Hvorfor kapløbet om megapixel i smartphones er absurd

2024 Forfatter: Malcolm Clapton | [email protected]. Sidst ændret: 2023-12-17 03:51

Billedets kvalitet afhænger af mange egenskaber, så kameraet på 48 megapixel siger stadig ikke noget.

Sådan fungerer smartphone-kameraet

Et kamera er en kompleks ting: det kombinerer en sensor, et optisk system, en controller og andre hjælpekomponenter samt software til foto- og videobehandling. Lad os overveje hvert element mere detaljeret.

Matrix

Matrixen er et rektangulært mikrokredsløb, der består af lysfølsomme elementer - pixels. Hver pixel indeholder tre underpixler. Én underpixel transmitterer kun bestemte bølgelængder: for rød, grøn eller blå (rød, grøn, blå). Denne farvemodel kaldes RGB.

Også matrixen kan være monokrom uden farvefiltre. Tre gange så mange fotoner falder på hver af dens pixels. Som et resultat er sort-hvide billeder skarpere. Sådanne matricer kan bruges til at forbedre farvebilledet fra et andet kameramodul.

En af de vigtigste egenskaber ved en matrix er opløsning. Det afspejler, hvor mange pixels der passer på det.

Linse

Den lille smartphonelinse er nærmest et smykke. Et sjældent system indeholder 4-5 elementer - normalt 7-8 eller flere.

I smartphones med flere kameraer vil hver matrix have sin egen linse. Hver af dem løser sit eget problem:

• Teleobjektiv (telefoto) er nødvendig for at optage på lang afstand.
• Vidvinkel (shirik) vil hjælpe med at passe flere objekter i rammen - dette er nyttigt til gruppebilleder og arkitekturfotografering.
• Universel objektivet giver dig mulighed for moderat godt at optage ethvert motiv: fra et portræt til et landskab.
• Varifokal linse (zoom) kan bringe motivet tættere på.

Linser til smartphone-linser er lavet af glas eller specielle polymerer. Hvis deres gennemsigtighed er langt fra ideel, og elementerne ikke er godt tilpasset, skal du ikke forvente gode billeder. Selvom objektivet bevæger sig et par mikrometer, vil det optiske system defokusere.

Mellemgulv

Membranen er det hul, hvorigennem lyset kommer ind i kameraet. Hvor meget lys sensoren kan modtage afhænger af det. Blændeværdien udsendes i formatet f/1, 7.

Stabiliseringssystem

Stabilisering kompenserer for sløring fra kamerarystelser, f.eks. når du optager håndholdt i stedet for at bruge et stativ. Det kan være af to typer:

• Optisk. Et ærligt elektronisk-mekanisk system, der fysisk holder kameraet i én position (det prøver i hvert fald). Det giver dig skarpere billeder med minimal støj og fjerner praktisk talt behovet for softwarebehandling.
• Elektronisk. Disse er softwarealgoritmer. Kameraet ryster stadig, men ved at analysere flere billeder skabes et mere eller mindre anstændigt resultat.

Autofokus system

Autofokus bestemmer selv afstanden til objektet og justerer parametrene for kameraets optik i overensstemmelse hermed. Tre typer systemer bruges i moderne smartphones:

• Fase. Specielle sensorer opsamler lysstråler på forskellige punkter i rammen. Lyset opdeles derefter i to strømme og sendes til en lyssensor for at bestemme afstanden til objektet. Fordele: høj præcision og arbejdshastighed. Ulemper: høj pris, kompleksitet af designet og dets indstillinger.
• Kontrasterende. Kontrasten af scenen analyseres. Ved at flytte linserne forsøger kameraet at maksimere motivets kontrast mod baggrunden. Fordele: kompakt størrelse og lave omkostninger. Ulemper: Systemet er langsommere og er ikke velegnet til dynamiske scener.
• Hybrid. Kombinerer fase- og kontrastfokusering for at få de bedste resultater.

Software

Software kan også betragtes som en del af kameraet, fordi det er direkte involveret i at opnå resultatet af optagelsen. I dag giver ingen smartphone dig rammer, som de er, uden softwarebehandling. Sofistikerede algoritmer, der ofte bruger en enorm database eller kunstig intelligens-teknologi, redigerer hvert skud for at "gøre dig smuk."

Rå billeder vil ikke være lyse eller klare nok. Softwaren fjerner overeksponering, trækker mørke områder ud, forbedrer farver, øger skarpheden. Og det gør alt dette automatisk og meget hurtigt.

Men der er også en bagside ved mønten. Aggressiv støjreduktion kan få et billede, der er taget i skumringen, til at virke kornet – som om det indeholder mange små pletter. Dette forringer detaljer og gør farver unaturlige.

Hvad påvirker antallet af pixels?

De detaljerede specifikationer for en smartphone angiver normalt den fysiske størrelse af kameramatricen - noget i retning af 1/2, 6 ″. På producentens hjemmeside kan du finde data om pixelstørrelsen i matrixen. Denne parameter påvirker antallet af punkter i rammen. Jo højere opløsning, jo bedre gengives detaljerne.

Men hvis pixels er små, modtager hver af dem lidt lys og kan ikke nøjagtigt bestemme farven på et punkt i det rigtige billede. Som et resultat opstår der støj på billedet.

Støj er spredte prikker af tilfældig farve og lysstyrke. Jo dårligere belysning og jo lavere kvalitet af kameramatrixen, jo mere støj vil der være på billedet.

Dens nummer i rammen er proportional med pixelstørrelsen eller kvadratet af matrixdiagonalen. Hvis vi sammenligner to matricer med punkter på størrelse 1, 55 µm og 1, 1 µm, vil der i rammen med den første være halvdelen af støjen.

Matrixens dynamiske område er også vigtigt - dens evne til at fange hele spektret af farver og lysstyrke i den omgivende verden. De billige har en lille rækkevidde, og billederne viser sig at være falmede, slørede.

Hvorfor smartphone-producenter jagter pixels

Fordi købere altid vil have mest. Også selvom man i en bil til 300 heste skal stå i en bilkø eller spille kabale på en fed spillecomputer.

Hvilken smartphone ville du købe til samme pris: med et 12 MP kamera eller et 48 MP? Vælger du den anden, får du fire gange flere megapixel for de samme penge. Men dine billeder bliver ikke fire gange bedre.

En sensor med mange små pixels er billigere end en sensor med store pixels og vil sælge bedre.

Store matricer fylder mere inde i smartphonen. Det optiske system til dem burde også være større. Derfor vil der være mindre plads til resten af kroppens dele. Smartphonen bliver tykkere, eller kameraet stikker ud. Det skal beskyttes med hærdet eller safirglas. Og det er også penge.

Det er svært at sælge en fed, dyr smartphone. Det er nemmere at bestille matricer med et stort antal små pixels og gennemføre en højlydt marketingkampagne: Tilføj et automatisk stempel "skudt med en 48MP supermegaflagman" til kamerabilledet, så alle ved, at nogen har købt en ny smartphone. Og lad fans og professionelle bruge DSLR'er.

Selvom Nokia for eksempel tog en chance og fik de legendariske smartphones Lumia 1020 med 41 megapixel kameraer. Og det er i 2013!

Hvad afhænger kvaliteten af billedet egentlig af?

Matrix og pixelstørrelse

Hvis du tager to matricer med samme opløsning, vil billedet af bedre kvalitet potentielt blive opnået med den største af dem. Der er pixels større, hvilket betyder, at der falder flere fotoner på hver enkelt, når der optages. Som et resultat kan subpixels mere præcist bestemme farven på et bestemt punkt.

Det ser ud til, at hvis pixels i en matrix er 1, 4 mikron i størrelse, og i den anden - 1, 2 mikron, er de praktisk talt de samme. Men 17 % er en håndgribelig forskel, der helt sikkert vil vise sig i kvaliteten af billeder og videoer, især hvis du optager i svagt lys.

Et andet vigtigt punkt er afstanden mellem tilstødende pixels. I små matricer sparer producenterne ærligt talt på det. I større kan de give dig mulighed for kvalitativt at adskille nabopixels, så de ikke påvirker hinanden.

Produktionsteknologi

Nye metoder gør det muligt mere præcist at bestemme intensiteten af lysfluxen ud fra færre fotoner, hvilket betyder, at du kan sikre lav støj og god farvegengivelse, selvom du skyder i skumringen uden blitz.

Men du skal læse og analysere. For eksempel tilbød HTC One (M7)-smartphonen UltraPixel-teknologi. Producenten lovede en seriøs stigning i kvaliteten af fotos og videoer.

Faktisk viste UltraPixels sig kun at være større 2 mikron pixels. Kan dette betragtes som en ny teknologi? Usandsynlig. Til sammenligning: Google Pixel, som HTC også samlede, og som på et tidspunkt blev betragtet som en af de bedste kameratelefoner på markedet, havde en matrix med pixels på 1,55 mikron. Størrelsen på kameraet blev ikke øget for ikke at øge tykkelsen af smartphonen. Matrixopløsningen på 5 megapixels var lille selv for 2014. Som følge heraf var der ingen køer til HTC One (M7).

Et andet eksempel er teknologier som Super Pixel eller Quad Pixel. Fire tilstødende pixels af en stor matrix kombineres for at opnå et billede med en lavere opløsning, men af bedre kvalitet. Løsningen er rent software. Hvis matrixen er halvdårlig, vil effektiviteten være lav.

Stabilisering

Optisk stabilisering er altid bedre end digital. Efterbehandlingsalgoritmer vil stadig blive anvendt på rammen, og det er bedre, hvis det er skarpt i starten.

Zoom

For at komme tættere på motivet i rammen flytter den optiske zoom linserne, og kvaliteten af billedet påvirkes praktisk talt ikke. Digital zoom strækker en del af billedet, så det fylder hele rammen. Denne funktion er tilgængelig i ethvert fotoredigeringsprogram, ofte endda i en standardkameraapplikation. Derfor giver det ikke mening at betale for digital zoom.

Autofokus system

Kontrast AF er et billigt system til middelmådige kameraer. Faseregistreringsautofokus er velegnet, hvis du skyder hurtigt løbende børn, katte eller atleter. Men den ideelle mulighed er et hybridsystem, der kombinerer fordelene ved fasedetektion og kontrastdetektionsautofokus.

Mellemgulv

Da en smartphone bruges til at optage i en række forskellige situationer, vil et kamera med en større blænde drage fordel: f / 1, 7 er bedre end f / 2, 0. Jo højere værdi (eller jo lavere tal efter skråstregen), jo højere objektivblænden er, og jo mere effektiv vil den være, arbejde i skumringen eller indendørs.

Mærke navn

Ja, det er ikke kun et reklameværktøj. Det sker, at den samme matrix er installeret i den kinesiske smartphone og flagskibet af A-mærket. Men udgangsbillederne er meget forskellige.

Hvis producenten ikke investerer kræfter og penge i udviklingen af komponenter, teknologier og software, skal du ikke forvente smukke, klare rammer. Hvis han sparer på alt, for eksempel tager billige linser på med dårlig gennemsigtighed, vil det påvirke resultatet.

Hvad skal man huske

• Dusinvis af megapixels er primært markedsføring. Kvaliteten af billeder og videoer afhænger ikke direkte af dem.
• Selv 5 eller 8 megapixel er nok til at printe et billede af god kvalitet på et liggende ark. 4K-skærmopløsningen på et avanceret tv er omkring 8-9 megapixel. Fuld HD - kun 2 megapixel.
• Større pixels samler mere lys. Resultatet er en sprød, veldetaljeret ramme med naturlig farvegengivelse og ingen støj.
• Hvis du ikke vil bøvle med teori, så gå til praksis. Sammenlignende anmeldelser af smartphones og fotos fra kameraer (i fuld størrelse og beskåret - klippede og forstørrede fragmenter) vil gøre det muligt at forstå den virkelige tilstand.