Kāpēc sacīkstes par megapikseļiem viedtālruņos ir absurdas
Ierīces / / January 06, 2021
Kā darbojas viedtālruņa kamera
Kamera ir sarežģīta lieta: tā apvieno sensoru, optisko sistēmu, kontrolieri un citas palīgkomponentes, kā arī programmatūru fotoattēlu un video apstrādei. Apskatīsim katru elementu sīkāk.
Matrica
Matrica ir taisnstūrveida mikroshēma, kas sastāv no gaismas jutīgiem elementiem - pikseļiem. Katrā pikseļā ir trīs apakšpikseļi. Viens apakšpikselis pārraida tikai noteikta garuma viļņus: sarkanam, zaļam vai zilam (sarkanam, zaļam, zilam). Šo krāsu modeli sauc par RGB.
Arī matrica var būt vienkrāsaina, bez krāsu filtriem. Trīs reizes vairāk fotonu nokrīt uz katra tā pikseļa. Rezultāts ir asākas melnbaltās fotogrāfijas. Šādas matricas var izmantot, lai uzlabotu krāsainu attēlu no cita kameras moduļa.
Viena no galvenajām matricas īpašībām ir izšķirtspēja. Tas atspoguļo, cik pikseļu uz tā der.
Objektīvs
Mazais viedtālruņa objektīvs ir gandrīz rotaslieta. Retā sistēma ietver 4–5 elementus - parasti ir 7–8 un vairāk.
Viedtālruņos ar vairākām kamerām katrai matricai būs savs objektīvs. Katrs no viņiem atrisina savu problēmu:
- Teleobjektīvs (telefoto) ir nepieciešams fotografēšanai no liela attāluma.
- Plats leņķis (shirik) palīdzēs rāmī ievietot vairāk objektu - tas ir noderīgi grupu fotoattēliem un arhitektūras fotogrāfijām.
- Universāls objektīvs ļaus mēreni labi uzņemt jebkuru objektu: sākot no portreta līdz ainavai.
- Varifokālais objektīvs (tālummaiņa) var tuvināt objektu.
Lēcas viedtālruņu lēcām ir izgatavotas no stikla vai īpašiem polimēriem. Ja to caurspīdīgums ir tālu no ideāla un elementi nav labi aprīkoti, negaidiet labas fotogrāfijas. Pat ja objektīvs pārvietos dažus mikronus, optiskā sistēma tiks fokusēta.
Diafragma
Diafragma ir caurums, caur kuru gaisma nonāk kamerā. Tas nosaka, cik daudz gaismas sensors var saņemt. Diafragmas vērtība tiek izvadīta f / 1.7 formātā.
Stabilizācijas sistēma
Stabilizācija kompensē izplūšanu no kameras vibrācijas, piemēram, fotografējot ar rokas palīdzību, nevis izmantojot statīvu. Tas var būt divu veidu:
- Optiskais. Godīga elektromehāniskā sistēma, kas fiziski tur kameru vienā pozīcijā (vismaz mēģina). Tas nodrošina skaidrākas fotogrāfijas ar minimālu troksni un ļauj to darīt gandrīz bez programmatūras apstrādes.
- Elektroniski. Tie ir programmatūras algoritmi. Kamera joprojām dreb, bet, analizējot vairākus kadrus, tiek iegūts vairāk vai mazāk pienācīgs rezultāts.
Autofokusa sistēma
Autofokuss pats nosaka attālumu līdz objektam un attiecīgi pielāgo kameras optikas parametrus. Mūsdienu viedtālruņos tiek izmantotas trīs veidu sistēmas:
- Fāze. Īpaši sensori savāc gaismas starus dažādos kadra punktos. Pēc tam gaisma tiek sadalīta divās plūsmās un tiek nosūtīta uz gaismas sensoru, lai noteiktu attālumu līdz objektam. Priekšrocības: augsta precizitāte un darba ātrums. Trūkumi: augsta cena, dizaina un tā iestatījumu sarežģītība.
- Kontrastējošs. Tiek analizēts ainas kontrasts. Pārvietojot objektīvus, kamera mēģina maksimāli palielināt objekta kontrastu pret fonu. Priekšrocības: kompakts izmērs un zemas izmaksas. Trūkumi: sistēma ir lēnāka un nav labi piemērota dinamiskām ainām.
- Hibrīds. Apvieno fāzes un kontrasta fokusēšanu, lai iegūtu labākos rezultātus.
Programmatūra
Programmatūru var uzskatīt arī par kameras daļu, jo tā ir tieši iesaistīta fotografēšanas rezultāta iegūšanā. Mūsdienās neviens viedtālrunis nesniedz rāmjus, kādi tie ir, bez programmatūras apstrādes. Izsmalcināti algoritmi, bieži izmantojot plašu datu bāzi vai mākslīgā intelekta tehnoloģiju, katru kadru rediģē, lai "padarītu tevi skaistu".
Neapstrādāti attēli nebūs pietiekami spilgti vai skaidri. Programmatūra noņem pārmērīgu ekspozīciju, izvelk tumšos laukumus, uzlabo krāsas, palielina asumu. Un tas viss notiek automātiski un ļoti ātri.
Bet monētai ir arī mīnuss. Agresīvā trokšņa samazināšana var radīt krēslas laikā uzņemto fotoattēlu graudainību - it kā tajā būtu daudz mazu plankumu. Tas pasliktina detaļas un padara krāsas nedabiskas.
Ko ietekmē pikseļu skaits?
Sīki izstrādātas viedtālruņa specifikācijas parasti norāda kameras matricas fizisko izmēru - kaut ko līdzīgu 1 / 2.6 ″. Ražotāja vietnē matricā varat atrast datus par pikseļu izmēru. Šis parametrs ietekmē punktu skaitu kadrā. Jo augstāka izšķirtspēja, jo labāk tiek atveidotas detaļas.
Bet, ja pikseļi ir mazi, katrs no tiem saņem maz gaismas un nevar precīzi noteikt reālā attēla punkta krāsu. Tā rezultātā fotoattēlā parādās troksnis.
Troksnis ir izkaisīti nejaušas krāsas un spilgtuma punkti. Jo sliktāks ir apgaismojums un zemāka kameras matricas kvalitāte, jo vairāk trokšņa būs fotoattēlā.
Tās skaits rāmī ir proporcionāls pikseļu izmēram vai matricas diagonāles kvadrātam. Ja salīdzinām divas matricas ar 1,55 µm un 1,1 µm punktiem, tad rāmim ar pirmo būs puse trokšņa.
Svarīgs ir arī matricas dinamiskais diapazons - tā spēja uztvert visu apkārtējās pasaules krāsu spektru un spilgtumu. Lētajiem ir mazs diapazons, un fotoattēli ir izbalējuši, duļķaini.
Kāpēc viedtālruņu ražotāji vajā pikseļus
Jo pircēji vienmēr vēlas visvairāk. Pat ja automašīnā, kas paredzēta 300 zirgiem, jums jāstāv sastrēgumā vai jāspēlē pasjans ar foršu spēļu datoru.
Kuru viedtālruni jūs nopirktu par tādu pašu cenu: ar 12MP kameru vai 48MP kameru? Izvēloties otro, jūs saņemat četras reizes vairāk megapikseļu par to pašu naudu. Bet jūsu fotoattēli nebūs četrkāršoti.
Sensors ar daudziem maziem pikseļiem ir lētāks nekā sensors ar lieliem pikseļiem, un tas tiks pārdots labāk.
Lielas matricas aizņem vairāk vietas viedtālruņa iekšpusē. Viņu optiskajai sistēmai jābūt arī lielākai. Attiecīgi atlikušajām ķermeņa daļām būs mazāk vietas. Viedtālrunis kļūs biezāks vai kamera izlips. Tas būs jāaizsargā ar rūdītu vai safīra stiklu. Un tā ir arī nauda.
Pārdot treknu, dārgu viedtālruni ir grūti. Vieglāk ir pasūtīt matricas ar lielu skaitu mazu pikseļu un veikt skaļu mārketinga kampaņu: fotoattēlā ar kameras pievieno automātisku zīmogu "nošauts uz supermegaflagmanu ar 48 megapikseļiem", lai visi zinātu, ka kāds ir iegādājies jaunu viedtālrunis. Un ļaujiet faniem un profesionāļiem izmantot DSLR.
Lai gan, piemēram, Nokia riskēja un ieguva leģendāros viedtālruņus Lumia 1020 ar 41 megapikseļu kamerām. Un tas ir 2013. gadā!
Kas nosaka fotoattēla kvalitāti realitātē
Matricas un pikseļu izmērs
Ja uzņemat divas vienādas izšķirtspējas matricas, labākas kvalitātes fotoattēli, iespējams, tiks iegūti ar lielāko. Tur pikseļi ir lielāki, kas nozīmē, ka, fotografējot, uz katru no tiem nokrīt vairāk fotonu. Tā rezultātā apakšpikseļi var precīzāk noteikt konkrēta punkta krāsu.
Varētu šķist, ka, ja vienā matricā pikseļi ir 1,4 mikronu lielumā, bet otrā - 1,2 mikroni, tie praktiski ir vienādi. Bet 17% ir taustāma atšķirība, kas noteikti parādīsies fotoattēlu un videoklipu kvalitātē, it īpaši, ja fotografējat vājā apgaismojumā.
Vēl viens svarīgs punkts ir attālums starp blakus esošajiem pikseļiem. Mazās matricās ražotāji, atklāti sakot, taupa. Lielākos tie var ļaut kvalitatīvi atdalīt kaimiņu pikseļus, lai tie neietekmētu viens otru.
Ražošanas tehnoloģija
Jaunas metodes ļauj precīzāk noteikt gaismas plūsmas intensitāti no mazāka fotonu skaita un nozīmē nodrošināt zemu trokšņu līmeni un labu krāsu atveidi, pat ja jūs uzņemat krēslā bez mirgot.
Bet jums ir jālasa un jāanalizē. Piemēram, viedtālrunis HTC One (M7) piedāvāja tehnoloģiju UltraPixel. Ražotājs solīja nopietni uzlabot fotoattēlu un videoklipu kvalitāti.
Faktiski UltraPixels izrādījās tikai lielāki 2 mikronu pikseļi. Vai to var uzskatīt par jaunu tehnoloģiju? Maz ticams. Salīdzinājumam: Google Pixel, kuru arī HTC samontēja un kurš savulaik tika uzskatīts par vienu no labākajiem kameru tālruņiem tirgū, bija matrica ar 1,55 mikronu pikseļiem. Kameras izmērs netika palielināts, lai nepalielinātu viedtālruņa biezumu. 5 megapikseļu matricas izšķirtspēja pat 2014. gadā bija maza. Rezultātā uz HTC One (M7) rindu nebija.
Cits piemērs ir tādas tehnoloģijas kā Super Pixel vai Quad Pixel. Četri blakus esošie lielas matricas pikseļi tiek apvienoti, lai iegūtu zemākas izšķirtspējas, bet labākas kvalitātes fotoattēlu. Risinājums ir tīri programmatūra. Ja matrica ir tā, efektivitāte būs zema.
Stabilizācija
Optiskā stabilizācija vienmēr ir labāka nekā digitālā. Pēc apstrādes algoritmi joprojām būs piemēroti rāmim, un labāk, ja sākotnēji tas ir ass.
Tālummaiņa
Lai tuvotos objektam kadrā, optiskā tālummaiņa pārvieto objektīvus, un fotoattēla kvalitāte praktiski netiek ietekmēta. Digitālā tālummaiņa izstiepj daļu attēla, lai aizpildītu visu kadru. Šī funkcija ir pieejama jebkurā foto redaktorsbieži pat standarta kameras lietotnē. Tāpēc nav jēgas maksāt par digitālo tālummaiņu.
Autofokusa sistēma
Kontrasta AF ir lēta sistēma viduvējām kamerām. Fāzes noteikšanas autofokuss ir piemērots, ja fotografējat ātri skrienošus bērnus, kaķus vai sportistus. Bet ideāls variants ir hibrīdsistēma, kas apvieno fāžu noteikšanas un kontrasta noteikšanas autofokusa priekšrocības.
Diafragma
Tā kā viedtālrunis tiek izmantots fotografēšanai dažādās situācijās, ieguvums būs kamerai ar lielāku diafragmu: f / 1,7 ir labāka nekā f / 2,0. Jo augstāka vērtība (vai mazāks skaitlis pēc slīpsvītras), jo augstāka ir objektīva apertūra un jo efektīvāk tā darbosies krēslā vai telpās.
Zīmola nosaukums
Jā, tas nav tikai reklāmas rīks. Gadās, ka tā pati matrica ir instalēta ķīniešu viedtālrunī un A zīmola flagmanī. Bet izvades kadri ir ļoti atšķirīgi.
Ja ražotājs neiegulda pūles un naudu komponentu, tehnoloģiju un programmatūras izstrādē, nevajadzētu gaidīt skaistus, skaidrus rāmjus. Ja viņš ietaupīs uz visu, piemēram, uzliks lētus objektīvus ar sliktu caurspīdīgumu, tas ietekmēs rezultātu.
Ko atcerēties
- Desmitiem megapikseļu galvenokārt ir mārketings. Fotoattēlu un videoklipu kvalitāte nav tieši atkarīga no tiem.
- Lai izdrukātu labas kvalitātes attēlu uz ainavas lapas, pietiek pat ar 5 vai 8 megapikseļiem. Uzlabota televizora 4K ekrāna izšķirtspēja ir aptuveni 8–9 megapikseļi. Full HD - tikai 2 megapikseļi.
- Lielāki pikseļi savāc vairāk gaismas. Rezultāts ir kraukšķīgs, detalizēts rāmis ar dabiskām krāsām un bez trokšņiem.
- Ja jūs nevēlaties apgrūtināt teoriju, dodieties uz praksi. Salīdzinošie viedtālruņu un fotokameru fotoattēli (pilna izmēra un apgriezti - sagriezti un palielināti fragmenti) ļaus izprast faktisko situāciju.
Lasiet arī📸
- Kā fotografēt kaķus: 19 profesionāli padomi
- Kā nofotografēt labu fotogrāfiju: 6 pamatprincipi
- Pieci iemesli, kāpēc fotografēšana ar viedtālruni ir labāka par parasto kameru