Kāpēc sacensība par megapikseļiem viedtālruņos ir absurda

2024 Autors: Malcolm Clapton | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2023-12-17 04:04

Fotoattēla kvalitāte ir atkarīga no daudzām īpašībām, tāpēc 48 megapikseļu kamera joprojām neko neizsaka.

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. Katrs pikselis satur trīs apakšpikseļus. Viens apakšpikselis pārraida tikai noteiktus viļņu garumus: sarkanu, zaļu vai zilu (sarkanu, zaļu, zilu). Šo krāsu modeli sauc par RGB.

Arī matrica var būt vienkrāsaina, bez krāsu filtriem. Uz katra tā pikseļa nokrīt trīs reizes vairāk fotonu. Līdz ar to melnbaltās fotogrāfijas ir asākas. Šādas matricas var izmantot, lai uzlabotu krāsu attēlu no cita kameras moduļa.

Viena no galvenajām matricas īpašībām ir izšķirtspēja. Tas atspoguļo, cik pikseļu tajā ietilpst.

Objektīvs

Mazais viedtālruņa objektīvs ir gandrīz vai rotaslieta. Retā sistēmā ietilpst 4–5 elementi – parasti 7–8 vai vairāk.

Viedtālruņos ar vairākām kamerām katrai matricai būs savs objektīvs. Katrs no tiem atrisina savu problēmu:

• Telefoto objektīvs (telefoto) ir nepieciešams fotografēšanai no liela attāluma.
• Plats leņķis (shirik) palīdzēs kadrā ievietot vairāk objektu - tas noder grupu fotogrāfijām un arhitektūras fotografēšanai.
• Universāls objektīvs ļaus vidēji labi uzņemt jebkuru objektu: 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 pielāgoti, negaidiet labas fotogrāfijas. Pat ja objektīvs pārvietojas dažus mikronus, optiskā sistēma defokusēsies.

Diafragma

Diafragma ir caurums, caur kuru gaisma iekļūst kamerā. No tā atkarīgs, cik daudz gaismas sensors spēj uztvert. Diafragmas atvēruma vērtība tiek izvadīta f / 1, 7 formātā.

Stabilizācijas sistēma

Stabilizācija kompensē kameras vibrācijas radīto izplūšanu, piemēram, fotografējot, turot rokās, nevis izmantojot statīvu. Tas var būt divu veidu:

• Optiskais. Godīga elektroniski mehāniska sistēma, kas fiziski notur kameru vienā pozīcijā (vismaz mēģina). Tas nodrošina asākus fotoattēlus ar minimālu troksni un praktiski novērš vajadzību pēc programmatūras apstrādes.
• Elektroniskā. Tie ir programmatūras algoritmi. Kamera joprojām trīcē, taču, analizējot vairākus kadrus, sanāk vairāk vai mazāk pieklājīgs rezultāts.

Autofokusa sistēma

Autofokuss pats nosaka attālumu līdz objektam un attiecīgi pielāgo kameras optikas parametrus. Mūsdienu viedtālruņos tiek izmantotas trīs veidu sistēmas:

• Fāze. Speciālie 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 sarežģītība un tā iestatījumi.
• Kontrastējoša. Tiek analizēts ainas kontrasts. Pārbīdot 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 vislabākos rezultātus.

Programmatūra

Programmatūru var uzskatīt arī par kameras sastāvdaļu, jo tā ir tieši iesaistīta uzņemšanas rezultāta iegūšanā. Mūsdienās neviens viedtālrunis nedod jums tādus kadrus, kādi tie ir, bez programmatūras apstrādes. Izsmalcināti algoritmi, bieži izmantojot plašu datubāzi vai mākslīgā intelekta tehnoloģiju, rediģē katru kadru, lai "padarītu jūs skaistu".

Neapstrādāti attēli nebūs pietiekami spilgti vai skaidri. Programmatūra noņem pārmērīgu ekspozīciju, izvelk tumšos apgabalus, uzlabo krāsas, palielina asumu. Un tas to visu dara automātiski un ļoti ātri.

Taču monētai ir arī mīnuss. Agresīva trokšņu samazināšana var likt krēslā uzņemtam fotoattēlam izskatīties graudainam - it kā tajā būtu daudz mazu plankumu. Tas pasliktina detaļas un padara krāsas nedabiskas.

Ko ietekmē pikseļu skaits?

Detalizētās viedtālruņa specifikācijas parasti norāda kameras matricas fizisko izmēru - apmēram 1/2, 6 ″. Ražotāja vietnē varat atrast datus par pikseļu izmēru matricā. Šis parametrs ietekmē punktu skaitu kadrā. Jo augstāka izšķirtspēja, jo labāk tiek reproducētas detaļas.

Bet, ja pikseļi ir mazi, katrs no tiem saņem maz gaismas un nevar precīzi noteikt kāda punkta krāsu reālajā attēlā. Tā rezultātā fotoattēlā parādās troksnis.

Troksnis ir izkaisīti punktiņi ar nejaušu krāsu un spilgtumu. Jo sliktāks apgaismojums un zemāka kameras matricas kvalitāte, jo vairāk trokšņa būs fotoattēlā.

Tās numurs kadrā ir proporcionāls pikseļu lielumam vai matricas diagonāles kvadrātam. Ja salīdzinām divas matricas ar punktiem 1, 55 µm un 1, 1 µm, tad kadrā ar pirmo būs uz pusi mazāks troksnis.

Svarīgs ir arī matricas dinamiskais diapazons - tās spēja uztvert visu apkārtējās pasaules krāsu spektru un spilgtumu. Lētajiem ir mazs klāsts, un fotogrāfijas izrādās izbalētas, miglas.

Kāpēc viedtālruņu ražotāji dzenas pēc pikseļiem

Jo pircēji vienmēr vēlas visvairāk. Pat ja 300 zirgu mašīnā jāstāv sastrēgumā vai jāspēlē pasjanss uz forša spēļu datora.

Kuru viedtālruni jūs pirktu par tādu pašu cenu: ar 12MP kameru vai 48MP? Izvēloties otro, par to pašu naudu iegūstat četras reizes vairāk megapikseļu. Taču jūsu fotoattēli nekļūs četrreiz labāki.

Sensors ar daudz maziem pikseļiem ir lētāks nekā sensors ar lieliem pikseļiem un tiks pārdots labāk.

Lielas matricas viedtālrunī aizņem vairāk vietas. Arī optiskajai sistēmai viņiem vajadzētu būt lielākai. Attiecīgi pārējām ķermeņa daļām vietas būs mazāk. Viedtālrunis kļūs biezāks vai kamera izkļūs ārā. Tas būs jāaizsargā ar rūdītu vai safīra stiklu. Un tā arī ir nauda.

Pārdot treknu, dārgu viedtālruni ir grūti. Vienkāršāk ir pasūtīt matricas ar lielu skaitu mazu pikseļu un veikt skaļu mārketinga kampaņu: kameras fotoattēlam pievienojiet automātisku zīmogu “uzņemts ar 48MP supermegaflagman”, lai visi zinātu, ka kāds ir iegādājies jaunu viedtālruni. Un ļaujiet faniem un profesionāļiem izmantot DSLR.

Lai gan Nokia, piemēram, izmantoja iespēju un ieguva leģendāros viedtālruņus Lumia 1020 ar 41 megapikseļa kamerām. Un tas ir 2013. gadā!

No kā īsti ir atkarīga fotogrāfijas kvalitāte?

Matricas un pikseļu izmērs

Ja ņemat divas vienādas izšķirtspējas matricas, labākas kvalitātes fotogrāfija, iespējams, tiks iegūta ar lielāko no tām. Tur pikseļi ir lielāki, kas nozīmē, ka fotografējot uz katru nokrīt vairāk fotonu. Rezultātā apakšpikseļi var precīzāk noteikt konkrēta punkta krāsu.

Šķiet, ja vienā matricā pikseļi ir 1, 4 mikroni lieli, bet otrā - 1, 2 mikroni, tie ir praktiski vienādi. Taču 17% ir jūtama atšķirība, kas noteikti izpaudīsies fotoattēlu un video kvalitātē, it īpaši, ja fotografējat vājā apgaismojumā.

Vēl viens svarīgs punkts ir attālums starp blakus esošajiem pikseļiem. Mazās matricās ražotāji, godīgi sakot, ietaupa uz to. Lielākos tie var ļaut kvalitatīvi atdalīt blakus esošos pikseļus, lai tie viens otru neietekmētu.

Ražošanas tehnoloģija

Jaunas metodes ļauj precīzāk noteikt gaismas plūsmas intensitāti no mazāka skaita fotonu, kas nozīmē, ka varat nodrošināt zemu trokšņa līmeni un labu krāsu atveidi, pat fotografējot krēslā bez zibspuldzes.

Bet jums ir jālasa un jāanalizē. Piemēram, viedtālrunis HTC One (M7) piedāvāja UltraPixel tehnoloģiju. Ražotājs solīja nopietnu fotoattēlu un video kvalitātes pieaugumu.

Faktiski UltraPixels izrādījās tikai lielāki 2 mikronu pikseļi. Vai to var uzskatīt par jaunu tehnoloģiju? Maz ticams. Salīdzinājumam: Google Pixel, kuru HTC arī samontēja un kas 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. Matricas izšķirtspēja 5 megapikseļi bija maza pat 2014. gadā. Līdz ar to nebija rindas uz HTC One (M7).

Vēl viens 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 tikai programmatūra. Ja matrica ir tik-tā, efektivitāte būs zema.

Stabilizācija

Optiskā stabilizācija vienmēr ir labāka nekā digitālā. Kadram joprojām tiks piemēroti pēcapstrādes algoritmi, un labāk, ja sākotnēji tas ir ass.

Tālummaiņa

Lai pietuvinātos kadrā esošajam objektam, optiskā tālummaiņa nobīda objektīvus, un fotoattēla kvalitāte praktiski netiek ietekmēta. Digitālā tālummaiņa izstiepj daļu attēla, lai aizpildītu visu kadru. Šī funkcija ir pieejama jebkurā fotoattēlu redaktorā, bieži vien pat standarta kameras lietojumprogrammā. Tāpēc nav jēgas maksāt par digitālo tālummaiņu.

Autofokusa sistēma

Kontrasts AF ir lēta sistēma viduvējām kamerām. Fāzes noteikšanas autofokuss ir piemērots, ja fotografējat ātri skrienošus bērnus, kaķus vai sportistus. Taču ideāls variants ir hibrīda sistēma, kas apvieno fāzes noteikšanas un kontrasta noteikšanas autofokusa priekšrocības.

Diafragma

Tā kā viedtālrunis tiek izmantots fotografēšanai dažādās situācijās, noderēs kamera ar lielāku diafragmas atvērumu: f / 1, 7 ir labāka nekā f / 2, 0. Jo lielāka vērtība (vai mazāks skaitlis aiz slīpsvītras), jo lielāka ir objektīva apertūra un efektīvāka tā darbība.strādājiet krēslā vai telpās.

Zīmola nosaukums

Jā, tas nav tikai reklāmas rīks. Gadās, ka tā pati matrica ir instalēta Ķīnas viedtālrunī un A zīmola flagmanī. Bet izejas kadri ir ļoti atšķirīgi.

Ja ražotājs neiegulda pūles un naudu komponentu, tehnoloģiju un programmatūras izstrādē, nevajadzētu gaidīt skaistus, skaidrus rāmjus. Ja viņš ietaupa uz visu, piemēram, uzliek lētas lēcas ar sliktu caurspīdīgumu, tas ietekmēs rezultātu.

Ko atcerēties

• Desmitiem megapikseļu galvenokārt ir mārketings. Fotoattēlu un video kvalitāte no tiem nav tieši atkarīga.
• Pat 5 vai 8 megapikseļi ir pietiekami, lai uz ainavas lapas izdrukātu labas kvalitātes attēlu. Uzlabota televizora 4K ekrāna izšķirtspēja ir aptuveni 8-9 megapikseļi. Full HD - tikai 2 megapikseļi.
• Lielāki pikseļi savāc vairāk gaismas. Rezultāts ir izteiksmīgs, labi detalizēts rāmis ar dabisku krāsu atveidi un bez trokšņa.
• Ja nevēlaties apgrūtināt teoriju, dodieties uz praksi. Salīdzinoši viedtālruņu un kameru fotoattēlu pārskati (pilna izmēra un apgriezti - izgriezti un palielināti fragmenti) ļaus izprast patieso lietu stāvokli.