Co říkají vlastnosti fotoaparátů smartphonů a můžete jim věřit?

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

Lifehacker říká, jak zjistit desítky megapixelů a různé ohniskové vzdálenosti.

Na úsvitu vývoje smartphonů vyčnívala samostatná kategorie - telefon s fotoaparátem: v těchto gadgetech byla maximální pozornost věnována fotoaparátu. Nyní se každý vlajkový model téměř každé značky snaží upoutat pozornost co nejsložitější a nejzajímavější implementací fotoaparátu. Charakteristiky zařízení jsou maskovány hlasitými slovy, odvážnými slogany, obrovskými čísly a vlastními názvy technologií. Je ale možné z nich odečíst něco užitečného a pochopit, zda je tento fotoaparát schopen produkovat slušný obraz? Pojďme na to teď přijít.

Klíčové vlastnosti fotoaparátů smartphonů

Vlastnosti fotoaparátu smartphonu jsou v podstatě stejné jako vlastnosti jakéhokoli digitálního fotoaparátu. Ale musíte pochopit, za co je tento nebo ten parametr zodpovědný.

Megapixely

Výrobci jim v reklamních kampaních věnují největší pozornost. Pixel je prvek citlivý na světlo na snímači fotoaparátu nebo fotodiodě. Skládá se ze čtyř subpixelů, z nichž každý díky světelným filtrům propouští pouze světlo vlastního odstínu. Nejčastěji se jedná o červenou, modrou a zelenou. Z kombinace těchto barev se získá bod požadovaného odstínu a požadovaného jasu.

Někteří výrobci ustupují od nejoblíbenějšího schématu a k červeným, modrým a zeleným barevným filtrům přidávají bílou nebo žlutou. V tomto případě fotodioda zachytí více světla a snímky jsou jasnější.

Megapixely ukazují, jaké rozlišení je fotoaparát schopen fotit, tedy z kolika milionů pixelů bude výsledný snímek sestávat.

Mnoho výrobců dnes představuje smartphony s fotoaparáty s rozlišením 48, 64 nebo 108 megapixelů, které pracují v režimu slučování bodů. V takových snímačích se pixely neskládají ze čtyř, ale ze 16 subpixelů, kombinovaných po čtyřech. Zatímco u klasického snímače je například jeden pixel tvořen jedním modrým, dvěma zelenými a jedním červeným subpixelem, u fotoaparátů s vysokým rozlišením se skládá ze čtyř modrých, osmi zelených a čtyř červených subpixelů.

Zvyšováním počtu pixelů se zvyšuje světelná citlivost a roste dynamický rozsah snímku – rozdíl mezi nejtmavšími a nejsvětlejšími místy na fotografii. Zároveň však 48megapixelové kamery díky takové kombinaci ve skutečnosti vytvářejí snímky s rozlišením 12 megapixelů. A tady není nic špatného: to je případ, kdy se kvantita promění v kvalitu a obrázky s rozlišením 4000 × 3000 (těch stejných 12 megapixelů) jsou pro zveřejnění na sociálních sítích docela dost.

Velikost snímače

To je možná nejdůležitější prvek fotoaparátu smartphonu. Velikost snímače udává plochu, na které jsou umístěny světlocitlivé diody. Čím větší snímač, tím větší mohou být samotné pixely a čím větší pixel, tím lépe zachycuje světlo. Typické velikosti pixelů v moderních snímačích mobilních fotoaparátů jsou od 0,8 do 2,4 mikronů, nicméně druhé jmenované velikosti je přesně dosaženo kombinací subpixelů, o kterých jsme hovořili v předchozím odstavci.

Čím více světla dokáže snímač zachytit, tím lepší budou snímky pořízené fotoaparátem. To je důležité zejména při fotografování za špatných světelných podmínek. A v takové situaci se může ukázat, že snímač s menším počtem větších pixelů vytvoří lepší obraz než snímač s větším počtem menších pixelů, protože každá fotodioda zachytila více světla a tím pádem i více informací.

To znamená, že fotoaparát s menším počtem pixelů ve svých specifikacích může překonat fotoaparát s velkým počtem pixelů díky skutečnosti, že samotné pixely jsou větší.

U moderních smartphonů jsou rozměry senzorů uváděny ve zlomcích palce. Největší snímač - 50megapixelový Samsung ISOCELL GN2 - je instalován v Xiaomi Mi 11 Ultra: jeho úhlopříčka je 1/1, 12 palce.

Objektivy

Výrazný vliv na kvalitu obrazu mají použité objektivy. Skládají se z čoček - průhledných desek s určitými optickými vlastnostmi. Hlavní funkcí čočky je správné zkreslení dopadajícího světelného paprsku. Typ zkreslení závisí na tvaru desky.

Čočky se nejčastěji skládají z více čoček, protože jedna nestačí. Střídají se zakřivené a konkávní čočky různé hustoty. Správný výběr a umístění v objektivu ovlivní čistotu a kontrast obrazu. U zakřivených čoček může dojít k optickému zkreslení. U některých objektivů, jako jsou širokoúhlé objektivy, se naopak zkreslení stalo stylistickým rysem. Pravda, některá zařízení je programově opravují ve fázi následného zpracování.

V moderních chytrých telefonech se moduly fotoaparátu skládají z několika čoček, z nichž každá má svůj vlastní senzor, vhodný pro konkrétní úkol. Nejčastěji se jedná o standardní, širokoúhlé a makro objektivy. Nedá se přitom říci, že by smartphony s více objektivy evidentně střílely lépe než s jedním: záleží na implementaci konkrétního zařízení. Může se stát, že z mnoha kamer v jednom modulu žádná nepodá přijatelný výsledek a kvantita se nepromění v kvalitu.

Ohnisková vzdálenost a clona

Čím nižší ohnisková vzdálenost, tím vyšší úhel záběru objektivu a naopak - objektivy s vysokou ohniskovou vzdáleností střílí daleko, ale zároveň s malým úhlem záběru.

Clona ukazuje, kolik světla dopadá na snímač fotoaparátu přes objektiv. Většina smartphonů má pevnou clonu, což je poměr ohniskové vzdálenosti k velikosti vstupu fotoaparátu.

Čím více světla dopadne na snímač a čím větší je vstup fotoaparátu, tím menší bude hloubka ostrosti, to znamená, že bude zaostřený pouze objekt a pozadí za ním bude rozmazané.

Chcete-li zvýšit hloubku ostrosti, musíte snížit vstup, tím se však sníží i jas. U chytrých telefonů se toho dosahuje nejčastěji programově. Moderní přístroje však používají moduly s více objektivy – s objektivy různých velikostí, různých ohniskových vzdáleností a světelností. Místo toho, abyste se spoléhali na softwarové zpracování, můžete mezi objektivy přepínat.

Smartphony jsou dnes vybaveny pokročilými systémy automatického ostření. Například v technologii PDAF se některé body na snímači fotoaparátu používají jako ohniska. Dva sousední pixely jsou umístěny tak, že jeden z nich vnímá světelný tok přicházející shora a druhý zespodu a systém upraví zaostření, pokud na pixely dopadá různé množství světla.

Nechybí ani laserové a kontrastní automatické ostření. Některé společnosti používají ve fotoaparátech technologie, které umožňují zaostřit na konkrétní objekty v záběru, například rozpoznat obličeje a učinit je jasnějšími.

Zvětšení

Zoom ukazuje, jak blízko může být obrázek. K dispozici jsou dvě možnosti zoomu: digitální a optický. Digitální jednoduše zvětší a ořízne obrázek v plné velikosti. Optická čočka využívá ke zvětšení speciální čočky, které se díky správné soustavě čoček mohou dívat do dálky.

S rozvojem fotoaparátů v chytrých telefonech se začalo objevovat stále více modulů s optickým zoomem – obvykle 2X nebo 3X. Existují však i možnosti, které výrobci nazývají periskopy. Takové objektivy využívají systém čoček a zrcátek umístěných bokem v těle smartphonu a díky nim můžete získat například pětinásobný zoom. Jak blízko se můžete k obrazu přiblížit, závisí na ohniskové vzdálenosti.

Maximální optický zoom, který dnes smartphony nabízejí, je 10x. Nachází se v Huawei P40 Pro + (právě v něm je použit stejný „periskop“) a v jednotlivých čočkách Samsung Galaxy S21 Ultra. Pro ty případy, kdy není potřeba tak silný zoom, mají tyto smartphony čočky i s menším zvětšením – trojnásobným.

Pomocné senzory

Světelné senzory, hloubkové senzory, dálkoměry, lidary – všechny tyto systémy pomáhají chytrému telefonu pochopit, kde se fotografované objekty nacházejí, jak jsou osvětleny, zda se pohybují nebo ne. Smartphone využívá získaná data jak v hledáčku, tak v procesu postprocessingu, dokončování a úpravě snímku.

Rozlišení snímačů není zdaleka tím nejdůležitějším parametrem: ke kvalitnímu plnění funkcí jim stačí velmi malý počet pixelů. Proto vás nepřekvapí například hloubkový senzor s rozlišením 2 megapixely: pro jeho provoz je jich dostatek.

Rozlišení videa a snímková frekvence

Rozlišení videa udává, kolik pixelů bude obsahovat jeden snímek. A snímková frekvence udává, kolik takových snímků za sekundu bude pořízeno.

S růstem pixelů se zlepšuje detail a jasnost obrazu. Se zvyšující se snímkovou frekvencí se snižuje efekt rozostření, video vypadá ostřeji a je lépe vnímáno lidským okem. A co víc, video pořízené při vysokých frekvencích snímků lze následně zpomalit na známých 24 snímků za sekundu pro zajímavý efekt zpomalení.

HDR

HDR je zkratka pro High Dynamic Range, což je velký rozdíl mezi nejtmavšími a nejsvětlejšími částmi obrazu. Fotoaparát v režimu HDR pořídí několik snímků (v případě natáčení videa - snímky) s různou expozicí a poté je zkombinuje, čímž vyváží světlé a tmavé oblasti. Díky tomu je možné dosáhnout vyššího kontrastu a detailů obrazu.

Post-processing magie

Suché vlastnosti fotoaparátů smartphonů jsou samozřejmě matoucí a děsivé. A hlavním problémem je, že je nereálné pochopit pouze z těchto čísel, jak bude fotoaparát smartphonu střílet.

Kromě systému čoček a senzorů kolem kamery je zde také svazek obrazového procesoru a postprocessingového softwaru - algoritmy, které analyzují přijatá data a používají různé proprietární vylepšení. V důsledku toho mohou společnosti používající stejné senzory skončit se zcela odlišnými snímky kvůli různým systémům následného zpracování.

Každý výrobce má svůj vlastní přístup k podání barev a analýze hranic objektů. Každá společnost používá různé triky a technologie, aby nakonec získala obrázek, který odpovídá jejich smyslu pro krásu. Některé značky používají strojové učení ke správné identifikaci objektů v rámečku a toho, jak by měly ideálně vypadat, a to vše je také součástí zpracování.

Vezměme si jednoduchý příklad mezi docela populárními smartphony. V Realme 7 Pro a Samsung Galaxy M51 jsou hlavní fotoaparáty postaveny na stejných senzorech – Sony IMX682. Jedná se o 64megapixelový snímač poháněný subpixelovým agregačním systémem Quad Bayer a vytváří snímky s rozlišením 16 megapixelů (ale také schopný pracovat v režimu plné velikosti). Navzdory tomu, že mají stejné senzory, samotné snímky jsou zcela odlišné.

Barevné podání Samsungu za denního světla je šťavnatější a živější, i když bez přesycení. Fotky z Realme 7 Pro dostaly o něco měkčí a realističtější gamut, ale občas se v nich ztrácejí hranice malých detailů, například jednotlivá stébla trávy, natočená relativně daleko. Postprocessing a systém redukce šumu u Samsungu vymezují hranice jasněji, což však někdy vytváří pocit umělosti. Záměna fotografií pořízených těmito telefony nebude fungovat, navzdory stejným senzorům.

Jak funguje následné zpracování snímků na konkrétním telefonu, nelze z charakteristik pochopit. Zde pomohou pouze profesionální recenze s testovacími fotografiemi pořízenými v různých režimech.

Žádná důvěra v megapixely

Specifikace nezaručují kvalitu obrazu. Nelze tvrdit, že 108megapixelový fotoaparát bude snímat lépe než 64megapixelový, protože kromě megapixelů ovlivňují výsledek i další parametry fotoaparátu.

Prvním krokem je věnovat pozornost velikosti snímače: čím je větší, tím více světla přijímá a kvalita obrazu přímo závisí na množství světla. Další důležitá je hardwarová část systému pro následné zpracování obrazu a poté software. Jak fungují, lze pochopit pouze z obrázků pořízených telefonem s tímto systémem.

Jedinou možností je věřit recenzím, ve kterých jsou zveřejněny testovací fotografie v různých podmínkách fotografování: za různých světelných podmínek, v pohybu, na různé vzdálenosti a podobně. A nezapomeňte, že hlavními nástroji fotografa a operátora jsou rovné paže a schopnost zachytit okamžik. A zbytek je vedlejší.