Mitä älypuhelimien kameroiden ominaisuudet kertovat ja voitko niihin luottaa?

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

Lifehacker kertoo kuinka selvittää kymmeniä megapikseleitä ja erilaisia polttoväliä.

Älypuhelimien kehityksen kynnyksellä erottui erillinen luokka - kamerapuhelin: näissä vempaimissa suurin huomio kiinnitettiin kameraan. Nyt lähes jokaisen tuotemerkin jokainen lippulaivamalli yrittää herättää huomiota monimutkaisimmalla ja mielenkiintoisimmalla kameratoteutuksella. Laitteiden ominaisuuksia peittävät äänekkäät sanat, rohkeat iskulauseet, valtavat määrät ja omat teknologioiden nimet. Mutta onko mahdollista vähentää niistä mitään hyödyllistä ja ymmärtää, pystyykö tämä kamera tuottamaan kunnollisen kuvan? Selvitetään se nyt.

Älypuhelinkameroiden tärkeimmät ominaisuudet

Älypuhelimen kameran ominaisuudet ovat olennaisesti samat kuin minkä tahansa digitaalikameran. Mutta sinun on ymmärrettävä, mistä tämä tai tämä parametri on vastuussa.

megapikseliä

Valmistajat kiinnittävät niihin eniten huomiota mainoskampanjoissaan. Pikseli on valoherkkä elementti kameran tunnistimessa tai valodiodissa. Se koostuu neljästä osapikselistä, joista jokainen päästää valosuodattimien ansiosta läpi vain oman sävynsä valon. Useimmiten nämä ovat punaisia, sinisiä ja vihreitä. Näiden värien yhdistelmästä saadaan halutun sävyn ja halutun kirkkauden piste.

Jotkut valmistajat ovat siirtymässä pois suosituimmasta mallista ja lisäävät valkoisen tai keltaisen punaisen, sinisen ja vihreän värisuodattimeen. Tässä tapauksessa valodiodi vangitsee enemmän valoa ja kuvat ovat kirkkaampia.

Megapikselit osoittavat, minkä resoluution kamera pystyy ottamaan kuvia, eli kuinka monesta miljoonasta pikselistä lopullinen kuva koostuu.

Nykyään monet valmistajat esittelevät älypuhelimia 48, 64 tai 108 megapikselin kameroilla, jotka toimivat pisteiden yhdistämistilassa. Tällaisissa antureissa pikselit eivät koostu neljästä, vaan 16 alipikselistä yhdistettynä neljään. Kun esimerkiksi klassisessa sensorissa yksi pikseli koostuu yhdestä sinisestä, kahdesta vihreästä ja yhdestä punaisesta alipikselistä, korkearesoluutioisissa kameroissa se koostuu neljästä sinisestä, kahdeksasta vihreästä ja neljästä punaisesta alipikselistä.

Lisäämällä pikseleiden määrää valoherkkyys kasvaa ja kuvan dynaaminen alue kasvaa - ero valokuvan tummimpien ja vaaleimpien alueiden välillä. Mutta samaan aikaan 48 megapikselin kamerat tällaisen yhdistelmän ansiosta itse asiassa luovat kuvia, joiden resoluutio on 12 megapikseliä. Eikä tässä ole mitään vikaa: näin on, kun määrä muuttuu laaduksi, ja kuvat, joiden resoluutio on 4000 × 3000 (samat 12 megapikseliä), riittävät julkaistaviksi sosiaalisissa verkostoissa.

Anturin koko

Tämä on ehkä älypuhelimen kameran tärkein elementti. Anturin koko ilmaisee alueen, jolla valoherkät diodit sijaitsevat. Mitä suurempi anturi, sitä suurempia pikselit itse voivat olla, ja mitä suurempi pikseli, sitä paremmin se poimii valoa. Tyypilliset pikselikoot nykyaikaisissa mobiilikameran antureissa ovat 0,8 - 2,4 mikronia, mutta jälkimmäinen saavutetaan täsmälleen yhdistämällä osapikseleitä, joista puhuimme edellisessä kappaleessa.

Mitä enemmän valoa anturi pystyy ottamaan, sitä parempia kameran ottamia kuvia tulee. Tämä on erityisen tärkeää kuvattaessa hämärässä. Ja tällaisessa tilanteessa voi käydä niin, että anturi, jossa on pienempi määrä suurempia pikseleitä, tuottaa paremman kuvan kuin anturi, jossa on suurempi määrä pienempiä pikseleitä, koska jokainen fotodiodi on saanut enemmän valoa ja vastaavasti enemmän tietoa.

Toisin sanoen kamera, jossa on vähemmän pikseleitä teknisissä tiedoissaan, voi ylittää kameran, jossa on valtava määrä pikseleitä, koska itse pikselit ovat suurempia.

Nykyaikaisissa älypuhelimissa anturien mitat ilmoitetaan tuuman murto-osina. Suurin anturi - 50 megapikselin Samsung ISOCELL GN2 - on asennettu Xiaomi Mi 11 Ultraan: sen lävistäjä on 1/1, 12 tuumaa.

Linssit

Käytetyillä linsseillä on merkittävä vaikutus kuvanlaatuun. Ne koostuvat linsseistä - läpinäkyvistä levyistä, joilla on tietyt optiset ominaisuudet. Linssin päätehtävä on vääristää oikein tuleva valonsäde. Vääristymän tyyppi riippuu levyn muodosta.

Linssit koostuvat useimmiten useista linsseistä, koska yksi ei riitä. Eritiheyksiset kaarevat ja koverat linssit vuorottelevat keskenään. Oikea valinta ja sijoitus objektiivissa vaikuttaa kuvan selkeyteen ja kontrastiin. Kaarevilla linsseillä voi esiintyä optista vääristymistä. Joissakin objektiiveissa, kuten laajakulmalinsseissä, vääristymisestä on päinvastoin tullut tyylillinen ominaisuus. Totta, jotkut laitteet korjaavat ne ohjelmallisesti jälkikäsittelyvaiheessa.

Nykyaikaisissa älypuhelimissa kameramoduulit koostuvat useista objektiiveista, joista jokaisella on oma anturi, joka sopii tiettyyn tehtävään. Useimmiten nämä ovat vakio-, laajakulma- ja makroobjektiivit. Samaan aikaan ei voida sanoa, että älypuhelimet, joissa on useita linssejä, kuvaavat selvästi paremmin kuin yhdellä: se riippuu tietyn laitteen toteutuksesta. Saattaa käydä niin, että yhden moduulin monista kameroista yksikään ei anna hyväksyttävää tulosta, eikä määräkään muutu laaduksi.

Polttoväli ja aukko

Mitä pienempi polttoväli, sitä suurempi on objektiivin katselukulma ja päinvastoin - suurella polttovälillä objektiivit ampuvat kauas, mutta samalla pienellä katselukulmalla.

Aukko näyttää kuinka paljon valoa osuu kameran anturiin objektiivin läpi. Useimmissa älypuhelimissa on kiinteä aukko, joka on polttovälin suhde kameran sisääntulon kokoon.

Mitä enemmän valoa osuu tunnistimeen ja mitä suurempi kameran sisääntuloaukko, sitä pienempi on syväterävyys, eli vain kohde on tarkentunut ja sen takana oleva tausta sumea.

Syvyysterävyyden lisäämiseksi sinun on pienennettävä tuloa, mutta tämä heikentää myös kirkkautta. Älypuhelimissa tämä saavutetaan useimmiten ohjelmallisesti. Nykyaikaisissa laitteissa käytetään kuitenkin moduuleja, joissa on useita linssejä - erikokoisilla linsseillä, eri polttoväleillä ja aukoilla. Joten sen sijaan, että luottaisit ohjelmiston käsittelyyn, voit vaihtaa objektiivien välillä.

Nykyään älypuhelimet on varustettu edistyneillä automaattitarkennusjärjestelmillä. Esimerkiksi PDAF-tekniikassa joitain kameran anturin pisteistä käytetään polttopisteinä. Kaksi vierekkäistä pikseliä on sijoitettu siten, että yksi niistä havaitsee ylhäältä ja toinen alhaalta tulevan valovirran, ja järjestelmä säätää tarkennusta, jos pikseleille putoaa eri määriä valoa.

Mukana on myös laser- ja kontrastipohjainen automaattitarkennus. Jotkut yritykset käyttävät kameroissa tekniikoita, joiden avulla voit keskittyä tiettyihin kehyksen esineisiin, esimerkiksi tunnistaa kasvot ja tehdä niistä selkeämpiä.

Zoomaus

Zoom näyttää, kuinka lähellä kuva voi olla. Zoomausvaihtoehtoja on kaksi: digitaalinen ja optinen. Digitaalinen yksinkertaisesti suurentaa ja rajaa kuvan täysikokoisena. Optisessa linssissä käytetään suurentamiseen erikoislinssejä, jotka oikean linssijärjestelmän ansiosta voivat näyttää kauas.

Älypuhelimien kameroiden kehittyessä yhä enemmän optisella zoomilla varustettuja moduuleja on alkanut ilmestyä - yleensä 2X tai 3X. On kuitenkin myös vaihtoehtoja, joita valmistajat kutsuvat periskoopiksi. Tällaisissa linsseissä käytetään älypuhelimen rungossa sivuttain sijoitettua linssien ja peilien järjestelmää, ja niiden ansiosta voit saada esimerkiksi viisinkertaisen zoomin. Se, kuinka lähelle kuvaa pääset, riippuu polttovälistä.

Älypuhelimien suurin optinen zoomi on nykyään 10x. Se löytyy Huawei P40 Pro +:sta (sama "periskooppi" käytetään siinä) ja Samsung Galaxy S21 Ultran yksittäisissä linsseissä. Niissä tapauksissa, joissa tällaista voimakasta zoomia ei tarvita, näissä älypuhelimissa on myös objektiivit pienemmällä suurennuksella - kolme kertaa.

Apuanturit

Valoanturit, syvyysanturit, etäisyysmittarit, lidarit – kaikki nämä järjestelmät auttavat älypuhelinta ymmärtämään, missä kuvattavat kohteet sijaitsevat, miten ne valaistaan, liikkuvatko ne vai eivät. Älypuhelin käyttää saatuja tietoja sekä etsimessä että jälkikäsittelyssä, täydentää ja editoi kuvaa.

Antureiden resoluutio on kaukana tärkeimmistä parametreista: hyvin pieni määrä pikseleitä riittää, jotta ne suorittavat tehtävänsä hyvin. Siksi sinun ei pitäisi yllättyä nähdessäsi esimerkiksi syvyyssensorin, jonka resoluutio on 2 megapikseliä: niitä on tarpeeksi sen toimintaan.

Videon resoluutio ja kuvataajuus

Videon tarkkuus ilmaisee, kuinka monta pikseliä yksi kehys sisältää. Ja kuvataajuus on se, kuinka monta tällaista kuvaa sekunnissa otetaan.

Kun pikselit kasvavat, kuvan yksityiskohdat ja selkeys paranevat. Kuvanopeuden kasvaessa epäterävyys vähenee, video näyttää terävämmältä ja ihmissilmä havaitsee sen paremmin. Lisäksi suurilla kuvanopeuksilla kaapattua videota voidaan sitten hidastaa tuttuun 24 kuvaa sekunnissa mielenkiintoisen hidastetun tehosteen saamiseksi.

HDR

HDR tulee sanoista High Dynamic Range, joka on suuri ero kuvan tummimpien ja vaaleimpien osien välillä. HDR-tilassa oleva kamera ottaa useita kuvia (videokuvauksen tapauksessa - kehykset) eri valotuksilla ja yhdistää ne sitten tasapainottaen vaaleita ja tummia alueita. Tämän ansiosta on mahdollista saavuttaa suurempi kontrasti ja kuvan yksityiskohdat.

Jälkikäsittelyn taikuutta

Älypuhelimien kameroiden kuivat ominaisuudet ovat tietysti hämmentäviä ja pelottavia. Ja suurin ongelma on, että on epärealistista ymmärtää pelkästään näiden lukujen perusteella, kuinka älypuhelimen kamera ampuu.

Kameraa ympäröivän linssi- ja anturijärjestelmän lisäksi mukana on myös kuvankäsittely- ja jälkikäsittelyohjelmistot - algoritmit, jotka analysoivat vastaanotettuja tietoja ja käyttävät erilaisia patentoituja tehostajia. Tämän seurauksena samoja antureita käyttävät yritykset voivat päätyä täysin erilaisiin kuviin erilaisista jälkikäsittelyjärjestelmistä johtuen.

Jokaisella valmistajalla on oma lähestymistapansa värintoistoon ja objektien rajojen analysointiin. Jokainen yritys käyttää erilaisia temppuja ja tekniikoita saadakseen aikaan oman kauneutensa mukaisen kuvan. Jotkut tuotemerkit käyttävät koneoppimista tunnistaakseen oikein kehyksessä olevat kohteet ja miltä niiden pitäisi näyttää ihanteellisesti, ja tämä kaikki on myös osa käsittelyä.

Otetaan yksinkertainen esimerkki melko suosituista älypuhelimista. Realme 7 Prossa ja Samsung Galaxy M51:ssä pääkamerat on rakennettu samoihin sensoreihin - Sony IMX682. Se on 64 megapikselin kenno, joka toimii Quad Bayerin osapikselin yhdistämisjärjestelmällä ja tuottaa kuvia 16 megapikselin resoluutiolla (mutta pystyy toimimaan myös täysikokoisessa tilassa). Huolimatta siitä, että niissä on samat anturit, itse kuvat ovat täysin erilaisia.

Samsungin värintoisto päivänvalossa on mehukkaampaa ja eloisampaa, vaikkakaan ilman ylikyllästystä. Valokuvat Realme 7 Prosta saivat hieman pehmeämmän ja realistisemman kirjon, mutta joskus pienten yksityiskohtien rajat häviävät niissä, esimerkiksi yksittäiset ruohonkorvat, jotka on kuvattu suhteellisen kauas. Samsungilla jälkikäsittely- ja kohinanvaimennusjärjestelmä määrittelee rajat selkeämmin, mikä kuitenkin luo toisinaan keinotekoisuuden tunteen. Näillä puhelimilla otettujen valokuvien hämmentäminen ei toimi samoista antureista huolimatta.

Ominaisuuksista ei voi ymmärtää, miten kuvien jälkikäsittely toimii tietyssä puhelimessa. Vain ammattimaiset arvostelut eri tiloissa otettujen testikuvien kanssa auttavat tässä.

Ei usko megapikseleihin

Tekniset tiedot eivät takaa kuvanlaatua. Ei voida väittää, että 108 megapikselin kamera kuvaa paremmin kuin 64 megapikselin kamera, koska megapikselin lisäksi myös muut kameran parametrit vaikuttavat tulokseen.

Ensimmäinen askel on kiinnittää huomiota anturin kokoon: mitä suurempi se on, sitä enemmän valoa se vastaanottaa, ja kuvan laatu riippuu suoraan valon määrästä. Seuraavaksi tärkeänä on kuvan jälkikäsittelyjärjestelmän laitteisto-osa ja sitten ohjelmisto. Niiden toimintatapa voidaan ymmärtää vain katsomalla tällä järjestelmällä puhelimella otettuja kuvia.

Ainoa vaihtoehto on luottaa arvosteluihin, joissa testikuvia julkaistaan erilaisissa kuvausolosuhteissa: erilaisissa valaistusolosuhteissa, liikkeessä, eri etäisyyksillä ja niin edelleen. Ja älä unohda, että valokuvaajan ja operaattorin päätyökalut ovat suorat kädet ja kyky vangita hetki. Ja loppu on toissijaista.