за что отвечают мегапиксели в камере смартфона
Почему в камерах смартфонов много пикселей: польза или маркетинг
Содержание
Содержание
В век цифровых технологий все компании в мобильной индустрии придерживаются девиза 3 Б «больше, быстрее, безрамочнее». Процессоры становятся более производительными и энергоэффективными, уже выходя за рамки гаджетов. Площадь экрана все увеличивается и увеличивается, покрывая всю лицевую часть и стремится к заветным 100 %, а в случае Xiaomi Mi Mix Alpha выходит за рамки фронтальной части смартфона, переходя на корпус.
Вот и мегапикселей в камерах все больше и больше, как, впрочем, и самих модулей. Есть ли польза от такого количества пикселей или же это всего лишь маркетинг? На данный момент уже есть модули на 48 Мп, 64 Мп, 108 Мп и даже готовится на 150 Мп от Samsung. Но такие значения характерны для бюджетных и среднеценовых смартфонов. В премиальном сегменте больше 48 МП у камер вы не встретите. Исключениями являются Huawei P 40 Pro с 50 МП и Samsung S 20 Ultra с 108 МП, что наводит на мысль: а почему во флагманах нет таких «крутых» фотомодулей?
Общие понятия о характеристиках камер
Разрешение камеры
Разрешение камеры измеряется в пикселях (точках). Чем больше мегапикселей, тем больше деталей будет на фотографии, это хорошо проявляется при увеличении фото — четкость и детализация будут возрастать. При увеличении Мп в сенсоре должна либо возрастать площадь матрицы, либо должно быть сокращения размера пикселя.
Размер объектива
Чем больше размер объектива, тем больше света он может физически пропустить через себя. Не стоит забывать про качество исполнения линз, если их прозрачность далека от идеала и элементы недостаточно подогнаны, хороших фотографий можно не ждать.
Зум — способность фотокамеры увеличивать изображение во время съемки с предварительной фокусировкой. Существует два вида зума: цифровой (софтверный) и оптический.
Стабилизация изображения
Так же как и зум, стабилизация бывает цифровой и оптической. Цифровая стабилизация считается программной, а вот оптическая приводится в действие с помощью маленьких гироскопов, которые физически перемещают объектив камеры во избежание каких-либо движений, это и обеспечивает снимок высокой четкости.
Матрица
Матрица — это ряд светочувствительных фотодиодов с нанесенным на них тончайшим фильтром. Размер матрицы напрямую влияет на количество пропускаемого света, это ведь важно для качества изображения, опять же чем больше света способна пропустить матрица, тем качественней будет конечная фотография.
Диафрагма
Говоря по-простому, диафрагма — это «отверстие в объективе», которое пропускает свет в матрицу. Диафрагма регулирует световой поток, что дает возможность изменять глубину резкости. Чем ниже данный показатель, тем лучше детализация фотографии в темноте и выше скорость съемки.
Иногда производители камер для смартфонов интегрируют переменную диафрагму, например, Samsung S9 и S9+. Это должно было хорошо сказаться на фотографиях, но оказалось — при маленькой матрице переменная диафрагма попросту лишняя и маркетинговая уловка.
Дополнительные модули
Существует несколько видов: широкоформатный (ширик), телеобъектив (телевик), черно-белый, цветной и с эффектом боке.
Программное обеспечение
Софтверная часть занимает львиную долю работы с фото, поскольку уже не единожды смартфоны Google Pixel с одним 12 МП модулем доказали, что качественную картинку можно получить с помощью анализа и подбора оптимальных настроек. Именно ПО позволяет максимально раскрыть потенциал камеры.
Bayer
На сегодняшний день известно несколько основных структурированных технологий размещения светофильтров пикселей в камере: Bayer, Quad Bayer, TetraCell и NanoCell.
NonaCell в камерах от Samsung не путать с Nanocell от LG в телевизорах.
Bayer — это двумерный массив цветофильтров, покрытых фотодиодами матрицы. В классическом фильтре Байера применяются светофильтры трех основных цветов RGB. Как видно на первом рисунке, количество зеленого цвета больше, чем у красного и синего цветов. Также разрабатывались другие светофильтры, но данный фильтр Bayer широко распространен.
Принцип работы светофильтра Bayer
Quad Bayer/Tetracell
Quad Bayer — это структура размещения светофильтров пикселей в модуле камеры и разбивание пикселя на группы по четыре субпикселя. То есть соседние субпиксели в квадрате 2х2 накрываются общим светофильтром RGB, а точнее — GR-GB.
Принцип работы Quad Bayer
Quad Bayer/TetraCell — удешевляет процесс производства модулей камер для смартфонов благодаря «разбивке» пикселей и их группировке под одним большим покрытием, что ведет к увеличению разрешения. Если бы производитель хотел «честные» 48 мегапикселей, то ему бы пришлось утончать тех процесс, а тут всего лишь используется тоже самое покрытие в 12 мегапиксельной версии.
Quad Bayer это термин активно используемый в камерах Sony, TetraCell тоже самое только от Samsung.
Но все таки имеются и плюсы данных технологий:
Это работает только при хорошей оптимизации и, зачастую, во флагманских устройствах.
Nonacell
Отдельного упоминания стоит NonaCell от компании Samsung. Этот тот же Bayer, только с формированием группы субпикселей 3х3. Данная структура будет применяться в 150 МП модулях камер, но пока неизвестно, будут ли улучшения по сравнению с предшественником.
Сравнение Tetracell и Nonacell
На этой картинке виден изначальный размер субпикселя 0,8µm, на Tetracell 2х2-1,6µm и Nonacell 3х3-2,4µm. Так же идет «искусственное» увеличение пикселей, не ведущее к заметному повышению качества изображения.
NonaCell — это усовершенствованная версия Tetracell, формирующая группы 3х3 субпикселя.
Специфика камер со структурой Quad Bayer/Tetracell/Nonacell делает их интересным решением на рынке сенсоров. Как говорилось выше, данные структуры хорошо себя показывают при достаточной освещенности, в темное время суток, также при однокадровом HDR, который позволяет уменьшить время съемки. Но все это работает только при условии качественного ПО, что доказывают 12 МП модули флагманов «яблочка» и «корпорации добра».
Так уж повелось маркетологи приучили нас мерить качество фотографий мегапикселями и это выливается в хорошую картину: 48 МП = 12 МП, 64 МП= 16 МП, 108 = 27 МП, а 150 МП = 16,6 МП.
О чем нам говорят характеристики камер смартфонов. Или как выбрать камерофон?
Выбор смартфона — дело важное и очень непростое! Ведь помимо самого телефона, вы выбираете плеер, камеру, «читалку», игровую консоль, GPS-навигатор и многое другое. Конечно, если бюджет не играет для вас никакой роли, выбрав самый дорогой смартфон, вы, в большинстве случаев, получите лучшее устройство по всем параметрам.
Но что делать, когда бюджет ограничен и не хочется ошибиться с выбором? Как вариант можно спросить совет на форуме или довериться консультанту магазина (что будет большой ошибкой, так как консультанты заинтересованы в том, чтобы помочь магазину, а не вам). А можно разобраться самому. Именно этим путем мы и пойдем!
Затронуть все характеристики смартфона в одной статье — задача невыполнимая, поэтому, сконцентрируем внимание лишь на одном (но очень важном) параметре любого современного смартфона — камере.
На какие характеристики следует обращать внимание?
Если мы откроем страничку любого смартфона в интернет-магазине и посмотрим на графу камера, то увидим примерно следующее (конечно, не везде указаны полные характеристики):
Что значат все эти слова? Как по ним оценить качество камеры? Давайте разбираться.
Что такое разрешение камеры мобильного телефона?
Разрешение камеры — это базовое понятие в мобильной фотографии. Зачастую, многие производители (особенно недорогих смартфонов) указывают лишь эту информацию.
Разрешение говорит о том, насколько четким получится снимок. Чем выше разрешение — тем больше визуальной информации способна запечатлеть камера. Вот пример двух снимков с разным разрешением (при увеличении на 100%):
Разрешение измеряется в пикселях (точках). Но так как их очень много, то за единицу берется миллион пикселей, то есть 1 мегапиксель (Мп). Соответственно, чем больше мегапикселей — тем больше деталей будет на фото (вы можете увеличивать фотографию и при этом четкость изображения и количество деталей будет только возрастать).
Обратной стороной медали является размер матрицы (поверхность, на которой и размещаются светочувствительные элементы — пиксели). Увеличивать количество мегапикселей можно либо за счет увеличения размера матрицы, либо за счет сокращения размера самого пикселя, что пагубно сказывается на качестве фотографии. Более подробно поговорим об этом чуть ниже.
Вывод
Не стоит брать камеру, у которой менее 10 Мп. К примеру, компания HTC в свое время экспериментировала с размерами пикселей, выпустив в 2013 году смартфон HTC One с камерой на 4 Мп (в то время, как повсюду использовались матрицы размером 8-13 Мп). Не смотря на ряд преимуществ, камера была провальная и стала основным недостатком устройства.
Также не следует брать камеру с очень большим количеством мегапикселей, особенно если смартфон — бюджетный. В этом случае вместо прироста качества и детализации вы получите обратный эффект. Дело в том, что очень плотное размещение пикселей (особенно, если они маленького размера) будет давать много цифрового шума и программное обеспечение камеры будет этот шум подавлять, параллельно убирая детализацию.
12 мегапикселей — золотая средина современных качественных камер. Исключение могут составлять камеры с поддержкой биннинга пикселей (такие технологии, как Quad Bayer или Tetracell).
Что такое матрица в смартфоне и на что следует обратить внимание?
Матрица (или сенсор), как уже было упомянуто чуть выше, — это специальная схема, на которой расположены светочувствительные элементы, называемые пикселями. Свет, проходя через линзы объектива и RGB-фильтры, попадает на эти фотодиоды и преобразовывается в электрические сигналы.
Вот как выглядит, к примеру, матрица Samsung ISOCELL 3T2 на 20 Мп (размером в 1/3.4″):
Чем больше размер матрицы — тем она лучше и дороже ее стоимость. В качестве размера указывается диагональ матрицы в дюймах, например: 1/3.6″ или 1/2.3″. К примеру, размер матрицы на смартфоне Samsung Galaxy S10+ составляет 1/2.55″, а на Xiaomi Mi A2 — 1/2.9″ (то есть, на Samsung установлена более крупная матрица, что при идентичном разрешении гораздо лучше).
С размером матрицы неразрывно связан и размер пикселя. Поэтому всегда следует рассматривать все три параметра (размер матрицы, размер пикселя и количество мегапикселей) в связке. Лучше не брать камеру с размером пикселя 
Таким образом, уже только по этим параметрам можно хорошо увидеть, насколько одна камера превосходит другую. Матрица размером 1/1.7″ способна выдать гораздо более качественный снимок (особенно в сложных условиях или при детальном рассмотрении).
С размером матрицы и пикселей связано очень много мифов и заблуждений. Даже некоторые профессиональные фотографы считают, что размер матрицы влияет на красивое размытие фона или на ощущение объема на снимках.
Другие уверены, что маленький пиксель всегда хуже большого, что также совершенно неверно. Если вы хотите разобраться в этих вопросах подробнее, тогда обязательно почитайте нашу новую статью о матрицах и пикселях в современных мобильных камерах (здесь также рассказано, как вообще понимать размер матрицы и что такое эти 1/1.7″ или 1/2.9″).
Типы и количество объективов
Прошли те времена, когда на смартфоне устанавливалась одна основная камера и одна фронтальная для селфи. На том же Samsung Galaxy S10+ установлено целых 5 камер, а на Nokia 9 PureView и того больше! Нужны ли все эти камеры или это очередной маркетинговый трюк?
Если отвечать кратко — да, нужны! И чем больше — тем лучше. Всего есть две причины для установки нескольких камер на одном смартфоне:
Вот пример двух фотографий, снятых с одного и того же места на разные объективы смартфона (телевик и широкоугольный):
Добиться такого эффекта лишь одной камерой попросту невозможно.
Вывод
Наличие нескольких камер с разными объективами и\или разными сенсорами позволит вам получать более интересные и качественные фотографии. Бывают нередко случаи, когда сделать хороший кадр возможно исключительно на широкоугольный объектив (когда нужно захватить больше информации и нет возможности сделать снимок издалека) или телеобъектив (когда приблизиться к объекту съемки также нет возможности).
Что такое диафрагма (или апертура) камеры смартфона?
Свет попадает на матрицу камеры через небольшое отверстие объектива. Диафрагма как раз и сообщает нам о размере этого отверстия:
Лучше всего можно понять, как работает диафрагма, сравнив камеру смартфона с человеческим глазом. Свет попадает на сетчатку глаза (матрица камеры) через зрачок (объектив камеры). Чем ярче свет, тем сильнее сужается зрачок (диафрагма прикрывается) и наоборот, чем темнее вокруг — тем крупнее становится зрачок (диафрагма открывается).
Таким способом глаз контролирует количество света, попадающего на сетчатку, позволяя нам хорошо видеть как при ярком свете, так и при недостаточной освещенности.
За редким исключением диафрагма мобильных камер, в отличие от зеркальных фотоаппаратов, статична (то есть, размер отверстия не изменяется). Поэтому, желательно выбирать камеру с максимальной диафрагмой или, говоря другими словами, с наибольшим размером отверстия.
Указывается этот параметр в виде буквы f и числа: f/2.4 или f/1.9 (это так называемое диафрагменное число).
Чем меньше число после буквы f/ — тем больше отверстие в объективе, а значит и больше его светосила. Еще одним плюсом большой диафрагмы является эффект боке (красивое размытие фона). При идентичных прочих параметрах, камера с диафрагмой f/1.8 более предпочтительней камеры с диафрагмой f/2.8.
Вывод
Именно размер отверстия объектива, через который свет проникает в камеру (входной зрачок) — один из важнейших параметров камеры. Он влияет на количество шумов, производительность камеры при недостаточном освещении. Более того, размер диафрагмы — это единственный параметр камеры, влияющий на степень размытия фона (на глубину резкости).
Но проблема заключается в том, что диафрагменное число (f/2.8 или f/1.8) — это относительный параметр. То есть, может быть так, что размер отверстия f/1.8 на одном смартфоне будет крупнее, чем отверстие f/1.6 на другом.
Обо всем этом мы подробно рассказывали в статье о диафрагме мобильной камеры.
Что такое HDR-режим и зачем он нужен в современном смартфоне?
Одной из главных проблем любого компактного фотоаппарата является слишком маленький динамический диапазон камеры. Говоря простым языком, камера не способна передать все полутона от самого яркого до самого темного участка фотографии.
К примеру, если мы захотим запечатлеть Эйфелевую башню на фоне неба, тогда камера смартфона не сможет одновременно хорошо показать и башню и текстуру неба — где-то будет пересвет изображения, а где-то — завалы в тенях:
HDR-режим способен исправить эту ситуацию. Если в смартфоне поддерживается данная технология, в момент съемки практически одновременно будет сделано несколько снимков (один — чтобы увидеть текстуру неба, второй — деревья и саму башню), после чего программное обеспечение объединит полученную информацию в одну красочную фотографию.
Оптическая стабилизация изображения (OIS)
Когда в момент съемки вы держите смартфон в руках (вместо использования штатива или подставки), достаточно даже мельчайшего движения для того, чтобы «смазать» кадр. Если в солнечную погоду это не особо влияет на качество фото (так как скорость съемки очень высокая), то при недостаточной освещенности, когда камере смартфона может потребоваться, скажем, пол секунды, чтобы захватить достаточно света, картинка получится нечеткой.
При съемке видео без стабилизации изображение будет «дерганным» вне зависимости от количества света
Решением этой проблемы является наличие в камере технологии оптической стабилизации (OIS — optical image stabilization). Это позволяет не только снимать более плавные видео, но и увеличивает четкость фотографии при недостаточном освещении. Зачастую, принцип работы оптической стабилизации заключается в использовании подвижных линз или сенсора. Движение смартфона компенсируется движением линз\сенсора внутри камеры в противоположную сторону.
Есть более дешевый и менее эффективный вариант — цифровая стабилизация, но относится она лишь к записи видео. В любом случае, цифровая стабилизация не является заменой оптической и при выборе камеры необходимо убедиться в наличии именно оптической стабилизации изображения.
Процессор
Скорее всего, последнее, что вы ожидали увидеть в этом списке — это процессор смартфона. Какое отношение он вообще имеет к фотографии? На самом деле, матрица, объектив, мегапиксели — все это очень важно, однако одну из ключевых ролей в современной мобильной фотографии играют алгоритмы.
Высокий динамический диапазон, красивое размытие фона при портретном режиме (боке), хорошее качество при ночной съемке и высокая детализация — все это является заслугой вычислительной фотографии и нейронных сетей.
Поэтому даже две идентичные по характеристикам камеры на разных смартфонах могут давать совершенно разный результат. Соответственно, чем более мощный процессор используется в смартфоне, тем более интересные алгоритмы могут быть применены во время работы камеры.
Общие выводы
Многие важные технологии, улучшающие качество фото и видео, присутствуют практически во всех современных смартфонах. Если еще во времена первых iPhone наличие того же автофокуса было экзотикой, то сегодня даже в бюджетных аппаратах используется оптическая стабилизация и многие другие недоступные ранее возможности.
В любом случае, вне зависимости от характеристик камеры, перед покупкой всегда следует посмотреть примеры снимков в интернете.
Также можно обратить внимание на поддерживаемые форматы записи видео. Некоторые камеры позволяют снимать в разрешении 4K с частотой 60 кадров в секунду. Изображение при такой частоте кадров очень четкое, даже самое быстрое движение в кадре не будет смазываться.
И последнее замечание. Если камера делает прекрасные фотографии, это совершенно не значит, что она будет также хорошо снимать и видео. Есть много примеров неплохих камерофонов, которые довольно плохо справляются со съемкой видео. Поэтому обязательно проверяйте на YouTube примеры съемки перед покупкой.
P.S. Не забудьте подписаться в Telegram на первый научно-популярный сайт о мобильных технологиях — Deep-Review, чтобы не пропустить очень интересные материалы, которые мы сейчас готовим!
Как бы вы оценили эту статью?
Нажмите на звездочку для оценки
Внизу страницы есть комментарии.
Напишите свое мнение там, чтобы его увидели все читатели!
Если Вы хотите только поставить оценку, укажите, что именно не так?
Что такое мегапиксели в камере смартфона и насколько они важны
При выборе смартфона многие люди в первую очередь интересуются количеством мегапикселей в его камере. Это стало одним из определяющих факторов при покупке, поэтому производители наперебой увеличивают разрешение. Но становятся ли фото и видео более качественными?
Для ответа на поставленный вопрос нужно выяснить, что такое мегапиксели в камере смартфона и насколько они важны.
Что такое мегапиксели
Если максимально увеличить цифровое фото, то станет понятно, что оно состоит из квадратиков. Это и есть пиксели — мельчайшие элементы снимка.
Миллион таких квадратиков именуется мегапикселем․ Сейчас даже бюджетные смартфоны имеют разрешение в пределах 8−10 Мп. Фотографию, сделанную подобным гаджетом, можно без растягивания распечатать в формате А4.
Естественно, на первый взгляд кажется, что чем больше пикселей, тем выше детализация и чётче изображение. Однако в действительности всё не так просто.
Высокое разрешение не гарантирует идеальных снимков.
Почему больше не значит лучше
Чтобы понять, как качество фотографии зависит от мегапикселей, придётся обратиться к технической стороне вопроса. За каждый пиксель отвечает один маленький сенсор, улавливающий свет и преобразующий его в цифровой сигнал. Весь массив сенсоров собран в пластину, которая называется матрицей.
Размер матрицы ограничен, так как смартфон — относительно компактное устройство. При этом размер пикселя можно уменьшать хоть до бесконечности, если позволяет производственное оборудование. Многие фирмы так и поступают: существенно увеличивают количество сенсоров, а матрицу либо оставляют прежней, либо делают чуть больше. В результате миллионы мельчайших электронных датчиков оказываются слишком близко друг к другу, что приводит к появлению цифрового шума.
Дефект выглядит как множество хаотично расположенных цветных точек. Производители, конечно, изобретают шумоподавляющие фильтры, но их действие основано на размытии, а оно нивелирует ту чёткость, которую даёт увеличенное разрешение. По этой причине при одинаковом размере матрицы смартфон с камерой 8 Мп может делать снимки лучше, чем его коллега с 16 Мп.
Всё вышеперечисленное не означает, что гаджеты с мощными камерами — бессмысленные изобретения. Увеличение числа мегапикселей действительно позволяет повысить качество фотографий, но при условии соблюдения ряда требований.
Качество снимков
Существует несколько технических характеристик, помогающих раскрыть все преимущества высокого разрешения. В формулу идеальной камеры, помимо количества пикселей, входят:
Итак, мегапиксели в камере смартфона — не ключевая, но важная характеристика. Конечно, 12 Мп лучше, чем 6 Мп. Но если цифра превышает несколько десятков, то вместо улучшения качества можно получить обратный эффект.
Чтобы этого не случилось, производителю придётся постараться, а это всегда приводит к подорожанию гаджета.