מדוע המירוץ אחר מגה פיקסל בסמארטפונים הוא אבסורדי

2024 מְחַבֵּר: Malcolm Clapton | [email protected]. שונה לאחרונה: 2023-12-17 03:56

איכות הצילום תלויה במאפיינים רבים, כך שמצלמת 48 מגה פיקסל עדיין לא אומרת כלום.

כיצד פועלת מצלמת הסמארטפון

מצלמה היא דבר מורכב: היא משלבת חיישן, מערכת אופטית, בקר ושאר רכיבי עזר, וכן תוכנה לעיבוד תמונות ווידאו. הבה נשקול כל אלמנט ביתר פירוט.

מַטרִיצָה

המטריצה היא מיקרו-מעגל מלבני המורכב מאלמנטים רגישים לאור - פיקסלים. כל פיקסל מכיל שלושה תת-פיקסלים. תת-פיקסל אחד משדר רק אורכי גל מסוימים: עבור אדום, ירוק או כחול (אדום, ירוק, כחול). דגם צבע זה נקרא RGB.

כמו כן, המטריצה יכולה להיות מונוכרום, ללא מסנני צבע. פי שלושה יותר פוטונים נופלים על כל אחד מהפיקסלים שלו. כתוצאה מכך, תמונות שחור-לבן חדות יותר. ניתן להשתמש במטריצות כאלה כדי לשפר את תמונת הצבע ממודול מצלמה אחר.

אחד המאפיינים העיקריים של מטריצה הוא רזולוציה. זה משקף כמה פיקסלים מתאימים אליו.

עֲדָשָׁה

עדשת הסמארטפון הזעירה היא כמעט תכשיט. מערכת נדירה כוללת 4–5 אלמנטים - בדרך כלל 7–8 או יותר.

בסמארטפונים עם מספר מצלמות, לכל מטריצה תהיה עדשה משלה. כל אחד מהם פותר את הבעיה שלו:

• עדשת טלפוטו (טלפוטו) נחוץ לצילום ממרחק רב.
• זווית רחבה (shirik) יעזור להתאים אובייקטים נוספים לפריים - זה שימושי עבור תמונות קבוצתיות וצילום אדריכלות.
• אוניברסלי העדשה תאפשר לך לצלם בצורה בינונית כל נושא: מדיוקן ועד נוף.
• עדשה וריפוקל (זום) יכול לקרב את הנושא.

עדשות לעדשות סמארטפון עשויות מזכוכית או מפולימרים מיוחדים. אם השקיפות שלהם רחוקה מלהיות אידיאלית והאלמנטים לא מותאמים היטב, אל תצפו לתמונות טובות. גם אם העדשה תנוע כמה מיקרונים, המערכת האופטית תבטל את המיקוד.

דִיאָפרַגמָה

הדיאפרגמה היא החור שדרכו חודר האור למצלמה. כמות האור שהחיישן יכול לקלוט תלויה בו. ערך הצמצם מופק בפורמט f/1, 7.

מערכת ייצוב

ייצוב מפצה על טשטוש מרעידות מצלמה, כגון בעת צילום כף יד במקום שימוש בחצובה. זה יכול להיות משני סוגים:

• אוֹפּטִי. מערכת אלקטרונית-מכנית כנה שמחזיקה פיזית את המצלמה בעמדה אחת (לפחות היא מנסה). זה נותן לך תמונות חדות יותר עם מינימום רעש ומבטל למעשה את הצורך בעיבוד תוכנה.
• אֶלֶקטרוֹנִי. אלו אלגוריתמי תוכנה. המצלמה עדיין רועדת, אבל על ידי ניתוח של מספר פריימים נוצרת תוצאה נאותה פחות או יותר.

מערכת פוקוס אוטומטי

הפוקוס האוטומטי בעצמו קובע את המרחק לאובייקט ומתאים את הפרמטרים של האופטיקה של המצלמה בהתאם. שלושה סוגים של מערכות משמשים בסמארטפונים מודרניים:

• שלב. חיישנים מיוחדים אוספים קרני אור בנקודות שונות בפריים. לאחר מכן האור מחולק לשני זרמים ונשלח לחיישן אור כדי לקבוע את המרחק לעצם. יתרונות: דיוק גבוה ומהירות עבודה. חסרונות: מחיר גבוה, מורכבות העיצוב והגדרותיו.
• נוֹגֵד. הניגודיות של הסצנה מנותחת. על ידי הזזת העדשות, המצלמה מנסה למקסם את הניגודיות של הנושא על רקע הרקע. יתרונות: גודל קומפקטי ועלות נמוכה. חסרונות: המערכת איטית יותר ואינה מתאימה לסצנות דינמיות.
• היברידי. משלב מיקוד פאזה וניגודיות כדי לקבל את התוצאות הטובות ביותר.

תוֹכנָה

תוכנה יכולה להיחשב גם כחלק מהמצלמה, מכיוון שהיא מעורבת ישירות בהשגת תוצאת הצילום. כיום, אף סמארטפון לא נותן לך פריימים כמו שהם, ללא עיבוד תוכנה. אלגוריתמים מתוחכמים, לעתים קרובות באמצעות מסד נתונים עצום או טכנולוגיית בינה מלאכותית, עורכים כל צילום כדי "לעשות אותך יפה".

תמונות גולמיות לא יהיו בהירות או ברורות מספיק. התוכנה מסירה חשיפת יתר, שואבת אזורים כהים, משפרת צבעים, מגבירה את החדות. וזה עושה את כל זה באופן אוטומטי ומהר מאוד.

אבל יש גם חיסרון למטבע. הפחתת רעש אגרסיבית יכולה לגרום לתמונה שצולמה בשעת בין ערביים להיראות מגורענת - כאילו היא מכילה הרבה כתמים קטנים. זה פוגע בפרטים והופך את הצבעים לבלתי טבעיים.

מה משפיע על מספר הפיקסלים?

המפרט המפורט של סמארטפון מציין בדרך כלל את הגודל הפיזי של מטריצת המצלמה - משהו כמו 1/2, 6 אינץ'. באתר היצרן ניתן למצוא נתונים על גודל הפיקסלים במטריצה. פרמטר זה משפיע על מספר הנקודות בפריים. ככל שהרזולוציה גבוהה יותר, כך הפרטים משוכפלים טוב יותר.

אבל אם הפיקסלים קטנים, כל אחד מהם מקבל מעט אור ואינו יכול לקבוע במדויק את הצבע של נקודה בתמונה האמיתית. כתוצאה מכך, מופיע רעש בתמונה.

הרעש הוא נקודות מפוזרות של צבע ובהירות אקראיים. ככל שהתאורה גרועה יותר ואיכות מטריצת המצלמה נמוכה יותר, כך יהיה יותר רעש בצילום.

המספר שלו בפריים פרופורציונלי לגודל הפיקסלים או לריבוע של אלכסון המטריצה. אם נשווה שתי מטריצות עם נקודות בגודל 1, 55 מיקרומטר ו-1, 1 מיקרומטר, אז בפריים עם הראשונה יהיה חצי מהרעש.

הטווח הדינמי של המטריצה חשוב גם הוא - היכולת שלה ללכוד את כל ספקטרום הצבעים והבהירות של העולם הסובב. לזולים יש טווח קטן, והתמונות מתבררות דהויות, מעורפלות.

מדוע יצרני סמארטפונים רודפים אחרי פיקסלים

כי הקונים תמיד רוצים הכי הרבה. גם אם במכונית של 300 סוסים צריך לעמוד בפקק או לשחק סוליטר במחשב גיימינג מגניב.

איזה סמארטפון הייתם קונים באותו המחיר: עם מצלמת 12MP או 48MP? בחירה בשני, תקבל פי ארבעה יותר מגה פיקסל באותו הכסף. אבל התמונות שלך לא ישתפרו פי ארבעה.

חיישן עם הרבה פיקסלים קטנים יותר זול מחיישן עם פיקסלים גדולים וימכר טוב יותר.

מטריצות גדולות תופסות יותר מקום בתוך הסמארטפון. גם המערכת האופטית עבורם צריכה להיות גדולה יותר. בהתאם, יהיה פחות מקום לשאר החלקים בגוף. הסמארטפון יהיה עבה יותר או שהמצלמה תבלוט החוצה. זה יצטרך להיות מוגן עם זכוכית מחוסמת או ספיר. וזה גם כסף.

למכור סמארטפון שמן ויקר זה קשה. קל יותר להזמין מטריצות עם מספר גדול של פיקסלים קטנים ולנהל קמפיין שיווקי רועש: הוסיפו לתמונת המצלמה חותמת אוטומטית "צילום עם supermegaflagman 48MP", כדי שכולם ידעו שמישהו קנה סמארטפון חדש. ותנו למעריצים ולמקצוענים להשתמש במכשירי DSLR.

אמנם נוקיה, למשל, לקחה הזדמנות וקיבלה את הסמארטפונים האגדיים Lumia 1020 עם מצלמות 41 מגה פיקסל. וזה ב-2013!

במה באמת תלויה איכות הצילום?

מטריקס וגודל פיקסל

אם תצלם שתי מטריצות באותה רזולוציה, ייתכן שהצילום באיכות טובה יותר תתקבל עם הגדולה מביניהן. שם הפיקסלים גדולים יותר, מה שאומר שיותר פוטונים נופלים על כל אחד בעת הצילום. כתוצאה מכך, תת-פיקסלים יכולים לקבוע בצורה מדויקת יותר את הצבע של נקודה מסוימת.

נראה שאם במטריצה אחת הפיקסלים הם בגודל של 1, 4 מיקרון, ובשנייה - 1, 2 מיקרון, הם כמעט זהים. אבל 17% הם הבדל מוחשי שבהחלט יופיע באיכות התמונות והסרטונים, במיוחד אם אתה מצלם באור חלש.

נקודה חשובה נוספת היא המרחק בין פיקסלים סמוכים. במטריצות קטנות, היצרנים חוסכים בזה בכנות. בגדולים יותר, הם יכולים לאפשר לך להפריד פיקסלים שכנים באופן איכותי כך שהם לא ישפיעו זה על זה.

טכנולוגיית ייצור

שיטות חדשות מאפשרות לקבוע בצורה מדויקת יותר את עוצמת שטף האור מפחות פוטונים, מה שאומר שניתן להבטיח רעש נמוך ועיבוד צבע טוב, גם אם מצלמים בשעת בין ערביים ללא הבזק.

אבל צריך לקרוא ולנתח. לדוגמה, הסמארטפון HTC One (M7) הציע טכנולוגיית UltraPixel. היצרן הבטיח עלייה רצינית באיכות התמונות והסרטונים.

למעשה, התברר שה-UltraPixels הם רק פיקסלים גדולים יותר ב-2 מיקרון. האם זה יכול להיחשב כטכנולוגיה חדשה? לא סביר. לשם השוואה: לגוגל פיקסל, שגם HTC הרכיבה ואשר נחשב בזמנו לאחד ממכשירי המצלמה הטובים בשוק, היה בעל מטריצה עם פיקסלים של 1.55 מיקרון. גודל המצלמה לא הוגדל כדי לא להגדיל את עובי הסמארטפון. רזולוציית המטריצה של 5 מגה פיקסל הייתה קטנה אפילו לשנת 2014. כתוצאה מכך, לא היו תורים עבור HTC One (M7).

דוגמה נוספת היא טכנולוגיות כמו Super Pixel או Quad Pixel. ארבעה פיקסלים סמוכים של מטריצה גדולה משולבים כדי לקבל תמונה ברזולוציה נמוכה יותר, אך באיכות טובה יותר. הפתרון הוא תוכנה בלבד. אם המטריצה היא כך-כך, היעילות תהיה נמוכה.

ייצוב

ייצוב אופטי תמיד טוב יותר מאשר דיגיטלי. אלגוריתמים שלאחר עיבוד עדיין יוחלו על המסגרת, ועדיף שהיא תהיה חדה בתחילה.

תקריב

כדי להתקרב לנושא בפריים, הזום האופטי מעביר את העדשות, ואיכות הצילום כמעט ולא מושפעת. זום דיגיטלי מותח חלק מהתמונה כדי למלא את כל הפריים. תכונה זו זמינה בכל עורך תמונות, לעתים קרובות אפילו באפליקציית מצלמה רגילה. לכן, זה לא הגיוני לשלם עבור זום דיגיטלי.

מערכת פוקוס אוטומטי

Contrast AF היא מערכת זולה למצלמות בינוניות. מיקוד אוטומטי לזיהוי שלב מתאים אם אתה מצלם ילדים רצים מהר, חתולים או ספורטאים. אבל האפשרות האידיאלית היא מערכת היברידית המשלבת את היתרונות של זיהוי פאזה ומיקוד אוטומטי לזיהוי ניגודיות.

דִיאָפרַגמָה

מכיוון שסמארטפון משמש לצילום במגוון מצבים, מצלמה עם צמצם גדול יותר תועיל: f/1, 7 עדיפה על f/2, 0. ככל שהערך גבוה יותר (או המספר נמוך יותר אחרי ה-slash), ככל שצמצם העדשה גבוה יותר והוא יהיה יעיל יותר.עבודה בשעות בין הערביים או בתוך הבית.

שם מותג

כן, זה לא רק כלי פרסום. קורה שאותה מטריצה מותקנת בסמארטפון הסיני ובספינת הדגל של מותג A. אבל צילומי הפלט שונים מאוד.

אם היצרן לא משקיע מאמץ וכסף בפיתוח רכיבים, טכנולוגיות ותוכנה, אין לצפות לפריימים יפים וברורים. אם הוא יחסוך על הכל, למשל, ירכיב עדשות זולות עם שקיפות ירודה, זה ישפיע על התוצאה.

מה לזכור

• עשרות מגה פיקסל הם בעיקר שיווק. איכות התמונות והסרטונים אינה תלויה בהם ישירות.
• אפילו 5 או 8 מגה פיקסל מספיקים כדי להדפיס תמונה באיכות טובה על גיליון לרוחב. רזולוציית מסך 4K של טלוויזיה מתקדמת היא כ-8-9 מגה פיקסל. Full HD - רק 2 מגה פיקסל.
• פיקסלים גדולים יותר אוספים יותר אור. התוצאה היא מסגרת חדה ומפורטת היטב עם שכפול צבע טבעי וללא רעש.
• אם אתה לא רוצה להתעסק בתיאוריה, לך לתרגול. סקירות השוואתיות של סמארטפונים ותמונות ממצלמות (בגודל מלא וחתוכים - חתוכים ומוגדלים) יאפשרו להבין את מצב העניינים האמיתי.