на что влияют мегапиксели в камере телефона
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.
Почему не стоит обращать внимание на разрешение камеры телефона. Размер сенсора важнее
Качество камеры — это новейшая ”гонка вооружений” для смартфонов, и одним из самых значительных факторов для создания великолепных снимков является сенсор камеры. В то время, как большое число мегапикселей становится все более популярной тенденцией, размер сенсора изображения камеры на самом деле гораздо важнее. Например, Huawei постоянно хвастается тем, что включает в свои флагманские телефоны датчики большего размера по сравнению с конкурентами. Производители компонентов, такие, как Sony и Samsung, тоже все чаще обращают внимание на размеры своих датчиков. Но почему размер сенсора камеры так важен для получения отличных фотографий? А главное, почему именно размер сенсора намного важнее разрешения, если все в мире стремится к миниатюризации?
Камера может быть любой. Важно, какой в ней сенсор.
Если говорить кратко, то больший сенсор получает больше света, а меньший — меньше, но проблема куда масштабнее, чем лишние ”чуть-чуть” света. Давайте разбираться во всем по порядку.
Какой размер сенсора камеры телефона
На базовом уровне размер сенсора определяет, сколько света попадает в камеру для создания изображения. Хотя разрешение играет важную роль в деталях, именно количество захваченного света определяет баланс экспозиции камеры, динамический диапазон и даже резкость. Вот почему 16-мегапиксельная и 20-мегапиксельная зеркальные камеры, выпущенные несколько лет назад, по-прежнему предлагают лучшее качество изображения, чем современные 108-мегапиксельные смартфоны.
Что такое апертура и почему она важна для камеры телефона.
Большинство сенсоров смартфонов обычно имеют размеры всего лишь 1/2,55 дюйма или около 1 см в поперечнике, хотя некоторые имеют больший размер — в 1/1,7 дюйма и выше. Для сравнения, датчики камеры DSLR имеют размер более дюйма, легко превышая размер матрицы смартфона в 4 или 5 раз. Сенсоры смартфонов по сравнению с ними просто крошечные, хотя некоторые бренды стараются сокращать разрыв. На данный момент самый большой сенсор у опальных смартфонов Huawei серии P40. Его диагональ составляет 1/1,28 дюйма.
Размер матрицы зеркальной камеры намного больше размера матрицы смартфона. Отсюда и качество снимков.
В чем преимущества камер с большой матрицей
Чем больше датчик, тем больше света он фиксирует для заданной скорости затвора, ISO (чувствительности экспозиции) и диафрагмы. Недостаток света можно компенсировать более долгой выдержкой, но это приведет к смазанности снимка.
Еще одной причиной того, что большой сенсор лучше маленького при том же разрешении является более широкий динамический диапазон. Так называют разницу между темными и светлыми участками. То есть при большем размере матрицы картинка будет более четкой и контрастной.
Samsung запатентовала подвижную камеру для смартфонов нового поколения
Страдают снимки и с точки зрения появления лишнего шума. Так как сами светочувствительные элементы расположены очень близко друг к другу, на них может попадать искаженный свет и от этого будут появляться дополнительные шумы. Шумы будут появляться и от упомянутой выше нехватки света. Чувствительность сенсора будет подниматься и картинка будет портиться еще больше.
Как улучшить камеру смартфона
Качество снимков на смартфоны сильно преувеличено.
Еще одной относительно свежей тенденцией в мобильном пространстве является технология объединения пикселей, позволяющая этим датчикам высокого разрешения объединять пиксели для лучшего захвата света. Эти более крупные датчики и, соответственно, более крупные пиксели значительно улучшают качество фотографии при слабом освещении. Это приводит к меньшему шуму и намного лучшим цветам, даже в слабо освещенных условиях.
Наш Иван Кузнецов затронул скользкую тему- Мне не нужна видеокамера в смартфоне. А вам?
Большие датчики являются чуть ли не самой важной составляющей хорошего снимка при слабом освещении. Даже боке хорошо получаются только на большом сенсоре. Смартфоны все равно дополнительно обрабатывают изображение, но именно поэтому часто размытие получается неестественным.
Что влияет на качество снимков
Стоит еще добавить, что размер сенсора не является единственным критерием качественного снимка — просто он важнее, чем разрешение, которое после определенного, давно пройденного рубежа не несет в себе никакой смысловой нагрузки.
Камерой смартфона можно и нужно пользоваться, но переоценивать важность разрешения не стоит.
Для хорошего снимка важны еще и линзы объектива. Не стоит думать, что стекло везде одинаковое. Это на глаз они все одинаковые, а для камеры прозрачность и точность линзы критически важна. Как важна и конструкция линз в системе объектива. На разработку оптимальной конструкции уходят годы и миллионы долларов. Просто так за это биться не стали бы.
Если у вас есть какие-то вопросы о смартфонах, задавайте их в нашем Telegram-чате. Мы или другие участники всего постараемся помочь.
Вы когда-нибудь замечали, что снимки двух смартфонов с одной камерой отличаются очень сильно? Все из-за того, что они по-разному обрабатывают изображение, а это тоже очень важно. Объектив пропускает свет на матрицу и та выдает всего лишь несколько миллионов цветных точек, которые надо правильно обработать и собрать в готовое изображение. Этим и занимается программа обработки. Сюда иногда подмешивают машинное обучение, но все равно это программная обработка.
Вы все еще думаете, что разрешение камеры — это самая важная ее характеристика? А вот и нет. Есть куда более важные параметры, но если с ПО и оптикой все более менее разобрались, то с размером сенсора надо что-то делать, а мешает этому то, что камера будет выпирать еще больше, если не найти в корпусе дополнительное место. Вот так задачка.
Что важнее: размер пикселей камеры или их количество?
Камеры стали трендом в последнее время. Производители стремятся сделать акцент не на производительности или экране, а именно на камере смартфона. Многие на эту тему шутят, говоря, что сегодня смартфоны — это не телефон с функцией камеры, а камера с функцией телефона. И действительно, если взглянуть на количество основных камер в современных аппаратах и количество мегапикселей основных модулей, складывается именно такое впечатление. Однако давайте всё-таки разберемся с вопросом, касающимся важности размера пикселей и их количества.
Что важнее: размер пикселей камеры или их количество?
Что же важнее — размер пикселей камеры или их количество?
На самом деле, важны оба параметра. Чем больше пикселей и чем больше их количество, тем лучше, но так не бывает и всегда надо выбирать между ними — искать золотую середину. Давайте вспомним, какой смартфон впервые получил камеру с большим размером пикселей. Им стал HTC One M7. Он оснащался 4-Мп камерой UltraPixel с размером пикселей 2 мкм. Если взять, например, современные Android-смартфоны с 48-Мп камерами, размер пикселей в этом случае равен 0,8 мкм, что существенно меньше.
Давайте посмотрим на то, как снимает камера HTC One M7:
Пример фото HTC One M7
Пример фото HTC One M7
Пример фото HTC One M7
В настоящее время на рынке представлен Xiaomi Mi Note 10 со 108-Мп камерой. По слухам, Galaxy S20 также получит подобный 108-Мп модуль. В Mi Note 10 используется технология бининга пикселей, благодаря которой 9 пикселей объединяются в один. Это позволяет получить больше света и информации в кадре. Именно благодаря этому Mi Note 10 при плохом освещении справляется с фотографированием даже лучше Google Pixel 4 в режиме Night Sight.
Однако Huawei придерживается иных взглядов относительно данного вопроса. Она считает, что размер пикселей важнее их количества:
При 100 миллионах пикселей сложно добиться размера, который бы превышал 0,8 мкм. Sony и все мы верим в то, что размер пикселей в 1 мкм и выше может гарантировать флагманскую чувствительность и соответствие требованиям к качеству камеры. В 2020 году наша компания твёрдо выберет путь к большему размеру пикселей.
К слову о размере, не так давно OmniVision представила 48-Мп модуль с размером пикселей в 1,2 мкм. При плохом освещении камера способна выдавать отличные результаты благодаря бинингу четырех соседних пикселей, в результате получается кадр, соответствующий размеру пикселя в 2,4 мкм. Предлагаем обсудить новый модуль в Телеграм.
Современные профессиональные камеры имеют матрицы с пикселями размером в 8,4 мкм, поэтому смартфонам, безусловно, еще есть куда расти.
Производители используют большое число пикселей в основном для того, чтобы с помощью технологии бининга увеличить размер пикселей на итоговом снимке, поэтому вопрос лишь в том, насколько сильно можно увеличить пиксели, если не стараться увеличить их количество? Что будет, если Huawei попытается сделать акцент только на размере пикселей, представив флагман с 12-Мп модулем и размером пикселей в 4 мкм, например. Такое вполне возможно, и в этом случае мы получим по-настоящему потрясающее качество снимков. В будущем все остальные производители также, на мой взгляд, перестанут гнаться за мегапикселями, акцентируя внимание на их размере.
Несколько лет назад мы сравнивали камеры смартфонов, где основной задачей было понять, важно ли число пикселей. На тот момент в качестве сравниваемых устройств выступили HTC One M9 с 20-Мп модулем и iPhone 6 с 8-Мп камерой. Тогда особой пользы от 20 Мп не было, сегодня же разница, конечно, видна, если сравнивать по четкости 64-Мп фотографии дешёвого Xiaomi с 12-Мп камерой iPhone, но она не так очевидна и не соответствует разнице в мегапикселях на бумаге.
Интересно узнать мнение читателей. Считаете ли вы, что число пикселей камеры не так важно, как их размер? Делитесь мнением в комментариях.
Вся правда о мегапикселях. Сколько их должно быть в камере смартфона
С тех пор, как камера в смартфонах стала важнее функции звонков, производители предлагают пользователям все больше мегапикселей. Давайте разбираться, так ли уж важны мегапиксели для качества фото. Нужно ли камере смартфона 48, 64 или даже 108 мегапикселей? И если да, то почему в камерах iPhone всего 12 МП, а фото получше конкурентов?
“Мегапиксельные войны”, одно время казалось, что угасли. Но вот Xiaomi выпускает смартфон с камерой 64 Мп. А другие производители обещают “дикие” 108 Мп в камерах смартфонов 2020 года.
Что такое мегапиксели?
Термин “мегапиксели” относится к разрешению или деталям изображения, снятого камерой. Это количество отдельных пикселей, из которых состоит фото. Мега – это префикс, который означает “миллион”. Таким образом, матрица камеры с разрешением 24 Мп, состоит из 24 миллионов пикселей. Поразительное число!
Пиксель – это очень маленькая точка, содержащая визуальные данные. Многие из этих пикселей, размещенных в непосредственной близости друг от друга, составляют конечное изображение. Чем больше пикселей у вас есть, тем более детальным будет ваше изображение. Поэтому, в теории, фотографии камеры с разрешением в 20 мегапикселей могут выглядеть лучше, чем с камеры в 12 мегапикселей.
Значит, чем больше мегапикселей, тем лучше качество изображения?
Нет. По крайней мере, не полностью. Есть и другие характеристики камеры смартфона, которые непосредственно влияют на качество изображения. Например тип сенсора, размер пикселя и апертура.
Гонка за мегапикселями, кстати, началась не в смартфонах. Моду на них задали цифровые фотоаппараты. Потребители зацикливались на идее, что большее количество мегапикселей означает лучшее качество снимков. И с фотоаппаратами это работало. Ведь они не всегда гнались за миниатюризацией. А значит, большее количество мегапикселей не означало уменьшение размера отдельного пикселя.
Большой сенсор камеры цифрового фотоаппарата, как правило, означает большее разрешение (количество тех самых мегапикселей). Все потому, что вы можете поместить больше пикселей. Большие сенсоры фотоаппаратов также лучше работают в условиях низкой освещенности с меньшим количеством цифрового шума.
Подобно тому, как большое ведро может улавливать больше воды под дождем, большие пиксели способны улавливать больше света. Чем больше света может улавливать датчик с большими пикселями, тем лучше камера работает в условиях низкой освещенности.
Почему в камерах смартфонов большее количество мегапикселей не значит лучшее качество?
Если вы заметили, в смартфонах растет количество мегапикселей, а вот сами камеры остаются примерно тех же размеров. Вот и получается, что производители, чтобы вместить больше мегапикселей на той же площади, уменьшают размер пикселя! Таким образом, вместо 12 миллионов больших пикселей (12 Мп) на матрице размером 1/2,55 дюйма, вы получите 20 миллионов (20 Мп) маленьких пикселей на матрице того же размера.
И 12-мегапиксельная камера, в итоге, может делать снимки лучше, чем 20-мегапиксельная камера. Ведь ее большие пиксели ловят больше света!
Роб Лейтон (Rob Layton), преподающий мобильную журналистику и профессиональную фотосъемку на мобильные в Университете Бонда на Золотом Побережье (Bond University on the Gold Coast, Австралия) в этой теме разбирается! “На самом деле, когда речь заходит о соотношении между количеством мегапикселей смартфона и качеством изображения, это вопрос качества, а не количества”, – сказал профессор.
“Старый маркетинг подпитывает миф о том, что чем больше мегапикселей в камере смартфона, тем лучше качество изображения. Но это не всегда так… Размеры сенсора, обработка изображения, вычисления в нейронных сетях и машинное обучение, – все это гораздо более критично для современных фото,” – говорит мистер Лейтон. – “Сенсоры, которые больше, будут давать изображения лучшего качества, чем камеры с большим количеством пикселей, меньшего размера и не способных поглощать столько света”.
Так сколько же мегапикселей достаточно для смартфона?
Это похоже на вопрос, сколько кирпичей достаточно, чтобы построить дом. Это зависит от размера дома, размера кирпича и дизайна дома, который вы строите.
То же самое касается и мегапикселей в камерах смартфонов. Все зависит от размера сенсора (дома), размера пикселей (кирпичей) и того, что производитель хочет для камеры (дизайн).
Например, если компания, производящая смартфоны, решит, что хотела бы, чтобы камера больше фокусировалась на светочувствительности, чем на изображениях сверхвысокого разрешения, то на их сенсоре будет меньше пикселей. При этом сами пиксели будут большего размера.
Другими словами, если сравнивать два смартфона с камерами одинаковой площади, то телефон с 12-мегапиксельной камерой мог бы иметь лучшую светочувствительность. И, следовательно, более яркие фотографии с меньшим шумом, чем у камеры с 20-мегапиксельной камерой. В то же время, 20-мегапиксельная камера будет иметь более детальную картинку, хотя, возможно, несколько более шумную.
Количество мегапикселей, которое можно считать достаточным, в действительности зависит от вас и от того, что вы хотите сделать со своими фотографиями. Хотите очень высокую детальность при увеличении, чтобы распечатать плакат, гонитесь за мегапикселями. Но не забывайте, что вы будете зависеть от условий съемки, освещенности и т.п.. А если вам нужна камера, которая отлично снимает и в сумерках, и днем, и ночью – смотрите на камеры около 12Мп, как на айфонах.
Если честно, смартфонам не нужно иметь 40 и более мегапикселей. Даже 20 Мп – это много.
Зачем смартфонам дополнительные камеры и сколько у них должно быть мегапикселей?
Возьмем, к примеру, Huawei P30 Pro. Существует огромная разница в мегапикселях между тремя задними камерами. Основная камера может похвастаться разрешением 40 мегапикселей, в то время как ультраширокороткоугольная камера имеет только 20 мегапикселей. У третьей камеры всего 8 мегапикселей. Все дело в том, что дополнительные камеры решают другие проблемы. Их важная характеристика – не разрешение, а апертура, объектив и т.п.
Что лучше – камера смартфона или цифровой фотокамеры?
Обычная цифровая камера с разрешением 24 Мп будет снимать фотографии лучшего качества, чем любой смартфон с таким же разрешением. Почему? В основном из-за заметно большего сенсора камеры. Просто положите рядом фотоаппарат и смартфон и сравните диаметр объективов!
Типичный полнокадровый сенсор DSLR имеет размер 36 мм х 24 мм. В то время как у среднего сенсора смартфона размеры около 5,5 мм х 4 мм в зависимости от производителя. Это означает, что полнокадровый сенсор цифровой камеры имеет площадь, которая примерно в 40 раз больше, чем у датчика смартфона.
Как уже упоминалось ранее, более крупные пиксели улавливают больше света. И поэтому могут давать лучшие результаты, чем маленькие пиксели.
Так неужели мегапиксели не имеют значение?
Количество мегапикселей в вашем смартфоне имеет значение. Однако мегапиксели – это не единственная характеристика камеры. Помните, что такие вещи, как размер сенсора и размер пикселей не менее важны. А еще компании придумали технологию, когда 48-мегапиксельная камера ведет себя как 12-мегапиксельная. Прочитайте ниже, для примера, как Sony создала один из самых популярных сенсоров для смартфонов IMX586 с разрешением 48 Мп.
48 Мп камера в смартфоне – победа количества над качеством
Наиболее часто используемым в смартфонах 48-мегапиксельным сенсором на сегодняшний день является Sony IMX586, представленный в июле 2018 года. Компания Sony признает наличие проблем.
“Как правило, миниатюризация пикселей приводит к низкой эффективности сбора света на пиксель, что сопровождается падением чувствительности и объема сигнала насыщения”, – говорят в японской компании.
Далее компания объясняет, как она справляется с этими присущими мобильным камерам проблемами. 8-миллиметровый сенсор содержит пиксели размером всего 0,8 микрона, но в условиях низкой освещенности четыре окружающих пикселя добавляются для создания пикселя размером 1,6 микрона, который получает, в итоге, больше света. В результате получается яркий 12-мегапиксельный снимок без шума. Специальная технология обработки сигнала внутри датчика увеличивает динамический диапазон для 48-мегапиксельных снимков в течение дня.