Miks nutitelefonides võidelda megapikslite pärast on absurdne
Seadmed / / January 06, 2021
Kuidas nutitelefoni kaamera töötab
Kaamera on keeruline asi: see integreerib anduri, optilise süsteemi, kontrolleri ja muud abikomponendid ning tarkvara foto- ja videotöötluseks. Vaatleme iga elementi üksikasjalikumalt.
Maatriks
Maatriks on ristkülikukujuline mikrolülitus, mis koosneb valgustundlikest elementidest - pikslitest. Iga piksel sisaldab kolme alampikslit. Üks alampiksel edastab ainult teatud lainepikkusi: punase, rohelise või sinise (punane, roheline, sinine) puhul. Seda värvimudelit nimetatakse RGB-ks.
Samuti võib maatriks olla ühevärviline, ilma värvifiltriteta. Iga selle pikslile langeb kolm korda rohkem footoneid. Tulemuseks on teravamad mustvalged fotod. Selliseid maatrikseid saab kasutada teise kaameramooduli värvipildi täiustamiseks.
Maatriksi üks peamisi omadusi on eraldusvõime. See kajastab, kui palju piksleid sellele mahub.
Objektiiv
Pisike nutitelefoni objektiiv on peaaegu ehe. Haruldane süsteem sisaldab 4–5 elementi - tavaliselt on neid 7–8 ja rohkem.
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 arhitektuurifotode jaoks.
- Universaalne objektiiv võimaldab teil mõõdukalt hästi pildistada mis tahes objekti: portreest maastikuni.
- Varifokaalne lääts (suum) võib objekti lähendada.
Nutitelefoni läätsede läätsed on valmistatud klaasist või spetsiaalsetest polümeeridest. Kui nende läbipaistvus pole kaugeltki ideaalne ja elemendid pole hästi paigaldatud, siis ärge oodake häid fotosid. Isegi kui objektiiv liigutab paar mikronit, muudab optiline süsteem fookuse.
Membraan
Membraan on auk, mille kaudu valgus kaamerasse siseneb. See määrab, kui palju valgust sensor võib vastu võtta. Ava väärtus väljastatakse vormingus f / 1.7.
Stabiliseerimissüsteem
Stabiliseerimine kompenseerib kaamera värisemisest tuleneva hägususe, näiteks statiivi kasutamise asemel pihuarvuti pildistamisel. See võib olla kahte tüüpi:
- Optiline. Aus elektromehaaniline süsteem, mis hoiab kaamerat füüsiliselt ühes asendis (vähemalt proovib). See annab teile teravamad fotod minimaalse müra ja võimaldab teil teha peaaegu ilma tarkvara töötlemiseta.
- Elektrooniline. Need on tarkvara algoritmid. Kaamera väriseb endiselt, kuid mitut kaadrit analüüsides saadakse enam-vähem korralik tulemus.
Autofookuse süsteem
Autofookus määrab ise kauguse objektist ja kohandab kaamera optika parameetreid vastavalt sellele. Kaasaegsed nutitelefonid kasutavad kolme tüüpi süsteeme:
- Faas. Spetsiaalsed andurid koguvad valguskiiri kaadri erinevates punktides. Seejärel jagatakse valgus kaheks vooguks ja saadetakse valgusandurile, et määrata objektist kaugus. Eelised: kõrge täpsus ja töökiirus. Puudused: kõrge hind, disaini ja selle seadete keerukus.
- Kontrastne. Analüüsitakse stseeni kontrastsust. Objektiivide liigutamisega püüab kaamera maksimeerida objekti kontrasti taustal. Eelised: kompaktne suurus ja madal hind. Puudused: süsteem on aeglasem ja ei sobi hästi dünaamiliste stseenide jaoks.
- Hübriid. Parimate tulemuste saamiseks ühendab faasi- ja kontrastfookuse.
Tarkvara
Tarkvara võib pidada ka kaamera osaks, sest see on otseselt seotud pildistamise tulemuse saamisega. Täna ei anna ükski nutitelefon teile raame nii, nagu need on, ilma tarkvara töötlemiseta. Keerulised algoritmid, mis kasutavad sageli tohutut andmebaasi või tehisintellekti tehnoloogiat, muudavad iga võtet nii, et see oleks "ilus.
Toored pildid ei ole piisavalt eredad ega selged. Tarkvara eemaldab liigse särituse, joonistab tumedad alad, parandab värve, suurendab teravust. Ja see teeb seda kõike automaatselt ja väga kiiresti.
Kuid mündil on ka varjukülg. Agressiivne müra vähendamine võib hämaras pildistatud foto muuta teraliseks - justkui koosneks see paljudest väikestest laikudest. See halvendab detaile ja muudab värvid ebaloomulikuks.
Mida mõjutab pikslite arv?
Nutitelefoni üksikasjalikud omadused näitavad tavaliselt kaamera maatriksi füüsilist suurust - umbes 1 / 2.6 ″. Tootja veebisaidilt leiate maatriksist andmeid pikslite suuruse kohta. See parameeter mõjutab punktide arvu kaadris. Mida suurem on eraldusvõime, seda paremini detaile reprodutseeritakse.
Kuid kui pikslid on väikesed, saab igaüks neist vähe valgust ega suuda täpselt määrata pildi punkti värvi. Selle tulemusena ilmub fotole müra.
Müra on hajutatud juhusliku värvi ja heledusega punktid. Mida halvem on valgustus ja madalam kaamera maatriksi kvaliteet, seda rohkem on fotol müra.
Selle arv kaadris on proportsionaalne piksli suuruse või maatriksi diagonaali ruuduga. Kui võrrelda kahte maatriksit 1,55 µm ja 1,1 µm punktidega, on esimese kaadril pool müra.
Tähtis on ka maatriksi dünaamiline ulatus - selle võime haarata kogu ümbritseva maailma värvide ja heleduse spekter. Odavatel on väike vahemik ja fotod on tuhmunud, hägused.
Miks nutitelefonide tootjad piksleid taga ajavad
Sest ostjad tahavad alati kõige rohkem. Isegi kui 300 hobusega autos peate seisma liiklusummikus või mängima lahedas mängukompuutris pasjansi.
Millise nutitelefoni ostaksite sama hinnaga: kas 12MP või 48MP kaameraga? Teise valides saate sama raha eest neli korda rohkem megapiksleid. Kuid teie fotod ei ole neljakordsed.
Palju väikeste pikslitega andur on odavam kui suurte pikslitega sensor ja müüb paremini.
Suured maatriksid võtavad nutitelefoni sisemuses rohkem ruumi. Nende optiline süsteem peaks olema ka suurem. Vastavalt jääb ülejäänud kehaosadele vähem ruumi. Nutitelefon muutub paksemaks või jääb kaamera välja. Seda tuleb kaitsta karastatud või safiirklaasiga. Ja see on ka raha.
Rasva ja kalli nutitelefoni müümine on keeruline. Lihtsam on tellida suure hulga väikeste pikslitega maatriksid ja korraldada valju turunduskampaaniat: fotol koos kaamerad lisavad automaatse templi "48 megapiksliga supermegaflagmaniga pildistatud", et kõik teaksid, et keegi on uue ostnud nutitelefon. Ja las fännid ja profid kasutavad peegelkaameraid.
Kuigi näiteks Nokia riskis ja hankis endale 41 megapikslise kaameraga legendaarsed nutitelefonid Lumia 1020. Ja see on 2013. aastal!
Mis määrab foto kvaliteedi tegelikkuses
Maatriks ja piksli suurus
Kui võtate kaks sama eraldusvõimega maatriksit, saadakse suurema kvaliteediga fotod parema kvaliteediga. Seal on pikslid suuremad, mis tähendab, et iga pildistamise ajal langeb rohkem footoneid. Selle tulemusel saavad alampikslid täpsemalt määrata konkreetse punkti värvi.
Tundub, 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 ilmneb kindlasti ka fotode ja videote kvaliteedis, eriti kui pildistada hämaras.
Teine oluline punkt on külgnevate pikslite vaheline kaugus. Väikestes maatriksites säästavad tootjad ausalt öeldes seda. Suuremates võivad need võimaldada naabripiksleid kvalitatiivselt eraldada, nii et need üksteist ei mõjutaks.
Tootmistehnoloogia
Uued meetodid võimaldavad väiksema arvu footonite valgusvoo intensiivsust täpsemalt määrata ja tähendab madala mürataseme ja hea värviedastuse tagamist isegi siis, kui pildistate õhtuhämaruses ilma välk.
Kuid peate lugema ja analüüsima. Näiteks pakkus HTC One (M7) nutitelefon UltraPixeli tehnoloogiat. Tootja lubas fotode ja videote kvaliteedi tõsist tõusu.
Tegelikult osutusid UltraPixels lihtsalt suuremaks 2-mikroniseks piksliks. Kas seda saab pidada uueks tehnoloogiaks? Ebatõenäoline. Võrdluseks: Google Pixelil, mille ka HTC kokku pani ja mida omal ajal peeti üheks parimaks kaameratelefoniks, oli maatriks pikslitega 1,55 mikronit. Kaamera suurust ei suurendatud, et nutitelefoni paksust mitte suurendada. Maatriksi eraldusvõime 5 megapikslit oli isegi 2014. aastal väike. Seetõttu ei olnud HTC One (M7) järjekordi.
Teine näide on sellised tehnoloogiad nagu Super Pixel või Quad Pixel. Väikese eraldusvõimega, kuid parema kvaliteediga foto saamiseks ühendatakse neli kõrvuti asetsevat pikslit suurest maatriksist. Lahendus on puhtalt tarkvara. Kui maatriks on nii, siis on efektiivsus madal.
Stabiliseerimine
Optiline stabiliseerimine on alati parem kui digitaalne. Järeltöötlusalgoritmid kehtivad kaadri jaoks endiselt ja parem on see, kui see on algul terav.
Suum
Kaadris olevale objektile lähemale jõudmiseks nihutab optiline suum objektiive ja foto kvaliteeti see praktiliselt ei mõjuta. Digitaalne suum venitab osa pildist kogu kaadri täitmiseks. See funktsioon on saadaval kõigis fototöötlussageli isegi tavalises kaamerarakenduses. Seetõttu pole mõtet digitaalse suumi eest maksta.
Autofookuse süsteem
Contrast AF on keskpäraste kaamerate jaoks odav süsteem. Faasituvastusega autofookus sobib, kui pildistate kiiresti jooksvaid lapsi, kasse või sportlasi. Kuid ideaalne võimalus on hübriidsüsteem, mis ühendab faasituvastuse ja kontrastituvastuse autofookuse eelised.
Membraan
Kuna nutitelefoni kasutatakse pildistamiseks erinevates olukordades, on sellest kasu suurema avaga kaamera: f / 1.7 on parem kui f / 2.0. Mida suurem on väärtus (või väiksem number pärast kaldkriipsu), seda suurem on objektiivi ava ja seda tõhusamalt töötab see hämaras või siseruumides.
Brändi nimi
Jah, see pole ainult reklaamivahend. Juhtub, et sama maatriks on installitud Hiina nutitelefoni ja A-kaubamärgi lipulaevale. Kuid väljundkaadrid on väga erinevad.
Kui tootja ei panusta komponentide, tehnoloogiate ja tarkvara arendamisse vaeva ja raha, ei tohiks oodata kauneid selgeid raame. Kui ta säästab kõike, näiteks paneb halva läbipaistvusega odavaid objektiive, mõjutab see tulemust.
Mida meelde jätta
- Kümned megapikslid on peamiselt turundus. Fotode ja videote kvaliteet ei sõltu neist otseselt.
- Maastiklehele hea kvaliteediga pildi 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, detailne looduslike värvide ja müra mitteomav raam.
- Kui te ei taha teooriaga vaeva näha, minge praktikale. Nutitelefonide ja kaamerate fotode (täissuuruses ja kärbitud - lõigatud ja suurendatud killud) võrdlevad ülevaated võimaldavad mõista asjade tegelikku olukorda.
Loe ka📸
- Kuidas kasse pildistada: 19 professionaalset näpunäidet
- Kuidas teha head fotot: 6 põhiprintsiipi
- 5 põhjust, miks nutitelefoniga pildistamine on parem kui tavaline kaamera