Hvorfor løbet om megapixel i smartphones er absurd

Sådan fungerer smartphone-kameraet

Et kamera er en kompleks ting: det integrerer en sensor, et optisk system, en controller og andre hjælpekomponenter samt software til foto- og videobehandling. Lad os overveje hvert element mere detaljeret.

Matrix

Matrixen er et rektangulært mikrokredsløb bestående af lysfølsomme elementer - pixels. Hver pixel indeholder tre subpixels. Ét subpixel transmitterer kun visse bølgelængder: for rød, grøn eller blå (rød, grøn, blå). Denne farvemodel kaldes RGB.

Matrixen kan også være monokrom uden farvefiltre. Tre gange så mange fotoner falder på hver af dens pixels. Resultatet er skarpere sort-hvide fotos. Sådanne matricer kan bruges til at forbedre farvebilledet fra et andet kameramodul.

Et af de vigtigste kendetegn ved en matrix er opløsning. Det afspejler, hvor mange pixels der passer på det.

Linse

Den lille smartphone-linse er næsten et smykke. Et sjældent system indeholder 4-5 elementer - normalt er der 7-8 og mere.

I smartphones med flere kameraer vil hver matrix have sin egen linse. Hver af dem løser sit eget problem:

• Teleobjektiv (telefoto) er nødvendig for optagelse fra lang afstand.
• Vidvinkel (shirik) hjælper med at få flere objekter i rammen - dette er nyttigt til gruppebilleder og optagearkitektur.
• Universel linsen giver dig mulighed for moderat at tage ethvert motiv: fra et portræt til et landskab.
• Varifokal linse (zoom) kan bringe motivet tættere på.

Linser til smartphone-linser er lavet af glas eller specielle polymerer. Hvis deres gennemsigtighed er langt fra ideel, og elementerne ikke er korrekt monteret, skal du ikke forvente gode fotos. Selvom linsen bevæger sig nogle få mikroner, defokuserer det optiske system.

Mellemgulv

Membranen er hullet, gennem hvilket lysstrømmen kommer ind i kameraet. Det bestemmer, hvor meget lys sensoren kan modtage. Blændeværdien udsendes i f / 1.7-format.

Stabiliseringssystem

Stabilisering kompenserer for sløring fra kamerarystelser, f.eks. Når du tager en håndholdt i stedet for at bruge et stativ. Det kan være af to typer:

• Optisk. Et ærligt elektromekanisk system, der fysisk holder kameraet i en position (i det mindste forsøg). Det giver dig klarere fotos med minimal støj og giver dig mulighed for næsten uden software-behandling.
• Elektronisk. Disse er softwarealgoritmer. Kameraet ryster stadig, men ved at analysere flere billeder oprettes et mere eller mindre anstændigt resultat.

Autofokussystem

Autofokus bestemmer selv afstanden til objektet og justerer parametrene for kameraets optik i overensstemmelse hermed. Moderne smartphones bruger tre typer systemer:

• Fase. Specielle sensorer samler lysstråler på forskellige steder i rammen. Lyset opdeles derefter i to strømme og sendes til en lyssensor for at bestemme afstanden til objektet. Fordele: høj præcision og arbejdshastighed. Ulemper: høj pris, kompleksitet i designet og dets indstillinger.
• Kontrasterende. Scenens kontrast analyseres. Ved at flytte linserne forsøger kameraet at maksimere motivets kontrast mod baggrunden. Fordele: kompakt størrelse og lave omkostninger. Ulemper: Systemet er langsommere og er ikke velegnet til dynamiske scener.
• Hybrid. Kombinerer fase- og kontrastfokusering for at få de bedste resultater.

Software

Software kan også betragtes som en del af kameraet, fordi det er direkte involveret i at opnå resultatet af optagelsen. I dag giver ikke en eneste smartphone dig rammer, som de er, uden softwarebehandling. Sofistikerede algoritmer, der ofte bruger en stor database eller kunstig intelligens-teknologi, redigerer hvert skud for at "gøre dig smuk."

Rå billeder vil ikke være lyse eller klare nok. Softwaren fjerner overeksponering, trækker mørke områder ud, forbedrer farverne, øger skarpheden. Og det gør alt dette automatisk og meget hurtigt.

Men der er også en ulempe ved mønten. Aggressiv støjreduktion kan få et foto taget i skumringen til at virke kornet - som om det indeholder mange små pletter. Dette nedbryder detaljer og gør farver unaturlige.

Hvad påvirker antallet af pixels?

De detaljerede specifikationer for en smartphone angiver normalt den fysiske størrelse af kameramatrixen - noget i retning af 1 / 2,6 ″. På producentens websted kan du finde data om pixelstørrelsen i matrixen. Denne parameter påvirker antallet af punkter i rammen. Jo højere opløsning, jo bedre gengives detaljerne.

Men hvis pixels er små, modtager hver af dem lidt lys og kan ikke nøjagtigt bestemme farven på et punkt i det rigtige billede. Som et resultat vises støj på billedet.

Støj er prikker af tilfældig farve og lysstyrke spredt over hele rammen. Jo dårligere belysningen og jo lavere kvaliteten på kameramatrixen er, jo mere støj vil der være på billedet.

Dets antal i rammen er proportional med pixelstørrelsen eller matrixdiagonalens firkant. Hvis vi sammenligner to matricer med 1,55 µm og 1,1 µm prikker, så vil rammen med den første have halvt støj.

Matrixens dynamiske område er også vigtigt - dets evne til at fange hele spektret af farver og lysstyrke i den omgivende verden. De billige har et lille udvalg, og billederne er falmede, overskyede.

Hvorfor smartphone-producenter jagter pixels

Fordi købere altid vil have mest. Selvom du i en bil til 300 heste skal stå i en trafikprop eller spille kabale på en cool spilcomputer.

Hvilken smartphone ville du købe til samme pris: med et 12MP kamera eller en 48MP en? Når du vælger det andet, får du fire gange flere megapixel for de samme penge. Men dine fotos vil ikke fordobles.

En sensor med mange små pixels er billigere end en sensor med store pixels og vil sælge bedre.

Store matricer optager mere plads inde i smartphonen. Det optiske system for dem skal også være større. Følgelig vil der være mindre plads til de resterende dele i kroppen. Smartphonen bliver tykkere, eller kameraet stikker ud. Det skal beskyttes med hærdet eller safirglas. Og det er også penge.

Det er svært at sælge en fed, dyr smartphone. Det er lettere at bestille matricer med et stort antal små pixels og gennemføre en høj marketingkampagne: på billedet med kameraer tilføjer et automatisk stempel "skudt på en supermegaflagman med 48 megapixel", så alle ved, at nogen har købt en ny smartphone. Og lad fans og professionelle bruge DSLR'er.

Selvom Nokia for eksempel tog en chance og fik de legendariske smartphones Lumia 1020 med 41 megapixel kameraer. Og dette er i 2013!

Hvad bestemmer fotokvaliteten i virkeligheden

Matrix og pixelstørrelse

Hvis du tager to matricer af samme opløsning, opnås billedet af bedre kvalitet potentielt med den største af dem. Der er pixels større, hvilket betyder, at der falder flere fotoner på hver, når de optager. Som et resultat kan subpixels mere præcist bestemme farven på et bestemt punkt.

Det ser ud til, at hvis pixels i en matrix er 1,4 mikron i størrelse, og i den anden - 1,2 mikron, er de næsten de samme. Men 17% er en håndgribelig forskel, der helt sikkert vises i kvaliteten af ​​fotos og videoer, især hvis du skyder i svagt lys.

Et andet vigtigt punkt er afstanden mellem tilstødende pixels. I små matricer sparer producenterne ærligt talt på det. I større kan de give dig mulighed for kvalitativt at adskille nabopixel, så de ikke påvirker hinanden.

Produktionsteknologi

Nye metoder gør det muligt mere nøjagtigt at bestemme intensiteten af ​​lysstrømmen ud fra et mindre antal fotoner, og betyder at sikre lav støj og god farvegengivelse, selvom du skyder i skumringen uden blitz.

Men du skal læse og analysere. For eksempel tilbød HTC One (M7) smartphone UltraPixel-teknologi. Producenten lovede en alvorlig stigning i kvaliteten af ​​fotos og videoer.

Faktisk viste UltraPixels sig at være bare større 2 mikron pixels. Kan dette betragtes som en ny teknologi? Usandsynlig. Til sammenligning: Google Pixel, som HTC også samlede, og som på et tidspunkt blev betragtet som en af ​​de bedste kameratelefoner på markedet, havde en matrix med pixels på 1,55 mikron. Størrelsen på kameraet blev ikke øget for ikke at øge tykkelsen på smartphonen. Matrixopløsningen på 5 megapixel var lille selv i 2014. Som et resultat var der ingen køer til HTC One (M7).

Et andet eksempel er teknologier som Super Pixel eller Quad Pixel. Fire nabopixel i en stor matrix kombineres for at opnå et foto med lavere opløsning, men af ​​bedre kvalitet. Løsningen er rent software. Hvis matrixen er halvdårlig, vil effektiviteten være lav.

Stabilisering

Optisk stabilisering er altid bedre end digital. Efterbehandlingsalgoritmer gælder stadig for rammen, og det er bedre, hvis den oprindeligt er skarp.

Zoom

For at komme tættere på motivet i rammen forskydes den optiske zoom linserne, og fotografiets kvalitet påvirkes praktisk talt ikke. Digital zoom strækker en del af billedet for at fylde hele rammen. Denne funktion er tilgængelig i alle foto editorofte endda i en standard kamera-app. Derfor giver det ikke mening at betale for digital zoom.

Autofokussystem

Contrast AF er et billigt system til middelmådige kameraer. Fasedetektering autofokus er velegnet, hvis du skyder hurtigt løbende børn, katte eller atleter. Men den ideelle mulighed er et hybridsystem, der kombinerer fordelene ved fasedetektion og autofokus med kontrastdetektering.

Mellemgulv

Da en smartphone bruges til optagelse i en række forskellige situationer, vil et kamera med større blænde nyde godt af det: f / 1.7 er bedre end f / 2.0. Jo højere værdien (eller jo lavere tallet efter skråstreg), jo højere blændeåbning og jo mere effektiv fungerer den i skumring eller indendørs.

Mærke navn

Ja, det er ikke kun et reklameværktøj. Det sker, at den samme matrix er installeret i den kinesiske smartphone og A-brandets flagskib. Men outputbillederne er meget forskellige.

Hvis producenten ikke investerer kræfter og penge i udviklingen af ​​komponenter, teknologier og software, bør du ikke forvente smukke, klare rammer. Hvis han sparer på alt for eksempel, sætter på billige linser med dårlig gennemsigtighed, vil dette påvirke resultatet.

Hvad man skal huske

• Snesevis af megapixel markedsføres primært. Kvaliteten af ​​fotos og videoer afhænger ikke direkte af dem.
• Selv 5 eller 8 megapixel er nok til at udskrive et billede af god kvalitet på et landskabsark. 4K-skærmopløsningen på et avanceret tv er ca. 8-9 megapixel. Fuld HD - kun 2 megapixels.
• Større pixels indsamler mere lys. Resultatet er en skarp, detaljeret ramme med naturlige farver og ingen støj.
• Hvis du ikke vil bekymre dig om teori, skal du gå til praksis. Sammenlignende anmeldelser af smartphones og fotos fra kameraer (fuld størrelse og beskåret - skårne og forstørrede fragmenter) gør det muligt at forstå den virkelige tilstand.