Наши смартфоны – маленькие чудеса фотографии. Они настолько продвинуты, что бросают вызов даже специализированным системам камер. Конечно, многие из вас задавались вопросом, как эти крошечные камеры стали такими хорошими.

Компании тратят миллиарды на исследования и разработки, поэтому вы можете сделать достойную Instagram фотографию своей еды. Все это очень сложно, и большинство людей не понимают множества используемых терминов и концепций.

Мы здесь, чтобы очистить воду и помочь вам понять, что делает эти красивые фотографии возможными. На создание отличной камеры для смартфона нужно многое, поэтому давайте рассмотрим каждый компонент.

Компании тратят миллиарды на исследования и разработки, чтобы вы могли сделать достойную Instagram фотографию своей еды.

датчик

Камеры для смартфонов прошли долгий путь, но промышленность всегда будет бороться с датчиками изображения. Сенсоры большего размера превосходят меньшие (того же качества). Размер имеет значение, и другого пути нет.

Размер имеет значение, и в мире датчиков изображения нет другого пути.

Это вызов для производителей смартфонов. Они не могут вместить полнокадровый сенсор в небольшой тонкий телефон. Учитывая, что больший сенсор также требует большего объектива, производители смартфонов обычно используют сенсоры от 1 / 2,3 дюйма до 1 / 1,7 дюйма.

Чтобы представить эти цифры в перспективе, Huawei P30 Pro имеет 1 / 1,7-дюймовый сенсор. Google Пиксель 3 XL известен своей удивительной камеры тоже, и она имеет 1 / 2,55-дюймовый датчик. Это карлики по сравнению с полнокадровыми 1,38-дюймовыми сенсорами в некоторых зеркальных камерах.

Когда пространство ограничено, производителям необходимо создавать датчики более высокого качества и вносить некоторые изменения. Меньший размер сенсора – это недостаток, но компании могут предпринять определенные действия для улучшения качества изображения.

Кто есть кто в бизнесе камер для смартфонов

Один из популярных методов – создание сенсоров с более крупными пикселями, которые позволят улавливать больше света. Размер пикселя измеряется в мкм (микрометрах), а в мире смартфонов он обычно составляет от 1,2 до 2,0 мкм.

Еще один интересный метод, представленный Huawei в P30 Pro, заключался в использовании датчика RYB (красный-желтый-синий) в отличие от традиционной конфигурации RGB (красный-зеленый-синий). Переключение на желтые фотосайты позволяет захватывать больше света. Вы можете узнать об этом больше в нашей специальной статье.

Как пользователь, вы заметите, что лучший сенсор будет создавать меньше шума и зернистости, лучше работать при слабом освещении, улучшать цвета, улучшать динамический диапазон и получать более четкие изображения.

Стеклянные линзы /

Когда речь идет о фотографии со смартфона, линзы обычно игнорируются. Это странно, учитывая, что это один из самых важных предметов в обычной фотографии. Хорошо продуманный, прозрачный и чистый объектив обеспечит лучшее качество изображения.

Мы все любим слышать о линзах с широкой диафрагмой, но это сопряжено с риском.

Линзы также определяют диафрагму, что является важным фактором, который следует учитывать. Мы все любим слышать о линзах с широкой диафрагмой, но это сопряжено с риском. Объективы фотоаппаратов состоят из нескольких «корректирующих групп», предназначенных для правильной фокусировки света и уменьшения аберраций. Более дешевые линзы, как правило, имеют меньше групп и, следовательно, более склонны к проблемам. Материалы линзы также играют здесь важную роль: стекло более высокого качества и многократные покрытия обеспечивают лучшую коррекцию и меньшее искажение.

Понимание диафрагмы – что это означает и как это влияет на качество изображения?

Трудно сказать, насколько хороши или плохи линзы для смартфонов, потому что производители обычно о них не говорят. Однако есть несколько торговых марок, которым можно доверять в индустрии смартфонов. Sony и Nokia работают с Zeiss, а Huawei работает с Leica. Эти бренды известны тем, что предлагают качественные линзы.

Несколько камер

Раньше в смартфонах была одна камера, но добавление дополнительных стало обычным явлением. Сегодня многие телефоны оснащены двумя или тремя камерами. Затем у нас есть сумасшедшие, такие как Nokia 9 PureView и его пять шутеров.

Если у вас нет сенсора большего размера или более продвинутого стекла, у вас может быть их несколько.

Есть разные причины для установки нескольких камер на телефон – это делает процесс фото более гибким. Возьмите Huawei P30 Pro ; у него есть основная камера общего назначения, широкоугольная камера и знаменитый 125-мм перископический зум-объектив. Это позволяет использовать каждую камеру в определенных обстоятельствах.

Мультикамерные установки также играют большую роль в компьютерной фотографии. Например, Nokia 9 PureView имеет 3 монохромных датчика, два датчика RGB и камеру ToF (время полета). Все эти изображения работают вместе в каждом кадре, чтобы запечатлеть максимальную детализацию, информацию о цвете, освещении и глубине. Фактически, каждый снимок, сделанный этим смартфоном, – это фотография HDR.

Если у вас нет сенсора большего размера или более продвинутого стекла, у вас может быть их несколько. Таким образом производители компенсируют ограничения, накладываемые смартфонами на фотографии.

Стабилизация изображения

Камеры смартфонов используют два типа стабилизации изображения: оптическую стабилизацию изображения (OIS) и электронную стабилизацию изображения (EIS). В зависимости от телефона у вас может не быть ни одной, одной или обеих этих функций.

Технологии стабилизации изображения предназначены для уменьшения дрожания и обеспечения более плавного и четкого снимка. В идеале вы хотели бы иметь возможность использовать оба, потому что OIS лучше подходит для фото, а EIS ориентирован на видео. Если вам нужно выбрать между одним из них, лучший вариант – OIS.

OIS

OIS компенсирует небольшие движения камеры во время экспозиции. В общем, он использует плавающую линзу, гироскопы и небольшие моторы. Элементы управляются микроконтроллером, который очень немного перемещает объектив, чтобы противодействовать тряске камеры или телефона – если телефон перемещается вправо, объектив перемещается влево.

OIS – оптическая стабилизация изображения, – объясняет Гэри!

Это лучший вариант, так как вся стабилизация выполняется механически, а не программно. Это означает, что качество не теряется в процессе.

ICE

Электронная стабилизация изображения работает через программное обеспечение. По сути, EIS разбивает видео на фрагменты и сравнивает их с предыдущими кадрами. Затем он определяет, было ли движение в кадре естественным или нежелательным, и исправляет его.

EIS обычно ухудшает качество, поскольку ему требуется пространство от краев контента для внесения исправлений. Однако за последние несколько лет ситуация улучшилась. Смартфон EIS обычно использует гироскоп и акселерометр, делая его более точным и уменьшая потерю качества. Как обычно в наши дни, программное обеспечение убивает его.

Объединение пикселей

Вы, наверное, слышали этот термин раньше и понятия не имеете, что он означает. Дело в том, что он снижает шум и помогает в условиях низкой освещенности.

Объединение пикселей – это процесс объединения данных из четырех пикселей в один. Используя этот метод, сенсор камеры с пикселями 0,9 микрон может давать результаты, эквивалентные пикселям 1,8 микрона.

Самым большим недостатком является то, что разрешение также делится на четыре при съемке с разбивкой по пикселям. Это означает, что снимок на 48-мегапиксельной камере на самом деле составляет 12 мегапикселей.

Объединение пикселей, как правило, стало возможным благодаря использованию четырехъядерного фильтра Байера на датчиках камеры. Bayer фильтр представляет собой цветной фильтр, используемый во всех цифровых датчиках камеры, сидя на вершине пикселей и захват изображения с красными, зелеными и синими цветами.

Что такое биннинг пикселей? Все, что вам нужно знать об этой фототехнике

Стандартный фильтр Байера состоит из 50 процентов зеленых фильтров, 25 процентов красных фильтров и 25 процентов синих фильтров. Согласно фотографическому ресурсу Cambridge in Color, это устройство имитирует человеческий глаз, чувствительный к зеленому свету. После того, как это изображение будет захвачено, оно интерполируется и обрабатывается для получения окончательного полноцветного изображения.

Не многие телефоны используют объединение пикселей, но это хорошее удовольствие. Некоторые из них включают LG G8 ThinQ, Xiaomi Redmi Note 7 series, Xiaomi Mi 9, Honor View 20, Huawei Nova 4, Vivo V15 Pro и ZTE Blade V10.

Автофокус

В камерах смартфонов обычно используются три типа систем автофокусировки: двухпиксельная, с определением фазы и с определением контраста. Мы расскажем о них по порядку, от худшего к лучшему.

Как работают камеры смартфонов – объясняет Гэри

Автофокус с обнаружением контраста

Это самый старый из трех, он измеряет контраст между областями. Идея состоит в том, что сфокусированная область будет иметь более высокий контраст, поскольку края будут более резкими. Когда область достигает определенного уровня контрастности, камера считает ее сфокусированной. Это старый, медленный метод, поскольку он требует перемещения элементов фокуса, пока камера не найдет нужный контраст.

Фазовый автофокус

«Фаза» означает, что световые лучи, исходящие из определенной точки, попадают в противоположные стороны линзы с одинаковой интенсивностью – другими словами, они «синфазны». Автофокусировка с определением фазы использует фотодиоды на датчике для измерения разницы фаз. Затем он перемещает фокусирующий элемент в объективе, чтобы сфокусировать изображение. Он действительно быстрый и точный, но отстает от двухпиксельного автофокуса, потому что он использует специальные фотодиоды вместо использования большого количества пикселей.

Двухпиксельный автофокус

Это, безусловно, лучшая технология автофокусировки, доступная для смартфонов. Двухпиксельная автофокусировка похожа на фазовое определение, но в ней используется большее количество точек фокусировки на датчике. Вместо того, чтобы фокусироваться на выделенных пикселях, каждый пиксель состоит из двух фотодиодов, которые могут сравнивать тонкие разности фаз, чтобы вычислить, куда переместить объектив. Поскольку размер выборки намного больше, камера может быстрее сфокусировать изображение.

Некоторые считают, что более быстрая автофокусировка не имеет большого значения, но, например, она имеет огромное значение при съемке динамичных сцен. Даже доли секунды ценны в моменты бегства. Никому не нравится расплывчатое, полуфокусное изображение.

мегапикселей

Лучше ли большее количество мегапикселей? Ответ в зависимости от обстоятельств. Это зависит от ваших потребностей и других факторов.

Когда больше MP – лучше

Больше мегапикселей – больше четкости. Хотя это не всегда делает вашу фотографию лучше, она придаст ей больше деталей. Это приятное удовольствие для тех, кто любит кадрировать, так как изображение с более высоким мегапикселем будет иметь больше пикселей для работы и, следовательно, больше пикселей в запасе.

Больше пикселей может также гарантировать лучшее качество печати, если вы когда-нибудь решите сделать бумажные копии своих изображений. Однако это будет иметь значение только в том случае, если ваши отпечатки будут достаточно большими. Теорема Найквиста учит нас, что изображение будет выглядеть значительно лучше, если мы запишем его в два раза больше максимальных размеров предполагаемого носителя. Имея это в виду, фотография размером пять на семь дюймов с качеством печати (300 точек на дюйм) должна быть снята с разрешением 3000 x 4200 пикселей для достижения наилучших результатов или около 12 МП.

Когда меньше MP – лучше

Печать фотографий со смартфона – редкая и умирающая привычка, поэтому большая мощность печати не имеет значения для большинства из нас. Что он сделает, так это увеличит файлы изображений, что займет ваше драгоценное место для хранения. Не говоря уже о том, что редактирование их на маломощных устройствах может привести к замедлению работы.

Также важно помнить, что чем больше пикселей в крошечном пространстве, тем меньше пикселей. Пиксели меньшего размера могут поглощать меньше света и производить больше шума. Производители смартфонов, похоже, нашли баланс между размером и качеством, сохранив сенсоры примерно на 12 МП и увеличив пиксели.

Однако всегда есть исключения. Ярким примером является Honor View 20, у которого есть датчик 48MP, но это также более крупный 1/2-дюймовый датчик, и камера использует объединение пикселей. В этом случае у производителя была причина использовать большее количество мегапикселей и соответственно настроить оборудование устройства.

Программное обеспечение

Некоторые физические ограничения мы просто не можем улучшить – по крайней мере, ненамного. Аппаратное обеспечение камеры смартфона выходит на плато, и в конечном итоге производители не смогут продавать камеру, которая будет на два-пять процентов лучше. Пока какая-нибудь революционная технология обработки изображений не заменит нынешнюю, это превратилось в битву кодирования.

Программное обеспечение приходит на помощь там, где оборудование не работает.

Программное обеспечение приходит на помощь там, где оборудование не работает. С помощью компьютерной фотографии телефоны знают, что вы снимаете, где вы снимаете и в какое время снимаете. Этот метод позволяет анализировать кадр и принимать решения за вас, например, сделать небо более голубым, настроить баланс белого в темноте и улучшить цвета при необходимости.

Программное обеспечение также делает возможными сложные функции, такие как портретный режим, HDR и ночной режим. Раньше все эти процессы требовали специального оборудования, времени, знаний и усилий. Теперь программное обеспечение берет на себя большую часть работы от стрелка. Благодаря телефонам с несколькими камерами программное обеспечение также может делать несколько изображений и объединять их для создания одной улучшенной фотографии.

Однажды телефоны могут превзойти традиционные камеры, и все благодаря программному обеспечению. Здесь мы касаемся вершины айсберга, но вы можете позволить нашему собственному Дэвиду Имелу поделиться своими мыслями о компьютерной фотографии и о том, как она революционизирует все.

Итак, что вам следует искать?

Это было очень много информации, поэтому вот краткое изложение того, на что вам следует обратить внимание при покупке хорошей камеры для смартфона.

Датчик большего размера всегда лучше. 1 / 1,7 дюйма примерно такой же большой, как и большинство сенсоров камеры смартфонов. Есть и побольше, но они встречаются редко.
Ищите больше мегапикселей, если вам абсолютно необходимо печатать (или действительно нужны изображения большего размера). В противном случае отдавайте предпочтение более крупным пикселям или таким методам, как объединение пикселей. Размер пикселя измеряется в мкм (микрометрах), и все, что превышает 1,2 мкм, должно быть приемлемым. Хороший смартфон должен иметь разрешение не менее 12 МП, что предпочтительнее для использования в Интернете и для печати небольших изображений.
Линзы очень важны. Хотя информация не всегда доступна, попробуйте убедиться, что в вашем телефоне качественное стекло. Некоторые производители сотрудничают с такими известными брендами, как Leica или Zeiss.
Хорошее программное обеспечение – ключ к успеху. Изучите улучшения программного обеспечения. Все производители по-разному подходят к программному обеспечению, и это приводит к разным результатам. Samsung известен высокой контрастностью и насыщенными цветами. На устройствах Google Pixel также есть отличное программное обеспечение, которое обеспечивает высокий динамический диапазон, естественные цвета и четкие изображения.
Двухпиксельный автофокус – лучший в смартфонах. Фазовый автофокус тоже очень хорош, но будет немного медленнее.

Подумать только, все эти компоненты могут уместиться в таком маленьком пространстве. Камеры для смартфонов – это настоящее чудо техники. Теперь возьмите всю эту информацию и узнайте, где стоит ваш следующий телефон с камерой в плане фотографии со смартфона.

Источник записи: https://www.androidauthority.com