, 0. Višja je vrednost (ali manjša je številka za poševnico), večja kot je zaslonka objektiva in bolj učinkovit bo delo v mraku ali v zaprtih prostorih.

Blagovna znamka

Da, to ni samo oglaševalsko orodje. Zgodi se, da je enaka matrica nameščena v kitajskem pametnem telefonu in vodilnem konju znamke A. Toda izhodni posnetki so zelo različni.

Če proizvajalec ne vlaga truda in denarja v razvoj komponent, tehnologij in programske opreme, ne smete pričakovati lepih, jasnih okvirjev. Če pri vsem prihrani, na primer natakne poceni leče s slabo prosojnostjo, bo to vplivalo na rezultat.

Kaj si zapomniti

• Več deset milijonov slikovnih pik je predvsem trženje. Kakovost fotografij in videoposnetkov ni neposredno odvisna od njih.
• Celo 5 ali 8 milijonov slikovnih pik je dovolj za tiskanje kakovostne slike na ležečem listu. Ločljivost zaslona 4K naprednega televizorja je približno 8-9 milijonov slikovnih pik. Full HD - samo 2 milijona slikovnih pik.
• Večje slikovne pike zbirajo več svetlobe. Rezultat je jasen okvir z dobro podrobnostmi z naravno reprodukcijo barv in brez šuma.
• Če se ne želite obremenjevati s teorijo, pojdite v prakso. Primerjalni pregledi pametnih telefonov in fotografij iz fotoaparatov (v polni velikosti in obrezani - izrezani in povečani fragmenti) bodo omogočili razumevanje resničnega stanja.