Varför loppet om megapixlar i smartphones är absurt
Enheter / / January 06, 2021
Hur smarttelefonkameran fungerar
En kamera är en komplex sak: den kombinerar en sensor, ett optiskt system, en styrenhet och andra hjälpkomponenter, samt programvara för foto- och videobearbetning. Låt oss överväga varje element mer detaljerat.
Matris
Matrisen är en rektangulär mikrokrets som består av ljuskänsliga element - pixlar. Varje pixel innehåller tre underpixlar. En subpixel sänder endast vissa våglängder: för röd, grön eller blå (röd, grön, blå). Denna färgmodell kallas RGB.
Matrisen kan också vara svartvit utan färgfilter. Tre gånger så många fotoner faller på var och en av dess pixlar. Resultatet är skarpare svartvita foton. Sådana matriser kan användas för att förbättra färgbilden från en annan kameramodul.
En av huvudegenskaperna för en matris är upplösning. Det speglar hur många pixlar som passar på den.
Lins
Den lilla smartphone-linsen är nästan ett smycke. Ett sällsynt system innehåller 4–5 element - vanligtvis 7–8 och mer.
I smartphones med flera kameror kommer varje matris att ha sin egen lins. Var och en av dem löser sitt eget problem:
- Teleobjektiv (tele) behövs för fotografering på långt avstånd.
- Vid vinkel (shirik) hjälper till att passa fler objekt i ramen - det här är användbart för gruppfoton och fotograferingsarkitektur.
- Universell linsen låter dig fotografera ett motiv måttligt: från porträtt till landskap.
- Varifokal lins (zoom) kan föra motivet närmare.
Linser för smarttelefonlinser är gjorda av glas eller speciella polymerer. Om deras transparens är långt ifrån idealisk och elementen inte är välutrustade, förvänta dig inte bra foton. Även om linsen rör sig några mikron kommer det optiska systemet att defokusera.
Diafragman
Membranet är hålet genom vilket ljus kommer in i kameran. Den avgör hur mycket ljus sensorn kan ta emot. Bländarvärdet matas ut i f / 1.7-format.
Stabiliseringssystem
Stabilisering kompenserar för oskärpa från kameraskakningar, till exempel vid handtag snarare än med stativ. Det kan vara av två typer:
- Optisk. Ett ärligt elektromekaniskt system som fysiskt håller kameran i en position (åtminstone försök). Det ger dig skarpare bilder med minimalt brus och låter dig göra nästan utan mjukvarubehandling.
- Elektronisk. Dessa är programvarealgoritmer. Kameran skakar fortfarande, men genom att analysera flera bilder skapas ett mer eller mindre anständigt resultat.
Autofokussystem
Autofokus bestämmer själv avståndet till objektet och justerar parametrarna för kamerans optik därefter. Moderna smartphones använder tre typer av system:
- Fas. Specialsensorer samlar ljusstrålar på olika ställen i ramen. Ljuset delas sedan upp i två strömmar och skickas till en ljussensor för att bestämma avståndet till objektet. Fördelar: hög precision och arbetshastighet. Nackdelar: högt pris, designens komplexitet och dess inställningar.
- Kontrasterande. Scenens kontrast analyseras. Genom att flytta linserna försöker kameran maximera motivets kontrast mot bakgrunden. Fördelar: kompakt storlek och låg kostnad. Nackdelar: Systemet är långsammare och passar inte bra för dynamiska scener.
- Hybrid. Kombinerar fas- och kontrastfokusering för att få bästa resultat.
programvara
Programvara kan också betraktas som en del av kameran, eftersom den är direkt inblandad i att få resultatet av fotograferingen. Idag ger ingen smartphone dig ramar som de är, utan programvarubearbetning. Sofistikerade algoritmer, som ofta använder en enorm databas eller teknik för artificiell intelligens, redigerar varje skott för att "göra dig vacker."
Rå bilder är inte tillräckligt ljusa eller tydliga. Programvaran tar bort överexponering, drar ut mörka områden, förbättrar färger, ökar skärpan. Och det gör allt detta automatiskt och mycket snabbt.
Men det finns också en nackdel med myntet. Aggressiv brusreducering kan göra att ett foto som tagits i skymningen verkar kornigt - som om det innehåller många små fläckar. Detta bryter ner detaljer och gör färger onaturliga.
Vad påverkar antalet pixlar?
De detaljerade egenskaperna hos en smartphone indikerar vanligtvis den fysiska storleken på kameramatrisen - ungefär 1 / 2,6 ″. På tillverkarens webbplats kan du hitta data om pixelstorleken i matrisen. Denna parameter påverkar antalet punkter i ramen. Ju högre upplösning, desto bättre återges detaljerna.
Men om pixlarna är små får var och en av dem lite ljus och kan inte exakt bestämma färgen på en punkt i den verkliga bilden. Som ett resultat visas brus på bilden.
Buller är spridda prickar av slumpmässig färg och ljusstyrka. Ju sämre belysningen och ju lägre kvalitet på kameramatrisen, desto mer brus kommer det att finnas på bilden.
Dess antal i ramen är proportionellt mot pixelstorleken eller kvadraten för matrisdiagonalen. Om vi jämför två matriser med punkter på 1,55 µm och 1,1 µm, kommer ramen med den första att ha hälften av bruset.
Matrisens dynamiska omfång är också viktigt - dess förmåga att fånga hela spektrumet av färger och ljusstyrka i den omgivande världen. De billiga har ett litet utbud, och bilderna är bleka, grumliga.
Varför smartphone-tillverkare jagar pixlar
Eftersom köpare alltid vill ha mest. Även om du i en bil för 300 hästar måste stå i en trafikstockning eller spela patiens på en cool speldator.
Vilken smartphone skulle du köpa till samma pris: med en 12MP kamera eller en 48MP en? Om du väljer det andra får du fyra gånger fler megapixlar för samma pengar. Men dina bilder kommer inte att fyrdubblas.
En sensor med ett stort antal små pixlar är billigare än en sensor med stora pixlar och kommer att sälja bättre.
Stora matriser tar mer plats i smarttelefonen. Det optiska systemet för dem bör också vara större. Följaktligen kommer det att finnas mindre utrymme för de återstående delarna i kroppen. Smarttelefonen blir tjockare eller kameran sticker ut. Det måste skyddas med härdat eller safirglas. Och det här är också pengar.
Att sälja en fet, dyr smartphone är svårt. Det är lättare att beställa matriser med ett stort antal små pixlar och genomföra en hög marknadsföringskampanj: på bilden med kameror lägger till en automatisk stämpel "skott med en supermegaflagman med 48 megapixlar" så att alla vet att någon har köpt en ny smartphone. Och låt fans och proffs använda DSLR.
Även om Nokia till exempel tog en chans och fick de legendariska smartphones Lumia 1020 med 41 megapixelkameror. Och detta är 2013!
Vad som avgör kvaliteten på fotot i verkligheten
Matris och pixelstorlek
Om du tar två matriser med samma upplösning kan foton av bättre kvalitet potentiellt erhållas med den större av dem. Där är pixlarna större, vilket innebär att fler fotoner faller på var och en vid fotografering. Som ett resultat kan subpixlar bestämma färgen på en viss punkt mer exakt.
Det verkar som om pixlarna i en matris är 1,4 mikron och i den andra - 1,2 mikron är de praktiskt taget desamma. Men 17% är en märkbar skillnad som definitivt kommer att dyka upp i kvaliteten på foton och videor, särskilt om du fotograferar i svagt ljus.
En annan viktig punkt är avståndet mellan intilliggande pixlar. I små matriser sparar tillverkarna uppriktigt på det. I större kan de låta dig kvalitativt separera närliggande pixlar så att de inte påverkar varandra.
Produktionsteknik
Nya metoder gör det möjligt att mer exakt bestämma ljusflödets intensitet från ett mindre antal fotoner, och medel för att ge låg ljudnivå och bra färgåtergivning, även om du fotograferar i skymningen utan blixt.
Men du måste läsa och analysera. Till exempel erbjöd HTC One (M7) smartphone UltraPixel-teknik. Tillverkaren lovade en allvarlig ökning av kvaliteten på foton och videor.
Faktum är att UltraPixels visade sig vara bara större 2 mikron pixlar. Kan detta betraktas som en ny teknik? Osannolik. För jämförelse: Google Pixel, som HTC också monterade och som på en gång ansågs vara en av de bästa kameratelefonerna på marknaden, hade en matris med pixlar på 1,55 mikron. Storleken på kameran ökade inte för att inte öka smarttelefonens tjocklek. Matrisupplösningen på 5 megapixlar var liten även för 2014. Som ett resultat fanns det inga köer för HTC One (M7).
Ett annat exempel är tekniker som Super Pixel eller Quad Pixel. Fyra intilliggande pixlar i en stor matris kombineras för att få ett foto med lägre upplösning men av bättre kvalitet. Lösningen är enbart programvara. Om matrisen är så-så blir effektiviteten låg.
Stabilisering
Optisk stabilisering är alltid bättre än digital. Efterbehandlingsalgoritmer kommer fortfarande att gälla för ramen, och det är bättre om det är skarpt från början.
Zoom
För att komma närmare motivet i ramen skiftar den optiska zoomen linserna och fotokvaliteten påverkas praktiskt taget inte. Digital zoom sträcker en del av bilden för att fylla hela ramen. Denna funktion är tillgänglig i valfri fotoredigerareofta även i en vanlig kameraapp. Därför är det inte meningsfullt att betala för digital zoom.
Autofokussystem
Contrast AF är ett billigt system för mediokra kameror. Fasdetektering autofokus är lämplig om du skjuter snabbt springande barn, katter eller idrottare. Men det idealiska alternativet är ett hybridsystem som kombinerar fördelarna med fasavkänning och autofokus för kontrastdetektering.
Diafragman
Eftersom smarttelefonen används för fotografering i olika situationer kommer en kamera med större bländare att gynna: f / 1.7 är bättre än f / 2.0. Ju högre värde (eller ju lägre tal efter snedstrecket), desto högre linsens bländare och desto effektivare fungerar den i skymning eller inomhus.
Varumärke
Ja, det är inte bara ett reklamverktyg. Det händer att samma matris är installerad i den kinesiska smarttelefonen och A-märkets flaggskepp. Men produktionsbilderna är väldigt olika.
Om tillverkaren inte investerar ansträngningar och resurser i utveckling av komponenter, teknik och programvara, bör du inte förvänta dig vackra tydliga ramar. Om han sparar på allt, till exempel sätter på billiga linser med dålig transparens, kommer detta att påverka resultatet.
Vad man ska komma ihåg
- Dussintals megapixlar marknadsförs främst. Kvaliteten på foton och videor beror inte direkt på dem.
- Även 5 eller 8 megapixlar räcker för att skriva ut en bild av god kvalitet på ett liggande ark. 4K-skärmupplösningen på en avancerad TV är cirka 8-9 megapixlar. Full HD - bara 2 megapixlar.
- Större pixlar samlar mer ljus. Resultatet är en skarp, detaljerad ram med naturliga färger och inget ljud.
- Om du inte vill bry dig om teorin, gå till praktiken. Jämförande recensioner av smartphones och foton från kameror (fullstor och beskuren - klippta och förstorade fragment) gör det möjligt att förstå det verkliga läget.
Läs också📸
- Hur man fotograferar katter: 19 professionella tips
- Hur man tar ett bra foto: 6 grundläggande principer
- 5 skäl till varför fotografering med en smartphone är bättre än en vanlig kamera