Proč je závod o megapixely ve smartphonech absurdní
Zařízení / / January 06, 2021
Jak funguje fotoaparát smartphonu
Kamera je složitá věc: integruje senzor, optický systém, ovladač a další pomocné komponenty a také software pro zpracování fotografií a videa. Zvažme každý prvek podrobněji.
Matice
Matice je obdélníkový mikroobvod skládající se z prvků citlivých na světlo - pixelů. Každý pixel obsahuje tři subpixely. Jeden subpixel přenáší pouze určité vlnové délky: pro červenou, zelenou nebo modrou (červená, zelená, modrá). Tento barevný model se nazývá RGB.
Matice může být také černobílá bez barevných filtrů. Na každý z jeho pixelů dopadne třikrát více fotonů. Výsledkem jsou ostřejší černobílé fotografie. Takové matice lze použít k vylepšení barevného obrazu z jiného modulu kamery.
Jednou z hlavních charakteristik matice je rozlišení. Odráží to, kolik pixelů se na něj vejde.
Objektiv
Malý objektiv smartphonu je téměř šperk. Vzácný systém obsahuje 4–5 prvků - obvykle jich je 7–8 a více.
U smartphonů s více fotoaparáty bude mít každá matice svůj vlastní objektiv. Každý z nich řeší svůj vlastní problém:
- Teleobjektiv (teleobjektiv) je nutný pro fotografování z velké vzdálenosti.
- Široký úhel (shirik) pomůže vložit více objektů do rámečku - to je užitečné pro skupinové fotografie a fotografie architektury.
- Univerzální objektiv vám umožní středně dobře fotografovat jakýkoli objekt: od portrétu po krajinu.
- Varifokální čočka (zoom) může přiblížit objekt.
Objektivy pro čočky chytrých telefonů jsou vyrobeny ze skla nebo speciálních polymerů. Pokud jejich průhlednost není zdaleka ideální a prvky nejsou dobře osazeny, neočekávejte dobré fotografie. I když se objektiv pohne o několik mikronů, optický systém se rozostří.
Membrána
Membrána je otvor, kterým světlo vstupuje do kamery. Určuje, kolik světla může snímač přijmout. Hodnota clony je na výstupu ve formátu f / 1,7.
Stabilizační systém
Stabilizace kompenzuje rozmazání způsobené chvěním fotoaparátu, například při fotografování z ruky než při použití stativu. Může to být dvou typů:
- Optický. Poctivý elektro-mechanický systém, který fyzicky drží kameru v jedné poloze (alespoň se snaží). Poskytne vám jasnější fotografie s minimálním šumem a umožní vám to téměř bez softwarového zpracování.
- Elektronický. Jedná se o softwarové algoritmy. Fotoaparát se stále třese, ale analýzou několika snímků vznikne víceméně slušný výsledek.
Systém autofokusu
Samotné automatické zaostřování určuje vzdálenost k objektu a podle toho upravuje parametry optiky fotoaparátu. Moderní smartphony používají tři typy systémů:
- Fáze. Speciální senzory shromažďují světelné paprsky v různých bodech rámu. Světlo je poté rozděleno do dvou proudů a odesláno do světelného senzoru pro určení vzdálenosti k objektu. Výhody: vysoká přesnost a rychlost práce. Nevýhody: vysoká cena, složitost designu a jeho nastavení.
- Kontrastní. Analyzuje se kontrast scény. Pohybem objektivů se fotoaparát snaží maximalizovat kontrast objektu proti pozadí. Výhody: kompaktní velikost a nízké náklady. Nevýhody: Systém je pomalejší a není vhodný pro dynamické scény.
- Hybridní. Kombinuje fázové a kontrastní zaostření pro dosažení nejlepších výsledků.
Software
Software lze také považovat za součást fotoaparátu, protože se přímo podílí na získávání výsledku fotografování. Dnes vám žádný smartphone nedává snímky tak, jak jsou, bez softwarového zpracování. Sofistikované algoritmy, často využívající rozsáhlou databázi nebo technologii umělé inteligence, upravují každý snímek tak, aby „vás udělaly krásnou“.
Surové obrázky nebudou dostatečně jasné nebo jasné. Software odstraňuje přeexponování, vykresluje tmavé oblasti, vylepšuje barvy a zvyšuje ostrost. A to vše dělá automaticky a velmi rychle.
Mince však má i nevýhodu. Agresivní redukce šumu může způsobit, že fotografie pořízená za soumraku bude zrnitá - jako by obsahovala mnoho malých skvrn. To degraduje detaily a činí barvy nepřirozenými.
Co ovlivňuje počet pixelů?
Podrobné specifikace smartphonu obvykle označují fyzickou velikost matice fotoaparátu - něco jako 1 / 2,6 ″. Na webových stránkách výrobce najdete v matici údaje o velikosti pixelu. Tento parametr ovlivňuje počet bodů v rámci. Čím vyšší rozlišení, tím lépe se reprodukují detaily.
Pokud jsou však pixely malé, každý z nich přijímá málo světla a nedokáže přesně určit barvu bodu ve skutečném obrazu. Výsledkem je, že se na fotografii objeví šum.
Šum je rozptýlené tečky náhodných barev a jasu. Čím horší je osvětlení a čím nižší je kvalita matice fotoaparátu, tím více šumu bude na fotografii.
Jeho počet v rámečku je úměrný velikosti pixelu nebo čtverci úhlopříčky matice. Porovnáme-li dvě matice s tečkami 1,55 µm a 1,1 µm, pak bude mít rám s první polovinu šumu.
Důležitý je také dynamický rozsah matice - její schopnost zachytit celé spektrum barev a jasu okolního světa. Levné mají malý rozsah a fotografie jsou vybledlé, zamračené.
Proč výrobci smartphonů honí pixely
Protože kupující vždy chtějí nejvíce. I když v autě pro 300 koní musíte stát v dopravní zácpě nebo hrát solitaire na skvělém herním počítači.
Který smartphone byste si koupili za stejnou cenu: s 12MP fotoaparátem nebo 48MP fotoaparátem? Při výběru druhého získáte za stejné peníze čtyřikrát více megapixelů. Vaše fotografie se ale neznásobí čtyřnásobně.
Senzor se spoustou malých pixelů je levnější než senzor s velkými pixely a bude se lépe prodávat.
Velké matice zabírají více místa uvnitř smartphonu. Jejich optický systém by měl být také větší. V souladu s tím bude v těle méně místa pro zbývající části. Chytrý telefon bude silnější nebo vyčnívá fotoaparát. Bude muset být chráněn tvrzeným nebo safírovým sklem. A to jsou také peníze.
Prodat tlustý a drahý smartphone je obtížné. Je snazší objednat matice s velkým počtem malých pixelů a provádět hlasitou marketingovou kampaň: na fotografii s kamery přidávají automatické razítko „výstřel na supermegaflagmana se 48 megapixely“, aby každý věděl, že si někdo koupil nový chytrý telefon. A nechte fanoušky a profesionály používat digitální zrcadlovky.
Ačkoli například Nokia využila příležitosti a získala legendární smartphony Lumia 1020 se 41 megapixelovými fotoaparáty. A to je v roce 2013!
Co určuje kvalitu fotografie ve skutečnosti
Velikost matice a pixelu
Pokud pořídíte dvě matice se stejným rozlišením, fotografie lepší kvality se potenciálně získají s větší z nich. Tam jsou pixely větší, což znamená, že při fotografování dopadne na každý z nich více fotonů. Výsledkem je, že subpixely mohou přesněji určit barvu konkrétního bodu.
Zdálo by se, že pokud v jedné matici mají pixely velikost 1,4 mikronu a ve druhé - 1,2 mikronu, jsou prakticky stejné. 17% je však znatelný rozdíl, který se rozhodně projeví na kvalitě fotografií a videí, zejména pokud fotografujete při slabém osvětlení.
Dalším důležitým bodem je vzdálenost mezi sousedními pixely. V malých matricích to výrobci upřímně šetří. U větších vám umožňují kvalitativně oddělit sousední pixely, aby se vzájemně neovlivňovaly.
Produkční technologie
Nové metody umožňují přesněji určit intenzitu světelného toku z menšího počtu fotonů a znamená zajistit nízký šum a dobrou reprodukci barev, i když fotografujete za soumraku bez blikat.
Ale musíte číst a analyzovat. Například smartphone HTC One (M7) nabízel technologii UltraPixel. Výrobce slíbil vážné zvýšení kvality fotografií a videí.
Ve skutečnosti se ukázalo, že UltraPixels jsou jen větší 2 mikronové pixely. Lze to považovat za novou technologii? Nepravděpodobné. Pro srovnání: Google Pixel, který také společnost HTC sestavila a který byl najednou považován za jeden z nejlepších telefonů s fotoaparátem na trhu, měl matici s pixely 1,55 mikronů. Velikost fotoaparátu nebyla zvětšena, aby se nezvýšila tloušťka smartphonu. Rozlišení matice 5 megapixelů bylo i pro rok 2014 malé. Výsledkem bylo, že u HTC One (M7) nebyly žádné fronty.
Dalším příkladem jsou technologie jako Super Pixel nebo Quad Pixel. Kombinují se čtyři sousední pixely velké matice, aby se získala fotografie s nižším rozlišením, ale lepší kvality. Řešení je čistě softwarové. Pokud je matice tak-tak, bude účinnost nízká.
Stabilizace
Optická stabilizace je vždy lepší než digitální. Algoritmy pro následné zpracování budou i nadále platit pro snímek a je lepší, když je zpočátku ostrý.
Zvětšení
Chcete-li se přiblížit k objektu v rámečku, optický zoom posune objektivy a kvalita fotografie nebude prakticky ovlivněna. Digitální zoom roztáhne část obrazu tak, aby vyplnil celý rámeček. Tato funkce je k dispozici v libovolném editor fotekčasto i ve standardní aplikaci fotoaparátu. Proto nemá smysl platit za digitální zoom.
Systém autofokusu
Contrast AF je levný systém pro průměrné fotoaparáty. Automatické zaostřování s fázovou detekcí je vhodné, pokud fotografujete rychle běžící děti, kočky nebo sportovce. Ideální možností je však hybridní systém, který kombinuje výhody fázové detekce a automatického zaostřování s detekcí kontrastu.
Membrána
Vzhledem k tomu, že se smartphone používá k fotografování v různých situacích, bude mít prospěch fotoaparát s větší clonou: f / 1,7 je lepší než f / 2,0. Čím vyšší hodnota (nebo nižší číslo po lomítku), tím vyšší je clona objektivu a tím efektivnější bude pracovat za soumraku nebo uvnitř.
Jméno značky
Ano, nejde jen o reklamní nástroj. Stává se, že stejná matice je nainstalována v čínském smartphonu a vlajkové lodi značky A. Ale výstupní záběry jsou velmi odlišné.
Pokud výrobce neinvestuje úsilí a prostředky do vývoje komponent, technologií a softwaru, neměli byste očekávat krásné jasné snímky. Pokud ušetří na všem, například nasadí levné čočky se špatnou průhledností, ovlivní to výsledek.
Na co pamatovat
- Desítky megapixelů jsou primárně marketingové. Kvalita fotografií a videí na nich přímo nezávisí.
- Dokonce i 5 nebo 8 megapixelů stačí k tisku kvalitního obrazu na list na šířku. Rozlišení obrazovky 4K u pokročilého televizoru je přibližně 8–9 megapixelů. Full HD - pouze 2 megapixely.
- Větší pixely shromažďují více světla. Výsledkem je ostrý a dobře detailní snímek s přirozenými barvami a bez šumu.
- Pokud se nechcete trápit teorií, jděte si zacvičit. Srovnávací recenze chytrých telefonů a fotografií z fotoaparátů (plné velikosti a oříznuté - vyjmuté a zvětšené fragmenty) umožní pochopit skutečný stav věcí.
Přečtěte si také📸
- Jak fotografovat kočky: 19 profesionálních tipů
- Jak pořídit dobrou fotografii: 6 základních principů
- 5 důvodů, proč je fotografování pomocí smartphonu lepší než běžný fotoaparát