מה אומרים המאפיינים של מצלמות סמארטפונים והאם אפשר לסמוך עליהן?

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

Lifehacker מספר כיצד להבין עשרות מגה פיקסל ואורכי מוקד שונים.

עם שחר התפתחות הסמארטפונים בלטה קטגוריה נפרדת - טלפון המצלמה: בגאדג'טים הללו הוקדשה תשומת הלב המרבית למצלמה. כעת כל דגם דגל של כמעט כל מותג מנסה למשוך תשומת לב עם יישום המצלמה המורכב והמעניין ביותר. המאפיינים של המכשירים מוסווים על ידי מילים רועשות, סיסמאות נועזות, מספרים עצומים ושמות טכנולוגיות משלהם. אבל האם אפשר להחסיר מהם משהו מועיל ולהבין האם המצלמה הזו מסוגלת להפיק תמונה ראויה? בוא נבין את זה עכשיו.

תכונות עיקריות של מצלמות סמארטפון

המאפיינים של מצלמת סמארטפון זהים למעשה לאלו של כל מצלמה דיגיטלית. אבל צריך להבין למה אחראי פרמטר זה או אחר.

מגה פיקסל

היצרנים נותנים להם את מירב תשומת הלב בקמפיינים פרסומיים. פיקסל הוא אלמנט רגיש לאור על חיישן מצלמה, או פוטודיודה. הוא מורכב מארבעה תת-פיקסלים, שכל אחד מהם, עקב מסנני אור, מאפשר רק לאור בגוון שלו לעבור דרכו. לרוב אלה הם אדום, כחול וירוק. משילוב הצבעים הללו מתקבלת נקודה של הגוון הנדרש והבהירות הרצויה.

חלק מהיצרנים מתרחקים מהסכימה הפופולרית ביותר ומוסיפים לבן או צהוב למסנני הצבע האדום, הכחול והירוק. במקרה זה, הפוטודיודה לוכדת יותר אור והתמונות בהירות יותר.

מגה פיקסל מראים מה הרזולוציה שהמצלמה מסוגלת לצלם, כלומר, מכמה מיליוני פיקסלים תהיה מורכבת התמונה הסופית.

כיום, יצרניות רבות מציגות סמארטפונים עם מצלמות 48, 64 או 108 מגה פיקסל הפועלות במצב מיזוג נקודות. בחיישנים כאלה, הפיקסלים אינם מורכבים מארבעה, אלא מ-16 תת-פיקסלים, בשילוב ארבעה. בעוד שבחיישן קלאסי, למשל, פיקסל אחד מורכב מתת-פיקסל כחול, שני ירוק ואחד אדום, במצלמות ברזולוציה גבוהה הוא מורכב מארבעה תת-פיקסל כחול, שמונה ירוק וארבעה תת-פיקסל אדום.

על ידי הגדלת מספר הפיקסלים, רגישות האור עולה והטווח הדינמי של התמונה גדל - ההבדל בין האזורים הכהים והבהירים ביותר בתמונה. אך יחד עם זאת, מצלמות 48 מגה פיקסל, בשל שילוב כזה, למעשה יוצרות תמונות ברזולוציה של 12 מגה פיקסל. ואין כאן שום דבר רע: זה המצב כאשר כמות הופכת לאיכות, ותמונות ברזולוציה של 4000 × 3000 (אותם 12 מגה פיקסל) מספיקות למדי לפרסום ברשתות החברתיות.

גודל חיישן

זה אולי המרכיב החשוב ביותר של מצלמת סמארטפון. גודל החיישן מציין את השטח עליו ממוקמות הדיודות הרגישות לאור. ככל שהחיישן גדול יותר, הפיקסלים עצמם יכולים להיות גדולים יותר, וככל שהפיקסל גדול יותר, כך הוא קולט טוב יותר אור. גדלי פיקסלים אופייניים בחיישני מצלמות ניידות מודרניות הם בין 0.8 ל-2.4 מיקרון, עם זאת, האחרון מושג בדיוק על ידי שילוב של תת-פיקסלים, עליהם דיברנו בפסקה הקודמת.

ככל שהחיישן יכול ללכוד יותר אור, כך התמונות שצולמו על ידי המצלמה יהיו טובות יותר. זה חשוב במיוחד בעת צילום בתנאי תאורה חלשה. ובמצב כזה, עלול להתברר שחיישן עם מספר קטן יותר של פיקסלים גדולים יותר יפיק תמונה טובה יותר מחיישן עם מספר גדול יותר של פיקסלים קטנים יותר, כי כל פוטודיודה קלטה יותר אור ובהתאם גם יותר מידע.

כלומר, מצלמה עם פחות פיקסלים במפרט שלה יכולה להתעלות על מצלמה עם מספר עצום של פיקסלים בשל העובדה שהפיקסלים עצמם גדולים יותר.

בסמארטפונים מודרניים, מידות החיישנים מסומנות בחלקים חלקיים של אינץ'. החיישן הגדול ביותר - 50 מגה-פיקסל Samsung ISOCELL GN2 - מותקן ב-Xiaomi Mi 11 Ultra: האלכסון שלו הוא 1/1, 12 אינץ'.

עדשות

לעדשות בשימוש יש השפעה משמעותית על איכות התמונה. הם מורכבים מעדשות - לוחות שקופות בעלות תכונות אופטיות מסוימות. תפקידה העיקרי של עדשה הוא לעוות נכון את אלומת האור הנכנסת. סוג העיוות תלוי בצורת הצלחת.

עדשות לרוב מורכבות ממספר עדשות, שכן אחת לא מספיקה. עדשות מעוקלות וקעורות בעלות צפיפויות שונות מתחלפות זו בזו. בחירה ומיקום נכונים בעדשה ישפיעו על בהירות התמונה והניגודיות. עם עדשות מעוקלות, עלול להתרחש עיוות אופטי. בעדשות מסוימות, כמו עדשות רחבות זווית, עיוות, להיפך, הפך למאפיין סגנוני. נכון, חלק מהמכשירים מתקנים אותם באופן פרוגרמטי בשלב שלאחר העיבוד.

בסמארטפונים מודרניים, מודולי המצלמה מורכבים מכמה עדשות, שלכל אחת מהן חיישן משלה, המתאימים למשימה ספציפית. לרוב אלו עדשות סטנדרטיות, זווית רחבה ומקרו. יחד עם זאת, אי אפשר לומר שסמארטפונים עם כמה עדשות כמובן מצלמים טוב יותר מאשר עם אחת: זה תלוי ביישום של מכשיר מסוים. יכול לקרות שבין שלל המצלמות במודול אחד, אף אחת לא תיתן תוצאה מקובלת והכמות לא תהפוך לאיכות.

אורך מוקד וצמצם

ככל שאורך המוקד נמוך יותר, זווית הראייה של העדשה גבוהה יותר, ולהיפך - עדשות בעלות אורך מוקד גבוה מצלמים רחוק, אך יחד עם זאת עם זווית ראייה קטנה.

הצמצם מראה כמה אור פוגע בחיישן המצלמה דרך העדשה. לרוב הסמארטפונים יש צמצם קבוע, שהוא היחס בין אורך המוקד לגודל כניסת המצלמה.

ככל שיותר אור יפגע בחיישן וכניסת המצלמה גדולה יותר, כך עומק השדה יהיה רדוד יותר, כלומר רק הנושא יהיה בפוקוס, והרקע מאחוריו יטושטש.

כדי להגדיל את עומק השדה, אתה צריך להקטין את הכניסה, עם זאת, זה גם יוריד את הבהירות. בסמארטפונים, לרוב זה מושג באופן תכנותי. עם זאת, מכשירים מודרניים משתמשים במודולים עם מספר עדשות - עם עדשות בגדלים שונים, באורכי מוקד וצמצמים שונים. אז במקום להסתמך על עיבוד תוכנה, אתה יכול לעבור בין עדשות.

הסמארטפונים כיום מצוידים במערכות פוקוס אוטומטי מתקדמות. לדוגמה, בטכנולוגיית PDAF, חלק מהנקודות בחיישן המצלמה משמשות כנקודות מוקד. שני פיקסלים צמודים ממוקמים כך שאחד מהם קולט את שטף האור שמגיע מלמעלה, והשני מלמטה, והמערכת מתאימה את הפוקוס אם כמויות אור שונות נופלות על הפיקסלים.

יש גם מיקוד אוטומטי מבוסס לייזר וניגודיות. חלק מהחברות משתמשות בטכנולוגיות במצלמות המאפשרות להתמקד באובייקטים ספציפיים בפריים, למשל לזהות פרצופים ולהבהיר אותם.

תקריב

זום מראה עד כמה התמונה יכולה להיות קרובה. ישנן שתי אפשרויות זום: דיגיטלי ואופטי. דיגיטל פשוט מגדיל וחותך את התמונה בגודל מלא. העדשה האופטית משתמשת בעדשות מיוחדות להגדלה, שבשל מערכת העדשות הנכונה יכולה להיראות רחוק.

עם התפתחות המצלמות בסמארטפונים, החלו להופיע יותר ויותר מודולים עם זום אופטי - בדרך כלל 2X או 3X. עם זאת, ישנן גם אפשרויות שהיצרנים מכנים פריסקופים. עדשות כאלה משתמשות במערכת של עדשות ומראות הממוקמות הצידה בגוף הסמארטפון, ובזכותן ניתן לקבל למשל זום פי חמישה. כמה אתה יכול להתקרב לתמונה תלוי באורך המוקד.

הזום האופטי המקסימלי שמציעים היום סמארטפונים הוא פי 10. הוא נמצא ב-Huawei P40 Pro + (זה בו נעשה שימוש באותו "פריסקופ") ובעדשות בודדות של Samsung Galaxy S21 Ultra. לאותם מקרים בהם אין צורך בזום כה חזק, לסמארטפונים הללו יש גם עדשות עם הגדלה נמוכה יותר - פי שלוש.

חיישני עזר

חיישני אור, חיישני עומק, מדדי טווח, לידרים – כל המערכות הללו עוזרות לסמארטפון להבין היכן נמצאים העצמים המצולמים, כיצד הם מוארים, האם הם זזים או לא. הסמארטפון משתמש בנתונים המתקבלים הן בעינית והן בתהליך העיבוד שלאחר ההשלמה והעריכה של התמונה.

הרזולוציה של החיישנים רחוקה מהפרמטר החשוב ביותר: מספיק מספר קטן מאוד של פיקסלים כדי שיבצעו את תפקידיהם בצורה טובה. לכן, אתה לא צריך להיות מופתע לראות, למשל, חיישן עומק ברזולוציה של 2 מגה פיקסל: יש מספיק מהם לפעולתו.

רזולוציית וידאו וקצב פריימים

רזולוציית וידאו מציינת כמה פיקסלים יכילו במסגרת אחת. וקצב הפריימים הוא כמה פריימים כאלה בשנייה יילקחו.

ככל שהפיקסלים גדלים, הפירוט והבהירות של התמונה משתפרים. ככל שקצב הפריימים עולה, אפקט הטשטוש פוחת, הסרטון נראה חד יותר ונתפס טוב יותר בעין האנושית. יתרה מכך, ניתן להאט את הווידאו שצולם בקצבי פריימים גבוהים ל-24fps המוכרים לקבלת אפקט מעניין בהילוך איטי.

HDR

HDR מייצג High Dynamic Range, שהוא הבדל גדול בין החלקים הכהים והבהירים ביותר בתמונה. המצלמה במצב HDR מצלמת מספר תמונות (במקרה של צילום וידאו - פריימים) עם חשיפות שונות ולאחר מכן משלבת ביניהן, מאזנת אזורים בהירים וחשוכים. בשל כך, ניתן להשיג ניגודיות ופירוט תמונה גבוהים יותר.

קסם שלאחר עיבוד

המאפיינים היבשים של מצלמות הסמארטפונים הם כמובן מבלבלים ומפחידים. והבעיה העיקרית היא שזה לא ריאלי להבין רק מהמספרים האלה איך מצלמת הסמארטפון תצלם.

בנוסף למערכת העדשות והחיישנים מסביב למצלמה, ישנה גם רתמה ממעבד התמונה ותוכנת עיבוד לאחר - אלגוריתמים שמנתחים את הנתונים המתקבלים ומשתמשים במשפרים קנייניים שונים. כתוצאה מכך, חברות המשתמשות באותם חיישנים יכולות לקבל תמונות שונות לחלוטין בשל מערכות עיבוד אחר שונות.

לכל יצרן יש גישה משלו לעיבוד צבע וניתוח של גבולות אובייקט. כל חברה משתמשת במגוון טריקים וטכנולוגיות על מנת לקבל תמונה שתואמת את תחושת היופי שלה. מותגים מסוימים משתמשים בלמידת מכונה כדי לזהות נכון אובייקטים בפריים וכיצד הם צריכים להיראות באופן אידיאלי, וגם זה הכל חלק מהעיבוד.

ניקח דוגמה פשוטה בין סמארטפונים פופולריים למדי. ב-Realme 7 Pro וב-Samsung Galaxy M51, המצלמות הראשיות בנויות על אותם חיישנים - Sony IMX682. זהו חיישן של 64 מגה-פיקסל המופעל על-ידי מערכת צבירת תת-פיקסל Quad Bayer ומפיק תמונות ברזולוציה של 16 מגה-פיקסל (אך גם מסוגל לעבוד במצב בגודל מלא). למרות העובדה שיש להם את אותם חיישנים, התמונות עצמן שונות לחלוטין.

עיבוד הצבעים של סמסונג באור יום הוא עסיסי ותוסס יותר, אם כי מבלי להיות רווי יתר. תמונות מ-Realme 7 Pro קיבלו טווח מעט רך ומציאותי יותר, אך לפעמים אובדים בהם גבולות הפרטים הקטנים, למשל, גבי דשא בודדים, שצולמו רחוק יחסית. בסמסונג, מערכת העיבוד הפוסט והפחתת הרעשים מגדירה את הגבולות בצורה ברורה יותר, מה שלעתים יוצר תחושה של מלאכותיות. בלבול התמונות שצולמו עם הטלפונים האלה לא יעבוד, למרות אותם חיישנים.

איך עיבוד שלאחר התמונות עובד בטלפון מסוים לא ניתן להבין מהמאפיינים.רק ביקורות מקצועיות עם תמונות מבחן שצולמו במצבים שונים יעזרו כאן.

אין אמונה במגה פיקסל

המפרט אינו מבטיח איכות תמונה. אי אפשר לטעון שמצלמת 108 מגה פיקסל תצלם טוב יותר ממצלמת 64 מגה פיקסל, כי בנוסף למגה פיקסל, גם פרמטרים נוספים של מצלמה משפיעים על התוצאה.

השלב הראשון הוא לשים לב לגודל החיישן: ככל שהוא גדול יותר, כך הוא קולט יותר אור, ואיכות התמונה תלויה ישירות בכמות האור. הבא בחשיבותו הוא חלק החומרה של מערכת עיבוד התמונות לאחר מכן, ולאחר מכן התוכנה. איך הם עובדים ניתן להבין רק על ידי ראיית התמונות שצולמו בטלפון עם מערכת זו.

האפשרות היחידה היא לסמוך על הביקורות בהן מתפרסמות תמונות מבחן בתנאי צילום שונים: בתנאי תאורה שונים, בתנועה, במרחקים שונים וכו'. ואל תשכחו שהכלים העיקריים של הצלם והמפעיל הם ידיים ישרות ויכולת לתפוס את הרגע. והשאר משני.