Γιατί ο αγώνας για τα megapixel στα smartphone είναι παράλογος

2024 Συγγραφέας: Malcolm Clapton | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2023-12-17 03:52

Η ποιότητα της φωτογραφίας εξαρτάται από πολλά χαρακτηριστικά, επομένως η κάμερα 48 megapixel εξακολουθεί να μην λέει τίποτα.

Πώς λειτουργεί η κάμερα του smartphone

Μια κάμερα είναι ένα πολύπλοκο πράγμα: συνδυάζει έναν αισθητήρα, ένα οπτικό σύστημα, έναν ελεγκτή και άλλα βοηθητικά στοιχεία, καθώς και λογισμικό για επεξεργασία φωτογραφιών και βίντεο. Ας εξετάσουμε κάθε στοιχείο με περισσότερες λεπτομέρειες.

Μήτρα

Η μήτρα είναι ένα ορθογώνιο μικροκύκλωμα που αποτελείται από φωτοευαίσθητα στοιχεία - pixel. Κάθε εικονοστοιχείο περιέχει τρία υποπίξελ. Ένα υπο-pixel εκπέμπει μόνο ορισμένα μήκη κύματος: για κόκκινο, πράσινο ή μπλε (κόκκινο, πράσινο, μπλε). Αυτό το χρωματικό μοντέλο ονομάζεται RGB.

Επίσης, η μήτρα μπορεί να είναι μονόχρωμη, χωρίς χρωματικά φίλτρα. Τρεις φορές περισσότερα φωτόνια πέφτουν σε κάθε pixel του. Ως αποτέλεσμα, οι ασπρόμαυρες φωτογραφίες είναι πιο ευκρινείς. Τέτοιες μήτρες μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη βελτίωση της έγχρωμης εικόνας από άλλη μονάδα κάμερας.

Ένα από τα κύρια χαρακτηριστικά ενός πίνακα είναι η ανάλυση. Αντικατοπτρίζει πόσα pixel χωράνε σε αυτό.

Φακός

Ο μικροσκοπικός φακός smartphone είναι σχεδόν ένα κόσμημα. Ένα σπάνιο σύστημα περιλαμβάνει 4–5 στοιχεία - συνήθως 7–8 ή περισσότερα.

Σε smartphone με πολλαπλές κάμερες, κάθε matrix θα έχει τον δικό του φακό. Κάθε ένα από αυτά λύνει το δικό του πρόβλημα:

• Τηλεφακός (τηλεφακός) χρειάζεται για λήψη από μεγάλη απόσταση.
• Ευρεία γωνεία (shirik) θα σας βοηθήσει να χωρέσετε περισσότερα αντικείμενα στο πλαίσιο - αυτό είναι χρήσιμο για ομαδικές φωτογραφίες και αρχιτεκτονική φωτογραφία.
• Παγκόσμιος ο φακός θα σας επιτρέψει να τραβήξετε μέτρια καλή λήψη οποιουδήποτε θέματος: από ένα πορτρέτο έως ένα τοπίο.
• Varifocal φακός (zoom) μπορεί να φέρει το θέμα πιο κοντά.

Οι φακοί για φακούς smartphone είναι κατασκευασμένοι από γυαλί ή ειδικά πολυμερή. Εάν η διαφάνειά τους απέχει πολύ από το να είναι ιδανική και τα στοιχεία δεν είναι καλά τοποθετημένα, μην περιμένετε καλές φωτογραφίες. Ακόμα κι αν ο φακός κινηθεί λίγα μικρά, το οπτικό σύστημα θα αποεστιάσει.

Διάφραγμα

Το διάφραγμα είναι η οπή από την οποία το φως εισέρχεται στην κάμερα. Το πόσο φως μπορεί να λάβει ο αισθητήρας εξαρτάται από αυτό. Η τιμή του διαφράγματος εξάγεται σε μορφή f / 1, 7.

Σύστημα σταθεροποίησης

Η σταθεροποίηση αντισταθμίζει το θάμπωμα από το κούνημα της κάμερας, όπως όταν φωτογραφίζετε με το χέρι αντί για τρίποδο. Μπορεί να είναι δύο τύπων:

• Οπτικός. Ένα τίμιο ηλεκτρονικό-μηχανικό σύστημα που κρατά φυσικά την κάμερα σε μια θέση (τουλάχιστον προσπαθεί). Σας δίνει πιο ευκρινείς φωτογραφίες με ελάχιστο θόρυβο και ουσιαστικά εξαλείφει την ανάγκη για επεξεργασία λογισμικού.
• Ηλεκτρονικός. Αυτοί είναι αλγόριθμοι λογισμικού. Η κάμερα εξακολουθεί να κουνιέται, αλλά με την ανάλυση πολλών καρέ, δημιουργείται ένα περισσότερο ή λιγότερο αξιοπρεπές αποτέλεσμα.

Σύστημα αυτόματης εστίασης

Η αυτόματη εστίαση καθορίζει την απόσταση από το αντικείμενο και προσαρμόζει ανάλογα τις παραμέτρους των οπτικών της κάμερας. Τρεις τύποι συστημάτων χρησιμοποιούνται στα σύγχρονα smartphone:

• Φάση. Ειδικοί αισθητήρες συλλέγουν ακτίνες φωτός σε διαφορετικά σημεία του πλαισίου. Στη συνέχεια, το φως χωρίζεται σε δύο ρεύματα και στέλνεται σε έναν αισθητήρα φωτός για να προσδιορίσει την απόσταση από το αντικείμενο. Πλεονεκτήματα: υψηλή ακρίβεια και ταχύτητα εργασίας. Μειονεκτήματα: υψηλή τιμή, πολυπλοκότητα του σχεδιασμού και των ρυθμίσεών του.
• Αντίθετος. Αναλύεται η αντίθεση της σκηνής. Μετατοπίζοντας τους φακούς, η κάμερα προσπαθεί να μεγιστοποιήσει την αντίθεση του θέματος στο φόντο. Πλεονεκτήματα: συμπαγές μέγεθος και χαμηλό κόστος. Μειονεκτήματα: Το σύστημα είναι πιο αργό και δεν είναι κατάλληλο για δυναμικές σκηνές.
• Υβρίδιο. Συνδυάζει εστίαση φάσης και αντίθεσης για να έχετε τα καλύτερα αποτελέσματα.

Λογισμικό

Το λογισμικό μπορεί επίσης να θεωρηθεί μέρος της κάμερας, επειδή εμπλέκεται άμεσα στη λήψη του αποτελέσματος της λήψης. Σήμερα, κανένα smartphone δεν σας δίνει καρέ όπως είναι, χωρίς επεξεργασία λογισμικού. Εξελιγμένοι αλγόριθμοι, που συχνά χρησιμοποιούν μια τεράστια βάση δεδομένων ή τεχνολογία τεχνητής νοημοσύνης, επεξεργάζονται κάθε λήψη για να «να σε κάνουν όμορφη».

Οι ακατέργαστες εικόνες δεν θα είναι αρκετά φωτεινές ή καθαρές. Το λογισμικό αφαιρεί την υπερβολική έκθεση, αφαιρεί τις σκοτεινές περιοχές, βελτιώνει τα χρώματα, αυξάνει την ευκρίνεια. Και όλα αυτά τα κάνει αυτόματα και πολύ γρήγορα.

Υπάρχει όμως και ένα μειονέκτημα στο νόμισμα. Η επιθετική μείωση θορύβου μπορεί να κάνει μια φωτογραφία που τραβήχτηκε το σούρουπο να φαίνεται κοκκώδης - σαν να περιέχει πολλές μικρές κηλίδες. Αυτό υποβαθμίζει τη λεπτομέρεια και κάνει τα χρώματα αφύσικα.

Τι επηρεάζει ο αριθμός των pixel;

Οι λεπτομερείς προδιαγραφές ενός smartphone συνήθως υποδεικνύουν το φυσικό μέγεθος της μήτρας της κάμερας - κάτι σαν 1/2, 6 ″. Στον ιστότοπο του κατασκευαστή, μπορείτε να βρείτε δεδομένα σχετικά με το μέγεθος pixel στη μήτρα. Αυτή η παράμετρος επηρεάζει τον αριθμό των σημείων στο πλαίσιο. Όσο υψηλότερη είναι η ανάλυση, τόσο καλύτερα αναπαράγονται οι λεπτομέρειες.

Αλλά αν τα pixel είναι μικρά, καθένα από αυτά λαμβάνει λίγο φως και δεν μπορεί να προσδιορίσει με ακρίβεια το χρώμα ενός σημείου στην πραγματική εικόνα. Ως αποτέλεσμα, εμφανίζεται θόρυβος στη φωτογραφία.

Ο θόρυβος είναι διάσπαρτες κουκκίδες τυχαίου χρώματος και φωτεινότητας. Όσο χειρότερος είναι ο φωτισμός και όσο χαμηλότερη είναι η ποιότητα της μήτρας της κάμερας, τόσο περισσότερος θόρυβος θα υπάρχει στη φωτογραφία.

Ο αριθμός του στο πλαίσιο είναι ανάλογος με το μέγεθος των εικονοστοιχείων ή το τετράγωνο της διαγώνιας του πίνακα. Εάν συγκρίνουμε δύο πίνακες με σημεία μεγέθους 1, 55 μm και 1, 1 μm, τότε στο πλαίσιο με τον πρώτο θα υπάρχει ο μισός θόρυβος.

Το δυναμικό εύρος της μήτρας είναι επίσης σημαντικό - η ικανότητά του να συλλαμβάνει ολόκληρο το φάσμα των χρωμάτων και τη φωτεινότητα του περιβάλλοντος κόσμου. Τα φτηνά έχουν μικρή γκάμα, και οι φωτογραφίες αποδεικνύονται ξεθωριασμένες, μουντές.

Γιατί οι κατασκευαστές smartphone κυνηγούν τα pixel

Γιατί οι αγοραστές θέλουν πάντα τα περισσότερα. Ακόμα κι αν σε ένα αυτοκίνητο για 300 άλογα πρέπει να σταθείς σε μποτιλιάρισμα ή να παίξεις πασιέντζα σε έναν κουλ υπολογιστή gaming.

Ποιο smartphone θα αγοράζατε στην ίδια τιμή: με κάμερα 12 MP ή 48 MP; Επιλέγοντας το δεύτερο, λαμβάνετε τέσσερις φορές περισσότερα megapixel με τα ίδια χρήματα. Αλλά οι φωτογραφίες σας δεν θα γίνουν τέσσερις φορές καλύτερες.

Ένας αισθητήρας με πολλά μικρά pixel είναι φθηνότερος από έναν αισθητήρα με μεγάλα pixel και θα πουλήσει καλύτερα.

Οι μεγάλοι πίνακες καταλαμβάνουν περισσότερο χώρο στο εσωτερικό του smartphone. Το οπτικό σύστημα για αυτούς θα πρέπει επίσης να είναι μεγαλύτερο. Αντίστοιχα, θα υπάρχει λιγότερος χώρος για τα υπόλοιπα μέρη του σώματος. Το smartphone θα γίνει πιο χοντρό ή η κάμερα θα προεξέχει. Θα πρέπει να προστατεύεται με σκληρυμένο ή ζαφείρι. Και αυτό είναι επίσης χρήμα.

Η πώληση ενός χοντρού, ακριβού smartphone είναι δύσκολη. Είναι πιο εύκολο να παραγγείλετε πίνακες με μεγάλο αριθμό μικρών εικονοστοιχείων και να πραγματοποιήσετε μια δυνατή εκστρατεία μάρκετινγκ: προσθέστε μια αυτόματη σφραγίδα "shot with a 48MP supermegaflagman" στη φωτογραφία της κάμερας, ώστε όλοι να γνωρίζουν ότι κάποιος αγόρασε ένα νέο smartphone. Και αφήστε τους θαυμαστές και τους επαγγελματίες να χρησιμοποιούν DSLR.

Αν και η Nokia, για παράδειγμα, βρήκε μια ευκαιρία και πήρε τα θρυλικά smartphone Lumia 1020 με κάμερες 41 megapixel. Και αυτό είναι το 2013!

Από τι εξαρτάται πραγματικά η ποιότητα της φωτογραφίας;

Μέγεθος μήτρας και pixel

Εάν τραβήξετε δύο πίνακες της ίδιας ανάλυσης, τότε η φωτογραφία καλύτερης ποιότητας θα ληφθεί ενδεχομένως με τη μεγαλύτερη από αυτές. Εκεί, τα pixel είναι μεγαλύτερα, πράγμα που σημαίνει ότι περισσότερα φωτόνια πέφτουν στο καθένα κατά τη λήψη. Ως αποτέλεσμα, τα υποπίξελ μπορούν να προσδιορίσουν με μεγαλύτερη ακρίβεια το χρώμα ενός συγκεκριμένου σημείου.

Φαίνεται ότι εάν σε μια μήτρα τα εικονοστοιχεία έχουν μέγεθος 1, 4 μικρά, και στην άλλη - 1, 2 μικρά, είναι πρακτικά τα ίδια. Όμως το 17% είναι μια απτή διαφορά που σίγουρα θα φανεί στην ποιότητα των φωτογραφιών και των βίντεο, ειδικά αν τραβάτε σε χαμηλό φωτισμό.

Ένα άλλο σημαντικό σημείο είναι η απόσταση μεταξύ γειτονικών pixel. Σε μικρούς πίνακες, οι κατασκευαστές εξοικονομούν ειλικρινά σε αυτό. Σε μεγαλύτερα, μπορούν να σας επιτρέψουν να διαχωρίσετε ποιοτικά τα γειτονικά pixel έτσι ώστε να μην επηρεάζουν το ένα το άλλο.

Τεχνολογία παραγωγής

Οι νέες μέθοδοι καθιστούν δυνατό τον ακριβέστερο προσδιορισμό της έντασης της ροής φωτός από λιγότερα φωτόνια, πράγμα που σημαίνει ότι μπορείτε να εξασφαλίσετε χαμηλό θόρυβο και καλή απόδοση χρωμάτων, ακόμα κι αν φωτογραφίζετε το σούρουπο χωρίς φλας.

Αλλά πρέπει να διαβάσετε και να αναλύσετε. Για παράδειγμα, το smartphone HTC One (M7) προσέφερε τεχνολογία UltraPixel. Ο κατασκευαστής υποσχέθηκε μια σοβαρή αύξηση στην ποιότητα των φωτογραφιών και των βίντεο.

Στην πραγματικότητα, τα UltraPixel αποδείχτηκαν απλώς μεγαλύτερα pixel 2 micron. Μπορεί αυτό να θεωρηθεί νέα τεχνολογία; Απίθανος. Για σύγκριση: το Google Pixel, το οποίο συναρμολόγησε και η HTC και που κάποτε θεωρούνταν ένα από τα καλύτερα τηλέφωνα με κάμερα στην αγορά, είχε μήτρα με pixel 1,55 microns. Το μέγεθος της κάμερας δεν αυξήθηκε για να μην αυξηθεί το πάχος του smartphone. Η ανάλυση matrix των 5 megapixel ήταν μικρή ακόμη και για το 2014. Ως αποτέλεσμα, δεν υπήρχαν ουρές για το HTC One (M7).

Ένα άλλο παράδειγμα είναι τεχνολογίες όπως το Super Pixel ή το Quad Pixel. Τέσσερα παρακείμενα εικονοστοιχεία μιας μεγάλης μήτρας συνδυάζονται για να ληφθεί μια φωτογραφία χαμηλότερης ανάλυσης, αλλά καλύτερης ποιότητας. Η λύση είναι καθαρά λογισμικό. Εάν η μήτρα είναι έτσι, η απόδοση θα είναι χαμηλή.

Σταθεροποίηση

Η οπτική σταθεροποίηση είναι πάντα καλύτερη από την ψηφιακή. Οι αλγόριθμοι μετα-επεξεργασίας θα εξακολουθούν να εφαρμόζονται στο πλαίσιο και είναι καλύτερα να είναι αρχικά ευκρινές.

Ανίπταμαι διαγωνίως

Για να πλησιάσετε το θέμα στο κάδρο, το οπτικό ζουμ μετατοπίζει τους φακούς και η ποιότητα της φωτογραφίας ουσιαστικά δεν επηρεάζεται. Το ψηφιακό ζουμ επεκτείνει μέρος της εικόνας για να γεμίσει ολόκληρο το κάδρο. Αυτή η δυνατότητα είναι διαθέσιμη σε οποιοδήποτε πρόγραμμα επεξεργασίας φωτογραφιών, συχνά ακόμη και σε μια τυπική εφαρμογή κάμερας. Επομένως, δεν έχει νόημα να πληρώσετε για ψηφιακό ζουμ.

Σύστημα αυτόματης εστίασης

Το Contrast AF είναι ένα φθηνό σύστημα για μέτριες κάμερες. Η αυτόματη εστίαση ανίχνευσης φάσης είναι κατάλληλη εάν φωτογραφίζετε παιδιά, γάτες ή αθλητές που τρέχουν γρήγορα. Αλλά η ιδανική επιλογή είναι ένα υβριδικό σύστημα που συνδυάζει τα πλεονεκτήματα της ανίχνευσης φάσης και της αυτόματης εστίασης ανίχνευσης αντίθεσης.

Διάφραγμα

Δεδομένου ότι ένα smartphone χρησιμοποιείται για λήψη σε διάφορες καταστάσεις, μια κάμερα με μεγαλύτερο διάφραγμα θα ωφεληθεί: τα f / 1, 7 είναι καλύτερα από τα f / 2, 0. Όσο μεγαλύτερη είναι η τιμή (ή τόσο μικρότερος είναι ο αριθμός μετά την κάθετο), όσο υψηλότερο είναι το διάφραγμα του φακού και τόσο πιο αποτελεσματικό θα είναι.εργαστείτε το σούρουπο ή σε εσωτερικούς χώρους.

Μάρκα

Ναι, δεν είναι μόνο διαφημιστικό εργαλείο. Συμβαίνει ότι η ίδια μήτρα είναι εγκατεστημένη στο κινεζικό smartphone και στη ναυαρχίδα της μάρκας A. Αλλά οι λήψεις εξόδου είναι πολύ διαφορετικές.

Εάν ο κατασκευαστής δεν επενδύσει κόπο και χρήματα για την ανάπτυξη εξαρτημάτων, τεχνολογιών και λογισμικού, δεν πρέπει να περιμένετε όμορφα, καθαρά πλαίσια. Αν κάνει οικονομία σε όλα, για παράδειγμα, βάλει φθηνούς φακούς με κακή διαφάνεια, αυτό θα επηρεάσει το αποτέλεσμα.

Τι να θυμάστε

• Δεκάδες megapixel είναι κυρίως μάρκετινγκ. Η ποιότητα των φωτογραφιών και των βίντεο δεν εξαρτάται άμεσα από αυτά.
• Ακόμη και 5 ή 8 megapixel είναι αρκετά για να εκτυπώσετε μια εικόνα καλής ποιότητας σε ένα οριζόντιο φύλλο. Η ανάλυση οθόνης 4K μιας προηγμένης τηλεόρασης είναι περίπου 8-9 megapixel. Full HD - μόνο 2 megapixel.
• Τα μεγαλύτερα pixel συλλέγουν περισσότερο φως. Το αποτέλεσμα είναι ένα ευκρινές, λεπτομερές πλαίσιο με φυσική αναπαραγωγή χρωμάτων και χωρίς θόρυβο.
• Αν δεν θέλεις να ασχοληθείς με τη θεωρία, πήγαινε στην πράξη. Οι συγκριτικές αξιολογήσεις smartphone και φωτογραφίες από κάμερες (πλήρους μεγέθους και περικομμένα - κομμένα και μεγεθυσμένα θραύσματα) θα καταστήσουν δυνατή την κατανόηση της πραγματικής κατάστασης.