Proč je závod o megapixely v chytrých telefonech absurdní

2024 Autor: Malcolm Clapton | [email protected]. Naposledy změněno: 2023-12-17 03:50

Kvalita fotografie závisí na mnoha charakteristikách, takže 48megapixelový fotoaparát stále nic neříká.

Jak funguje fotoaparát smartphonu

Kamera je komplexní věc: kombinuje senzor, optický systém, ovladač a další pomocné komponenty a také software pro zpracování fotografií a videa. Zvažme každý prvek podrobněji.

Matice

Matrice je obdélníkový mikroobvod sestávající z prvků citlivých na světlo - pixelů. Každý pixel obsahuje tři subpixely. Jeden subpixel přenáší pouze určité vlnové délky: pro červenou, zelenou nebo modrou (červená, zelená, modrá). Tento barevný model se nazývá RGB.

Matrice může být také monochromatická, bez barevných filtrů. Na každý jeho pixel dopadá třikrát více fotonů. Černobílé fotografie jsou díky tomu ostřejší. Takové matice lze použít k vylepšení barevného obrazu z jiného modulu kamery.

Jednou z hlavních charakteristik matice je rozlišení. Odráží, kolik pixelů se na něj vejde.

Objektiv

Drobná čočka smartphonu je téměř šperk. Vzácný systém obsahuje 4–5 prvků – obvykle 7–8 nebo více.

V chytrých telefonech s více fotoaparáty bude mít každá matrice svou vlastní čočku. Každý z nich řeší svůj vlastní problém:

• Teleobjektiv (teleobjektiv) je potřeba pro fotografování na velkou vzdálenost.
• Široký úhel (shirik) pomůže, aby se do záběru vešlo více objektů – to je užitečné pro skupinové fotografie a fotografie architektury.
• Univerzální objektiv vám umožní středně dobře fotografovat jakýkoli objekt: od portrétu po krajinu.
• Varifokální čočka (zoom) může přiblížit objekt.

Čočky pro čočky smartphonů jsou vyrobeny ze skla nebo speciálních polymerů. Pokud jejich průhlednost není zdaleka ideální a prvky nejsou dobře osazeny, nečekejte dobré fotografie. I když se čočka posune o několik mikronů, optický systém se rozostřuje.

Membrána

Membrána je otvor, kterým světlo vstupuje do kamery. Záleží na tom, kolik světla může senzor přijmout. Hodnota clony je na výstupu ve formátu f / 1, 7.

Stabilizační systém

Stabilizace kompenzuje rozmazání způsobené chvěním fotoaparátu, například při fotografování z ruky namísto použití stativu. Může být dvou typů:

• Optický. Poctivý elektronicko-mechanický systém, který fyzicky drží fotoaparát v jedné poloze (aspoň to zkouší). Poskytuje ostřejší fotografie s minimálním šumem a prakticky eliminuje nutnost softwarového zpracování.
• Elektronický. Jedná se o softwarové algoritmy. Kamera se stále chvěje, ale rozborem více snímků vznikne víceméně slušný výsledek.

Systém automatického ostření

Autofokus sám určí vzdálenost k objektu a podle toho upraví parametry optiky fotoaparátu. V moderních chytrých telefonech se používají tři typy systémů:

• Fáze. Speciální senzory shromažďují světelné paprsky na různých místech rámu. Světlo je poté rozděleno do dvou proudů a odesláno do světelného senzoru, který určí vzdálenost k objektu. Výhody: vysoká přesnost a rychlost práce. Nevýhody: vysoká cena, složitost provedení a jeho nastavení.
• Kontrastní. Je analyzován kontrast scény. Posunem čoček se fotoaparát snaží maximalizovat kontrast objektu vůči pozadí. Výhody: kompaktní rozměry a nízká cena. Nevýhody: Systém je pomalejší a není příliš vhodný pro dynamické scény.
• Hybridní. Kombinuje fázové a kontrastní ostření pro dosažení nejlepších výsledků.

Software

Za součást fotoaparátu lze považovat i software, protože se přímo podílí na získání výsledku natáčení. Dnes vám žádný smartphone neposkytne snímky takové, jaké jsou, bez softwarového zpracování. Sofistikované algoritmy, které často využívají rozsáhlou databázi nebo technologii umělé inteligence, upravují každý snímek tak, aby byl „krásný“.

Nezpracované obrázky nebudou dostatečně jasné nebo jasné. Software odstraňuje přeexponování, vykresluje tmavé oblasti, zlepšuje barvy, zvyšuje ostrost. A to vše dělá automaticky a velmi rychle.

Mince má ale i odvrácenou stranu. Agresivní redukce šumu může způsobit, že fotografie zachycená za soumraku bude vypadat zrnitě – jako by obsahovala mnoho malých skvrn. Tím se zhoršují detaily a barvy jsou nepřirozené.

Co ovlivňuje počet pixelů?

Podrobné specifikace smartphonu obvykle udávají fyzickou velikost matrice fotoaparátu - něco jako 1/2, 6 ″. Na stránkách výrobce najdete údaje o velikosti pixelů v matici. Tento parametr ovlivňuje počet bodů v rámu. Čím vyšší rozlišení, tím lépe jsou reprodukovány detaily.

Pokud jsou však pixely malé, každý z nich přijímá málo světla a nemůže přesně určit barvu bodu na skutečném obrázku. V důsledku toho se na fotografii objeví šum.

Šum jsou rozptýlené body náhodné barvy a jasu. Čím horší osvětlení a čím nižší kvalita matrice fotoaparátu, tím více šumu bude na fotografii.

Jeho počet v rámci je úměrný velikosti pixelu nebo druhé mocnině úhlopříčky matice. Pokud porovnáme dvě matice s body o velikosti 1, 55 µm a 1, 1 µm, pak v rámci s první bude poloviční šum.

Důležitý je také dynamický rozsah matice – její schopnost zachytit celé spektrum barev a jasu okolního světa. Ty levné mají malý dosah a fotky se ukážou jako vybledlé, mlhavé.

Proč se výrobci smartphonů honí za pixely

Protože kupující vždy chtějí nejvíc. I když v autě pro 300 koní musíte stát v zácpě nebo hrát solitaire na parádním herním počítači.

Který smartphone byste si koupili za stejnou cenu: s 12MP fotoaparátem nebo 48MP? Výběrem druhého získáte čtyřikrát více megapixelů za stejné peníze. Ale vaše fotografie nebudou čtyřikrát lepší.

Snímač se spoustou malých pixelů je levnější než snímač s velkými pixely a bude se lépe prodávat.

Velké matrice zabírají více místa uvnitř smartphonu. Větší by měl být i optický systém pro ně. V souladu s tím bude v karoserii méně místa pro zbytek dílů. Smartphone ztloustne nebo bude trčet fotoaparát. Bude muset být chráněn tvrzeným nebo safírovým sklem. A to jsou také peníze.

Prodat tlustý a drahý smartphone je obtížné. Je snazší objednat matrice s velkým počtem malých pixelů a provést hlasitou marketingovou kampaň: na fotografii z fotoaparátu přidejte automatické razítko „snímek 48MP supermegaflagman“, aby každý věděl, že si někdo koupil nový smartphone. A nechte fanoušky a profesionály používat DSLR.

I když třeba Nokia se chopila šance a sehnala legendární smartphony Lumia 1020 s 41megapixelovými fotoaparáty. A to je rok 2013!

Na čem skutečně závisí kvalita fotografie?

Velikost matice a pixelu

Pokud vezmete dvě matice se stejným rozlišením, pak bude fotografie lepší kvality potenciálně získána s větší z nich. Tam jsou pixely větší, což znamená, že na každý dopadá při focení více fotonů. Díky tomu mohou subpixely přesněji určit barvu konkrétního bodu.

Zdálo by se, že pokud v jedné matrici mají pixely velikost 1, 4 mikrony a ve druhé - 1, 2 mikrony, jsou prakticky stejné. Ale 17 % je hmatatelný rozdíl, který se určitě projeví na kvalitě fotek a videí, zvláště pokud fotíte při slabém osvětlení.

Dalším důležitým bodem je vzdálenost mezi sousedními pixely. V malých matricích na tom výrobci upřímně šetří. Ve větších mohou umožnit kvalitativně oddělit sousední pixely tak, aby se navzájem neovlivňovaly.

Produkční technologie

Nové metody umožňují přesněji určit intenzitu světelného toku z menšího počtu fotonů, což znamená, že si můžete zajistit nízký šum a dobré podání barev, i když budete fotografovat za šera bez blesku.

Ale musíte číst a analyzovat. Například smartphone HTC One (M7) nabízel technologii UltraPixel. Výrobce sliboval vážné zvýšení kvality fotografií a videí.

Ve skutečnosti se ukázalo, že UltraPixely jsou jen větší 2mikronové pixely. Dá se to považovat za novou technologii? Nepravděpodobné. Pro srovnání: Google Pixel, který HTC také sestavovalo a který byl svého času považován za jeden z nejlepších telefonů s fotoaparátem na trhu, měl matici s pixely 1,55 mikronu. Velikost fotoaparátu nebyla zvětšena, aby se nezvětšila tloušťka smartphonu. Rozlišení matice 5 megapixelů bylo i pro rok 2014 malé. V důsledku toho nebyly u HTC One (M7) žádné fronty.

Dalším příkladem jsou technologie jako Super Pixel nebo Quad Pixel. Čtyři sousední pixely velké matice se spojí, aby se získala fotografie s nižším rozlišením, ale lepší kvalitou. Řešení je čistě softwarové. Pokud je matice taková, bude účinnost nízká.

Stabilizace

Optická stabilizace je vždy lepší než digitální. Algoritmy následného zpracování budou na snímek stále aplikovány a je lepší, když bude zpočátku ostrý.

Zvětšení

Pro přiblížení k objektu v záběru optický zoom posouvá objektivy a kvalitu fotografie prakticky neovlivní. Digitální zoom roztáhne část obrazu tak, aby vyplnil celý rámeček. Tato funkce je dostupná v libovolném editoru fotografií, často i ve standardní aplikaci fotoaparátu. Proto nemá smysl platit za digitální zoom.

Systém automatického ostření

Contrast AF je levný systém pro průměrné fotoaparáty. Autofokus s fázovou detekcí je vhodný, pokud fotíte rychle běžící děti, kočky nebo sportovce. Ideální variantou je ale hybridní systém, který kombinuje výhody fázové detekce a automatického ostření s detekcí kontrastu.

Membrána

Vzhledem k tomu, že smartphone se používá k fotografování v různých situacích, bude mít prospěch fotoaparát s větší clonou: f / 1, 7 je lepší než f / 2, 0. Čím vyšší je hodnota (nebo čím nižší je číslo za lomítkem), čím vyšší je světelnost objektivu a tím efektivnější bude.pracujte za soumraku nebo v interiéru.

Jméno značky

Ano, není to jen reklamní nástroj. Stává se, že stejná matice je nainstalována v čínském smartphonu a vlajkové lodi značky A. Ale výstupní záběry jsou velmi odlišné.

Pokud výrobce neinvestuje úsilí a peníze do vývoje komponent, technologií a softwaru, nečekejte krásné, jasné rámečky. Pokud se na všem šetří, například nasazuje levné čočky se špatnou průhledností, projeví se to na výsledku.

Co si zapamatovat

• Desítky megapixelů jsou především marketing. Kvalita fotek a videí na nich přímo nezávisí.
• Dokonce i 5 nebo 8 megapixelů stačí k vytištění kvalitního snímku na list na šířku. Rozlišení obrazovky 4K pokročilého televizoru je asi 8-9 megapixelů. Full HD – pouze 2 megapixely.
• Větší pixely shromažďují více světla. Výsledkem je ostrý, detailně propracovaný rám s přirozenou reprodukcí barev a bez šumu.
• Pokud se nechcete trápit teorií, jděte do praxe. Srovnávací recenze smartphonů a fotografie z fotoaparátů (v plné velikosti a oříznuté - oříznuté a zvětšené fragmenty) umožní pochopit skutečný stav věcí.