Miksi kilpa älypuhelimien megapikseleistä on järjetöntä

2024 Kirjoittaja: Malcolm Clapton | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2023-12-17 03:55

Valokuvan laatu riippuu monista ominaisuuksista, joten 48 megapikselin kamera ei silti kerro mitään.

Kuinka älypuhelimen kamera toimii

Kamera on monimutkainen asia: siinä yhdistyvät sensori, optinen järjestelmä, ohjain ja muut apukomponentit sekä ohjelmistot valokuvien ja videoiden käsittelyyn. Tarkastellaan jokaista elementtiä yksityiskohtaisemmin.

Matriisi

Matriisi on suorakaiteen muotoinen mikropiiri, joka koostuu valoherkistä elementeistä - pikseleistä. Jokainen pikseli sisältää kolme osapikseliä. Yksi alipikseli lähettää vain tiettyjä aallonpituuksia: punaista, vihreää tai sinistä (punainen, vihreä, sininen). Tätä värimallia kutsutaan nimellä RGB.

Matriisi voi myös olla yksivärinen, ilman värisuodattimia. Jokaiselle sen pikselille putoaa kolme kertaa enemmän fotoneja. Tämän seurauksena mustavalkoiset valokuvat ovat terävämpiä. Tällaisia matriiseja voidaan käyttää värikuvan parantamiseen toisesta kameramoduulista.

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

Linssi

Älypuhelimen pieni linssi on melkein koru. Harvinainen järjestelmä sisältää 4–5 elementtiä – yleensä 7–8 tai enemmän.

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

• Teleobjektiivi (tele) tarvitaan pitkän matkan kuvaamiseen.
• Laajakulma (shirik) auttaa sovittamaan enemmän esineitä kehykseen - tämä on hyödyllistä ryhmäkuvissa ja arkkitehtuurikuvauksessa.
• Universaali objektiivin avulla voit kuvata kohtalaisen hyvin mistä tahansa kohteesta: muotokuvasta maisemaan.
• Varifocal linssi (zoom) voi tuoda kohteen lähemmäksi.

Älypuhelinlinssien linssit on valmistettu lasista tai erikoispolymeereistä. Jos niiden läpinäkyvyys on kaukana ihanteellisesta ja elementit eivät ole hyvin sovitettuja, älä odota hyviä kuvia. Vaikka linssi liikkuisi muutaman mikronin, optinen järjestelmä hajoaa.

Kalvo

Kalvo on reikä, jonka kautta valo pääsee kameraan. Se, kuinka paljon valoa anturi voi vastaanottaa, riippuu siitä. Aukon arvo tulostetaan f / 1, 7 -muodossa.

Vakautusjärjestelmä

Vakautus kompensoi kameran tärinän aiheuttamaa epätarkkuutta, kuten kuvattaessa kädessä jalustaa käytettäessä. Se voi olla kahta tyyppiä:

• Optinen. Rehellinen elektronis-mekaaninen järjestelmä, joka pitää kameran fyysisesti yhdessä asennossa (ainakin yrittää). Se antaa terävämpiä kuvia minimaalisella kohinalla ja käytännössä eliminoi ohjelmistokäsittelyn tarpeen.
• Elektroninen. Nämä ovat ohjelmistoalgoritmeja. Kamera tärisee edelleen, mutta useampaa kuvaa analysoimalla saadaan enemmän tai vähemmän kunnollinen tulos.

Automaattinen tarkennusjärjestelmä

Automaattitarkennus itse määrittää etäisyyden kohteeseen ja säätää kameran optiikan parametreja sen mukaan. Nykyaikaisissa älypuhelimissa käytetään kolmen tyyppisiä järjestelmiä:

• Vaihe. Erikoisanturit keräävät valonsäteitä kehyksen eri kohtiin. Valo jaetaan sitten kahteen virtaan ja lähetetään valoanturiin etäisyyden kohteeseen määrittämiseksi. Edut: korkea tarkkuus ja nopeus. Haitat: korkea hinta, suunnittelun ja sen asetusten monimutkaisuus.
• Kontrasti. Kohtauksen kontrasti analysoidaan. Objektiivia siirtämällä kamera yrittää maksimoida kohteen kontrastin taustaa vasten. Edut: kompakti koko ja alhaiset kustannukset. Haitat: Järjestelmä on hitaampi, eikä se sovellu hyvin dynaamisiin kohtauksiin.
• Hybridi. Yhdistää vaihe- ja kontrastitarkennusta saadakseen parhaat tulokset.

Ohjelmisto

Ohjelmistoa voidaan pitää myös osana kameraa, koska se osallistuu suoraan kuvaustuloksen saamiseen. Nykyään mikään älypuhelin ei anna sinulle kehyksiä sellaisina kuin ne ovat ilman ohjelmistokäsittelyä. Kehittyneet algoritmit, jotka käyttävät usein laajaa tietokantaa tai tekoälyteknologiaa, muokkaavat jokaista kuvaa "tehdäkseen sinusta kauniin".

Raakakuvat eivät ole tarpeeksi kirkkaita tai selkeitä. Ohjelmisto poistaa ylivalotuksen, vetää esiin tummat alueet, parantaa värejä ja lisää terävyyttä. Ja se tekee kaiken tämän automaattisesti ja erittäin nopeasti.

Mutta kolikolla on myös huono puoli. Aggressiivinen kohinanvaimennus voi saada hämärässä otetun valokuvan näyttämään rakeiselta - ikään kuin siinä olisi monia pieniä pilkkuja. Tämä heikentää yksityiskohtia ja tekee väreistä epäluonnollisia.

Mihin pikselien määrä vaikuttaa?

Älypuhelimen yksityiskohtaiset tekniset tiedot osoittavat yleensä kameramatriisin fyysisen koon - jotain 1/2, 6 ″. Valmistajan verkkosivuilta löydät tiedot pikselien koosta matriisissa. Tämä parametri vaikuttaa kehyksen pisteiden määrään. Mitä korkeampi resoluutio, sitä paremmin yksityiskohdat toistetaan.

Mutta jos pikselit ovat pieniä, jokainen niistä saa vähän valoa eivätkä voi määrittää tarkasti pisteen väriä todellisessa kuvassa. Tämän seurauksena valokuvassa näkyy kohinaa.

Kohina on satunnaisen värin ja kirkkauden hajallaan olevia pisteitä. Mitä huonompi valaistus ja huonompi kameramatriisin laatu, sitä enemmän kohinaa kuvassa on.

Sen numero kehyksessä on verrannollinen pikselin kokoon tai matriisin diagonaalin neliöön. Jos vertaamme kahta matriisia, joiden pisteet ovat kooltaan 1, 55 µm ja 1, 1 µm, niin ensimmäisessä kehyksessä kohina on puolet.

Matriisin dynaaminen alue on myös tärkeä - sen kyky kaapata ympäröivän maailman koko värispektri ja kirkkaus. Halvoilla on pieni valikoima, ja valokuvat osoittautuvat haalistuneiksi, sumeiksi.

Miksi älypuhelinvalmistajat jahtaavat pikseleitä

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

Minkä älypuhelimen ostaisit samalla hinnalla: 12 megapikselin kameralla vai 48 megapikselin kameralla? Valitsemalla toisen, saat neljä kertaa enemmän megapikseliä samalla rahalla. Mutta valokuvasi eivät muutu neljä kertaa paremmiksi.

Anturi, jossa on paljon pieniä pikseleitä, on halvempi kuin suurilla pikseleillä varustettu anturi, ja se myy paremmin.

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

Lihavan ja kalliin älypuhelimen myynti on vaikeaa. On helpompaa tilata matriiseja, joissa on suuri määrä pieniä pikseleitä ja tehdä äänekäs markkinointikampanja: lisää kamerakuvaan automaattinen leima”shot with 48MP supermegaflagman”, jotta kaikki tietävät, että joku on ostanut uuden älypuhelimen. Ja anna fanien ja ammattilaisten käyttää DSLR-laitteita.

Vaikka esimerkiksi Nokia tarttui riskiin ja sai legendaariset älypuhelimet Lumia 1020 41 megapikselin kameroilla. Ja tämä on vuonna 2013!

Mistä kuvan laatu oikein riippuu?

Matriisi ja pikselin koko

Jos otat kaksi saman resoluution matriisia, parempilaatuinen kuva saadaan mahdollisesti suuremmalla. Siellä pikselit ovat suurempia, mikä tarkoittaa, että enemmän fotoneja putoaa jokaiseen kuvattaessa. Tämän seurauksena osapikselit voivat määrittää tarkemmin tietyn pisteen värin.

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

Toinen tärkeä seikka on vierekkäisten pikselien välinen etäisyys. Pienissä matriiseissa valmistajat säästävät suoraan siitä. Suuremmissa niiden avulla voit erottaa laadullisesti viereiset pikselit, jotta ne eivät vaikuta toisiinsa.

Tuotantoteknologia

Uudet menetelmät mahdollistavat valovirran intensiteetin määrittämisen tarkemmin pienemmillä fotoneilla, mikä tarkoittaa, että voit varmistaa alhaisen kohinan ja hyvän värintoiston, vaikka kuvaat hämärässä ilman salamaa.

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

Itse asiassa UltraPixels osoittautui vain suuremmiksi 2 mikronin pikseleiksi. Voiko tätä pitää uutena teknologiana? Epätodennäköistä. Vertailun vuoksi: Google Pixelissä, jonka HTC myös kokosi ja jota pidettiin aikanaan yhtenä markkinoiden parhaista kamerapuhelimista, oli matriisi, jonka pikseleitä oli 1,55 mikronia. Kameran kokoa ei lisätty, jotta älypuhelimen paksuus ei kasvaisi. Matriisiresoluutio 5 megapikseliä oli pieni jopa vuodelle 2014. Tämän seurauksena HTC One (M7) -puhelimeen ei muodostunut jonoja.

Toinen esimerkki on tekniikat, kuten Super Pixel tai Quad Pixel. Suuren matriisin neljä vierekkäistä pikseliä yhdistetään pienemmän resoluution, mutta paremman kuvan saamiseksi. Ratkaisu on puhtaasti ohjelmisto. Jos matriisi on niin-niin, tehokkuus on alhainen.

Vakautus

Optinen stabilointi on aina parempi kuin digitaalinen. Jälkikäsittelyalgoritmeja sovelletaan edelleen kehykseen, ja on parempi, jos se on aluksi terävä.

Zoomaus

Päästäkseen lähemmäksi kuvassa olevaa kohdetta optinen zoom siirtää linssejä, eikä valokuvan laatu käytännössä vaikuta. Digitaalinen zoom venyttää osan kuvasta täyttämään koko ruudun. Tämä ominaisuus on käytettävissä missä tahansa valokuvaeditorissa, usein jopa tavallisessa kamerasovelluksessa. Siksi digitaalisesta zoomista ei ole järkevää maksaa.

Automaattinen tarkennusjärjestelmä

Contrast AF on edullinen järjestelmä keskinkertaisille kameroille. Vaiheentunnistuksen automaattitarkennus sopii, jos kuvaat nopeasti juoksevia lapsia, kissoja tai urheilijoita. Mutta ihanteellinen vaihtoehto on hybridijärjestelmä, jossa yhdistyvät vaiheentunnistuksen ja kontrastintunnistuksen automaattitarkennus.

Kalvo

Koska älypuhelinta käytetään kuvaamiseen erilaisissa tilanteissa, suuremmalla aukolla varustettu kamera hyötyy: f / 1, 7 on parempi kuin f / 2, 0. Mitä suurempi arvo (tai sitä pienempi numero kauttaviivan jälkeen), mitä suurempi objektiivin aukko on ja sitä tehokkaampi se on. Työskentele hämärässä tai sisätiloissa.

Tuotenimi

Kyllä, se ei ole vain mainosväline. Tapahtuu, että sama matriisi on asennettu kiinalaiseen älypuhelimeen ja A-tuotemerkin lippulaivaan. Mutta lopputulokset ovat hyvin erilaisia.

Jos valmistaja ei sijoita vaivaa ja rahaa komponenttien, teknologioiden ja ohjelmistojen kehittämiseen, sinun ei pitäisi odottaa kauniita, selkeitä kehyksiä. Jos hän säästää kaikesta, esimerkiksi laittaa halpoja linssejä, joiden läpinäkyvyys on huono, tämä vaikuttaa tulokseen.

Mitä pitää muistaa

• Kymmenet megapikselit ovat ensisijaisesti markkinointia. Kuvien ja videoiden laatu ei suoraan riipu niistä.
• Jo 5 tai 8 megapikseliä riittää tulostamaan laadukkaan kuvan vaakasuuntaiselle arkille. Edistyneen television 4K-näytön resoluutio on noin 8-9 megapikseliä. Full HD - vain 2 megapikseliä.
• Suuremmat pikselit keräävät enemmän valoa. Tuloksena on terävä, hyvin yksityiskohtainen kehys, jossa on luonnollinen värien toisto ja ilman kohinaa.
• Jos et halua vaivautua teoriaan, mene käytäntöön. Vertailevat arviot älypuhelimista ja valokuvista kameroista (täysikokoiset ja rajatut - leikatut ja suurennetut fragmentit) antavat mahdollisuuden ymmärtää asioiden todellista tilaa.