Vad säger egenskaperna hos smartphonekameror och kan du lita på dem?

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

Lifehacker berättar hur man räknar ut tiotals megapixlar och olika brännvidder.

I början av utvecklingen av smartphones stod en separat kategori ut - kameratelefonen: i dessa prylar ägnades maximal uppmärksamhet åt kameran. Nu försöker varje flaggskeppsmodell av nästan alla märken att väcka uppmärksamhet med den mest komplexa och intressanta kameraimplementeringen. Enheternas egenskaper är maskerade av högljudda ord, djärva slogans, enorma antal och deras egna namn på teknologier. Men är det möjligt att subtrahera något användbart från dem och förstå om den här kameran är kapabel att producera en anständig bild? Låt oss ta reda på det nu.

Huvudfunktioner hos smartphonekameror

Egenskaperna hos en smartphonekamera är i stort sett desamma som för alla digitalkameror. Men du måste förstå vad den här eller den parametern är ansvarig för.

Megapixlar

Tillverkare uppmärksammar dem mest i reklamkampanjer. En pixel är ett ljuskänsligt element på en kamerasensor, eller en fotodiod. Den består av fyra subpixlar, som var och en, tack vare ljusfilter, tillåter endast ljus av sin egen skugga att passera igenom. Oftast är dessa röda, blå och gröna. Från kombinationen av dessa färger erhålls en punkt med önskad nyans och önskad ljusstyrka.

Vissa tillverkare går bort från det mest populära schemat och lägger till vitt eller gult till de röda, blå och gröna färgfiltren. I det här fallet fångar fotodioden mer ljus och bilderna blir ljusare.

Megapixlar visar vilken upplösning kameran klarar av att ta bilder, det vill säga hur många miljoner pixlar den slutliga bilden kommer att bestå av.

Idag presenterar många tillverkare smartphones med 48, 64 eller 108 megapixelkameror som fungerar i punktsammanslagningsläge. I sådana sensorer består pixlarna inte av fyra, utan av 16 subpixlar, kombinerade med fyra. Medan i en klassisk sensor, till exempel, en pixel består av en blå, två gröna och en röd subpixel, i högupplösta kameror består den av fyra blå, åtta gröna och fyra röda subpixlar.

Genom att öka antalet pixlar ökar ljuskänsligheten och bildens dynamiska omfång växer - skillnaden mellan de mörkaste och ljusaste områdena i fotot. Men samtidigt skapar 48 megapixelkameror, på grund av en sådan kombination, faktiskt bilder med en upplösning på 12 megapixlar. Och det är inget fel här: detta är fallet när kvantitet förvandlas till kvalitet och bilder med en upplösning på 4000 × 3000 (samma 12 megapixlar) är tillräckligt för publicering på sociala nätverk.

Sensorstorlek

Detta är kanske den viktigaste delen av en smartphonekamera. Sensorns storlek anger området över vilket de ljuskänsliga dioderna är placerade. Ju större sensor, desto större pixlar kan själva vara, och ju större pixel, desto bättre tar den upp ljus. Typiska pixelstorlekar i moderna mobilkamerasensorer är från 0,8 till 2,4 mikron, men det senare uppnås exakt genom att kombinera subpixlar, vilket vi pratade om i föregående stycke.

Ju mer ljus sensorn kan fånga, desto bättre blir bilderna som tas med kameran. Detta är särskilt viktigt när du fotograferar i svagt ljus. Och i en sådan situation kan det visa sig att en sensor med ett mindre antal större pixlar ger en bättre bild än en sensor med ett större antal mindre pixlar, eftersom varje fotodiod har fångat mer ljus och följaktligen mer information.

Det vill säga att en kamera med färre pixlar i sina specifikationer kan överträffa en kamera med ett enormt antal pixlar på grund av att själva pixlarna är större.

I moderna smartphones anges sensorernas dimensioner i bråkdelar av en tum. Den största sensorn - 50-megapixeln Samsung ISOCELL GN2 - är installerad i Xiaomi Mi 11 Ultra: dess diagonal är 1/1, 12 tum.

Linser

Linserna som används har en betydande inverkan på bildkvaliteten. De består av linser - genomskinliga plattor med vissa optiska egenskaper. En lins huvudfunktion är att korrekt förvränga den infallande ljusstrålen. Typen av distorsion beror på plattans form.

Linser är oftast uppbyggda av flera linser, eftersom det inte räcker med en. Böjda och konkava linser med olika densiteter alternerar med varandra. Korrekt val och placering i objektivet påverkar bildens klarhet och kontrast. Med böjda linser kan optisk distorsion uppstå. I vissa objektiv, som vidvinkellinser, har distorsion tvärtom blivit ett stilistiskt inslag. Det är sant att vissa enheter korrigerar dem programmatiskt i efterbearbetningsstadiet.

I moderna smartphones består kameramoduler av flera linser, som var och en har sin egen sensor, lämplig för en specifik uppgift. Oftast är det standard-, vidvinkel- och makroobjektiv. Samtidigt kan det inte sägas att smartphones med flera linser uppenbarligen fotograferar bättre än med en: det beror på implementeringen av en viss enhet. Det kan hända att ingen av de många kamerorna i en modul ger ett acceptabelt resultat och kvantiteten kommer inte att bli kvalitet.

Brännvidd och bländare

Ju lägre brännvidd, desto högre synvinkel på objektivet, och vice versa - objektiv med hög brännvidd fotograferar långt, men samtidigt med en liten synvinkel.

Bländaren visar hur mycket ljus som träffar kamerans sensor genom objektivet. De flesta smartphones har en fast bländare, vilket är förhållandet mellan brännvidden och storleken på kameraintaget.

Ju mer ljus som träffar sensorn och ju större kamerans inlopp, desto grundare skärpedjup, det vill säga att bara motivet är i fokus, och bakgrunden bakom blir suddig.

För att öka skärpedjupet måste du minska inloppet, men detta kommer också att sänka ljusstyrkan. I smartphones uppnås detta oftast programmatiskt. Moderna enheter använder dock moduler med flera linser - med linser av olika storlekar, olika brännvidder och bländare. Så istället för att förlita dig på mjukvarubehandling kan du växla mellan linser.

Smartphones idag är utrustade med avancerade autofokussystem. Till exempel, i PDAF-tekniken används några av punkterna på kamerasensorn som fokuspunkter. Två intilliggande pixlar är placerade så att en av dem uppfattar ljusflödet som kommer ovanifrån och den andra underifrån, och systemet justerar fokus om olika mängder ljus faller på pixlarna.

Det finns även laser- och kontrastbaserad autofokus. Vissa företag använder teknik i kameror som gör att du kan fokusera på specifika objekt i bilden, till exempel känna igen ansikten och göra dem tydligare.

Zoom

Zoom visar hur nära bilden kan vara. Det finns två zoomalternativ: digital och optisk. Digital förstorar och beskär helt enkelt bilden i full storlek. Den optiska linsen använder speciella linser för förstoring, som på grund av rätt linssystem kan se långt borta.

Med utvecklingen av kameror i smartphones har fler och fler moduler med optisk zoom börjat dyka upp – oftast 2X eller 3X. Men det finns också alternativ som tillverkarna kallar periskop. Sådana linser använder ett system av linser och speglar placerade i sidled i smarttelefonens kropp, och tack vare dem kan du till exempel få en femfaldig zoom. Hur nära du kan komma en bild beror på brännvidden.

Den maximala optiska zoomen som smartphones erbjuder idag är 10x. Det finns i Huawei P40 Pro + (det är i det som samma "periskop" används) och i individuella linser på Samsung Galaxy S21 Ultra. För de fall då en så stark zoom inte behövs, har dessa smartphones även linser med lägre förstoring - 3x.

Hjälpsensorer

Ljussensorer, djupsensorer, avståndsmätare, lidarer - alla dessa system hjälper smarttelefonen att förstå var objekten som fotograferas finns, hur de är upplysta, om de rör sig eller inte. Smarttelefonen använder den erhållna informationen både i sökaren och i efterbearbetningsprocessen, för att komplettera och redigera bilden.

Sensorernas upplösning är långt ifrån den viktigaste parametern: ett mycket litet antal pixlar är tillräckligt för att de ska kunna utföra sina funktioner bra. Därför bör du inte bli förvånad över att till exempel se en djupsensor med en upplösning på 2 megapixlar: det finns tillräckligt med dem för dess funktion.

Videoupplösning och bildhastighet

Videoupplösning anger hur många pixlar som kommer att finnas i en bildruta. Och bildhastigheten är hur många sådana bilder per sekund som kommer att tas.

När pixlarna växer förbättras bildens detaljer och klarhet. När bildhastigheten ökar minskar oskärpa effekten, videon ser skarpare ut och uppfattas bättre av det mänskliga ögat. Dessutom kan video som tagits med höga bildhastigheter sedan saktas ner till de välbekanta 24fps för en intressant slowmotion-effekt.

HDR

HDR står för High Dynamic Range, vilket är en stor skillnad mellan de mörkaste och ljusaste delarna av en bild. Kameran i HDR-läge tar flera bilder (vid videoinspelning - ramar) med olika exponeringar och kombinerar dem sedan och balanserar ljusa och mörka områden. På grund av detta är det möjligt att uppnå en högre kontrast och bilddetalj.

Magi efter bearbetning

De torra egenskaperna hos smartphonekameror är naturligtvis förvirrande och skrämmande. Och huvudproblemet är att det är orealistiskt att enbart från dessa siffror förstå hur smartphonekameran kommer att fotografera.

Utöver systemet med linser och sensorer runt kameran finns även en sele från bildprocessorn och efterbehandlingsprogram – algoritmer som analyserar mottagen data och använder olika proprietära förstärkare. Som ett resultat kan företag som använder samma sensorer sluta med helt olika bilder på grund av olika efterbehandlingssystem.

Varje tillverkare har sin egen metod för färgåtergivning och analys av objektgränser. Varje företag använder en mängd olika knep och tekniker för att få en bild som matchar deras skönhetskänsla. Vissa märken använder maskininlärning för att korrekt identifiera objekt i ramen och hur de helst ska se ut, och allt detta är också en del av bearbetningen.

Låt oss ta ett enkelt exempel bland ganska populära smartphones. I Realme 7 Pro och Samsung Galaxy M51 är huvudkamerorna byggda på samma sensorer - Sony IMX682. Det är en 64-megapixelsensor som drivs av Quad Bayers subpixelaggregationssystem och producerar bilder med en upplösning på 16 megapixlar (men kan också fungera i fullstorleksläge). Trots att de har samma sensorer är själva bilderna helt olika.

Samsungs färgåtergivning i dagsljus är mer saftig och levande, om än utan att vara övermättad. Foton från Realme 7 Pro fick ett lite mjukare och mer realistiskt spektrum, men ibland går gränserna för små detaljer förlorade i dem, till exempel enskilda grässtrån, skjutna relativt långt bort. Hos Samsung definierar efterbehandlings- och brusreduceringssystemet gränserna tydligare, vilket dock ibland skapar en känsla av konstgjordhet. Att blanda ihop bilderna som tagits med dessa telefoner kommer inte att fungera, trots samma sensorer.

Hur efterbehandling av bilder fungerar på en viss telefon kan inte förstås utifrån egenskaperna. Endast professionella recensioner med testbilder tagna i olika lägen hjälper här.

Ingen tro på megapixlar

Specifikationerna garanterar inte bildkvalitet. Det går inte att hävda att en 108 megapixel kamera kommer att fotografera bättre än en 64 megapixel kamera, för förutom megapixlar påverkar även andra kameraparametrar resultatet.

Det första steget är att vara uppmärksam på storleken på sensorn: ju större den är, desto mer ljus får den, och bildkvaliteten beror direkt på mängden ljus. Näst i betydelse är hårdvarudelen av bildefterbehandlingssystemet och sedan programvaran. Hur de fungerar kan bara förstås genom att se bilderna tagna av en telefon med detta system.

Det enda alternativet är att lita på recensionerna där testbilder publiceras under olika fotograferingsförhållanden: under olika ljusförhållanden, i rörelse, på olika avstånd och så vidare. Och glöm inte att huvudverktygen för fotografen och operatören är raka armar och förmågan att fånga ögonblicket. Och resten är sekundärt.