Hvorfor løpet om megapiksler i smarttelefoner er absurd

Hvordan smarttelefonkameraet fungerer

Et kamera er en kompleks ting: det kombinerer en sensor, et optisk system, en kontroller og andre hjelpekomponenter, samt programvare for foto- og videobehandling. La oss vurdere hvert element mer detaljert.

Matrise

Matrisen er en rektangulær mikrokrets som består av lysfølsomme elementer - piksler. Hver piksel inneholder tre underpiksler. Én underpiksel overfører bare visse bølgelengder: for rød, grønn eller blå (rød, grønn, blå). Denne fargemodellen kalles RGB.

Matrisen kan også være monokrom, uten fargefiltre. Tre ganger så mange fotoner faller på hver av pikslene. Som et resultat er svart-hvitt-bilder skarpere. Slike matriser kan brukes til å forbedre fargebildet fra en annen kameramodul.

En av hovedegenskapene til en matrise er oppløsning. Det gjenspeiler hvor mange piksler som passer på den.

Linse

Den lille smarttelefonlinsen er nesten et smykke. Et sjeldent system inkluderer 4–5 elementer - vanligvis er det 7–8 og mer.

I smarttelefoner med flere kameraer vil hver matrise ha sin egen linse. Hver av dem løser sitt eget problem:

• Teleobjektiv (tele) er nødvendig for å skyte fra lang avstand.
• Bred vinkel (shirik) hjelper med å få plass til flere objekter i rammen - dette er nyttig for gruppebilder og arkitekturfotografering.
• Universell objektivet lar deg fotografere ethvert motiv moderat: fra portrett til landskap.
• Varifokal linse (zoom) kan bringe motivet nærmere.

Objektiver for smarttelefonlinser er laget av glass eller spesielle polymerer. Hvis gjennomsiktigheten er langt fra ideell og elementene ikke er godt utstyrt, må du ikke forvente gode bilder. Selv om linsen beveger seg noen få mikron, vil det optiske systemet defokusere.

Membran

Membranen er hullet som lys kommer inn i kameraet gjennom. Den bestemmer hvor mye lys sensoren kan motta. Blenderåpningsverdien sendes ut i f / 1.7-format.

Stabiliseringssystem

Stabilisering kompenserer for uskarphet fra kamerarystelser, for eksempel når du tar en håndholdt i stedet for å bruke et stativ. Det kan være av to typer:

• Optisk. Et ærlig elektromekanisk system som fysisk holder kameraet i en posisjon (i det minste prøver). Det gir deg klarere bilder med minimal støy og lar deg gjøre nesten uten programvarebehandling.
• Elektronisk. Dette er programvarealgoritmer. Kameraet rister fremdeles, men ved å analysere flere bilder skapes et mer eller mindre anstendig resultat.

Autofokussystem

Autofokus selv bestemmer avstanden til objektet og justerer parametrene til kameraets optikk deretter. Moderne smarttelefoner bruker tre typer systemer:

• Fase. Spesielle sensorer samler lysstråler på forskjellige punkter i rammen. Lyset blir deretter delt i to strømmer og sendt til en lyssensor for å bestemme avstanden til objektet. Fordeler: høy presisjon og arbeidshastighet. Ulemper: høy pris, kompleksitet i designet og innstillingene.
• Kontrasterende. Scenens kontrast blir analysert. Ved å flytte linsene prøver kameraet å maksimere kontrasten til motivet mot bakgrunnen. Fordeler: kompakt størrelse og lave kostnader. Ulemper: Systemet er tregere og egner seg ikke godt for dynamiske scener.
• Hybrid. Kombinerer fase- og kontrastfokusering for å få de beste resultatene.

Programvare

Programvare kan også betraktes som en del av kameraet, fordi det er direkte involvert i å oppnå resultatet av opptaket. I dag gir ikke en eneste smarttelefon deg rammer som det er, uten programvarebehandling. Sofistikerte algoritmer, som ofte bruker en enorm database eller kunstig intelligens-teknologi, redigerer hvert skudd for å "gjøre deg vakker."

Rå bilder vil ikke være lyse eller klare nok. Programvaren fjerner overeksponering, trekker ut mørke områder, forbedrer farger, øker skarpheten. Og det gjør alt dette automatisk og veldig raskt.

Men det er også en ulempe med mynten. Aggressiv støyreduksjon kan få et bilde tatt i skumringen til å se kornete ut - som om det består av mange små flekker. Dette nedbryter detaljene og gjør farger unaturlige.

Hva påvirker antall piksler?

De detaljerte spesifikasjonene til en smarttelefon indikerer vanligvis den fysiske størrelsen på kameramatrisen - noe som 1 / 2,6 ″. På produsentens nettsted kan du finne data om pikselstørrelsen i matrisen. Denne parameteren påvirker antall punkter i rammen. Jo høyere oppløsning, desto bedre blir reproduksjonen.

Men hvis pikslene er små, mottar hver av dem lite lys og kan ikke nøyaktig bestemme fargen på et punkt i det virkelige bildet. Som et resultat vises støy på bildet.

Støy er prikker med tilfeldig farge og lysstyrke spredt over hele rammen. Jo dårligere belysning og jo lavere kvalitet på kameramatrisen, jo mer støy vil det være på bildet.

Antallet i rammen er proporsjonalt med pikselstørrelsen eller kvadratet til matrisediagonalen. Hvis vi sammenligner to matriser med 1,55 µm og 1,1 µm prikker, vil rammen med den første ha halv støy.

Matrisens dynamiske område er også viktig - dens evne til å fange hele spekteret av farger og lysstyrke i omverdenen. De billige har et lite utvalg, og bildene er falmet, overskyet.

Hvorfor produsenter av smarttelefoner jager piksler

Fordi kjøpere alltid vil ha mest. Selv om du i en bil for 300 hester må stå i en trafikkork eller spille kabal på en kul spillcomputer.

Hvilken smarttelefon vil du kjøpe til samme pris: med et 12MP kamera eller en 48MP en? Når du velger det andre, får du fire ganger flere megapiksler for de samme pengene. Men bildene dine vil ikke firedoble seg.

En sensor med mange små piksler er billigere enn en sensor med store piksler og vil selge bedre.

Store matriser tar mer plass inne i smarttelefonen. Det optiske systemet for dem bør også være større. Følgelig vil det være mindre plass for de gjenværende delene i kroppen. Smarttelefonen blir tykkere eller kameraet stikker ut. Det må beskyttes med herdet eller safirglass. Og dette er også penger.

Å selge en feit, kostbar smarttelefon er vanskelig. Det er lettere å bestille matriser med et stort antall små piksler og gjennomføre en høy markedsføringskampanje: på bildet med kameraer legger til et automatisk stempel "skutt på en supermegaflagman med 48 megapiksler" slik at alle vet at noen har kjøpt en ny smarttelefon. Og la fans og proffer bruke speilreflekskameraer.

Selv om Nokia for eksempel tok en risiko og fikk de legendariske smarttelefonene Lumia 1020 med 41 megapiksel kameraer. Og dette er i 2013!

Hva som avgjør kvaliteten på bildet i virkeligheten

Matrise og pikselstørrelse

Hvis du tar to matriser med samme oppløsning, vil et potensielt bedre bilde kunne oppnås med den største av dem. Der er pikslene større, noe som betyr at flere fotoner faller på hver når du skyter. Som et resultat kan subpiksler bestemme fargen på et bestemt punkt mer nøyaktig.

Det ser ut til at hvis i en matrise pikslene er 1,4 mikron i størrelse, og i den andre - 1,2 mikron, er de nesten like. Men 17% er en merkbar forskjell som definitivt vil vises i kvaliteten på bilder og videoer, spesielt hvis du skyter i lite lys.

Et annet viktig poeng er avstanden mellom tilstøtende piksler. I små matriser sparer produsenter ærlig på det. I større kan de la deg kvalitativt skille nabopiksler, slik at de ikke påvirker hverandre.

Produksjonsteknologi

Nye metoder gjør det mulig å bestemme intensiteten av lysstrømmen mer nøyaktig fra et mindre antall fotoner, og betyr å sikre lav støy og god fargegjengivelse, selv om du skyter i skumring uten blits.

Men du må lese og analysere. For eksempel tilbød HTC One (M7) smarttelefonen UltraPixel-teknologi. Produsenten lovet en alvorlig økning i kvaliteten på bilder og videoer.

Faktisk viste UltraPixels seg å være bare større 2 mikron piksler. Kan dette betraktes som en ny teknologi? Lite sannsynlig. Til sammenligning: Google Pixel, som HTC også samlet og som på en gang ble ansett som en av de beste kameratelefonene på markedet, hadde en matrise med piksler på 1,55 mikron. Størrelsen på kameraet ble ikke økt for ikke å øke tykkelsen på smarttelefonen. Matriseoppløsningen på 5 megapiksler var liten selv i 2014. Som et resultat var det ingen køer for HTC One (M7).

Et annet eksempel er teknologier som Super Pixel eller Quad Pixel. Fire tilstøtende piksler i en stor matrise kombineres for å få et bilde med lavere oppløsning, men av bedre kvalitet. Løsningen er kun programvare. Hvis matrisen er så som så, vil effektiviteten være lav.

Stabilisering

Optisk stabilisering er alltid bedre enn digital. Etterbehandlingsalgoritmer vil fortsatt gjelde for rammen, og det er bedre hvis den er skarp i utgangspunktet.

Zoom

For å komme nærmere motivet i rammen, forskyver den optiske zoomen linsene, og kvaliteten på bildet påvirkes praktisk talt ikke. Digital zoom strekker en del av bildet for å fylle hele rammen. Denne funksjonen er tilgjengelig i alle bilderedigeringsprogramofte til og med i en standard kameraapp. Derfor gir det ikke mening å betale for digital zoom.

Autofokussystem

Contrast AF er et billig system for middelmådige kameraer. Fasedeteksjon autofokus er egnet hvis du skyter på raskt løpende barn, katter eller idrettsutøvere. Men det ideelle alternativet er et hybridsystem som kombinerer fordelene med fasedeteksjon og autofokus for kontrastdeteksjon.

Membran

Siden en smarttelefon brukes til fotografering i mange forskjellige situasjoner, vil et kamera med større blenderåpning ha fordel: f / 1.7 er bedre enn f / 2.0. Jo høyere verdi (eller jo lavere tall etter skråstrek), jo høyere blenderåpning og jo mer effektiv vil den fungere i skumring eller innendørs.

Merkenavn

Ja, det er ikke bare et annonseringsverktøy. Det hender at den samme matrisen er installert i den kinesiske smarttelefonen og flaggskipet til A-merket. Men utgangsbildene er veldig forskjellige.

Hvis produsenten ikke investerer krefter og penger i utvikling av komponenter, teknologier og programvare, bør du ikke forvente vakre, klare rammer. Hvis han sparer på alt, for eksempel tar på seg billige linser med dårlig gjennomsiktighet, vil dette påvirke resultatet.

Hva du skal huske

• Dusinvis av megapiksler markedsfører primært. Kvaliteten på bilder og videoer avhenger ikke direkte av dem.
• Selv 5 eller 8 megapiksler er nok til å skrive ut et bilde av god kvalitet på et landskapsark. 4K-skjermoppløsningen på en avansert TV er omtrent 8-9 megapiksler. Full HD - bare 2 megapiksler.
• Større piksler samler mer lys. Resultatet er en skarp, detaljert ramme med naturlige farger og ingen støy.
• Hvis du ikke vil bry deg med teori, gå til praksis. Sammenlignende anmeldelser av smarttelefoner og bilder fra kameraer (full størrelse og beskåret - klippte og forstørrede fragmenter) vil gjøre det mulig å forstå den virkelige tilstanden.