Miks nutitelefonide megapikslite võidujooks on absurdne

2024 Autor: Malcolm Clapton | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2023-12-17 03:53

Foto kvaliteet sõltub paljudest omadustest, nii et 48-megapiksline kaamera ei ütle endiselt midagi.

Kuidas nutitelefoni kaamera töötab

Kaamera on keeruline asi: see ühendab endas sensori, optilise süsteemi, kontrolleri ja muud abikomponendid ning tarkvara fotode ja videote töötlemiseks. Vaatleme iga elementi üksikasjalikumalt.

Maatriks

Maatriks on ristkülikukujuline mikroskeem, mis koosneb valgustundlikest elementidest - pikslitest. Iga piksel sisaldab kolme alampikslit. Üks alampiksel edastab ainult teatud lainepikkusi: punase, rohelise või sinise (punane, roheline, sinine) jaoks. Seda värvimudelit nimetatakse RGB-ks.

Samuti võib maatriks olla ühevärviline, ilma värvifiltriteta. Selle igale pikslile langeb kolm korda rohkem footoneid. Tänu sellele on mustvalged fotod teravamad. Selliseid maatrikseid saab kasutada mõne teise kaameramooduli värvipildi täiustamiseks.

Maatriksi üks peamisi omadusi on eraldusvõime. See näitab, kui palju piksleid sellele mahub.

Objektiiv

Nutitelefoni tilluke objektiiv on peaaegu ehe. Haruldane süsteem sisaldab 4–5 elementi – tavaliselt 7–8 või enam.

Mitme kaameraga nutitelefonides on igal maatriksil oma objektiiv. Igaüks neist lahendab oma probleemi:

• Teleobjektiiv (telefoto) on vajalik kaugelt pildistamiseks.
• Lai nurk (shirik) aitab kaadrisse mahutada rohkem objekte – see on kasulik grupifotode ja arhitektuurifotograafia puhul.
• Universaalne objektiiv võimaldab mõõdukalt hästi pildistada mis tahes objekti: portreest maastikuni.
• Varifokaalne objektiiv (suum) võib objekti lähemale tuua.

Nutitelefonide objektiivide läätsed on valmistatud klaasist või spetsiaalsetest polümeeridest. Kui nende läbipaistvus pole kaugeltki ideaalne ja elemendid pole hästi paigaldatud, ärge oodake häid fotosid. Isegi kui objektiiv liigub mõne mikroni võrra, defokuseerub optiline süsteem.

Diafragma

Diafragma on auk, mille kaudu valgus kaamerasse siseneb. Sellest sõltub, kui palju valgust sensor vastu võtta suudab. Ava väärtus väljastatakse f / 1, 7 formaadis.

Stabiliseerimissüsteem

Stabiliseerimine kompenseerib kaamera värisemisest tulenevat hägusust, näiteks pildistades käest, mitte statiivi kasutades. Seda võib olla kahte tüüpi:

• Optiline. Aus elektrooniline-mehaaniline süsteem, mis hoiab kaamerat füüsiliselt ühes asendis (vähemalt proovib). See annab teravamad fotod minimaalse müraga ja praktiliselt välistab vajaduse tarkvaratöötluse järele.
• Elektrooniline. Need on tarkvaraalgoritmid. Kaamera väriseb endiselt, aga mitut kaadrit analüüsides tekib enam-vähem korralik tulemus.

Autofookuse süsteem

Automaatne teravustamine määrab ise kauguse objektist ja kohandab vastavalt sellele kaamera optika parameetreid. Kaasaegsetes nutitelefonides kasutatakse kolme tüüpi süsteeme:

• Faas. Spetsiaalsed andurid koguvad valguskiiri kaadri erinevatesse punktidesse. Seejärel jagatakse valgus kaheks vooluks ja saadetakse valgussensorisse, et määrata kaugus objektist. Eelised: suur täpsus ja töökiirus. Puudused: kõrge hind, disaini ja selle seadete keerukus.
• Kontrastne. Analüüsitakse stseeni kontrastsust. Objektiivide nihutamisega püüab kaamera maksimeerida objekti kontrasti taustal. Eelised: kompaktne suurus ja madal hind. Puudused: süsteem on aeglasem ja ei sobi hästi dünaamiliste stseenide jaoks.
• Hübriid. Parima tulemuse saavutamiseks kombineerib faasi- ja kontrastfookuse.

Tarkvara

Kaamera osaks võib pidada ka tarkvara, sest see on otseselt seotud võtte tulemuse saamisega. Tänapäeval ei anna ükski nutitelefon teile ilma tarkvaratöötluseta raame nii, nagu need on. Keerukad algoritmid, mis kasutavad sageli tohutut andmebaasi või tehisintellekti tehnoloogiat, redigeerivad iga võtet, et "sinu ilusaks teha".

Toorpildid ei ole piisavalt eredad ega selged. Tarkvara eemaldab ülesärituse, tõmbab tumedad alad välja, parandab värve, suurendab teravust. Ja seda kõike automaatselt ja väga kiiresti.

Kuid mündil on ka varjukülg. Agressiivne müravähendus võib muuta hämaras jäädvustatud foto teraliseks – justkui sisaldaks see palju väikseid täppe. See halvendab detaile ja muudab värvid ebaloomulikuks.

Mida pikslite arv mõjutab?

Nutitelefoni üksikasjalikud andmed näitavad tavaliselt kaamera maatriksi füüsilist suurust - umbes 1/2, 6 ″. Tootja kodulehelt leiate andmed maatriksi piksli suuruse kohta. See parameeter mõjutab punktide arvu kaadris. Mida suurem on eraldusvõime, seda paremini detailid taasesitatakse.

Kuid kui pikslid on väikesed, saavad kõik neist vähe valgust ega suuda täpselt määrata reaalse pildi punkti värvi. Selle tulemusena ilmub fotole müra.

Müra on hajutatud juhusliku värvi ja heledusega punktid. Mida halvem on valgustus ja madalam on kaamera maatriksi kvaliteet, seda rohkem on fotol müra.

Selle arv kaadris on võrdeline piksli suuruse või maatriksi diagonaali ruuduga. Kui võrrelda kahte maatriksit punktidega suurusega 1, 55 µm ja 1, 1 µm, siis esimesega kaadris on müra poole võrra väiksem.

Oluline on ka maatriksi dünaamiline ulatus - selle võime jäädvustada kogu ümbritseva maailma värvide ja heleduse spektrit. Odavatel on väike valik ja fotod osutuvad tuhmunud, uduseks.

Miks nutitelefonide tootjad piksleid taga ajavad

Sest ostjad tahavad alati kõige rohkem. Isegi siis, kui 300 hobusega autos pead ummikus seisma või lahedal mänguarvutil pasjanssi mängima.

Millise nutitelefoni ostaksite sama hinna eest: 12MP kaameraga või 48MP kaameraga? Valides teise, saate sama raha eest neli korda rohkem megapiksleid. Kuid teie fotod ei muutu neli korda paremaks.

Paljude väikeste pikslitega andur on odavam kui suurte pikslitega andur ja läheb paremini müüki.

Suured maatriksid võtavad nutitelefoni sees rohkem ruumi. Ka nende jaoks mõeldud optiline süsteem peaks olema suurem. Sellest tulenevalt jääb ülejäänud kehaosadele vähem ruumi. Nutitelefon läheb paksemaks või jääb kaamera välja. Seda tuleb kaitsta karastatud või safiirklaasiga. Ja see on ka raha.

Rasva kalli nutitelefoni müümine on keeruline. Lihtsam on tellida suure hulga väikeste pikslitega maatrikseid ja läbi viia valjuhäälset turunduskampaaniat: lisada kaamerafotole automaatne tempel “pildistatud 48MP supermegaflagmaniga”, et kõik teaksid, et keegi on ostnud uue nutitelefoni. Ja laske fännidel ja professionaalidel kasutada DSLR-e.

Kuigi näiteks Nokia kasutas juhust ja sai endale legendaarsed 41-megapikslise kaameraga nutitelefonid Lumia 1020. Ja see on aastal 2013!

Millest foto kvaliteet tegelikult sõltub?

Maatriksi ja piksli suurus

Kui võtta kaks sama eraldusvõimega maatriksit, siis parema kvaliteediga foto saab potentsiaalselt neist suuremaga. Seal on pikslid suuremad, mis tähendab, et pildistamisel langeb igaühele rohkem footoneid. Selle tulemusena saavad alampikslid täpsemalt määrata konkreetse punkti värvi.

Näib, et kui ühes maatriksis on pikslite suurus 1,4 mikronit ja teises - 1,2 mikronit, on need praktiliselt samad. Kuid 17% on käegakatsutav erinevus, mis kindlasti kajastub fotode ja videote kvaliteedis, eriti kui pildistate hämaras.

Teine oluline punkt on külgnevate pikslite vaheline kaugus. Väikestes maatriksites hoiavad tootjad selle pealt ausalt kokku. Suuremates võimaldavad need kvalitatiivselt eraldada naaberpikslid nii, et need ei mõjutaks üksteist.

Tootmistehnoloogia

Uued meetodid võimaldavad valgusvoo intensiivsust täpsemalt määrata vähemate footonite järgi, mis tähendab, et saate tagada madala müra ja hea värviedastuse ka siis, kui pildistate hämaras ilma välguta.

Kuid peate lugema ja analüüsima. Näiteks HTC One (M7) nutitelefon pakkus UltraPixel tehnoloogiat. Tootja lubas fotode ja videote kvaliteedi tõsist tõusu.

Tegelikult osutusid UltraPixels lihtsalt suuremateks 2 mikroniteks piksliteks. Kas seda võib pidada uueks tehnoloogiaks? Ebatõenäoline. Võrdluseks: Google Pixel, mille HTC ka kokku pani ja mida omal ajal turu üheks parimaks kaameratelefoniks peeti, oli maatriksil, mille pikslid olid 1,55 mikronit. Kaamera suurust ei suurendatud, et mitte nutitelefoni paksust suurendada. Maatriksi eraldusvõime 5 megapikslit oli isegi 2014. aasta jaoks väike. Selle tulemusena ei tekkinud HTC One (M7) jaoks järjekordi.

Teine näide on sellised tehnoloogiad nagu Super Pixel või Quad Pixel. Suure maatriksi neli kõrvutiasetsevat pikslit kombineeritakse, et saada madalama eraldusvõimega, kuid parema kvaliteediga foto. Lahendus on puhtalt tarkvaraline. Kui maatriks on nii-nii, on efektiivsus madal.

Stabiliseerimine

Optiline stabiliseerimine on alati parem kui digitaalne. Kaadrile rakendatakse endiselt järeltöötlusalgoritme ja parem on, kui see on alguses terav.

Suumi

Kaadris olevale objektile lähemale jõudmiseks nihutab optiline suum objektiive ning foto kvaliteet praktiliselt ei muutu. Digitaalne suum venitab osa pildist, et täita kogu kaader. See funktsioon on saadaval igas fotoredaktoris, sageli isegi tavalises kaamerarakenduses. Seetõttu ei ole mõtet digitaalse suumi eest maksta.

Autofookuse süsteem

Contrast AF on odav süsteem keskpäraste kaamerate jaoks. Faasituvastusega autofookus sobib, kui pildistate kiiresti jooksvaid lapsi, kasse või sportlasi. Ideaalne variant on aga hübriidsüsteem, mis ühendab endas faasituvastuse ja kontrastituvastuse automaatse teravustamise eelised.

Diafragma

Kuna nutitelefoni kasutatakse mitmesugustes olukordades pildistamiseks, tuleb kasuks suurema avaga kaamera: f / 1, 7 on parem kui f / 2, 0. Mida suurem on väärtus (või seda väiksem arv pärast kaldkriipsu), mida suurem on objektiivi ava ja seda tõhusam see on. Töötage hämaras või siseruumides.

Brändi nimi

Jah, see pole ainult reklaamivahend. Juhtub, et sama maatriks on installitud Hiina nutitelefoni ja A-brändi lipulaeva. Kuid väljundvõtted on väga erinevad.

Kui tootja ei investeeri komponentide, tehnoloogiate ja tarkvara arendamisse jõudu ja raha, ei tasu oodata ilusaid selgeid raame. Kui ta hoiab kõige pealt kokku, näiteks paneb odavad halva läbipaistvusega läätsed, mõjutab see tulemust.

Mida meeles pidada

• Kümned megapikslid on peamiselt turundus. Fotode ja videote kvaliteet neist otseselt ei sõltu.
• Hea kvaliteediga pildi rõhtpaigutuslehele printimiseks piisab isegi 5 või 8 megapikslist. Täiustatud teleri 4K ekraani eraldusvõime on umbes 8-9 megapikslit. Full HD - ainult 2 megapikslit.
• Suuremad pikslid koguvad rohkem valgust. Tulemuseks on karge ja üksikasjalik raam, millel on loomulik värvide taasesitus ja müravaba.
• Kui te ei taha teooriaga jännata, minge praktikale. Nutitelefonide ja kaamerate fotode (täissuuruses ja kärbitud - lõigatud ja suurendatud fragmendid) võrdlevad ülevaated võimaldavad mõista asjade tegelikku olukorda.