Miksi kilpailu megapikseleistä älypuhelimissa on järjetöntä

Kuinka älypuhelimen kamera toimii

Kamera on monimutkainen asia: siinä yhdistyvät anturi, optinen järjestelmä, ohjain ja muut apukomponentit sekä ohjelmisto valokuvien ja videoiden käsittelyyn. Tarkastellaan kutakin elementtiä tarkemmin.

Matriisi

Matriisi on suorakulmainen mikropiiri, joka koostuu valoherkistä elementeistä - pikseleistä. Jokainen pikseli sisältää kolme alipikseliä. Yksi alipikseli lähettää vain tiettyjä aallonpituuksia: punaiselle, vihreälle tai siniselle (punainen, vihreä, sininen). Tätä värimallia kutsutaan RGB: ksi.

Matriisi voi olla myös yksivärinen ilman värisuodattimia. Kolme kertaa niin monta fotonia putoaa kuhunkin sen pikseliin. Tuloksena on terävämpiä mustavalkoisia valokuvia. Tällaisia ​​matriiseja voidaan käyttää värikuvan parantamiseen toisesta kameramoduulista.

Yksi matriisin pääominaisuuksista on resoluutio. Se heijastaa, kuinka monta pikseliä siihen mahtuu.

Linssi

Pieni älypuhelimen linssi on melkein koru. Harvinainen järjestelmä sisältää 4–5 elementtiä - yleensä niitä on 7–8 ja enemmän.

Älypuhelimissa, joissa on useita kameroita, jokaisella matriisilla on oma linssi. Jokainen heistä ratkaisee oman ongelmansa:

• Teleobjektiivi (teleobjektiivi) tarvitaan kuvaamiseen pitkältä etäisyydeltä.
• Laajakulma (shirik) auttaa sijoittamaan enemmän esineitä kehykseen - tämä on hyödyllistä ryhmäkuville ja arkkitehtuurivalokuvauksille.
• Yleinen linssin avulla voit kuvata kohtalaisen hyvin mitä tahansa kohdetta: muotokuvasta maisemaan.
• Varifokaalilinssi (zoom) voi tuoda kohteen lähemmäksi.

Älypuhelinsä linssit on valmistettu lasista tai erikoispolymeereistä. Jos niiden läpinäkyvyys on kaukana ihanteellisesta ja elementit eivät ole kunnolla sovitettuja, älä odota hyviä valokuvia. Vaikka linssi liikkuu muutama mikroni, optinen järjestelmä tarkentaa.

Kalvo

Kalvo on reikä, jonka läpi valo tulee kameraan. Se määrittää kuinka paljon valoa anturi voi vastaanottaa. Aukon arvo annetaan f / 1.7-muodossa.

Vakautusjärjestelmä

Vakautus kompensoi kameran tärähtämisen aiheuttaman epätarkkuuden, esimerkiksi kuvattaessa kädessä eikä jalustaa. Se voi olla kahden tyyppinen:

• Optinen. Rehellinen sähkömekaaninen järjestelmä, joka pitää kameran fyysisesti yhdessä asennossa (ainakin yrittää). Se antaa sinulle terävämpiä valokuvia minimaalisella melulla ja voit tehdä melkein ilman ohjelmistojen käsittelyä.
• Sähköinen. Nämä ovat ohjelmistoalgoritmeja. Kamera tärisee edelleen, mutta analysoimalla useita kehyksiä saadaan enemmän tai vähemmän kunnollinen tulos.

Automaattitarkennusjärjestelmä

Automaattitarkennus itse määrittää etäisyyden kohteeseen ja säätää kameran optiikan parametrit vastaavasti. Nykyaikaiset älypuhelimet käyttävät kolmentyyppisiä järjestelmiä:

• Vaihe. Erityiset anturit keräävät valonsäteitä kehyksen eri kohtiin. Sitten valo jaetaan kahteen virtaan ja lähetetään valoanturiin etäisyyden määrittämiseksi kohteeseen. Edut: korkea tarkkuus ja työn nopeus. Haitat: korkea hinta, suunnittelun ja sen asetusten monimutkaisuus.
• Kontrasti. Kohtauksen kontrasti analysoidaan. Linssejä liikuttamalla kamera yrittää maksimoida kohteen kontrastin taustaa vasten. Edut: kompakti koko ja edullinen hinta. Haitat: Järjestelmä on hitaampi eikä sovellu hyvin dynaamisiin kohtauksiin.
• Hybridi. Yhdistää vaiheen ja kontrastin tarkennuksen saadaksesi parhaat tulokset.

Ohjelmisto

Ohjelmistoa voidaan myös pitää osana kameraa, koska se on suoraan mukana kuvaustuloksen saamisessa. Nykyään mikään älypuhelin ei anna sinulle kehyksiä sellaisenaan ilman ohjelmistokäsittelyä. Hienostuneet algoritmit, jotka usein käyttävät laajaa tietokantaa tai tekoälytekniikkaa, muokkaavat jokaista kuvaa "tekemään sinusta kauniin".

Raakakuvat eivät ole riittävän kirkkaita tai selkeitä. Ohjelmisto poistaa ylivalotuksen, piirtää tummia alueita, parantaa värejä, lisää terävyyttä. Ja se tekee kaiken tämän automaattisesti ja hyvin nopeasti.

Mutta kolikolla on myös haittapuoli. Aggressiivinen melunvaimennus voi saada hämärässä otetun kuvan näyttämään rakeiselta - ikään kuin se koostuisi monista pienistä paikoista. Tämä heikentää yksityiskohtia ja tekee väreistä luonnottomia.

Mitä pikselien lukumäärä vaikuttaa?

Älypuhelimen yksityiskohtaiset tiedot osoittavat yleensä kameramatriisin fyysisen koon - jotain 1 / 2.6 ″. Valmistajan verkkosivustolta löydät tietoa pikselikokosta matriisista. Tämä parametri vaikuttaa kehyksen pisteiden määrään. Mitä suurempi tarkkuus, sitä paremmin yksityiskohdat toistetaan.

Mutta jos pikselit ovat pieniä, kukin niistä saa vähän valoa eikä pysty määrittämään tarkasti todellisen kuvan pisteen väriä. Seurauksena on, että kuvassa näkyy kohinaa.

Melu on hajallaan satunnaisia ​​värejä ja kirkkautta. Mitä huonompi valaistus ja huonompi kameramatriisin laatu, sitä enemmän kohinaa on valokuvassa.

Sen numero kehyksessä on verrannollinen pikselikoon tai matriisin lävistäjän neliöön. Jos verrataan kahta matriisia 1,55 um: n ja 1,1 um: n pisteisiin, ensimmäisellä kehyksellä on puolet kohinasta.

Matriisin dynaaminen alue on myös tärkeä - sen kyky siepata ympäröivän maailman koko värisäde ja kirkkaus. Halvoilla on pieni valikoima, ja valokuvat ovat haalistuneet, sameat.

Miksi älypuhelinten valmistajat jahtaavat pikseleitä

Koska ostajat haluavat aina eniten. Vaikka 300 hevosen autossa joudut seisomaan ruuhkassa tai pelaamaan pasianssia viileällä pelitietokoneella.

Minkä älypuhelimen ostaisit samalla hinnalla: 12MP: n kameralla vai 48MP: n kameralla? Kun valitset toisen, saat neljä kertaa enemmän megapikseleitä samasta rahasta. Valokuvat eivät kuitenkaan nelinkertaistu.

Anturi, jossa on paljon pieniä pikseleitä, on halvempi kuin anturi, jolla on suuret pikselit, ja se myydään paremmin.

Suuret matriisit vievät enemmän tilaa älypuhelimen sisällä. Niiden optisen järjestelmän tulisi myös olla suurempi. Vastaavasti kehon muille osille jää vähemmän tilaa. Älypuhelin paksunee tai kamera tarttuu ulos. Se on suojattava karkaistulla tai safiirilasilla. Ja tämä on myös rahaa.

Rasvan ja kalliin älypuhelimen myyminen on vaikeaa. On helpompaa tilata matriiseja, joissa on suuri määrä pieniä pikseleitä, ja suorittaa kovaa markkinointikampanjaa: kuvassa kamerat lisäävät automaattisen leiman "48 megapikselin supermegaflagmanilla kuvattu", jotta kaikki tietävät, että joku on ostanut uuden älypuhelin. Ja anna faneiden ja ammattilaisten käyttää DSLR-kameroita.

Vaikka esimerkiksi Nokia tarttui tilanteeseen ja hankki legendaariset älypuhelimet Lumia 1020 41 megapikselin kameralla. Ja tämä on vuonna 2013!

Mikä määrittää kuvan laadun todellisuudessa

Matriisi ja pikselikoko

Jos otat kaksi matriisia samalla tarkkuudella, parempilaatuiset valokuvat saadaan mahdollisesti suuremmalla. Siellä pikselit ovat suurempia, mikä tarkoittaa, että enemmän fotoneja putoaa kuhunkin kuvattaessa. Tämän seurauksena alipikselit voivat määrittää tarkemmin tietyn pisteen värin.

Näyttää siltä, ​​että jos yhdessä matriisissa pikselit ovat kooltaan 1,4 mikronia ja toisessa - 1,2 mikronia, ne ovat käytännössä samat. Mutta 17% on huomattava ero, joka näkyy varmasti valokuvien ja videoiden laadussa, varsinkin jos kuvaat hämärässä.

Toinen tärkeä kohta on vierekkäisten pikselien välinen etäisyys. Pienissä matriiseissa valmistajat säästävät suoraan. Suuremmissa ne voivat antaa sinun erottaa naapuripikselit laadullisesti, jotta ne eivät vaikuta toisiinsa.

Tuotantoteknologia

Uudet menetelmät mahdollistavat valovirran voimakkuuden tarkemman määrittämisen pienemmästä määrästä fotoneja ja tarkoittaa hiljaista ja hyvää värintoistoa, vaikka kuvaat hämärässä ilman salama.

Mutta sinun täytyy lukea ja analysoida. Esimerkiksi HTC One (M7) -älypuhelin tarjosi UltraPixel-tekniikkaa. Valmistaja lupasi vakavasti parantaa valokuvien ja videoiden laatua.

Itse asiassa UltraPixels osoittautui vain suuremmiksi 2 mikronin pikseleiksi. Voidaanko tätä pitää uutena tekniikkana? Epätodennäköistä. Vertailun vuoksi: Google Pixel, jonka HTC myös kokosi ja jota pidettiin kerralla yhtenä markkinoiden parhaista kamerapuhelimista, oli matriisin, jonka pikselit olivat 1,55 mikronia. Kameran kokoa ei kasvatettu, jotta älypuhelimen paksuus ei kasvaisi. 5 megapikselin matriisiresoluutio oli pieni jopa vuonna 2014. Tämän seurauksena HTC One (M7) -laitteeseen ei ollut jonoja.

Toinen esimerkki on tekniikat, kuten Super Pixel tai Quad Pixel. Neljä vierekkäistä suuren matriisin pikseliä yhdistetään, jotta saadaan valokuva, jonka resoluutio on pienempi, mutta parempi. Ratkaisu on puhtaasti ohjelmisto. Jos matriisi on niin, tehokkuus on pieni.

Vakauttaminen

Optinen vakautus on aina parempi kuin digitaalinen. Jälkikäsittelyalgoritmit soveltuvat edelleen kehykseen, ja on parempi, jos se on aluksi terävä.

Zoomaus

Optinen zoomaus siirtää linssejä lähemmäksi kohteen kehyksessä, eikä valokuvan laatu käytännössä vaikuta siihen. Digitaalinen zoom venyttää osan kuvasta täyttämään koko kehyksen. Tämä toiminto on käytettävissä missä tahansa kuvanmuokkausohjelmausein jopa tavallisessa kamerasovelluksessa. Siksi ei ole järkevää maksaa digitaalisesta zoomista.

Automaattitarkennusjärjestelmä

Kontrastitarkennus on halpa järjestelmä keskinkertaisille kameroille. Vaihehavaitseva automaattitarkennus sopii, jos ammut nopeasti liikkuvia lapsia, kissoja tai urheilijoita. Mutta ihanteellinen vaihtoehto on hybridijärjestelmä, jossa yhdistyvät vaiheentunnistuksen ja kontrastin tunnistuksen automaattitarkennuksen edut.

Kalvo

Koska älypuhelinta käytetään kuvaamiseen monissa tilanteissa, kamerasta on suurempi aukko: f / 1.7 on parempi kuin f / 2.0. Mitä suurempi arvo (tai mitä pienempi numero on vinoviivan jälkeen), sitä suurempi on objektiivin aukko ja sitä tehokkaammin se toimii hämärässä tai sisätiloissa.

Tuotenimi

Kyllä, se ei ole vain mainostyökalu. Sattuu, että sama matriisi asennetaan kiinalaiseen älypuhelimeen ja A-tuotemerkin lippulaivaan. Mutta tulosteet ovat hyvin erilaisia.

Jos valmistaja ei investoi ponnisteluja ja resursseja komponenttien, tekniikoiden ja ohjelmistojen kehittämiseen, sinun ei pitäisi odottaa kauniita selkeitä kehyksiä. Jos hän säästää kaikessa, esimerkiksi laittaa halpoja linssejä heikosta läpinäkyvyydestä, se vaikuttaa tulokseen.

Mitä muistaa

• Kymmenet megapikselit ovat pääasiassa markkinointia. Valokuvien ja videoiden laatu ei ole suoraan riippuvainen niistä.
• Jopa 5 tai 8 megapikseliä riittää laadukkaan kuvan tulostamiseen maisema-arkille. Edistyneen television 4K-näyttötarkkuus on noin 8-9 megapikseliä. Full HD - vain 2 megapikseliä.
• Suuremmat pikselit keräävät enemmän valoa. Tuloksena on terävä, hyvin yksityiskohtainen kehys, jossa on luonnollisia värejä eikä kohinaa.
• Jos et halua vaivautua teorian kanssa, siirry käytäntöön. Älypuhelimien ja kameroiden valokuvien (täysikokoiset ja rajatut - leikatut ja suurennetut palaset) vertailevat arvostelut antavat mahdollisuuden ymmärtää todellisen tilanteen.