Mida ütlevad nutitelefoni kaamerate omadused ja kas neid saab usaldada?

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

Lifehacker räägib, kuidas välja mõelda kümneid megapiksleid ja erinevaid fookuskaugusi.

Nutitelefonide arendamise koidikul paistis silma eraldi kategooria - kaameratelefon: nendes vidinates pöörati maksimaalset tähelepanu kaamerale. Nüüd püüab peaaegu iga kaubamärgi iga lipulaev kõige keerulisema ja huvitavama kaamerateostusega tähelepanu köita. Seadmete omadusi varjavad valjud sõnad, julged loosungid, tohutud numbrid ja oma tehnoloogiate nimetused. Aga kas neist on võimalik midagi kasulikku maha arvata ja aru saada, kas see kaamera on võimeline korralikku pilti tegema? Mõtleme selle nüüd välja.

Nutitelefoni kaamerate põhifunktsioonid

Nutitelefoni kaamera omadused on sisuliselt samad, mis mis tahes digikaameral. Kuid peate mõistma, mille eest see või see parameeter vastutab.

Megapikslid

Tootjad pööravad neile reklaamikampaaniates kõige rohkem tähelepanu. Piksel on kaamera anduri valgustundlik element ehk fotodiood. See koosneb neljast alampikslist, millest igaüks laseb tänu valgusfiltritele läbi ainult oma varjundiga valgust. Enamasti on need punased, sinised ja rohelised. Nende värvide kombinatsioonist saadakse vajaliku tooni ja soovitud heledusega punkt.

Mõned tootjad loobuvad kõige populaarsemast skeemist ja lisavad punasele, sinisele ja rohelisele värvifiltrile valge või kollase värvi. Sel juhul püüab fotodiood rohkem valgust ja pildid on heledamad.

Megapikslid näitavad, millise eraldusvõimega on kaamera võimeline fotosid tegema ehk mitmest miljonist pikslist lõplik pilt koosneb.

Tänapäeval esitlevad paljud tootjad nutitelefone 48-, 64- või 108-megapikslise kaameraga, mis töötavad punktide liitmise režiimis. Sellistes andurites ei koosne pikslid neljast, vaid 16 alampikslist, mida ühendab neli. Kui klassikalises sensoris koosneb näiteks üks piksel ühest sinisest, kahest rohelisest ja ühest punasest alampikslist, siis kõrgresolutsiooniga kaamerates neljast sinisest, kaheksast rohelisest ja neljast punasest alampikslist.

Suurendades pikslite arvu, suureneb valgustundlikkus ja kasvab pildi dünaamiline ulatus – erinevus fotol kõige tumedamate ja heledamate alade vahel. Kuid samal ajal loovad 48-megapikslised kaamerad sellise kombinatsiooni tõttu tegelikult pilte 12-megapikslise eraldusvõimega. Ja siin pole midagi valesti: see on juhtum, kui kvantiteet muutub kvaliteediks ja 4000 × 3000 (need samad 12-megapikslised) pildid on sotsiaalvõrgustikes avaldamiseks täiesti piisavad.

Anduri suurus

See on võib-olla nutitelefoni kaamera kõige olulisem element. Anduri suurus näitab ala, mille kohal valgustundlikud dioodid asuvad. Mida suurem on andur, seda suuremad võivad pikslid ise olla ja mida suurem on piksel, seda paremini see valgust tabab. Tüüpilised pikslite suurused kaasaegsetes mobiilikaamerate andurites on 0,8–2,4 mikronit, viimane saavutatakse aga täpselt alampikslite kombineerimisega, millest eelmises lõigus juttu oli.

Mida rohkem valgust sensor suudab jäädvustada, seda paremad on kaameraga jäädvustatud pildid. See on eriti oluline vähese valgusega pildistamisel. Ja sellises olukorras võib selguda, et väiksema arvu suuremate pikslitega sensor annab parema pildi kui suurema arvu väiksemate pikslitega sensor, sest iga fotodiood on püüdnud rohkem valgust ja vastavalt ka rohkem infot.

See tähendab, et kaamera, mille spetsifikatsioonides on vähem piksleid, võib ületada tohutu pikslite arvuga kaamerat, kuna pikslid ise on suuremad.

Kaasaegsetes nutitelefonides on andurite mõõtmed näidatud tolli murdosades. Suurim sensor - 50-megapiksline Samsung ISOCELL GN2 - on paigaldatud Xiaomi Mi 11 Ultrasse: selle diagonaal on 1/1, 12 tolli.

Objektiivid

Kasutatavad objektiivid mõjutavad oluliselt pildikvaliteeti. Need koosnevad läätsedest - läbipaistvatest plaatidest, millel on teatud optilised omadused. Objektiivi põhiülesanne on langevat valgusvihku õigesti moonutada. Moonutuse tüüp sõltub plaadi kujust.

Objektiivid koosnevad enamasti mitmest objektiivist, kuna ühest ei piisa. Erineva tihedusega kumerad ja nõgusad läätsed vahelduvad. Õige valik ja objektiivi paigutus mõjutab pildi selgust ja kontrasti. Kumerate läätsede korral võivad tekkida optilised moonutused. Mõne objektiivi puhul, näiteks lainurkobjektiivide puhul, on moonutused, vastupidi, muutunud stiililiseks tunnuseks. Tõsi, mõned seadmed parandavad neid programmiliselt järeltöötluse etapis.

Kaasaegsetes nutitelefonides koosnevad kaameramoodulid mitmest objektiivist, millest igaühel on oma andur, mis sobib konkreetse ülesande täitmiseks. Enamasti on need standard-, lainurk- ja makroobjektiivid. Samas ei saa öelda, et mitme objektiiviga nutitelefonid pildistavad ilmselgelt paremini kui ühega: see oleneb konkreetse seadme teostusest. Võib juhtuda, et ühe mooduli paljude kaamerate hulgast ei anna ükski vastuvõetavat tulemust ja kvantiteet ei muutu kvaliteediks.

Fookuskaugus ja ava

Mida väiksem on fookuskaugus, seda suurem on objektiivi vaatenurk ja vastupidi – suure fookuskaugusega objektiivid pildistavad kaugele, kuid samas väikese vaatenurgaga.

Ava näitab, kui palju valgust läbi objektiivi kaamera sensorit tabab. Enamikul nutitelefonidel on fikseeritud ava, mis on fookuskauguse ja kaamera sisselaskeava suuruse suhe.

Mida rohkem valgust sensorit tabab ja mida suurem on kaamera sisselaskeava, seda madalam on teravussügavus ehk fookuses on ainult objekt ja selle taga olev taust on udune.

Teravussügavuse suurendamiseks peate sisselaskeava vähendama, kuid see vähendab ka heledust. Nutitelefonides saavutatakse see enamasti programmiliselt. Kaasaegsetes seadmetes kasutatakse aga mitme objektiiviga mooduleid – erineva suuruse, erineva fookuskauguse ja avaga objektiividega. Nii et tarkvaratöötlusele lootmise asemel saate objektiive vahetada.

Tänapäeval on nutitelefonid varustatud täiustatud automaatse teravustamise süsteemidega. Näiteks PDAF-tehnoloogias kasutatakse mõnda kaamerasensori punkti fookuspunktidena. Kaks kõrvuti asetsevat pikslit paiknevad nii, et üks neist tajub ülalt ja teine altpoolt tulevat valgusvoogu ning süsteem reguleerib fookust, kui pikslitele langeb erinev valgushulk.

Samuti on olemas laser- ja kontrastipõhine autofookus. Mõned ettevõtted kasutavad kaamerates tehnoloogiaid, mis võimaldavad fokuseerida konkreetsetele objektidele kaadris, näiteks tuvastada nägusid ja muuta need selgemaks.

Suumi

Suum näitab, kui lähedal võib pilt olla. Suumimisel on kaks võimalust: digitaalne ja optiline. Digital lihtsalt suurendab ja kärbib täissuuruses pilti. Optiline lääts kasutab suurenduseks spetsiaalseid läätsi, mis õige objektiivisüsteemi tõttu võivad kaugele vaadata.

Kaamerate arendamisega nutitelefonides on hakanud ilmuma üha rohkem optilise suumiga mooduleid – tavaliselt 2X või 3X. Siiski on ka valikuid, mida tootjad nimetavad periskoobideks. Sellised objektiivid kasutavad nutitelefoni korpuses külgsuunas paiknevat läätsede ja peeglite süsteemi ning tänu neile saab näiteks viiekordse suumi. See, kui lähedale saate pildile jõuda, sõltub fookuskaugusest.

Maksimaalne optiline suum, mida nutitelefonid tänapäeval pakuvad, on 10x. Seda leidub Huawei P40 Pro + (selles kasutatakse sama "periskoopi") ja Samsung Galaxy S21 Ultra üksikutes objektiivides. Juhtudeks, kui nii tugevat suumi pole vaja, on neil nutitelefonidel ka väiksema – kolmekordse – suurendusega objektiivid.

Abiandurid

Valgusandurid, sügavusandurid, kaugusmõõturid, lidarid – kõik need süsteemid aitavad nutitelefonil aru saada, kus pildistatavad objektid asuvad, kuidas neid valgustatakse, kas need liiguvad või mitte. Saadud andmeid kasutab nutitelefon nii pildiotsijas kui ka järeltöötlusprotsessis, pilti täiendades ja redigeerides.

Andurite lahutusvõime pole kaugeltki kõige olulisem parameeter: nende funktsioonide hästi täitmiseks piisab väga väikesest pikslite arvust. Seetõttu ei tasu imestada, nähes näiteks 2-megapikslise eraldusvõimega sügavusandurit: neid on selle tööks piisavalt.

Video eraldusvõime ja kaadrisagedus

Video eraldusvõime näitab, mitu pikslit ühes kaadris sisaldub. Ja kaadrisagedus on see, kui palju selliseid kaadreid sekundis tehakse.

Pikslite kasvades paraneb pildi detailsus ja selgus. Kaadrisageduse kasvades hägususe efekt väheneb, video näeb teravam ja inimsilm paremini tajutav. Veelgi enam, suure kaadrisagedusega jäädvustatud videot saab seejärel aeglustada tuttava 24 kaadrini sekundis, et saada huvitav aegluubis efekt.

HDR

HDR tähistab suurt dünaamilist ulatust, mis on suur erinevus pildi tumedamate ja heledamate osade vahel. HDR-režiimis olev kaamera teeb mitu erineva säritusega pilti (videopildistamise puhul - kaadreid) ja seejärel kombineerib need, tasakaalustades heledaid ja tumedaid alasid. Tänu sellele on võimalik saavutada suurem kontrast ja pildi detailsus.

Järeltöötluse maagia

Nutitelefonide kaamerate kuivad omadused tekitavad mõistagi segadust ja hirmutavad. Ja põhiprobleem on see, et ainuüksi nende numbrite põhjal on ebareaalne aru saada, kuidas nutitelefoni kaamera pildistab.

Lisaks kaamera ümber olevale objektiivide ja sensorite süsteemile on olemas ka pildiprotsessori rakmed ja järeltöötlustarkvara – algoritmid, mis analüüsivad saadud andmeid ja kasutavad erinevaid patenteeritud võimendajaid. Seetõttu võivad samu andureid kasutavad ettevõtted erinevate järeltöötlussüsteemide tõttu saada täiesti teistsuguseid pilte.

Igal tootjal on oma lähenemine värviedastamisele ja objektide piiride analüüsile. Iga ettevõte kasutab erinevaid nippe ja tehnoloogiaid, et saada oma ilumeelele vastav kuvand. Mõned kaubamärgid kasutavad masinõpet, et tuvastada õigesti kaadris olevad objektid ja kuidas need ideaalis välja nägema peaksid, ning see kõik on samuti osa töötlemisest.

Võtame lihtsa näite üsna populaarsete nutitelefonide hulgast. Realme 7 Pro ja Samsung Galaxy M51 põhikaamerad on ehitatud samadele sensoritele – Sony IMX682. See on 64-megapiksline andur, mille toiteallikaks on Quad Bayeri alampikslite liitmise süsteem ja mis toodab pilte 16-megapikslise eraldusvõimega (kuid on võimeline töötama ka täissuuruses režiimis). Vaatamata sellele, et neil on samad andurid, on pildid ise täiesti erinevad.

Samsungi värviedastus päevavalguses on mahlasem ja elavam, ehkki ilma üleküllastamata. Realme 7 Pro fotod said veidi pehmema ja realistlikuma skaala, kuid mõnikord kaovad neis pisidetailide piirid, näiteks üksikud rohulibled, mis on pildistatud suhteliselt kaugelt. Samsungil määratleb piirid selgemalt järeltöötluse ja mürasummutussüsteem, mis aga tekitab kohati kunstlikkuse tunde. Nende telefonidega tehtud fotode segi ajamine ei tööta vaatamata samadele anduritele.

Kuidas piltide järeltöötlus konkreetses telefonis toimib, ei saa omadustest aru. Siin aitavad ainult professionaalsed ülevaated erinevates režiimides tehtud testfotodega.

Pole usku megapikslitesse

Tehnilised andmed ei garanteeri pildikvaliteeti. Ei saa väita, et 108-megapiksline kaamera pildistab paremini kui 64-megapiksline, sest lisaks megapikslitele mõjutavad tulemust ka teised kaamera parameetrid.

Esimene samm on pöörata tähelepanu anduri suurusele: mida suurem see on, seda rohkem valgust see saab ja pildi kvaliteet sõltub otseselt valguse hulgast. Tähtsuselt järgmine on pildi järeltöötlussüsteemi riistvaraosa ja seejärel tarkvara. Kuidas need töötavad, saab aru vaid selle süsteemiga telefoniga tehtud pilte vaadates.

Ainus võimalus on usaldada arvustusi, milles avaldatakse testfotod erinevates pildistamistingimustes: erinevates valgustingimustes, liikumises, erinevatel kaugustel jne. Ja ärge unustage, et fotograafi ja operaatori peamised töövahendid on sirged käed ja hetke jäädvustamise oskus. Ja ülejäänu on teisejärguline.