Kodėl išmaniųjų telefonų megapikselių lenktynės yra absurdiškos

2024 Autorius: Malcolm Clapton | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2023-12-17 04:04

Nuotraukos kokybė priklauso nuo daugelio charakteristikų, todėl 48 megapikselių kamera vis tiek nieko nesako.

Kaip veikia išmaniojo telefono kamera

Fotoaparatas yra sudėtingas dalykas: joje yra jutiklis, optinė sistema, valdiklis ir kiti pagalbiniai komponentai, taip pat nuotraukų ir vaizdo apdorojimo programinė įranga. Apsvarstykime kiekvieną elementą išsamiau.

Matrica

Matrica yra stačiakampė mikroschema, susidedanti iš šviesai jautrių elementų - pikselių. Kiekviename pikselyje yra trys subpikseliai. Vienas subpikselis perduoda tik tam tikrus bangos ilgius: raudoną, žalią arba mėlyną (raudoną, žalią, mėlyną). Šis spalvų modelis vadinamas RGB.

Taip pat matrica gali būti vienspalvė, be spalvų filtrų. Ant kiekvieno jo pikselio nukrenta tris kartus daugiau fotonų. Dėl to nespalvotos nuotraukos yra ryškesnės. Tokios matricos gali būti naudojamos spalvotam vaizdui sustiprinti iš kito kameros modulio.

Viena iš pagrindinių matricos savybių yra raiška. Tai atspindi, kiek pikselių telpa ant jo.

Objektyvas

Mažytis išmaniojo telefono objektyvas yra beveik papuošalas. Retą sistemą sudaro 4–5 elementai – paprastai 7–8 ar daugiau.

Išmaniuosiuose telefonuose su keliomis kameromis kiekviena matrica turės savo objektyvą. Kiekvienas iš jų išsprendžia savo problemą:

• Teleobjektyvas (teleobjektyvas) reikalingas fotografuojant iš toli.
• Platus kampas (shirik) padės kadre sutalpinti daugiau objektų – tai naudinga grupinėms nuotraukoms ir architektūros fotografijai.
• Universalus objektyvas leis vidutiniškai gerai fotografuoti bet kokį objektą: nuo portreto iki kraštovaizdžio.
• Varifokalinis lęšis (didinimas) gali priartinti objektą.

Išmaniųjų telefonų objektyvų lęšiai gaminami iš stiklo arba specialių polimerų. Jei jų skaidrumas toli gražu nėra idealus, o elementai netinkamai pritaikyti, nesitikėkite gerų nuotraukų. Net jei objektyvas pajudės kelis mikronus, optinė sistema išfokusuos.

Diafragma

Diafragma yra skylė, per kurią šviesa patenka į fotoaparatą. Nuo to priklauso, kiek šviesos gali gauti jutiklis. Diafragmos reikšmė išvedama f / 1, 7 formatu.

Stabilizavimo sistema

Stabilizacija kompensuoja susiliejimą dėl fotoaparato sujudėjimo, pvz., fotografuojant laikant rankoje, o ne naudojant trikojį. Jis gali būti dviejų tipų:

• Optinis. Sąžininga elektroninė-mechaninė sistema, kuri fiziškai laiko kamerą vienoje pozicijoje (bent jau bando). Tai suteikia ryškesnes nuotraukas su minimaliu triukšmu ir praktiškai pašalina programinės įrangos apdorojimo poreikį.
• Elektroninė. Tai yra programinės įrangos algoritmai. Kamera vis dar dreba, bet išanalizavus kelis kadrus, susidaro daugmaž neblogas rezultatas.

Automatinio fokusavimo sistema

Pats automatinis fokusavimas nustato atstumą iki objekto ir pagal tai pakoreguoja fotoaparato optikos parametrus. Šiuolaikiniuose išmaniuosiuose telefonuose naudojamos trijų tipų sistemos:

• Fazė. Specialūs jutikliai renka šviesos spindulius skirtinguose kadro taškuose. Tada šviesa padalijama į du srautus ir siunčiama į šviesos jutiklį, kad būtų nustatytas atstumas iki objekto. Privalumai: didelis tikslumas ir darbo greitis. Trūkumai: aukšta kaina, dizaino ir jo nustatymų sudėtingumas.
• Kontrastingas. Analizuojamas scenos kontrastas. Perkeldamas objektyvus, fotoaparatas bando maksimaliai padidinti objekto kontrastą fone. Privalumai: kompaktiškas dydis ir maža kaina. Trūkumai: sistema yra lėtesnė ir netinkamai tinka dinamiškoms scenoms.
• Hibridinis. Sujungia fazinį ir kontrastinį fokusavimą, kad gautumėte geriausius rezultatus.

Programinė įranga

Programinė įranga taip pat gali būti laikoma fotoaparato dalimi, nes ji yra tiesiogiai susijusi su fotografavimo rezultatu. Šiandien joks išmanusis telefonas nesuteikia jums tokių rėmelių, kokie jie yra, be programinės įrangos apdorojimo. Sudėtingi algoritmai, dažnai naudodami didžiulę duomenų bazę arba dirbtinio intelekto technologiją, redaguoja kiekvieną kadrą, kad „padarytų jus gražiu“.

Neapdoroti vaizdai nebus pakankamai ryškūs ar aiškūs. Programinė įranga pašalina per didelę ekspoziciją, ištraukia tamsias sritis, pagerina spalvas, padidina ryškumą. Ir visa tai daro automatiškai ir labai greitai.

Tačiau moneta turi ir neigiamą pusę. Dėl agresyvaus triukšmo mažinimo prieblandoje užfiksuota nuotrauka gali atrodyti grūdėta – tarsi joje būtų daug smulkių dėmių. Dėl to pablogėja detalės ir spalvos tampa nenatūralios.

Ką įtakoja pikselių skaičius?

Išsamios išmaniojo telefono specifikacijos paprastai nurodo fizinį fotoaparato matricos dydį – kažką panašaus į 1/2, 6 ″. Gamintojo svetainėje galite rasti duomenis apie pikselių dydį matricoje. Šis parametras turi įtakos taškų skaičiui kadre. Kuo didesnė raiška, tuo geriau atkuriamos detalės.

Bet jei pikseliai yra maži, kiekvienas iš jų gauna mažai šviesos ir negali tiksliai nustatyti taško spalvos realiame vaizde. Dėl to nuotraukoje atsiranda triukšmas.

Triukšmas yra išsibarstę atsitiktinės spalvos ir ryškumo taškai. Kuo prastesnis apšvietimas ir prastesnė fotoaparato matricos kokybė, tuo nuotraukoje bus daugiau triukšmo.

Jo skaičius kadre yra proporcingas pikselių dydžiui arba matricos įstrižainės kvadratui. Jei palyginsime dvi matricas, kurių taškai yra 1, 55 µm ir 1, 1 µm, tada kadre su pirmąja bus perpus mažesnis triukšmas.

Dinaminis matricos diapazonas taip pat svarbus - jos gebėjimas užfiksuoti visą supančio pasaulio spalvų spektrą ir ryškumą. Pigios turi mažą asortimentą, o nuotraukos pasirodo išblukusios, miglotos.

Kodėl išmaniųjų telefonų gamintojai siekia pikselių

Nes pirkėjai visada nori daugiausiai. Net jei 300 arklių talpinančiame automobilyje tenka stovėti kamštyje ar žaisti pasjansą šauniame žaidimų kompiuteryje.

Kurį išmanųjį telefoną pirktumėte už tą pačią kainą: su 12 MP kamera ar 48 MP? Pasirinkę antrąjį, už tuos pačius pinigus gausite keturis kartus daugiau megapikselių. Tačiau jūsų nuotraukos netaps keturis kartus geresnės.

Jutiklis su daug mažų pikselių yra pigesnis nei jutiklis su dideliais pikseliais ir bus parduodamas geriau.

Didelės matricos užima daugiau vietos išmaniojo telefono viduje. Optinė sistema jiems taip pat turėtų būti didesnė. Atitinkamai, likusioms kūno dalims vietos bus mažiau. Išmanusis telefonas taps storesnis arba kamera išlįs. Jis turės būti apsaugotas grūdintu arba safyro stiklu. Ir tai taip pat yra pinigai.

Sunku parduoti riebų, brangų išmanųjį telefoną. Lengviau užsisakyti matricas su daugybe mažų pikselių ir surengti garsią rinkodaros kampaniją: prie fotoaparato nuotraukos pridėkite automatinį antspaudą „shot with 48MP supermegaflagman“, kad visi žinotų, jog kažkas įsigijo naują išmanųjį telefoną. Ir leiskite gerbėjams ir profesionalams naudotis DSLR.

Nors, pavyzdžiui, „Nokia“surizikavo ir gavo legendinius išmaniuosius telefonus „Lumia 1020“su 41 megapikselio kameromis. Ir tai 2013 m.!

Nuo ko iš tikrųjų priklauso nuotraukos kokybė?

Matricos ir pikselių dydis

Jei paimsite dvi tos pačios skiriamosios gebos matricas, geresnės kokybės nuotrauka gali būti gauta naudojant didesnę iš jų. Ten pikseliai didesni, o tai reiškia, kad fotografuojant ant kiekvieno krenta daugiau fotonų. Dėl to subpikseliai gali tiksliau nustatyti konkretaus taško spalvą.

Atrodytų, jei vienoje matricoje pikseliai yra 1,4 mikronų dydžio, o kitoje – 1,2 mikronų, jie praktiškai vienodi. Tačiau 17% yra apčiuopiamas skirtumas, kuris neabejotinai pasireikš nuotraukų ir vaizdo įrašų kokybei, ypač jei fotografuosite esant silpnam apšvietimui.

Kitas svarbus dalykas yra atstumas tarp gretimų pikselių. Mažose matricose gamintojai atvirai sutaupo. Didesniuose jie gali leisti kokybiškai atskirti gretimus pikselius, kad jie neveiktų vienas kito.

Gamybos technologija

Nauji metodai leidžia tiksliau nustatyti šviesos srauto intensyvumą iš mažiau fotonų, o tai reiškia, kad galite užtikrinti žemą triukšmą ir gerą spalvų perteikimą, net jei fotografuojate prieblandoje be blykstės.

Bet reikia skaityti ir analizuoti. Pavyzdžiui, HTC One (M7) išmanusis telefonas pasiūlė UltraPixel technologiją. Gamintojas pažadėjo rimtai pagerinti nuotraukų ir vaizdo įrašų kokybę.

Tiesą sakant, „UltraPixels“buvo tik didesni, 2 mikronų pikseliai. Ar tai galima laikyti nauja technologija? Mažai tikėtina. Palyginimui: Google Pixel, kurį HTC taip pat surinko ir kuris kažkada buvo laikomas vienu geriausių fotoaparatų telefonų rinkoje, turėjo 1,55 mikrono pikselių matricą. Kameros dydis nebuvo padidintas, kad nepadidėtų išmaniojo telefono storis. 5 megapikselių matricos raiška buvo maža net 2014 m. Dėl to prie HTC One (M7) nebuvo jokių eilių.

Kitas pavyzdys – tokios technologijos kaip „Super Pixel“arba „Quad Pixel“. Keturi gretimi didelės matricos pikseliai sujungiami, kad būtų gauta mažesnės raiškos, bet geresnės kokybės nuotrauka. Sprendimas yra grynai programinė įranga. Jei matrica yra tokia, efektyvumas bus mažas.

Stabilizacija

Optinis stabilizavimas visada yra geresnis nei skaitmeninis. Kadrui vis tiek bus taikomi tolesnio apdorojimo algoritmai, o geriau, jei iš pradžių jis būtų ryškus.

Padidinti

Norint priartėti prie objekto kadre, optinis priartinimas perkelia objektyvus, o nuotraukos kokybė praktiškai nenukenčia. Skaitmeninis priartinimas ištempia dalį nuotraukos, kad užpildytų visą kadrą. Ši funkcija pasiekiama bet kuriame nuotraukų redaktoriuje, dažnai net ir standartinėje fotoaparato programoje. Todėl nėra prasmės mokėti už skaitmeninį priartinimą.

Automatinio fokusavimo sistema

Kontrastinis AF yra nebrangi sistema, skirta vidutiniškoms kameroms. Fazės aptikimo automatinis fokusavimas tinka, jei fotografuojate greitai bėgiojančius vaikus, kates ar sportininkus. Tačiau idealus variantas yra hibridinė sistema, apjungianti fazės aptikimo ir kontrasto aptikimo automatinio fokusavimo privalumus.

Diafragma

Kadangi išmanusis telefonas naudojamas fotografuojant įvairiose situacijose, fotoaparatas su didesne diafragma bus naudingas: f / 1, 7 yra geriau nei f / 2, 0. Kuo didesnė reikšmė (arba tuo mažesnis skaičius po pasvirojo brūkšnio), kuo didesnė objektyvo diafragma ir tuo jis bus efektyvesnis.dirbkite prieblandoje arba patalpoje.

Markės pavadinimas

Taip, tai ne tik reklamos priemonė. Taip atsitinka, kad ta pati matrica yra įdiegta Kinijos išmaniajame telefone ir A prekės ženklo flagmane. Tačiau išvesties kadrai labai skiriasi.

Jei gamintojas neinvestuoja pastangų ir pinigų į komponentų, technologijų ir programinės įrangos kūrimą, gražių, aiškių kadrų tikėtis neverta. Jei jis viskam sutaupys, pavyzdžiui, užsidės pigius, prastai permatomus lęšius, tai turės įtakos rezultatui.

Ką prisiminti

• Dešimtys megapikselių pirmiausia yra rinkodara. Nuotraukų ir vaizdo įrašų kokybė nuo jų tiesiogiai nepriklauso.
• Net 5 ar 8 megapikselių užtenka geros kokybės nuotraukai išspausdinti ant gulsčiojo lapo. Pažangaus televizoriaus 4K ekrano raiška yra apie 8-9 megapikselius. Full HD – tik 2 megapikseliai.
• Didesni pikseliai surenka daugiau šviesos. Rezultatas – aiškus, detalus kadras su natūralių spalvų atkūrimu ir be triukšmo.
• Jei nenorite sukti galvos su teorija, eikite į praktiką. Lyginamosios išmaniųjų telefonų apžvalgos ir nuotraukų iš fotoaparatų (viso dydžio ir apkarpytų – iškirptų ir padidintų fragmentų) apžvalgos leis suprasti tikrąją reikalų būklę.