Varför kapplöpningen om megapixlar i smartphones är absurt

2024 Författare: Malcolm Clapton | [email protected]. Senast ändrad: 2023-12-17 04:11

Kvaliteten på fotot beror på många egenskaper, så 48 megapixelkameran säger fortfarande ingenting.

Hur smartphonekameran fungerar

En kamera är en komplex sak: den kombinerar en sensor, ett optiskt system, en styrenhet och andra hjälpkomponenter, samt programvara för foto- och videobehandling. Låt oss överväga varje element mer detaljerat.

Matris

Matrisen är en rektangulär mikrokrets som består av ljuskänsliga element - pixlar. Varje pixel innehåller tre subpixlar. En delpixel sänder endast vissa våglängder: för röd, grön eller blå (röd, grön, blå). Denna färgmodell kallas RGB.

Dessutom kan matrisen vara monokrom, utan färgfilter. Tre gånger så många fotoner faller på var och en av dess pixlar. Som ett resultat blir svartvita bilder skarpare. Sådana matriser kan användas för att förbättra färgbilden från en annan kameramodul.

En av de viktigaste egenskaperna hos en matris är upplösning. Det återspeglar hur många pixlar som får plats på den.

Lins

Den lilla smartphonelinsen är nästan ett smycke. Ett sällsynt system innehåller 4–5 element - vanligtvis 7–8 eller fler.

I smartphones med flera kameror kommer varje matris att ha sin egen lins. Var och en av dem löser sitt eget problem:

• Teleobjektiv (telefoto) behövs för att fotografera på långt avstånd.
• Vid vinkel (shirik) hjälper till att få plats med fler objekt i ramen - detta är användbart för gruppfoton och arkitekturfotografering.
• Universell objektivet gör att du kan fotografera vilket motiv som helst: från ett porträtt till ett landskap.
• Varifokal lins (zoom) kan föra motivet närmare.

Linser för smartphone-linser är gjorda av glas eller speciella polymerer. Om deras transparens är långt ifrån idealisk och elementen inte är väl anpassade, förvänta dig inte bra bilder. Även om linsen rör sig några mikron kommer det optiska systemet att oskadliggöra.

Diafragman

Diafragman är hålet genom vilket ljus kommer in i kameran. Hur mycket ljus sensorn kan ta emot beror på det. Bländarvärdet matas ut i formatet f / 1, 7.

Stabiliseringssystem

Stabilisering kompenserar för oskärpa från kameraskakning, till exempel när du fotograferar handhållen istället för att använda ett stativ. Det kan vara av två typer:

• Optisk. Ett ärligt elektroniskt-mekaniskt system som fysiskt håller kameran i ett läge (åtminstone den försöker). Det ger dig skarpare bilder med minimalt brus och eliminerar praktiskt taget behovet av mjukvarubehandling.
• Elektronisk. Dessa är mjukvarualgoritmer. Kameran skakar fortfarande, men genom att analysera flera bildrutor skapas ett mer eller mindre hyfsat resultat.

Autofokussystem

Autofokusen bestämmer själv avståndet till objektet och justerar parametrarna för kamerans optik därefter. Tre typer av system används i moderna smartphones:

• Fas. Specialsensorer samlar in ljusstrålar på olika punkter i ramen. Ljuset delas sedan i två strömmar och skickas till en ljussensor för att bestämma avståndet till objektet. Fördelar: hög precision och arbetshastighet. Nackdelar: högt pris, komplexiteten i designen och dess inställningar.
• Kontrasterande. Kontrasten i scenen analyseras. Genom att flytta linserna försöker kameran att maximera kontrasten för motivet mot bakgrunden. Fördelar: kompakt storlek och låg kostnad. Nackdelar: Systemet är långsammare och lämpar sig inte väl för dynamiska scener.
• Hybrid. Kombinerar fas- och kontrastfokusering för att få bästa resultat.

programvara

Programvara kan också betraktas som en del av kameran, eftersom den är direkt involverad i att ta fram resultatet av fotograferingen. Idag ger ingen smartphone dig ramar som de är, utan mjukvarubehandling. Sofistikerade algoritmer, ofta med hjälp av en stor databas eller artificiell intelligensteknologi, redigerar varje bild för att "göra dig vacker."

Råbilder blir inte tillräckligt ljusa eller tydliga. Programvaran tar bort överexponering, drar fram mörka områden, förbättrar färger, ökar skärpan. Och det gör allt detta automatiskt och mycket snabbt.

Men det finns också en baksida med myntet. Aggressiv brusreducering kan få ett foto som tagits i skymningen att se kornigt ut - som om det innehåller många små fläckar. Detta försämrar detaljer och gör färger onaturliga.

Vad påverkar antalet pixlar?

De detaljerade specifikationerna för en smartphone indikerar vanligtvis den fysiska storleken på kameramatrisen - ungefär 1/2, 6 ″. På tillverkarens hemsida kan du hitta data om pixelstorleken i matrisen. Denna parameter påverkar antalet punkter i ramen. Ju högre upplösning, desto bättre återges detaljerna.

Men om pixlarna är små får var och en av dem lite ljus och kan inte exakt bestämma färgen på en punkt i den verkliga bilden. Som ett resultat uppstår brus i bilden.

Brus är spridda prickar av slumpmässig färg och ljusstyrka. Ju sämre belysning och ju lägre kvalitet på kameramatrisen, desto mer brus blir det i fotot.

Dess nummer i ramen är proportionell mot pixelstorleken eller kvadraten på matrisdiagonalen. Om vi jämför två matriser med pixlar på 1, 55 µm och 1, 1 µm i storlek, kommer det att finnas halva bruset i ramen med den första.

Matrisens dynamiska omfång är också viktigt - dess förmåga att fånga hela spektrumet av färger och ljusstyrka i den omgivande världen. De billiga har ett litet utbud, och bilderna visar sig vara bleka, disiga.

Varför smartphonetillverkare jagar pixlar

För köpare vill alltid ha det mesta. Även om man i en bil för 300 hästar måste stå i en bilkö eller spela solitaire på en cool speldator.

Vilken smartphone skulle du köpa för samma pris: med en 12 MP-kamera eller en 48 MP? Väljer du den andra får du fyra gånger fler megapixlar för samma pengar. Men dina bilder blir inte fyra gånger bättre.

En sensor med många små pixlar är billigare än en sensor med stora pixlar och kommer att sälja bättre.

Stora matriser tar upp mer plats inuti smarttelefonen. Det optiska systemet för dem bör också vara större. Följaktligen blir det mindre utrymme för resten av delarna i kroppen. Smarttelefonen blir tjockare eller så sticker kameran ut. Det måste skyddas med härdat eller safirglas. Och det här är också pengar.

Att sälja en fet, dyr smartphone är svårt. Det är lättare att beställa matriser med ett stort antal små pixlar och genomföra en högljudd marknadsföringskampanj: lägg till en automatisk stämpel "shot with a 48MP supermegaflagman" till kamerabilden, så att alla vet att någon har köpt en ny smartphone. Och låt fans och proffs använda DSLR:er.

Även om Nokia till exempel chansade och fick de legendariska smartphones Lumia 1020 med 41 megapixelkameror. Och det här är 2013!

Vad beror egentligen kvaliteten på bilden på?

Matris och pixelstorlek

Om du tar två matriser med samma upplösning, kommer bilden av bättre kvalitet potentiellt att erhållas med den större av dem. Där är pixlarna större, vilket gör att fler fotoner faller på var och en vid fotografering. Som ett resultat kan subpixlar mer exakt bestämma färgen på en specifik punkt.

Det verkar som om pixlarna i en matris är 1, 4 mikron i storlek och i den andra - 1, 2 mikron, är de praktiskt taget desamma. Men 17 % är en påtaglig skillnad som definitivt kommer att synas i kvaliteten på foton och videor, speciellt om du fotograferar i svagt ljus.

En annan viktig punkt är avståndet mellan intilliggande pixlar. I små matriser sparar tillverkare uppriktigt sagt på det. I större kan de tillåta dig att kvalitativt separera angränsande pixlar så att de inte påverkar varandra.

Produktionsteknik

Nya metoder gör det möjligt att mer exakt bestämma ljusflödets intensitet från färre fotoner, vilket gör att du kan säkerställa lågt brus och bra färgåtergivning, även om du fotograferar i skymningen utan blixt.

Men du måste läsa och analysera. Till exempel erbjöd smartphonen HTC One (M7) UltraPixel-teknik. Tillverkaren lovade en allvarlig ökning av kvaliteten på foton och videor.

Faktum är att UltraPixels visade sig vara bara större 2 mikron pixlar. Kan detta betraktas som en ny teknik? Osannolik. Som jämförelse: Google Pixel, som HTC också monterade och som en gång ansågs vara en av de bästa kameratelefonerna på marknaden, hade en matris med pixlar på 1,55 mikron. Storleken på kameran ökades inte för att inte öka tjockleken på smarttelefonen. Matrisupplösningen på 5 megapixlar var liten även för 2014. Som ett resultat fanns det inga köer för HTC One (M7).

Ett annat exempel är tekniker som Super Pixel eller Quad Pixel. Fyra angränsande pixlar av en stor matris kombineras för att få ett foto med lägre upplösning, men av bättre kvalitet. Lösningen är ren mjukvara. Om matrisen är så som så blir effektiviteten låg.

Stabilisering

Optisk stabilisering är alltid bättre än digital. Efterbehandlingsalgoritmer kommer fortfarande att tillämpas på ramen, och det är bättre om den är skarp från början.

Zoom

För att komma närmare motivet i ramen förskjuter den optiska zoomen linserna, och kvaliteten på fotot påverkas praktiskt taget inte. Digital zoom sträcker ut en del av bilden för att fylla hela ramen. Den här funktionen är tillgänglig i alla fotoredigerare, ofta även i en vanlig kameraapplikation. Därför är det inte vettigt att betala för digital zoom.

Autofokussystem

Contrast AF är ett billigt system för mediokra kameror. Fasdetekteringsautofokus är lämplig om du fotograferar snabbt springande barn, katter eller idrottare. Men det ideala alternativet är ett hybridsystem som kombinerar fördelarna med fasdetektering och kontrastdetektering autofokus.

Diafragman

Eftersom en smartphone används för att fotografera i en mängd olika situationer kommer en kamera med större bländare att gynnas: f / 1, 7 är bättre än f / 2, 0. Ju högre värde (eller desto lägre siffra efter snedstrecket), ju högre objektivbländaröppningen och desto effektivare blir den, arbeta i skymning eller inomhus.

Varumärke

Ja, det är inte bara ett reklamverktyg. Det händer att samma matris är installerad i den kinesiska smartphonen och flaggskeppet för A-varumärket. Men utgångsbilderna är väldigt olika.

Om tillverkaren inte investerar ansträngning och pengar i utvecklingen av komponenter, teknologier och mjukvara, bör du inte förvänta dig vackra, tydliga ramar. Om han sparar på allt, till exempel sätter på sig billiga linser med dålig transparens så kommer det att påverka resultatet.

Vad ska man komma ihåg

• Dussintals megapixlar är främst marknadsföring. Kvaliteten på foton och videor beror inte direkt på dem.
• Även 5 eller 8 megapixlar räcker för att skriva ut en bild av bra kvalitet på ett landskapsark. 4K-skärmupplösningen på en avancerad TV är cirka 8-9 megapixlar. Full HD - endast 2 megapixlar.
• Större pixlar samlar in mer ljus. Resultatet är en skarp, väldetaljerad ram med naturlig färgåtergivning och inget brus.
• Om du inte vill bry dig om teori, gå till praktiken. Jämförande recensioner av smartphones och foton från kameror (fullstora och beskurna - klippta och förstorade fragment) kommer att göra det möjligt att förstå det verkliga tillståndet.