Hvorfor kappløpet om megapiksler i smarttelefoner er absurd

2024 Forfatter: Malcolm Clapton | [email protected]. Sist endret: 2023-12-17 04:07

Kvaliteten på bildet avhenger av mange egenskaper, så kameraet på 48 megapiksler sier fortsatt ingenting.

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 sender bare visse bølgelengder: for rød, grønn eller blå (rød, grønn, blå). Denne fargemodellen kalles RGB.

Dessuten kan matrisen være monokrom, uten fargefiltre. Tre ganger så mange fotoner faller på hver av dens piksler. Som et resultat blir svart-hvitt-bilder skarpere. Slike matriser kan brukes til å forbedre fargebildet fra en annen kameramodul.

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

Linse

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

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

• Teleobjektiv (telefoto) er nødvendig for fotografering på lang avstand.
• Bred vinkel (shirik) vil bidra til å få plass til flere objekter i rammen - dette er nyttig for gruppebilder og arkitekturfotografering.
• Universell objektivet vil tillate deg å fotografere et hvilket som helst motiv: fra et portrett til et landskap.
• Varifokal linse (zoom) kan bringe motivet nærmere.

Linser for smarttelefonlinser er laget av glass eller spesielle polymerer. Hvis gjennomsiktigheten deres er langt fra ideell og elementene ikke er godt tilpasset, ikke forvent gode bilder. Selv om linsen beveger seg noen mikron, vil det optiske systemet defokusere.

Diafragma

Membranen er hullet gjennom hvilket lys kommer inn i kameraet. Hvor mye lys sensoren kan motta avhenger av det. Blenderåpningsverdien sendes ut i formatet f / 1, 7.

Stabiliseringssystem

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

• Optisk. Et ærlig elektronisk-mekanisk system som fysisk holder kameraet i én posisjon (det prøver i hvert fall). Det gir deg skarpere bilder med minimalt med støy og eliminerer praktisk talt behovet for programvarebehandling.
• Elektronisk. Dette er programvarealgoritmer. Kameraet rister fortsatt, men ved å analysere flere bilder skapes et mer eller mindre anstendig resultat.

Autofokussystem

Autofokus bestemmer selv avstanden til objektet og justerer parametrene til kameraets optikk deretter. Tre typer systemer brukes i moderne smarttelefoner:

• Fase. Spesielle sensorer samler lysstråler på forskjellige punkter i rammen. Lyset deles deretter i to strømmer og sendes til en lyssensor for å bestemme avstanden til objektet. Fordeler: høy presisjon og arbeidshastighet. Ulemper: høy pris, kompleksiteten til designet og dens innstillinger.
• Kontrasterende. Kontrasten til scenen analyseres. Ved å forskyve linsene prøver kameraet å maksimere kontrasten til motivet mot bakgrunnen. Fordeler: kompakt størrelse og lav pris. 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 fotograferingen. I dag er det ingen smarttelefoner som gir deg rammer som de er, uten programvarebehandling. Sofistikerte algoritmer, ofte ved hjelp av en enorm database eller kunstig intelligens-teknologi, redigerer hvert skudd for å "gjøre deg vakker."

Råbilder 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 ved mynten. Aggressiv støyreduksjon kan få et bilde tatt i skumringen til å virke kornete – som om det inneholder mange små flekker. Dette forringer detaljer og gjør farger unaturlige.

Hva påvirker antall piksler?

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

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

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

Tallet i rammen er proporsjonalt med pikselstørrelsen eller kvadratet på matrisediagonalen. Hvis vi sammenligner to matriser med piksler på 1, 55 µm og 1, 1 µm i størrelse, vil det i rammen med den første være halvparten av støyen.

Det dynamiske området til matrisen er også viktig - dens evne til å fange hele spekteret av farger og lysstyrke i omverdenen. De billige har liten rekkevidde, og bildene viser seg å være falmede, tåkete.

Hvorfor smarttelefonprodusenter jager piksler

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

Hvilken smarttelefon ville du kjøpt for samme pris: med et 12 MP kamera eller en 48 MP? Velger du den andre, får du fire ganger flere megapiksler for de samme pengene. Men bildene dine blir ikke fire ganger bedre.

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

Store matriser tar opp mer plass inne i smarttelefonen. Det optiske systemet for dem bør også være større. Følgelig vil det være mindre plass til resten av delene i kroppen. Smarttelefonen vil bli tykkere eller kameraet stikker ut. Den må beskyttes med herdet glass eller safirglass. Og dette er også penger.

Å selge en feit, dyr smarttelefon er vanskelig. Det er lettere å bestille matriser med et stort antall små piksler og gjennomføre en høylytt markedsføringskampanje: legg til et automatisk stempel "skudd med en 48 MP supermegaflagman" til kamerabildet, slik at alle vet at noen har kjøpt en ny smarttelefon. Og la fans og proffer bruke DSLR-er.

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

Hva avhenger egentlig kvaliteten på bildet av?

Matrise og pikselstørrelse

Hvis du tar to matriser med samme oppløsning, vil bildet med bedre kvalitet potensielt fås med den største av dem. Der er pikslene større, noe som gjør at det faller flere fotoner på hver enkelt ved opptak. Som et resultat kan underpiksler mer nøyaktig bestemme fargen til et bestemt punkt.

Det ser ut til at hvis pikslene i en matrise er 1, 4 mikron i størrelse, og i den andre - 1, 2 mikron, er de praktisk talt de samme. Men 17 % er en konkret forskjell som definitivt vil vise seg i kvaliteten på bilder og videoer, spesielt hvis du fotograferer i dårlig lys.

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

Produksjonsteknologi

Nye metoder gjør det mulig å mer nøyaktig bestemme intensiteten av lysfluksen fra færre fotoner, noe som gjør at du kan sikre lav støy og god fargegjengivelse, selv om du fotograferer i skumringen 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? Usannsynlig. Til sammenligning: Google Pixel, som HTC også satte sammen og som i sin tid 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 for 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 av en stor matrise kombineres for å få et bilde med lavere oppløsning, men av bedre kvalitet. Løsningen er ren programvare. Hvis matrisen er så som så, vil effektiviteten være lav.

Stabilisering

Optisk stabilisering er alltid bedre enn digital. Etterbehandlingsalgoritmer vil fortsatt bli brukt på rammen, og det er bedre om 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 bilderedigeringsprogrammer, ofte til og med i en standard kameraapplikasjon. Derfor er det ikke fornuftig å betale for digital zoom.

Autofokussystem

Contrast AF er et rimelig system for middelmådige kameraer. Fasedeteksjonsautofokus er egnet hvis du fotograferer raskt løpende barn, katter eller idrettsutøvere. Men det ideelle alternativet er et hybridsystem som kombinerer fordelene med fasedeteksjon og kontrastdeteksjonsautofokus.

Diafragma

Siden en smarttelefon brukes til å fotografere i en rekke situasjoner, vil et kamera med større blenderåpning ha nytte: f / 1, 7 er bedre enn f / 2, 0. Jo høyere verdi (eller jo lavere tall etter skråstreken), jo høyere blenderåpning på objektivet og jo mer effektivt vil det være arbeid i skumringen eller innendørs.

Merkenavn

Ja, det er ikke bare et reklameverktøy. 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 utviklingen av komponenter, teknologier og programvare, bør du ikke forvente vakre, klare rammer. Sparer han på alt, for eksempel setter på billige linser med dårlig gjennomsiktighet, vil dette påvirke resultatet.

Hva du skal huske

• Dusinvis av megapiksler er først og fremst markedsføring. 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 til en avansert TV er omtrent 8-9 megapiksler. Full HD - kun 2 megapiksler.
• Større piksler samler mer lys. Resultatet er en skarp, godt detaljert ramme med naturlig fargegjengivelse og ingen støy.
• Hvis du ikke vil bry deg med teori, gå til praksis. Sammenlignende anmeldelser av smarttelefoner og bilder fra kameraer (i full størrelse og beskåret - kuttede og forstørrede fragmenter) vil gjøre det mulig å forstå den virkelige tilstanden.