Камера в телефоне: всё, что вы хотели знать, но боялись спросить

Почему смартфон А с камерой на 16 мегапикселей снимает хуже, чем смартфон Б всего с 12-ю? Неужели здесь чем меньше, тем лучше? Но почему тогда смартфон В с камерой на 24 мегапикселя снимает лучше, чем А и Б вместе взятые? Может быть, потому что он новее? Но почему тогда смартфон Г пятилетней давности с его 41 мегапикселем снимает лучше, чем А, Б и В? Всё-таки больше – лучше? Так отчего тогда не слишком старый, но уже и не новый смартфон Д с камерой на 12 мегапикселей выдаёт ещё более качественные снимки, да ещё и в сложных условиях освещения? Попробуем разобраться в секретах фотографических возможностей современных смартфонов.

Больше – лучше

Правда ли, что чем больше мегапикселей, тем лучше камера? Когда-то давно телефоны оснащались камерами на 0.5 Мп. На их фоне конкуренты с 1.3 мегапикселями давали заметно лучший результат. А уж когда начали выходить матрицы с пятью, шестью и более мегапикселями, мы, наконец, начали верить заявлениям производителей о том, что телефон скоро вытеснит компактные «мыльницы».

Забегая вперёд, именно это и произошло – достаточно посмотреть на динамику продаж компактных фотоаппаратов.

Несколько лет назад матрицы смартфонов достигли показателей, сравнимых или превосходящих показатели недорогих, а потом и среднего класса «мыльниц». 12, 16, 20 мегапикселей – далеко не предел. Именно количеством мегапикселей так любят прихвастнуть маркетологи во время анонса очередной новинки.

Как бы банально это ни звучало, при прочих равных условиях (об этом ниже) сенсоры с более высоким количеством точек выдадут более чёткий, детальный результат в сравнении с сенсорами с меньшим разрешением. Впрочем, часто спутником более высокого разрешения картинки является повышенный шум, «зернистость» картинки – либо его обратная сторона: размытие мелких деталей изображение агрессивными алгоритмами шумоподавления. Всё это может привести (и часто приводит!) к тому, что снимки, полученные на сенсоры с меньшим числом мегапикселей выглядят лучше, чем фотографии, сделанные камерой с большим разрешением.

Почему так происходит? Дело в том, что более детальные снимки с сенсоров большего разрешения можно получить именно при «прочих равных условиях», в которые входит много чего. Здесь и оптика, способная обеспечить необходимую сенсору разрешающую способность, и алгоритмы обработки данных, и технология, по которой выполнен сам сенсор. Одним из основных «прочих» параметров является размер точки.

Больше – лучше: часть II

Размер одного пикселя – одна из важнейших характеристик сенсора, о которой практически никогда не говорят маркетологи. При прочих равных условиях чем больше размер точки, тем большее количество фотонов попадёт на неё во время экспозиции кадра. В сравнении с датчиком, оборудованным более мелкими ячейками, сенсор с крупными пикселями будет выдавать меньше шумов в потоке необработанных данных при фиксированном уровне усиления сигнала (грубо говоря, при тех же значениях чувствительности ISO).

Насколько меньше шумов? Зависимость пропорциональна квадрату диагонали. Так, сенсор IMX378, которым оснащаются смартфоны Google Pixel и Pixel XL первого поколения, обладает точкой в 1.55 μm, а смартфон Essential PH-1, оснащённый сенсором IMX258, имеет точки размером лишь в 1.12 μm. Соответственно, на каждый пиксель камеры Google Pixel попадёт в 1.91 раза больше фотонов при тех же условиях освещения и параметрах съёмки – иными словами, «шуметь» камера Pixel будет примерно в два раза меньше, чем камера Essential Phone. В табличке ниже можно ознакомиться с характеристиками некоторых популярных сенсоров, используемых в камерах современных смартфонов. Да-да, современных – несмотря на то, что некоторые модули увидели свет три года назад, их до сих пор продолжают использовать!

Модель	Разрешение	Диагональ	Размер точки	Дата выхода
IMX258	4224 x 3136 13 MP	5.867 mm (1/3. 06″)	1.12 μm	September 2015
IMX260	4032 x 3024 12.2 MP	7.06 mm (1/2.55″)	1.40 μm	February 2016
IMX268	3840 x 2160 8 MP	5.14 mm (1/3.61″)	1.12 μm	February 2016
IMX278	4224 x 3136 13 MP	5.867 mm (1/3.06″)	1.12 μm	July 2015
IMX286	3968 x 2976 12 MP	6.2 mm (1/2.9″)	1.25 μm	April 2016
IMX298	4608 x 3456 16 MP	6.521 mm (1/2.8″)	1.12 μm	November 2015
IMX300	5984 x 4140 25 MP[a]	7.87 mm (1/2.3″)	1.08 μm	September 2015
IMX315	4032 x 3024 12.2 MP	6.15 mm (1/2.93″)	1.22 μm	September 2015
IMX318	5488 x 4112 22.5 MP	6. 858 mm (1/2.6″)	1.0 μm	February 2016
IMX333	4032 x 3024 12.2 MP	7.06 mm (1/2.55″)	1.40 µm
IMX338	5344 х 4008 21 MP	7.487 mm (1/2.4″)	1.12 μm	June 2016
IMX345	4032 x 3024 12.2 MP	7.06 mm (1/2.55″)	1.40 µm
IMX350	5120 x 3840 20 MP	(1/2.8″)	1.0 μm
IMX351	4608 x 3456 16 MP	(1/3.09″)	1.0 μm
IMX362	4032 x 3024 12.2 MP	7.06 mm (1/2.55″)	1.40 μm	November 2016
IMX363	4032 x 3024 12.2 MP	7.06 mm (1/2.55″)	1.40 μm
IMX371	4608 x 3456 16 MP	(1/3″)	1.0 μm
IMX376	5120 x 3840 20 MP	6. 38 mm (1/2.78″)	1.0 μm	November 2016
IMX378	4056 x 3040 12.3 MP	7.81 mm (1/2.3″)	1.55 μm	September 2016
IMX380	4056 x 3040 12.3 MP	7.81 mm (1/2.3″)	1.55 μm
IMX386	4032 x 3016 12 MP	6.2 mm (1/2.9″)	1.25 μm	July 2016
IMX398	4608 x 3456 16 MP	6.4 mm (1/2.8″)	1.12 μm	October 2016
IMX400	5056 x 3792 19.1 MP[b]	7.73 mm (1/2.3″)	1.22 μm	February 2017
IMX408	2.2 MP	4.983 mm 1/3.61	2.24 μm
IMX486	4032 x 3016 12 MP	6.2 mm (1/2.9″)	1.25 μm	February 2018
IMX519	4656 x 3496 16 MP	6.828 mm (1/2.6″)	1.22 μm	February 2018

Размер точки напрямую влияет и на детализацию снимка.

Для того, чтобы камера смогла эффективно использовать мелкие точки, её оптика должна обладать более высокой разрешающей способностью по сравнению с той, что может быть установлена в камеру с более крупными точками. С учётом того, что сенсоры с более мелкими точками, как правило, стоят дешевле своих более крупноячеистых собратьев, надеяться на более качественную оптику здесь, пожалуй, не стоит.

Наши рекомендации

Если качество снимков для вас – на первом месте, в первую очередь обращайте внимание не на разрешение камеры в мегапикселях, а на размер точки. Так, смартфоны Moto Z и Moto Z2 Force оборудованы камерами на 12 Мп, но в первом поколении устройства размер точек – 1.12 μm, а во втором – 1.25 μm. Неудивительно, что второе поколение линейки Moto Z снимает заметно лучше первого.

Какой именно размер точек хорош? Самыми крупными точками обладает первое поколение смартфонов Pixel: 1.55 μm. Мало отличается качество снимков на камеры с точкой 1.40 μm. Смартфоны с камерами, сенсоры которых несут ячейки размером в 1.

22 μm вполне способны отлично снимать днём и вечером на улице, но в темноте вам придётся положиться на оптический стабилизатор (если он есть) или смириться с шумом. А вот на сенсор с точками в 1.12 μm и меньше качественные снимки удастся получить только ярким днём; если же камера с таким размером точки не оборудована оптической стабилизацией, то о снимках в тёмное время суток лучше забыть для сбережения собственных нервов.

Итак, мы выяснили, что размер ячейки фотодетектора (того самого пикселя, который исчисляется в «мега») напрямую влияет на уровень шумов в необработанном потоке данных, который выдаёт сенсор. В свою очередь, уровень шума напрямую влияет на детализацию конечного снимка. Если современные алгоритмы шумоподавления уже давно научились сводить на нет цветовой шум (печально известные всполохи случайного цвета, которыми отличались ранние цифровые фотографии), то с монохромным шумом, «зерном», справиться без потери детализации куда сложнее. Снижение зернистости снимка так или иначе приводит к «съеданию» мелких деталей и, соответственно, к падению как видимого, так и фактического разрешения.

Больше – лучше? Часть III

Итак, мы выяснили, что использование более крупных светочувствительных ячеек (тех самых пикселей, которые «мега») позволяет естественным образом увеличить чувствительность сенсора и снизить шумы, в то же время позволяя использовать более дешёвую оптику с меньшей разрешающей способностью относительно сенсоров с большей плотностью точек. И сенсоров с крупными ячейками на рынке достаточно ещё с позапрошлого года. Почему же производители смартфонов не устанавливают такие сенсоры во все устройства подряд? Неужели тот самый сговор и сегментация рынка?

Причины, по которым в смартфоны продолжают устанавливать менее качественные сенсоры, имеют как маркетинговые, так и чисто технические обоснования.

Начнём с маркетинга. Что выберет покупатель: смартфон-флагман с камерой на 21 Мп или другой флагман всего с 12 Мп? «Больше – лучше»: покупатель видит и понимает, что такое мегапиксели, но совершенно не в курсе, что такое размер точки и каков он в первом и во втором случае. Уважающие себя производители молча устанавливают в свои устройства камеры с крупными ячейками. Здесь и Google (камеры Pixel, Pixel XL обладают точками рекордного размера — 1.55 μm, второе поколение – 1.40 μm, зато с оптическим стабилизатором), и Samsung (размер ячейки основной камеры которого — 1.40 μm). Приличными сенсорами оборудованы смартфоны Apple последнего поколения (1.22 μm в основном модуле, но всего 1.0 μm в модуле камеры с двойным приближением) и Motorola (Moto Z2 Force — 1.22 μm). А вот LG в странном флагманском устройстве G6 сэкономила, установив старенький сенсор с точками 1.12 μm, а в безусловно флагманском LG V30 сэкономила ещё пуще, поставив датчик с ультракомпактными пикселями размером всего 1.0 μm.

Более качественные сенсоры с крупными точками стоят дороже аналогов с мелкой точкой, оказывая прямое влияние на BOM (Bill Of Materials, себестоимость комплектующих) смартфона. Насколько дороже? Разница в цене между самым дорогим и самым дешёвым модулем одного поколения может достигать $4-8. И если для вас как пользователя вопрос всего лишь в том, доплатить ли пусть даже $8 за отличную камеру или сэкономить и довольствоваться плохой, то для производителя, который выпускает модель миллионными тиражами, экономия получается более чем существенной.

Опуская маркетинг и экономику масштабов, важно понимать и то, что сенсор с крупными точками – это крупный сенсор. Крупный сенсор требует соответствующих размеров оптики, а соответствующих размеров оптика оказывается не только шире, но и толще объектива для более компактной матрицы. В результате смартфоны обзаводятся более или менее страшненькими наростами, в которых монтируют растолстевший модуль.

Альтернативой такому решению может стать несколько более толстый корпус устройства. Так, первое поколение Pixel и Pixel XL оснащалось модулем с размером точки 1.55 μm, при этом обошлось без каких-либо выступающих частей.

Если же производитель хочет сделать тонкий смартфон (во всяком случае – тоньше, чем Pixel) без каких-либо наростов, ему остаётся лишь прибегать к компромиссам, используя более тонкие модули с меньшим размером матрицы и, как следствие, более мелкими пикселями.

Впрочем, даже из этого правила есть свои исключения. Таким исключением стали смартфон HTC One (M7) и его последователь HTC M8, в которых использовались так называемые «ультрапиксели». Фактически UltraPixel – всего лишь маркетинговый термин, означавший использование модуля с крупным размером точек 2.0 μm. Такие точки способны собрать в 1.66 раза больше света, чем ячейки модуля Google Pixel (1.55 μm). Нужно отметить, что дизайнеры HTC One не решились встроить в телефон камеру в виде выступающего модуля, оформив её заподлицо с задней крышкой.

Такое дизайнерское решение, ограничившее максимальные физические габариты модуля, в совокупности с решением использовать крупные ячейки не оставило другого выхода, кроме использования модуля с заданными габаритами и заданным размером ячеек… Правильно: из одной шкуры можно сшить семь маленьких шапок или одну большую. В заданные дизайнерами габариты вписалось лишь 4 миллиона ячеек размером в 2.0 μm. И можно сколько угодно убеждать пользователей, что ультрапиксели – это круто, но низкое разрешение – это низкое разрешение. Пользователи, что называется, не купились.

Что ж, разработчики HTC учли негативный опыт. В весьма удачном смартфоне HTC 10 размер точки был уменьшен до 1.55 μm (хотелось бы написать – как в Google Pixel, но на тот момент этим же сенсорам оснащались Nexus 5x и Nexus 6p), а разрешение подросло до 12 Мп. Скрипя зубами, дизайнерам пришлось проектировать нарост.

Ужасно выглядит? Дело вкуса; для многих качество снимков на первом месте, а нарост… нарост можно стерпеть. Впрочем, много и таких пользователей, которые не понимают (да и не хотят понимать) связи между качеством снимков, размером модуля и толщиной смартфона. Именно это большинство не забывает пнуть производителя за ненужный нарост… и многие производители «ломаются», соглашаясь выпускать более тонкие устройства без выступов.

А теперь – вопрос на засыпку: почему в iPhone 7, 8 и iPhone X дополнительная камера с телеобъективом оборудована точками размером всего 1.0 μm?

Казалось бы, именно для телевика нужно подобрать сенсор с максимальным размером точки, а оптику – никак не с диафрагмой f/2. 4, а хотя бы f/1.8. Действительно, если рассуждать с точки зрения качества изображения, то нужны и крупные точки, и максимальная диафрагма. Но здесь мы сталкиваемся с жесточайшей нехваткой места. Для того, чтобы вписать телевик с честным двукратным приближением в компактный корпус смартфона, дизайнерам пришлось пойти на жертвы, использовав самый миниатюрный сенсор и оптику с невысокой светосилой.

Когда нельзя верить на слово

Мы уже выяснили, что заявлениям маркетологов не всегда следует верить. Отдельной строкой пройдёмся по смартфону OnePlus 5, который вышел под лозунгом “Clearer photos”. Этот слоган стал локомотивом всей рекламой кампании устройства; фразу “clearer photos” предлагалось ввести в поле «секретного кода», который был нужен для оформления предзаказа сразу после анонса устройства. Казалось бы, относительно уважаемый производитель не может обмануть хотя бы в основном рекламном лозунге? Оказалось, может, да ещё как!

Давайте внимательно посмотрим на камеры устройства. На задней стороне смартфона их две: основная (модуль IMX398, 16 Мп с размером точки 1.12 μm) и дополнительный, обеспечивающий «двукратный зум без потерь» модуль IMX350, 20 Мп с точкой 1.0 μm).

Сразу возникает логичный вопрос: а, собственно, каким именно образом камера с размером пикселя 1.12 μm собирается обеспечивать эти самые “clearer photos”? Оказалось, никак:

Что за точки? Это всего лишь датчики фазовой фокусировки модуля IMX398, для которого компания не сделала грамотной программной обвязки на уровне драйверов. Для того, чтобы замаскировать позорную недоработку, сделать заплатку поручили не SONY (которая разработала сам модуль и драйверы для него), а разработчикам приложения камеры. Результат получился «отличный»: запредельными настройками шумоподавления точки были равномерно размазаны. Заодно съедались и мелкие детали; вместо травы, листвы, веток получалась каша, а лица людей превращались во что-то среднее между акварельным портретом и пластиковой куклой. Этот эффект пользователи окрестили «эффектом акварели».

А как обстоят дела с двукратным зумом без потерь? В отличие от Apple, которые встроили модуль хоть и с мелкими пикселями, но с оптикой с честно удвоенным фокусным расстоянием, дизайнеры OnePlus решили обойтись малой кровью.

Следите за руками. Раз: приближение в 1.33 раза за счёт оптики с «одноцелотридесятым» фокусным расстоянием. Два: из центральной части 20 Мп сенсора вырезают примерно 9 Мп, что даёт приближение ещё приблизительно в полтора раза (напомню, приближение пропорционально квадратному корню от числа «кропнутых» мегапикселей). А чтобы получить те же 16 Мп, что и на основной камере, вырезанные 9 Мп попросту интерполируют до 16-ти. Назвать всю эту процедуру «двукратным зумом без потерь» могут только маркетологи.

Ещё больше – ещё лучше?

В 2013 году на рынок вышел смартфон Nokia Lumia 1020, оборудованный уникальной камерой на 41 Мп. В смартфоне использовалась технология PureView, позволявшая комбинировать пиксели для уменьшения шумов в условиях слабого освещения. Пять лет назад это был настоящий прорыв; для того времени камера снимала не просто хорошо, а прямо-таки замечательно. Вы до сих пор можете время от времени услышать что-то вроде «а вот Lumia 1020…»

Насколько оправдана репутация камеры с сенсором в 41 Мп? Давайте рассмотрим снимки, сделанные на этот смартфон в полном разрешении. Для этого предлагаем пройти по ссылке https://blogs.windows.com/devices/2013/07/11/nokia-lumia-1020-picture-gallery-zoom-in/

Посмотрели? Сегодня, в середине 2018 года, пять лет спустя после выхода этой модели на рынок, я вижу типичную (кстати, размер точки — 1.12 μm) картину: неплохая резкость в центре кадра с падением разрешения ближе к краям, определённо – шумы в тенях. Но 2013 год! 41 мегапиксель! Даже в полном разрешении для того времени снимки смотрятся замечательно, а ведь мы ещё не рассмотрели технологию PureView, которая, комбинируя соседние пиксели (и уменьшая эффективное разрешение снимка), позволяла добиться вот такого уровня шума практически в полной темноте:

Что это – грамотная постобработка или что-то иное? Можно ли добиться подобного качества, просто уменьшив разрешение готового снимка в условном фотошопе? На самом деле – нет, и вот почему.

Алгоритмическая фотография

Постобработка – важный этап в цифровой фотографии. При съёмке в формат RAW, своеобразный «цифровой негатив», фотографы часто проводят постобработку вручную в одном из мощных десктопных (а в настоящее время – уже и мобильных) пакетов. Грамотная постобработка позволяет в определённых пределах «вытянуть» пересвеченные участки, осветлить тени, кадрировать снимок, добавить спецэффекты, уменьшить цифровой шум. Тем не менее, на этапе постобработки человек или компьютер работают с уже готовым плоским изображением. Даже в RAW не сохраняется информация о глубине отдельных участков, а динамический диапазон матрицы ограничивает возможности корректировки снимков с контрастным освещением.

В традиционной цифровой фотографии проблему ограниченного динамического диапазона до сих пор решает режим HDR, который поддерживается многими компактными и системными фотоаппаратами. В этом режиме экспонируется от двух до четырёх кадров, как правило с «вилкой» от -2 до +2 EV. Далее кадры комбинируются (современные камеры уже научились корректно накладывать их друг на друга даже при съёмке с рук; более старые фотоаппараты требовали использовать для съёмки в HDR штатив), и на выходе – по крайней мере, в теории, – получается кадр без провалов в тенях и пересвеченных участков.

У традиционного HDR есть ряд проблем. Во-первых, время на съёмку: сделать несколько кадров подряд может занять до секунды, а это – много. Во-вторых, время на обработку: даже в современных фотоаппаратах единственный кадр в HDR может обрабатываться несколько секунд, что может оказаться неприемлемым. Если в процессе съёмки серии в кадр попадает движущийся объект (или, скажем, ветер колышет листву или ветки деревьев), многие фотоаппараты «размножат» объект, а на месте колышущейся листвы образуется каша.

Все эти проблемы призвана решить современная алгоритмическая фотография, использующая мощные процессоры смартфонов для съёмки и обработки кадров. Одной из самых удачных реализаций алгоритмической фотографии является алгоритм HDR+, разработанный в лаборатории Google. Подробно и с примерами снимков этот режим описан в журнале «Хакер» в статье Дениса Погребного «Идеальное фото. Что такое HDR+ и как активировать его на своем смартфоне». Желающих обратиться к первоисточнику отправляем к подробному (и очень техническому) документу Burst photography for high dynamic range and low-light imaging on mobile cameras.

Алгоритм HDR+ решает целый ряд проблем традиционного HDR. Задержка при съёмке HDR? В режиме ZSL (Zero Shutter Lag) её не будет: кадры берутся из буфера. Время на склейку финального снимка? Она происходит в фоновом режиме, и занимает меньше секунды. Дополнительный бонус – комбинирование нескольких кадров позволяет уменьшить шумы, выдавая гораздо более чистую картинку в сравнении с захватом единственного кадра.

Google Camera – сложнейший проект, который может «потянуть» корпорация уровня Google, Apple или Microsoft (все три компании используют в своих устройствах подобные технологии). Для пользователя всё выглядит просто: нажал на кнопку – получил снимок, качество которого будет выше, чем у конкурентов. Внутри же – масса тонких настроек и оптимизаций, которые не видны обычному пользователю. Лишь совсем недавно разработчикам удалось получить доступ к внутренностям Google Camera, открыв энтузиастам возможность покрутить настройки.

В чём преимущества HDR+ для пользователя? Процитируем статью Дениса Погребного:

Выделим основные достоинства HDR+:

• Алгоритм замечательно устраняет шумы с фотографий, практически не искажая детали.
• Цвета в темных сюжетах гораздо насыщеннее, чем при однокадровой съемке.
• Движущиеся объекты на снимках реже двоятся, чем при съемке в режиме HDR.
• Даже при создании кадра в условиях недостаточной освещенности вероятность смазывания картинки из-за дрожания камеры сведена к минимуму.
• Динамический диапазон шире, чем без использования HDR+.
• Цветопередача преимущественно получается естественней, чем при однокадровой съемке (не для всех смартфонов), особенно по углам снимка.

Всё это соответствует действительности, но есть у режима HDR+ и свои ограничения. Так, быстро движущиеся объекты снимать в HDR+ всё же не стоит: алгоритмы алгоритмами, но результат наложения нескольких кадров будет непредсказуем. Обработка каждого снимка серьёзно нагружает процессор, приводя к нагреву телефона и быстрому расходу аккумулятора, а в режиме ZSL, когда камера постоянно снимает в буфер, расход аккумулятора просто зашкаливает. Тем не менее, результат того стоит: снимки в HDR+ практически всегда выглядят намного лучше кадров с единственной экспозицией.

Карманная машинка времени

Если на вашем смартфоне можно запустить Google Camera в режиме HDR+, то вы – счастливый обладатель карманной машинки времени. При помощи Google Camera ваш смартфон сделает снимок ещё до того, как вы нажмёте на кнопку! Звучит как фантастика? Тем не менее, современные технологии сделали этот сценарий возможным.

Как это работает? Если Google Camera запущена на смартфоне, на котором приложение поддерживает съёмку HDR+ в режиме ZSL (Zero Shutter Lag), будет происходить следующее. При запуске приложения Google Camera сразу же начинает съёмку, снимая данные с сенсора и сохраняя их в буфер в оперативной памяти смартфона (забегая вперёд, некоторые смартфоны реализуют похожую технологию, не используя ресурсы центрального процессора и даже основную память смартфона – кадры сохраняются в специальный буфер в модуле камеры). Как только пользователь нажимает на кнопку спуска затвора, Google Camera фиксирует момент и извлекает из буфера несколько последних кадров, точное число которых варьируется в зависимости от множества факторов (в некоторых версиях Google Camera, модифицированных сторонними разработчиками, этот параметр можно настраивать).

Из всей серии выбирается несколько резких кадров (таким образом, в частности, смартфоны Pixel и Pixel XL компенсируют отсутствие оптического стабилизатора). Каждый кадр разбивается на тайлы. Соответствующие тайлы из разных кадров накладываются друг на друга; при этом компенсируется как смещение камеры во время съёмки, так и наличие в кадре движущихся объектов: в отличие от традиционного HDR, при съёмке через Google Camera мы не получим удвоения или утроения движущихся объектов.

Технология проста на словах, но успешно реализовать её в своих продуктах удалось единицам. Вплоть до выхода Snapdragon 845, в котором Qualcomm предложила всем желающим воспользоваться подобной технологией, алгоритмическая фотография оставалась уделом компаний, способных содержать собственный специализированный отдел разработки.

Монохромные сенсоры: бутафория или?..

Мы уже привыкли видеть в смартфонах не одну, а две основных камеры. Производители пока не пришли к общему мнению, нужна ли вторая камера вообще, а если нужна – то зачем. Google проводит последовательную политику: вторая камера не нужна, а всё необходимое (например, портретный режим) мы реализуем с одним, хоть и хитрозакрученным сенсором. Apple – сторонники двух модулей; при помощи второго реализуется двукратный оптический зум (на самом деле – фиксированный объектив с удвоенным эффективным фокусным расстоянием) и определяется глубина сцены в портретном режиме. В LG поступили с точностью до наоборот: второй модуль – широкоугольный, почти «рыбий глаз». Huawei последовательно продвигает монохромные модули; по заявлениям производителя, комбинирование кадров с двух модулей позволяет естественным образом добиться снимков с низким уровнем шума и расширенным динамическим диапазоном.

Не все производители столь последовательны даже внутри одной линейки. Так, OnePlus последовательно попробовали сперва псевдо-двукратный зум, потом – монохромный модуль, который нельзя использовать для съёмки чёрно-белых фотографий, и, наконец, пришли к тому, что камер должно быть две, но одну из нельзя использовать ни для чего, кроме портретного режима. В младших моделях Xiaomi слабенький дополнительный модуль используется лишь для определения глубины резкости, а во флагманской модели Mi 8 – в качестве широкоугольника. Не может определиться с тем, для чего нужна вторая камера, и Motorola: если в модели Moto X4 в качестве дополнительного используется широкоугольная камера, то в Moto Z2 Force второй модуль – монохромный.

И если в ситуации с широкоугольными модулями и условными телефото нас может заинтересовать разве что оптика (характеристики самого сенсора, как правило, заметно уступают характеристикам основного), то монохромные сенсоры стоят особняком, предлагая ряд преимуществ по сравнению с классическими сенсорами RGBG.

За теорией обратимся к статье, опубликованной компанией RED, известным производителем цифровых видеокамер.

Основной сенсор вашей (и практически всех остальных) камеры построен по принципу цветовой мозаики. На каждую ячейку попадают только волны из определённого диапазона (как правило, выбираются красный, синий и зелёный цвета, но бывают и фильтры с белыми субпикселями). В зависимости от ширины этого диапазона, который регулируется интенсивностью светофильтра, можно получить снимки с большим цветовым охватом – но более тёмные или более шумные, или наоборот – более светлые, но с блеклыми цветами. Грубо говоря, из трёх фотонов R, G и B в ячейку попадёт лишь один, который будет пропущен светофильтром:

Источник: RED

Фактически в каждую «цветную» ячейку может попадать заметно меньше 33% света в зависимости от заданного производителем значения цветового охвата. В любом случае, максимально теоретически возможный КПД светочувствительности цветной матрицы не будет превышать 33%.

Для того, чтобы получить привычное глазу изображение, значения цветных пикселей интерполируются. Таким образом, максимально возможное монохромное разрешение полученного изображения будет приблизительно соответствовать количеству точек сенсора (хотя, например, при фотографировании зелёной травы или листьев будут задействованы в основном зелёные точки). Цветное разрешение будет ниже; впрочем, такая модель вполне согласуется с особенностями человеческого зрения. Подробнее о процессе реконструкции изображения можно почитать в статье Demosaicing.

Источник: RED

Я думаю, вы уже поняли, что будет дальше. Встречайте монохромный сенсор! Никаких цветофильтров, никакой потери светового потока и никакой мозаики:

Источник: RED

Благодаря отсутствию фильтров каждый пиксель монохромного сенсора попадает как минимум в три раза больше фотонов, чем на соответствующую ячейку цветного. В результате – на выбор: ниже уровень шума (можно или уменьшить выдержку, или снизить ISO) либо расширенный динамический диапазон в тенях. Нет и необходимости восстанавливать структуру кадра из «мозаичного» изображения; результат – повышенная детализация и полное отсутствие муара (ложных цветов, артефактов процесса реконструкции).

Посмотрите, какие прекрасные чёрно-белые фотографии выдаёт монохромный сенсор Moto Z2 Force без каких-либо ухищрений с алгоритмической фотографией (смотреть лучше на полный экран):

А что, если хочется такую детализацию, как у монохромного сенсора, но в цвете? У Huawei есть ответ: смартфоны линейки P способны комбинировать данные с цветного и монохромного сенсоров, создавая изображения с минимумом шумов, расширенным динамическим диапазоном и повышенной детализации. По крайней мере, такова теория, а точнее — маркетинг. На практике же мы видим обычную «кашу» на месте травы и общий результат, заметно уступающий снимкам, сделанным на менее продвинутые камеры в режиме HDR+ при помощи Google Camera. За примерами далеко ходить не нужно: сайт Photography Blog протестировал камеры Huawei P20. Разверните на полный экран тестовый кадр и насладитесь детализацией травы на газоне. Если что, это ISO 50, минимальное из возможных. Кстати, по мнению обозревателей, то, что мы видим на снимке ниже — в целом демонстрация отличного качества изображения (цитата: «On the whole, image quality is excellent.») Тут одно из двух: или мои стандарты качества диаметрально противоположны стандартам обозревателей, или… или тут что-то не то.

Источник: Photography Blog

Оптика и стабилизатор

Что такое фотоаппарат без оптики? Во времена плёночных зеркалок – просто сквозная дыра, матерчатая шторка и крышка, чтобы удерживать плёнку. В цифровых зеркальных фотоаппаратах место плёнки занял сенсор, но даже тогда никому не приходило в голову принижать важность объектива для получения качественного снимка. В мобильной же фотографии про объектив обычно известно чуть больше, чем ничего. Максимум, что нам сообщают – это максимальное относительное отверстие (по принципу «f/1.7 – хорошо, а f/2. 4 – тёмный») и иногда – эффективное фокусное расстояние. Выбирая смартфон, который снимал бы лучше других, пользователи обращают внимание на что угодно – на мегапиксели, на маркетинговые шильдики Leica или Carl Zeiss, на количество камер, в конце концов, — только не на объектив.

К сожалению, принять информированное решение относительно оптики, установленной в том или ином смартфоне в условиях недостатка информации (где графики MTF? Где оптические схемы, в конце концов?) не представляется возможным. С другой стороны, проектирование оптики для мизерного размера телефонных матриц – дело простое и давно отработанное. В отличие от зеркальных фотоаппаратов, здесь нет ни механического затвора перед матрицей, ни диафрагмы с переменным значением. Не нужен зум: объективы смартфонов обладают фиксированным фокусным расстоянием. Расстояние между задней линзой объектива и матрицей может быть любым, хоть вообще нулевым – при желании линзу можно наклеить на матрицу (сравните с зеркальными фотоаппаратами, при проектировании оптики для которых необходимо учитывать немалое расстояние между самим объективом и матрицей). Другими словами, для любого смартфона очень просто спроектировать объектив, обладающий идеальными в рамках заданного сенсора оптическими свойствами. А можно сэкономить несколько центов и спроектировать объектив, обладающий очень хорошими оптическими свойствами. А можно сэкономить ещё несколько центов, установив оптику посредственного качества. Нужно ли говорить, какой путь выбирает подавляющее большинство производителей?

Тем не менее, по некоторым косвенным признакам о качестве объектива судить всё-таки можно. Да, маркетинговые шильдики часто остаются именно маркетинговыми шильдиками, но время от времени производители отказываются от призрачной экономии и всё-таки устанавливают качественную оптику. Одним из косвенных признаков качественного (более сложного и дорогого в производстве) объектива является наличие оптической стабилизации, о которой производитель непременно заявит в характеристиках. Оптический стабилизатор позволяет делать снимки без смаза от дрожания рук с более длинными выдержками – соответственно, на меньших значениях чувствительности ISO, что означает меньший уровень шума и большую вероятность выхода качественного кадра. Наличие оптического стабилизатора упрощает работу алгоритмов HDR, снижая вычислительную нагрузку при комбинировании кадров. Если у вас есть выбор – обратите внимание, есть ли в интересующем вас устройстве оптический стабилизатор.

Заключение

Камеры современных смартфонов – это не просто комбинация из матрицы и объектива. Это и алгоритмы, сложность и одновременно изящество идеи которых способны поразить воображение. Работа этих алгоритмов требует мощных процессоров и продвинутых DSP, которые встраиваются в большинство современных систем на чипе. Вы спрашиваете, зачем смартфону вычислительная мощь прошлогоднего ноутбука? Например, для того, чтобы, нажав на кнопку, вы смогли мгновенно получить кадр такого качества, над которым профессионалу с зеркалкой пришлось бы ещё попотеть в лаборатории.

Как делать более качественные фото на смартфон

Для того, чтобы быть хорошим фотографом, мало качественного оборудования. Нужно ещё уметь им пользоваться. Это же касается и камер на смартфонах.

В статье мы поделимся советами, которые помогут вам получить максимум от камеры вашего смартфона.

Настройки камеры

Для начала можно порекомендовать проверить настройки камеры. Не просто параметры фото, а настройки самого приложения. Заводские установки могут быть не самыми оптимальными: например, может быть установлено не самое высокое разрешение, чтобы достичь более хорошего цифрового зума.

Также желательно настроить соотношение сторон, чтобы получить полноэкранное изображение. Для некоторых экранов подходит формат 4:3, для других может быть оптимальным формат 16:9.

Очистка объектива

Да, вот такой банальный, но эффективный совет. Убедитесь, что объектив камеры не содержит пыли, грязи и отпечатков пальцев. Для очистки лучше использовать чистую ткань из микрофибры или салфетки для очков.

Параметры фотографии

В приложении камеры есть параметры фото, значения которых могут меняться для каждой конкретной сцены. Правильная их настройка позволяет делать более хорошие фото. Ниже мы рассмотрим это подробнее.

Экспозиция. Длительная экспозиция используется для улучшения освещения на фото. Однако, это эффективно только тогда, когда объект не находится в движении. Хотя, иногда это также используется для получения эффекта световых полос при съёмке ночного города.

ISO. Следующий параметр – это значение ISO. Оно определяет светочувствительность. При более высоком значении ISO вы можете сократить длительность экспозиции и получить более чёткие снимки. В тёмных условиях съёмки вам может потребоваться высокое значение ISO и длительная экспозиция.

Так почему бы не снимать всегда с высоким значением ISO? Причина проста: высокое значение ISO создаёт шум в изображении. Хотя, значение, при котором появляется шум, может быть разным на разных смартфонах и может достигать 400 или 800, но для большинства ситуаций подходят значения не более 200.

Ручная установка фокуса

Для получения успешного изображения многое зависит от правильного фокуса.  Автофокус обычно полезен, но он тоже допускает ошибки. Да и иногда автофокус не может угадать, что именно мы хотим выделить на фото.

Здесь всё просто – коснитесь экрана в том месте, где находится объект, на котором вы хотите сфокусировать камеру.

Больше снимков

Если вы сделали только один снимок какого-либо интересного события или объекта – это может быть ошибкой. Это фото может оказаться испорченным каким-то объектом в кадре или просто неправильно сфокусированным. А других у вас просто нет, среди которых вы могли бы выбрать более качественное.

Во многих смартфонах присутствует функция съёмки сериями. После активации этой функции достаточно нажать или зажать кнопку фото, чтобы быстро сделать сразу несколько снимков.

Устойчивость

Здесь всё просто – при подвижности камеры фотографии получаются нечёткими, особенно в условиях недостаточной освещённости. Для стабилизации можно использовать штатив или держать смартфон двумя руками, а не одной.

Тема и перспектива

Хорошее фото – это не только чёткость и хорошо настроенная светочувствительность. Это ещё и сцена, расположение объектов в кадре и вообще их уместность.

«Правило третей»

«Правило третей» – это упрощённая реализация «золотого сечения». Если вы включите сетку в настройках камеры, то заметите, что она делит кадр на 9 частей четырьмя линиями. Так вот, объект лучше помещать в одну из 4-х точек пересечения или вдоль линии. В случае с пейзажными снимками по одной из линий рекомендуется выставлять горизонт.

Прямой горизонт

Этот совет связан с предыдущим, и здесь вы также можете использовать сетку. При взгляде вдаль горизонт является доминирующей линией, поэтому убедитесь, что он действительно прямой.

Правила пространства

Для полноты композиции следует правильно давать объектам пространство. Например, если взгляд человека при портретной съёмке устремлён вдаль, то рекомендуется захватить и немного пространства с этой стороны. Это же касается и объектов в движении – можно включить в кадр пространство, в направлении которого движется объект.

Передний план

Фотографии изображают трехмерное пространство вокруг нас. Но если объекты на фото расположены слишком далеко – они могут выглядеть плоско. Это можно исправить, расположив ещё какой-либо объект на переднем плане для контраста.

Фото сверху

При съёмке селфи или портретов лучше держать телефон немного выше, заставляя человека приподнять лицо в сторону объектива. Это позволяет избежать эффекта двойного подбородка и других нежелательных контуров. Но не переборщите с задиранием смартфона, иначе рост человека на фото может казаться меньше, чем есть на самом деле.

Нужное время суток

Если вы планируете фотографию заранее, то вам следует учитывать, что утренние и вечерние часы часто предлагают гораздо более интересные условия освещения, чем полдень. А ночь – это вообще отдельная тема.

Игра с перспективой

Фотография не всегда должна быть прямой, и иногда можно выйти за рамки советов относительно фото. Попробуйте другой угол, сфотографируйте сверху или снизу, измените ракурс или расположение объектов в кадре. Иногда такие эксперименты приносят неожиданно хороший результат.

Панорама

Режим панорамы позволяет получить более широкую сцену, чем на обычном фото. Эта функция есть, наверное, во всех современных смартфонах, а если нет – можно использовать сторонние приложения из Google Play.

Освещение

Свет играет важную роль при создании фото. Он может как помочь, так и помешать сделать качественное изображение. Например, не рекомендуется, чтобы солнце светило фронтально на камеру, но если стать спиной к свету не получается – вспышка иногда может выровнять экспозицию.

Использование вспышки

Кстати о вспышке. Рекомендуется использовать её только тогда, когда это действительно целесообразно. Вспышка может испортить качество цветов и засветить передний план, полностью затмив фон.

Подойти ближе вместо зума

Цифровой зум на смартфоне может сэкономить вам несколько шагов, но испортить качество изображения. У оптического зума такой проблемы нет, но мы же говорим о смартфонах. Так что лучше не полениться и подойти ближе к объекту съёмки.

Эффективная пост-обработка

После того, как только снимки будут сделаны, их можно улучшить с помощью специальных программ. Исправление подразумевает исправление цвета, обрезку, добавление фильтров и эффектов.

Если у вас есть другие советы относительно фотографирования на смартфон – можете поделиться ими в комментариях!

[Всего: 4   Средний:  3.8/5]

Параметры мобильной камеры и характеристики

📲 Параметры мобильной камеры — характеристики мобильной камеры и раскрытие понятий — что такое апертура, размер пикселя, размер сенсора и тд.

Содержание:

Камера стала важным пунктом при выборе современного смартфона. В результате покупатели хотят знать, какой камерой оснащен телефон, прежде чем подумать о покупке.

Сайты предоставляют полную информацию о характеристиках камер смартфонов, но мало кто на самом деле понимает, что они означают.

Такие термины, как мегапиксели, апертура и другие, часто встречаются при описании мобильных камер. Эта статья поможет вам разобраться в новых терминах. Во всех этих характеристиках действительно важно разбираться, и тогда камера телефона будет удовлетворять ваши потребности.

Часто в своих обзорах я пишу про параметры камеры у смартфонов, например, для Xiaomi Black Shark 2 Pro камера имеет такие параметры: 48 Мп, f/1.8, 27 мм, 1/2.0″, 0.8 микрон, PDAF, Laser AF. Давайте посмотрим что означает каждый параметр мобильной камеры в отдельности.

Количество мегапикселей

Если говорят, что камера имеет 12 Мп (мегапикселей), это означает, что полученное в результате цифровое изображение состоит из 12 миллионов крошечных квадратиков. Это известно как «разрешение», которое определяет детали изображения. Высокое разрешение означает более четкое изображение. Но одни только пиксели НЕ гарантируют лучшую производительность камеры. Есть много других факторов, которые влияют на качество изображения.

Размер матрицы (сенсора)

Возможно, самым большим фактором, влияющим на качество изображения, является сенсор или матрица. Прежде чем говорить о размерах сенсора, нужно сначала узнать, что это такое.

Когда срабатывает затвор камеры телефона, свет, идущий от объектива, попадает на сенсор, и, проще говоря, это электронное устройство захватывает информацию о свете и затем создает изображение из нее.

Чем больше датчик, тем больше света он может получить. Чем больше света он может получить, тем лучше качество изображения.

Сенсоры смартфонов намного меньше, чем у стандартных полно кадровых камер.

Размер датчика — это его физический размер, но разные производители используют разные методы измерения. Не вдаваясь в технические подробности, вам нужно понять, что чем он ближе к полному дюйму (1”) тем больше датчик.

Nokia подошла очень близко к этому с 808 PureView, который имел 1 / 1,2-дюймовый сенсор с 41 Мп! А S10 5G имеет только 1 / 2.55” сенсор, который очень даже хорош для смартфона.

Размер пикселя

Пиксели измеряются в микрометрах, часто называемых микронами, используя символ «m» или просто «». 1 миллиметр (мм) равен 1000 микрометров (мкм).

Чем больше пикселей вы вместите на датчик, тем меньше они получаются. Это не очень хорошая вещь, потому что меньшие пиксели более восприимчивы к цифровому шуму, особенно при слабом освещении.

С другой стороны, большие пиксели больше восприимчивы к свету и могут работать лучше при слабом освещении.

Датчик с размером пикселя 1,7 мкм намного превосходит датчик с крошечным размером пикселя всего 1,0 мкм.

Другими словами, 1 / 2,5 дюймовый сенсор с 12 миллионами пикселей (12 Мп) имеет пиксели большего размера, чем тот же сенсор с 20 миллионами пикселей (20 МП), помещенными в него. В этом случае датчик 12 МП может снимать лучше при слабом освещении. Тем не менее, 20 МП камера будет иметь большее разрешение.

Апертура

Как правило, диафрагма — это регулируемое отверстие между объективом и сенсором, которое контролирует, сколько света попадает на сенсор. Чем шире отверстие, тем больше света будет проходить и чем меньше отверстие, тем меньше света будет проходить.

Насколько открыта или закрыта апертура, измеряется в диафрагмах. Низкий f стоп (например, f / 2) означает более открытую апертуру. Чем выше f число, тем больше вы ограничиваете количество света, которое достигает сенсора.

На смартфонах диафрагма фиксируется, и число f меняется от телефона к телефону. Некоторые из них имеют фиксированную диафрагму f / 1.7, другие f / 2.2 или даже f / 1.4.

Причина фиксированной широко открытой диафрагмы заключается в том, что смартфонам необходимо пропускать как можно больше света, чтобы достичь своих крошечных объективов.

Интересно, что, последние телефоны Galaxy S-серии от Saumsung, начиная с S 9, имеют двойную апертуру.

Galaxy S10 5G может идти от диафрагмы от f / 1,5 до f / 2,4. Хотя он доступен только на очень немногих устройствах, это шаг вперед. Это только вопрос времени, прежде чем это станет нормой для всех производителей.

Линзы и фокусное расстояние

Когда свет распространяется, он движется параллельными линиями. Если перед ним поставить линзу, параллельные световые лучи будут сходиться и изгибаться в одну точку. В стандартной камере расстояние от места, где свет сходится в объективе до датчика, называется фокусным расстоянием, которое измеряется в миллиметрах (мм).

Разные линзы имеют разные фокусные расстояния. Фокусное расстояние в S10 5G составляет 26 мм, что типично для широкоугольного объектива. У него широкий угол обзора, что означает, что можно захватить больше сцены.

Большие фокусные расстояния означают уменьшенный угол обзора и большее увеличение.

Не все телефоны поставляются с тремя камерами с разными объективами. Раньше большинство смартфонов были только с одной камерой, но сейчас телефоны с 2 или 3 камерами стали обычным делом.

В однокамерных смартфонах объектив обычно представляет собой широкоугольный объектив. Смартфоны с двумя камерами обычно имеют широкоугольный объектив и телеобъектив. Фокусное расстояние и угол обзора этих объективов отличаются от телефона к телефону в зависимости от производителя.

Обратите внимание, что фокусное расстояние камеры смартфона, например, 26 мм, не является физическим расстоянием от центра объектива до места, где свет сходится на сенсоре смартфона. Скорее, это лишь визуальный эквивалент. Смартфоны слишком компактны, чтобы иметь большие физические фокусные расстояния.

Авто фокус

Авто фокус — это способность камеры самостоятельно получать четкое изображение.

Существует четыре вида:

Авто фокус обнаружения контраста (CDAF), лазерный авто фокус (Laser AF), фазовый авто фокус (PDAF), двойной пиксельный авто фокус (dual pixel PDAF).

Авто фокус обнаружения контраста.

Это самый распространенный метод большинства современных смартфонов. Столь распространенный, фактически, это обычно пишется как просто AF или авто фокус на большинстве спецификаций. Однако это не самая совершенная система.

С помощью CDAF камера смартфона перемещает объектив вперед и назад, пока не обнаружит точку, в которой изображение будет более контрастным и, следовательно, наиболее резким.

Хотя это и дает хорошие результаты, авто фокусировка с обнаружением контраста может быть очень медленной, и она плохо работает при слабом освещении, когда контраст сложнее обнаружить.

Лазерный авто фокус.

Это не популярная система авто фокуса по сравнению с CDAF. Телефон посылает инфракрасный луч по направлению к предмету, затем определяется расстояние до объекта путем расчета времени, которое потребовалось инфракрасному свету. И объектив перемещается в положение, в котором объект будет в фокусе.

Лазерная авто фокусировка хороша тем, что она очень быстрая и может работать так же хорошо в темноте. Однако лазер, который излучает телефон, довольно слабый и работает только вблизи.

Фазовый авто фокус.

Производители смартфонов высокого класса используют эту систему в своих флагманских устройствах из-за ее скорости и высокой эффективности.

При использовании PDAF небольшое количество пикселей обнаруживает фазы. Эти специальные пиксели сделаны специально для фокусировки и разбросаны по сенсору.

Используя данные всех пикселей обнаружения фазы, распределенных по датчику, алгоритм PDAF определяет, находится ли изображение в фокусе.

Двух-пиксельная авто фокусировка.

Компания Samsung представила так называемую «двух-пиксельную авто фокусировку» что, по сути, является улучшением авто фокуса с определением фазы.

В тех случаях, когда PDAF имеет только до 10% фотодиодов на датчике, разрешенных для определения фазы, двух-пиксельная авто фокусировка использует 100% из них. Это означает точную фокусировку со скоростью молнии.

Стабилизация изображения

Оптическая стабилизация (OIS) существует в описаниях характеристик многих смартфонов. Также есть EIS, что означает электронную стабилизацию изображения. Иногда телефон может быть оснащен обеими технологиями.

OIS — это «старая» технология в мире фотосъемки, но она завоевывает популярность в камерах смартфонов. В основном, оптическая стабилизация изображения противодействует небольшому движению и дрожанию камеры, перемещая датчик изображения или линзы.

Это встречное движение помогает уменьшить размытость на изображениях, вызванную неустойчивой обработкой. Учитывая, что на смартфоны почти всегда снимают руками и держать телефон идеально ровно бывает сложно, эта особенность имеет решающее значение. Но она дорогая и отнимает много пространства внутри смартфона.

EIS является скорее программно-зависимым эффектом постобработки, нежели механической функцией. Этот метод использует данные с гироскопа (если телефон оснащен таковым) или отслеживания точек на самом изображении. Записанные данные затем анализируются и используются для компенсации размытия, часто с помощью обрезки. EIS отлично подходит для создания качественного видео.

Зум

Как правило, в установке с тремя камерами вы найдете камеру с телеобъективом, широкоугольным объективом и сверхширокоугольным объективом. Все эти объективы имеют различное фокусное расстояние в зависимости от угла обзора, которое они обеспечивают. Когда вы увеличиваете или уменьшаете масштаб, телефон автоматически переключается на камеру с объективом, который даст вам нужный снимок.
Степень увеличения камеры смартфона определяется фокусным расстоянием телеобъектива. Взяв фокусное расстояние телеобъектива и разделив его на фокусное расстояние широкоугольного объектива, вы получите диапазон увеличения камеры. Например, в Galaxy S10 5G телеобъектив имеет фокусное расстояние 52 мм, а широкоугольный объектив имеет фокусное расстояние 26 мм. Это дает вам 2-кратный оптический зум.

Оптический зум лучше сохраняет изображение, чем цифровой аналог. Дело в том, что цифровое увеличение — это вовсе не увеличение, а скорее цифровое моделирование оптического увеличения. Благодаря цифровому зуму камера в основном обрезает изображение, а затем изменяет его под нужный размер.

Цифровой зум на самом деле является одной из причин, почему некоторые производители смартфонов оснащают свои камеры большим количеством мегапикселей. Чем больше мегапикселей у камеры, тем больше может быть увеличено изображение без заметного снижения качества изображения.

ISO

В цифровой фотографии ISO используется для измерения чувствительности сенсора камеры к свету. Чем ниже число, тем менее чувствителен сенсор к свету. Чем выше число, тем выше чувствительность.

В основном это означает, что при ярком освещении значение ISO должно быть низким, чтобы ограничить светочувствительность и избежать переэкспонированных снимков. Однако в условиях низкой освещенности для получения более яркого изображения необходим более высокий уровень ISO.

ISO камеры смартфона обычно устанавливается на «авто», но его можно настроить в ручном режиме. ISO 100 обычно считается «нормальной» или «стандартной» настройкой. То, насколько высоким может быть ISO, также зависит от производителя телефона.

ISO у Huawei P30 Pro может подняться до 409 600. Это даже выше, чем у Canon 5D Mark IV, который достигает 102 400.

Однако стоит отметить, что чем выше ISO, тем больше вероятность того, что вы увидите шум на своих фотографиях. Опять же, насколько высоко можно установить ISO, прежде чем заметить какой-либо шум, зависит от характеристик камеры.

HDR

Наличие большого динамического диапазона (HDR) позволяет вам захватывать изображения, на которых есть детали и отличный баланс между темными областями фотографии (известными как тени) и более светлыми (светлые). Таким образом, полученная картина не будет с отличной экспозицией.

Когда HDR включен, камера делает несколько снимков с разными уровнями экспозиции. Затем с помощью программных технологий фотографии объединяются в окончательную составную фотографию со сбалансированными бликами и тенями.

Вспышка

В камерах смартфонов есть различные типы вспышек, наиболее популярными из которых являются светодиодные. Эти светодиоды являются энергосберегающими и могут обеспечить непрерывное освещение.

Двойная светодиодная вспышка обеспечивает решение проблемы тона светодиодной вспышки благодаря использованию двух светодиодов разной цветовой температуры. Благодаря двойной светодиодной вспышке программное обеспечение телефона рассчитывает баланс между «теплым» и «холодным» светодиодами, чтобы создать вспышку, которая лучше подходит для окружающего освещения.

Другими вариантами этой системы вспышек являются тройная светодиодная и четырех светодиодная вспышка. Они работают аналогично двойной светодиодной вспышке. Некоторые производители дали специальные названия для своих технологий, таких как вспышка True Tone от Apple.

Датчик глубины

Датчик глубины используется с двойными камерами.

Основная камера работает вместе с дополнительной, которая создает трехмерную карту области. Поскольку эти две камеры имеют разные перспективы, система может рассчитать расстояние между объектами на изображении и отделить элементы переднего плана от элементов фона. Это также используется для распознавания лиц.

Одной из вещей, которая становится популярной в области глубинного зондирования, является камера ToF (Time-of-Flight). Камера ToF использует инфракрасный свет для сбора данных о глубине. Время, необходимое для отражения света, измеряется и используется для создания карты глубины.

Разрешение видео и частота кадров

Разрешение видео означает количество пикселей, которое устройство может отображать в каждом измерении.

• 2160p = 4K;
• 1080p = Full HD;
• 720p = HD.

Обычный фильм имеет 24 кадра в секунду, что, по сути, означает, что в каждую секунду 24 последовательных изображения отображаются последовательно. Чем выше частота кадров, тем плавнее выглядит видео. Сейчас многие смартфоны могу снять видео в 60 fps.

Высокая частота кадров, например, 960 кадров в секунду, идеально подходит для замедленного видео. С 960 снимками, снятыми за одну секунду, вы можете значительно замедлить видео и при этом получить четкое замедленное движение без размытия в движении.

Антимаркетинг: сравниваем камеры популярных смартфонов

Производители смартфонов прибегают к разным трюкам, показывая возможности встроенных камер и «забывая» сказать, почему вы вряд ли получите аналогичный результат. Мы попробуем подкинуть пищу для размышлений и помочь вам противостоять такой недобросовестной рекламе.

Методика тестирования

В этой статье сравниваются самые ходовые модели 2018 – 2019 года выпуска из среднего ценового сегмента. Формально в него же попадают и подешевевшие флагманы прошлых лет, но давайте ограничимся смартфонами одного исходного класса.

За снимками обратимся к специалистам из GSMArena. Они тестируют камеры смартфонов с 2010 года и накопили очень внушительную базу. Обычному покупателю будет сложно понять результат из тестовых таблиц, поэтому мы сделаем необходимые пояснения.

В сравнении принимают участие только основные (тыловые) камеры, работающие в автоматическом режиме при съёмке одиночных кадров цветных постеров и специальной тестовой карточки – фотографической миры PIMA/ISO 12233.

На всех смартфонах отключены бьюти-фильтры, искусственный недоинтеллект и прочие улучшалки, а где это возможно – установлен стиль изображения «точное». Смартфоны установлены на штатив. Делается серия кадров, из которой вручную выбирается самое резкое изображение. Для полноты картины съёмка повторяется в условиях нормальной и низкой освещённости. Значения ISO и выдержки, а также баланс белого устанавливаются камерами автоматически.

Матрицы и фокусные расстояния у всех разные, поэтому размер изображения тоже будет отличаться. Мы приводим идентичные фрагменты исходных кадров в формате PNG безо всякого масштабирования.

Оптическое разрешение

Если говорить о макро-режиме при ярком освещении, то здесь на разрешение больше всего влияет объектив. У всех смартфонов среднего уровня оптика одного класса, поэтому оно примерно одинаковое и находится в районе 12 – 16 линий на миллиметр. Вот как это выглядит на оказавшейся под рукой координатной сетке для цифровых микроскопов (100% кроп без обработки с 12 МП матрицы при ISO 100, съёмка со штатива).

Координатная сетка с шагом 0,1 мм (кликните, чтобы открыть на отдельной вкладке).

Между рисками миллиметровой шкалы есть ещё девять тонких линий (цена деления 0,1 мм), и они чётко видны. 20 и более линий на миллиметр (lpmm) смартфон уже не покажет – они просто визуально сольются.

При обычной съёмке (с расстояния 40 см и более) широкоугольный объектив смартфона не способен передать мелкие детали из-за их малого углового размера. На общее восприятие картинки в большей степени влияет уже матрица, а она в любом смартфоне оставляет желать лучшего из-за очень низкого соотношения сигнал/шум.  Алгоритмы шумоподавления всегда скрадывают детализацию. Теряется текстура, а эффективное разрешение падает до пары линий на миллиметр.

Вообще измерение оптического разрешения камеры – довольно сложная и дорогая задача. Мы возьмём профессиональные таблицы, но не будем вас мучить математикой. Просто скажем, что коэффициент пересчёта в lpmm для них составляет 0,075. То есть, если вы видите отдельные линии до маркера «20», а на промежуточной отметке «22» они уже слились, значит – разрешение составит полторы линии на миллиметр.

Насколько это много? Такая характеристика типична для цифромыльниц, которые сегодня вытеснили смартфоны. Системные камеры и зеркалки любительского уровня со съёмным объективом в комплекте обычно дают 20-30 lpmm (в самой резкой зоне по центру), а профессиональные – до 100 lpmm, но разглядеть это великолепие можно только при использовании полнокадровых и среднеформатных матриц. В смартфоне такие просто негде разместить.

Сравнение физических размеров матриц у смартфонов и разной фототехники (картинка кликабельна).

Оценка результатов

В верхнем ряду каждого снимка представлена пара фрагментов миры. Смотрим, где линии впервые видны по-отдельности. Настолько чётко, что их легко сосчитать. Чем левее (больше значение в подписи), тем выше реальная разрешающая способность камеры. Для наглядного сравнения относительных результатов этого достаточно, а определение точных частотно-контрастных характеристик оставим лабораториям, специализирующимся на оптике.

Второй ряд демонстрирует цветную вышивку на сером фоне. Он хорошо показывает степень детализации изображения и характер его огрубления при съёмке в полутьме.

Третий ряд показывает точность автофокуса на цветном фоне и качество цветопередачи в разных условиях освещения. Некоторые смартфоны искусственно усиливают яркость и/или насыщенность отдельных оттенков, делая цвета неестественными.

Huawei P Smart (2019)

Характеристики камеры: 13 MP, f/1.8, PDAF (подробнее см. раздел «Краткий словарь терминов»).

(кликните для увеличения)

У Huawei P Smart (2019) камера «мылит» вплоть до отметки «24». Действительно отдельными линии начинают восприниматься с промежуточного маркера 22 и далее (подробнее см. раздел «Оптическое разрешение»). Точнее трудно сказать из-за того, что изображение слегка не в фокусе (напомню, что это лучшая попытка в серии). Автофокус у P Smart явно оставляет желать лучшего.

Правый верхний угол снимка показывает диапазон яркости камеры. На нём видны провалы в тенях. Полутона после отметки 15 сливаются в сплошной чёрный. Впрочем, это совершенно типичный результат для смартфонов. Немного расширить диапазон яркости поможет съёмка в HDR (только статичных объектов со штатива) или в RAW (хотя у смартфонов это повышает разрядность каждого канала всего до 10-12 бит, а не до 14 бит, как у зеркалок).

Пара изображений посередине демонстрирует детализацию при минимальном ISO (слабое или выключенное шумоподавление) и высоком ISO (сильное шумоподавление). На левой картинке текстура вышивки сильно смазана (отчасти это объясняется и небольшой промашкой автофокуса), а на правой сглаживание затронуло даже крупные стежки. Также ожидаемо видим ухудшение цветопередачи – серые вертикальные линии теперь выглядят зелёными (цвета окружающего их фона).

Вообще с цветопередачей тёмных полутонов у Huawei P Smart (2019) дела обстоят неважно, особенно на высоких значениях ISO. Это видно и на картинке с цветными карандашами, где тёмно-зелёный и тёмно-синий грифель на ISO 64 ещё хоть как-то различимы, а при ISO 800 уже выглядят практически одинаково чёрными. Баланс белого также далёк от идеального. Серый фон миры в левом верхнем углу имеет зеленоватый оттенок.

Huawei P20 Lite

Камера: 16 MP, f/2.2, PDAF

(кликните для увеличения)

У P20 lite лучше сработал автофокус (изображение более резкое), однако из-за мелких пикселей (1,0 мкм) видим сильные цветовые шумы. В результате их подавления итоговое разрешение снимка даже чуть ниже, чем у P Smart – до маркера «20» линии сливаются.

На высоких ISO ослик выглядит бледным и зернистым даже в районе гладкой серой вставки. Кстати, ISO пришлось поднимать до 1000 единиц – сказывается сравнительно низкая светосила объектива.

Зато баланс белого очень хорош, а вертикальные полоски седла в полутьме сохранили настоящий серый цвет – огрубление цветопередачи у P20 Lite не такое сильное. При хорошей освещённости картинка и вовсе радует – угадываются средние по размеру стежки, а на карандашах можно разглядеть текстуру.

Huawei Mate 20 lite

Камера: 20 MP, f/1.8, PDAF.

(кликните для увеличения)

Число мегапикселей растёт, а эффективная разрешающая способность в лучшем случае остаётся такой же. При ярком освещении все изображения выглядят презентабельно. Цвета не вызывают каких-то сомнений, хотя баланс белого слегка смещён в область более низкой цветовой температуры (серый выглядит желтоватым).

При слабом освещении автофокус промахнулся – вышивка получилась очень смазанной и бледной. Цвета поплыли: серый фон порозовел, а тёмно-зелёный стал более синим (бирюзовым). От текстуры дерева не осталось и следа. В полутьме таким смартфоном  даже не стоит пытаться фотографировать.

Honor 8X

Камера: 20 MP, f/1.8, PDAF

(кликните для увеличения)

Казалось бы, имеем те же 20 мегапикселей при диафрагме 1.8 и то же разрешение, но в итоге получаем немного другой результат. Баланс белого смещён в противоположную сторону: занижен синий канал и слегка завышен зелёный. Провалы в тенях чуть глубже – уже с маркера «13» всё сливается в чёрный. Зато автофокус  точнее сработал, из-за чего вышивка выглядит детальнее – очень чёткие края. На высоких ISO изображение такое же замыленное, а серые стежки на зелёном фоне опять стали зелёными.

Honor 10 Lite

Камера: 13 MP, f/1.8, PDAF.

(кликните для увеличения)

Облегчённая версия десятого «Хонора» вытягивает разрешение до отметки «24» и даже чуть больше, но тёмные полутона сливаются как у всех. Баланс белого слегка смещён в сторону тёплых оттенков. Сами цвета выглядят естественно. Детализация средняя при хорошем освещении. Съёмка в темноте чуть лучше по сравнению с 8X – текстуры сглаживаются, но не пропадают.  Тонкие серые полосы также стали зелёными, края объектов заметно размыты из-за сильного шумоподавления.

Motorola (Lenovo) Moto G6

Камера: 12 MP, f/1.8, PDAF.

(кликните для увеличения)

Отдельные линии видны от промежуточного маркера 22. При 12 Мп эффективное разрешение снимков почти такое же, как у Huawei Mate 20 lite с его 20 Мп сенсором. Сказывается увеличенный размер пикселей (1,4 мкм), дающий сравнительно низкие шумы.

Баланс белого плывёт в сторону низкой цветовой температуры (слегка желтит). Провалы в тенях довольно глубокие (столбики градиентной заливки 14 – 19 сливаются). Текстура карандашей немного смазана, цвета естественные.

При ярком освещении вышивка выглядит очень детально: видно даже мелкие стежки. Это один из самых резких кадров в обзоре. На высоких ISO автофокус наводится точнее, чем у большинства смартфонов, но сглаживание и огрубление цветопередачи при этом сильнее заметны.

Nokia 7.1

Камера: 12 MP, f/1.8, Dual Pixel PDAF

(кликните для увеличения)

Главное отличие – технология улучшенного фазового автофокуса. Как плоские, таки и объёмные предметы на всех снимках очень чёткие. Эффективное разрешение аналогично Moto G6 – линии сливаются в районе маркера «22».

Алгоритм подавления яркостных шумов здесь менее агрессивный, поэтому сравнительно высокая детализация сохраняется даже на высоких значениях ISO. Цвета почти не бледнеют и слабо искажаются – серые полоски на зелёном фоне остаются серыми.

Samsung Galaxy A7 (2018)

Камера: 24 МP, f/1.7, PDAF

(кликните для увеличения)

Работу автофокуса трудно назвать образцовой – фотографии карандашей смазаны даже при съёмке в условиях яркого освещения. Оптическое разрешение камеры весьма радует: отдельные линии видны вплоть до маркера «28», хроматических аберраций невооружённым глазом не наблюдается.

Очень заметна светосильная оптика: в то время как другие смартфоны поднимают ISO до 800 – 1000 единиц, A7 в тех же условиях достаточно 400. Как результат – меньше яркостных шумов и чище картинка.

Однако алгоритмы цветового шумоподавления зачем-то сделали очень агрессивными – текстура карандашей пропала полностью даже при ISO50, вместо рисунка дерева видно только мутные пятна. Мелкие стежки на вышивке превратились в группу артефактов. Вот так на уровне софта можно угробить хорошую аппаратную платформу.

Xiaomi RedMi Note 7

Камера: 48 MP, f/1.8, PDAF

(кликните для увеличения)

С яркостным диапазоном у этой камеры всё как обычно, поэтому мы пропустим 50 оттенков серого, чтобы показать иллюзию 48 мегапикселей за счёт технологии Quad Bayer Array. Здесь её работа отчётливо видна в верхнем ряду.

Повышение количества пикселей матрицы в четыре раза никак не влияет на реальное оптическое разрешение: на обоих снимках линии сливаются за маркером 22. Более того, на них очень заметны хроматические аберрации – это кривая работа алгоритма интерполяции «тетрапикселей»  (см. Краткий словарь терминов) на этапе дематризации.

Автофокус не смог точно навестись на резкость, поэтому даже при хорошем освещении мелкие детали смазываются. Текстура карандашей выглядит как артефакты пикселизации. С таким же успехом вы можете растянуть вчетверо картинку, снятую на Honor 8X, Moto G6 или Nokia 7.1.

Xiaomi Mi8 Lite

Камера: 12 МP, f/1.9, Dual Pixel PDAF

(кликните для увеличения)

Оптическое разрешение чуть выше среднего для группы прямых конкурентов – линии сливаются за маркером «22». Диапазон яркости максимальный для восьмибитной растровой картинки – различимы все градиентные столбики до маркера 16 (B) включительно.

Радуют щадящие алгоритмы шумоподавления. На всех снимках хорошо видна текстура и мелкие детали. Их можно разглядеть даже на ISO 800, что большая редкость.

Баланс белого смещён в сторону жёлто-зелёного оттенка. Автофокус Dual Pixel PDAF работает менее точно, чем аналогичный у Nokia 7.1.

Краткий словарь терминов

PDAF – Phase Detection Auto Focus, фазовый автофокус. Для проверки автоматической фокусировки в нём определяется схождение лучей из нескольких точек с центра и краёв объектива. В «зеркалках» он работает шустро и довольно точно, а в телефонах – гораздо хуже из-за габаритных ограничений. В темноте часто промахивается, так как часть лучей просто не фиксируется и проверить их сходимость не удаётся.

Dual Pixel PDAF – улучшенный фазовый автофокус, в котором для оценки резкости используется почти вся площадь матрицы. Гораздо быстрее и точнее PDAF. Разница особенно заметна при низкой освещённости.

Laser AF – лазерный автофокус. Работает как лазерный дальномер. Объект съёмки подсвечивается ИК-лазером, после чего оценивается время получения отражённого от него света. По этим данным вычисляется расстояние до объекта, а блок линз быстро перемещается на заранее заданную величину. В целом работает быстрее PDAF и даёт меньше ошибок (особенно в темноте), но из-за низкой мощности лазера его заявленная дальность ограничена пятью метрами, а реально эффективная – двумя-тремя.

f/x.y – диафрагменное число, или просто диафрагма. Показывает светопропускание объектива через отношение входного зрачка объектива (принимается за единицу) к заднему фокусному расстоянию. У смартфонов регулируемой диафрагмы нет, поэтому f принимается соответствующим её максимально открытому положению. Условно говоря, чем меньше знаменатель – тем лучше. Например, камера с f/1.8 пропускает за единицу времени больше света (обладает большей светосилой), чем с f/2.2. В одинаковых условиях первая будет снимать на более коротких выдержках и/или устанавливать меньшее значение ISO, что положительно скажется на качестве снимка.

ISO – светочувствительность матрицы, оцениваемая по стандарту ISO 12232:2006. Чем выше ISO, тем при более низкой освещённости можно снимать, но достигается это ценой повышения яркостных шумов. На ISO 50 – 200 эти шумы незначительны и картинка выглядит максимально чёткой. На ISO 800 и выше включаются алгоритмы агрессивного шумоподавления, из-за чего изображение становится блёклым и сильно сглаженным. Мелкие детали теряются полностью, цветопередача огрубляется.

1/x.y» – эквивалентный размер матрицы. Чем меньше число в знаменателе, тем крупнее матрица (см таблицу в начале статьи). Сами пиксели (при одинаковом разрешении) тоже крупнее, поэтому ниже уровень цветовых шумов. Проще говоря, в пределах одного поколения матрица 1/1.7″ даёт более детальное изображение, чем 1/2.7″.

X мм – фокусное расстояние в эквиваленте кадра 35-мм плёнки. Чем меньше это значение, тем более широкий угол обзора у камеры. Больше объектов влезает в кадр ценой усиления геометрических искажений.

MP – разрешение матрицы в мегапикселях (миллионах точек). Правило «чем больше, тем лучше» здесь работает только до определённого предела – пока размер пикселей не станет слишком мелким. Сейчас у лучших матриц для смартфонов пиксели от 1,2 мкм и более, но обратите внимание: 1,6 мкм обычно указывается как маркетинговый ход. У современных матриц 40 MP эквивалентны десяти «тетрапикселям» – квадрату из четырёх пикселей под общим светофильтром одного цвета (технология Quad Bayer Array). Здесь 1,6 мкм – сторона квадрата. Нетрудно подсчитать, что размер одного пикселя составляет 0,8 мкм.

Выводы

В нашем кратком сравнении участвовали десять смартфонов с матрицами от 12 до 48 Мп. С лёгкой руки маркетологов большинство покупателей считают, что чем больше мегапикселей, тем лучше изображение. Возможно, это и было так на заре цифровой фотографии (разница между 0,3 и 3 Мп действительно не вызывает сомнений), но сейчас дальнейшая гонка за разрешением КМОП-сенсора у смартфонов потеряла смысл. Картинка просто становится крупнее, а вот будет ли она детальнее – зависит совершенно от других факторов. Главные из них – свойства оптической системы, физические размеры матрицы и алгоритмы обработки.

Каждый элемент объектива вносит свои оптические аберрации, а процессор обработки изображений ещё сильнее искажает картинку, пытаясь подавить цифровой шум. Особенно это заметно на крошечных матрицах смартфонов. В какой-то момент достигается предел разрешающей способности системы, и вы больше не увидите новых деталей, как бы сильно ни увеличивали фотографию. Первые «зеркалки» с матрицами 3 – 5 Мп и нормальным объективом до сих пор снимают лучше любого смартфона, будь в нём хоть 48 миллионов подслеповатых наноглаз.

Гораздо большее значение для смартфона имеет система автофокуса, светосила и настройка программных алгоритмов шумоподавления. Большинство кадров снимаются с рук, поэтому оптическая стабилизация очень выручит. Если же её нет, или она формальная – добавьте света (это укоротит выдержку и/или ISO, сделав снимок чётче и чище), либо воспользуйтесь штативом.

Баланс белого не совсем корректно определяется всеми смартфонами даже в идеальных условиях съёмки, поэтому по возможности снимайте в RAW. Тогда при постобработке вы просто укажите нужную цветовую температуру, и все полутона автоматически исправятся без потерь. Также этот формат позволит вам немного увеличить диапазон яркости и скорректировать свет/тень без появления заметных артефактов.

Какое оптимальное разрешение экрана для смартфона?

Когда мы рассказываем о смартфонах на страницах нашего интернет-журнала, мы не забываем рассказать о разрешении их экранов. Разрешение экрана — это размеры получаемого на экране изображения в пикселях. Чем больше пикселей, тем больше объектов может поместиться на экране.

Однако дело вовсе не в количестве объектов, которые могут разместиться на экране, а в количестве точек на дюйм — чем их меньше, тем выше зернистость, которую в том числе способен разглядеть человеческий глаз. Разумеется, касается это по больше части устройств с низким разрешением. Существует даже такой параметр PPI (от англ. pixels per inch), который и означает количество точек на дюйм. На него стоит обращать особое внимание, ведь при отсутствии зернистости на экране воспринимать информацию значительно легче и удобнее.

Считается, что человеческий глаз может разглядеть пиксели на экране при PPI, который равняется 350. Отчасти это верно, если не забывать, что каждый человек индивидуален и если вам PPI 350 мало, то другому — как говорится, за глаза.

Вот вам изображение для того, чтобы вы наглядно смогли ознакомиться с пиксельностью на экране:

Перед вами типичное разрешение для смартфонов и данные PPI:

• 4 дюйма — 800х480 (250 PPI)

• 4,5 дюйма — 1280х720 (326 PPI)

• 4,7 дюйма — 1280х720 (317 PPI)

• 5 дюймов — 1280х720 (294 PPI)

• 5 дюймов — 1920×1080 (441 PPI)

• 5,5 дюйма — 1920×1080 (401 PPI)

• 5,5 дюйма — 2560×1440 (534 PPI)

• 5,7 дюйма — 1920×1080 (386 PPI)

• 5,7 дюйма — 2560×1440 (515 PPI)

Говоря о PPI 350, мы не лукавили — на 5-дюймовом экране с разрешением 1280х720 пикселей заметить зернистость действительно несложно, однако помните, что это также зависит от технологии производства дисплея. При это на 5-дюймовом смартфоне с разрешением 1920×1080 заметить зернистость куда сложнее, нужно специально вглядываться и то не факт, что вы сможете что-то увидеть.

Получается, что чем выше разрешение и PPI, тем лучше? Да, все верно. Однако стоит принять во внимание тот факт, что высокое разрешение зачастую не самым лучшим образом сказывается на автономности устройства. Например, разрешение 2560×1440 точек наверняка будет значительно быстрее разряжать 5,5-дюймовый, чем разрешение 1920×1080 точек. К тому же в столь высоком разрешении зачастую нет смысла — зачем оно нужно при PPI 534, когда вы не видите зернистость уже при PPI 350? Именно поэтому мы рекомендуем не гнаться за высокими цифрами, а выбирать золотую середину.

И еще один важный момент. Опираться на отзывы можно, однако когда дело заходит о дисплее, настоятельно рекомендуем вам познакомиться с ним лично, нежели делать выбор только на основе отзывов.

Почему камера телефона (48 Мп) снимает хуже, чем камера фотоаппарата (20 Мп)?

Если кратко, то из-за меньшего размера или площади (условного) пикселя на матрице фотокамеры у телефона.

У фотоаппарата и телефона разные по площади матрицы, которые фиксируют изображение, а следовательно и пиксели из которых оно складывается. Увеличение мегапикселей так же еще больше дробит на мелкие части матрицу и уменьшает площадь одного элемента.

Чем больше размер пикселя, тем больший заряд он может сохранить, и тем точнее будет этот заряд декодирован в уровень света.

Вся проблема в том, что даже если совсем не засвечивать матрицу или пиксель, он все равно будет иметь некоторый заряд, т.н. шум. Уровень этого заряда будет иметь случайный характер, зависеть от наводок, температуры и т.п.

Чтобы декодеру понять что пиксель действительно был освещен, то настоящий заряд от света должен быть гораздо выше этого шума. Иначе его доля в декодированном результате будет сильно высока и заметна на выходном изображении.

Вот тут и происходит упирание в физический потолок — из за малого размера элемента, зарядить выше определенного уровня просто физически невозможно.

На деле это сказывается в виде уменьшенного динамического диапазона камеры смартфона — разницы между фиксируемым самым темным и светлым пикселем. Картинка выглядит как бы контрастней, с большей площадью ушедших полностью в белое и черное участков.

Так же у меньшей матрицы будет более высокий уровень шумов на темных сценах, да и не на темных тоже, просто алгоритмы их лучше сглаживают, но на картинку это так же влияет.

И это еще не все — более мелкую картинку тяжелее формировать оптически т.к. свет имеет свойство рассеиваться.

Сейчас конечно производители камер для смартфонов довольно сильно ушли вперед — используют различные алгоритмы учитывающие особенности матриц, субпиксели для фиксации разного уровня освещенности, совмещают несколько кадров, да и сами матрицы стали шуметь меньше что несколько сокращает разрыв в качестве.

обзор камер, характеристики, примеры фото

Закончив с распаковкой и обзором смартфона, мы стали тестировать его камеры. В этой статье мы покажем, что у нас получилось заснять и какие впечатления остались от камеры. А ссылку на обзор смартфона в целом мы оставим в конце.

Характеристики смартфона Samsung Galaxy S20

• Exynos 990

• Dynamic AMOLED 6.2″

• 3D Стекло Corning Gorilla Glass 6

• 90% полезной площадь экрана

• Камера 64+12+12 Мп

• Основной модуль Sony

• Фронтальная камера 10 Мп от Sony

• Поддержка DolbyAtmos

• Пылевлагозащита IP68

• NFC

• Ультразвуковой сканер отпечатков пальцев 

• Аккумулятор 4000 мАч

• Быстрая зарядка 15 Вт

• Реверсивная зарядка 9 Вт

Камера смартфона Samsung Galaxy S20

Тройная камера расположена слева сверху на задней панели устройства. Основной модуль смартфон получил от Sony, его разрешение 12 Мп. Есть в аппарате ультраширик на 12 Мп и телефото объектив на 64 Мп с с трехкратным цифровым и тридцатикратным оптическим зумом.

В настройках камеры расположились разные режимы съемки. Здесь есть PRO-съемка, ночной и панорамный режим, специальный режим для фотографий еды, режим для разного вида видеосъемки.

У приложения камеры оказался непривычный интерфейс. Точнее, он непривычный, если до этого вы пользовались смартфонами другого бренда. Если до этого вы пользовались смартфонами от Xiaomi, realme или Huawei — вам придется привыкать к новому интерфейсу.

Но стоит отметить, что приложение быстро реагирует на команды. 

Обычный и широкоугольный режим

Разрешение обоих снимков 12 Мп, но сделаны они на разные модули. По качеству фото на обычный объектив вышло лучше, чем на ширик. И там, и там детализация теряется, если приближать изображения, но в меньшей степени это происходит в обычном режиме. Зато снимки на ультраширик получаются полномасштабными, захватывают большую территорию.

Телефото 64 Мп

Качество этого снимка на высоте. Оно сделано на телефото объектив с разрешением 64 Мп и технологией Quad Bayer — техника объединения пикселей в фильтры 4-в-1. Качество таких снимков значительно выше, цветопередача лучше, а шумов и артефактов почти нет.

Селфи

Самое интересное мы оставили напоследок. Сначала мы решили, что это обычная фронталка — 10 Мп, можно было и побольше разрешение сделать. А потом мы стали смотреть ее режимы.

Только портретных режимов оказалось 3 штуки, а еще обнаружился фильтр, который делает фон черно-белым. Но обо всем по порядку.

Первое фото сделано в обычном режиме. Изображение качественное, детализация есть, цвета верные. При приближении может потерять четкость, но это для 10 Мп это нормально.

Пойдем по портретам. Самое простое — размытие, к которому мы привыкли. Фон хоть и нечетко, но видно, мы можем разглядеть отдельные листочки. Переход от переднего к заднему плану выполнен корректно, сильных ошибок мы не увидели.

Второй вариант — максимальное размытие фона. Ты понимаешь, что сзади что-то зеленое, но отдельные детали разглядеть уже не можешь — они слились в одно. Здесь уже заметна неправильная работа алгоритмов камеры. Отдельные волоски размылись вместе с задним фоном, а в некоторых местах ИИ так и не смог решить, куда отнести деталь, поэтому размыл ее кусками.

Третий вариант портретного режима добавляет снимкам “экшна”. Подойдет тем, кто устал от банальных портретов и хочет чего-то нового. 🙂 Здесь задний план тоже размывается неидеально. Алгоритмы не понимают, куда отнести отдельные волоски, поэтому снова кусками размывают их.

Последний вариант селфи-съемки — использовать фильтр, который обесцвечивает задний план. Задумка интересная, но если присмотреться, видно зеленый контур, который соединяет передний и задний план.

Больше всего впечатлений у нас вызвала многогранная фронталка. Смартфон с такой камерой точно нужен любителям делать селфи и выкладывать их в соцсетях. Просмотры и лайки обеспечены. ;)

В целом, от камеры осталось хорошее впечатление. К интерфейсу легко привыкнуть, отклик приложения быстрый, а камера выдает заданные 12+12+64 Мп в разных режимах.

А вот тут вы можете почитать про этот смартфон: Смартфон Samsung Galaxy S20 в России: обзор, характеристики, распаковка

Лайк — лучшее спасибо! 🙂

Как вам качество снимков на Galaxy S20? Пишите в комментариях!

Размер сенсора камеры смартфона важнее, чем больше мегапикселей

Качество камеры — это последняя гонка вооружений смартфонов, и одним из самых важных факторов, способствующих созданию великолепных снимков, является сенсор камеры. Хотя большое количество мегапикселей становится все более популярной тенденцией, на самом деле гораздо важнее размер сенсора изображения камеры. Huawei, например, постоянно хвастается тем, что включает в свои флагманские телефоны более крупные датчики изображения по сравнению с конкурентами. Производители компонентов, такие как Sony и Samsung, также все чаще подчеркивают размер своих датчиков.Но почему размер сенсора камеры так важен для получения лучших фотографий?

Чтобы понять почему, нам нужно вернуться к основному принципу фотографирования — захвату света. Более крупный датчик улавливает больше света, чем маленький, а больший свет дает более качественные изображения. По крайней мере, в этом суть, но есть еще кое-что.

Подробнее: Включите гонку сенсоров камеры

Захват как можно большего количества света

На базовом уровне размер сенсора определяет, сколько света доступно камере для создания изображения.Хотя разрешение играет важную роль в деталях, именно количество захваченного света определяет баланс экспозиции, динамический диапазон и даже резкость камеры. Вот почему 16-мегапиксельные и 20-мегапиксельные зеркальные камеры по-прежнему выглядят лучше, чем современные 108-мегапиксельные смартфоны.

Большие сенсоры обеспечивают более широкий динамический диапазон и более четкие изображения.

Большинство сенсоров смартфонов обычно имеют размер всего 1 / 2,55 дюйма или около 1 см в диаметре, хотя некоторые из них больше — 1 / 1,7 дюйма и выше. Для сравнения, датчики камеры DSLR имеют размер более дюйма, что легко делает их в 4-5 раз больше.Датчики смартфонов по сравнению с ними просто крошечные, хотя несколько брендов сокращают разрыв в традиционных размерах сенсоров «наведи и снимай». Серия Huawei P40 — самая крупная в мобильной индустрии с диагональю 1 / 1,28 дюйма.

Чем больше сенсор, тем больше света он улавливает при заданной выдержке, ISO (чувствительности экспозиции) и диафрагме. Хотя вы можете компенсировать небольшие недостатки сенсора, используя более длинную выдержку для большего количества света, это делает изображения более чувствительными к размытию из-за дрожания рук и движения сцены.Размытие снижает резкость изображения независимо от разрешения сенсора. Точно так же линзы с более широкой диафрагмой сложнее построить без появления артефактов искажения объектива, не говоря уже об изменении поля зрения. Как вы, наверное, догадались, большее количество света делает большие датчики намного лучше при съемке при слабом освещении, чем меньшие.

Google Pixel 4 RAW при слабом освещении — выдержка 1/20, ISO 800 Nikon D3300 RAW при слабом освещении — выдержка 1/20, ISO 800

Фотосайты камеры, биты, отвечающие за преобразование сцены в электрические сигналы, люблю свет.Они могут быть расположены по-разному в зависимости от сенсора, но в обычных сенсорах байера для смартфонов это один пиксель на фотосайт. Чем больше света получают фотосайты, тем больший динамический диапазон (заметные шаги между светлым и темным) они могут создать. Думайте об этом как о «уверенности» в том, что любой конкретный пиксель был светлее или темнее своего соседа. Об этом гораздо легче судить, если на датчик попадает много света и минимальный шум.

Фотосайты различаются по размеру в зависимости от разрешения камеры и размера сенсора. Сохранение постоянного размера сенсора означает, что размер фотосайта уменьшается с увеличением разрешения. В качестве альтернативы, при установленном разрешении, чем больше становятся фотосайты, тем больше становится сенсор.

Лучшие фотоаппараты для новичков

Попасть в мир фотографии — это увлекательно, но это также может быть очень дорогим. Первым делом нужно найти камеру. Выбор правильного очень важен, поэтому сегодня мы поможем вам…

Это важно отметить, поскольку фотосайты забиты маленькими сенсорами.Их непосредственная близость означает, что иногда свет от одного пикселя просачивается в соседний пиксель. Это шум сенсора, который часто довольно четко проявляется на снимках при слабом освещении и на сплошных цветах, таких как голубое небо. Меньшие датчики и маленькие фотобудки увеличивают шум и уменьшают динамический диапазон.

Почему размер сенсора камеры имеет значение?

С переходом к все большему и большему разрешению (теперь выше 100 МП) большие сенсоры камеры как никогда важны. Сохранение разумных размеров пикселей необходимо для максимального увеличения разрешающей способности камер с разрешением 48, 64 и 108 МП.Хотя мы еще не видели камеры смартфона, которая извлекала бы полный уровень детализации, который вы ожидаете от этих чисел. Несмотря на это, эти датчики фиксируют больше деталей, чем когда-либо при хорошем освещении.

Еще одна недавняя тенденция в мобильном пространстве — технология объединения пикселей, позволяющая этим датчикам с высоким разрешением объединять пиксели для лучшего захвата света. Эти более крупные сенсоры и, как следствие, более крупные пиксели значительно улучшают качество фотографий при слабом освещении. Это приводит к меньшему шуму и более качественным цветам даже в тускло освещенных помещениях.

Как камеры смартфонов становятся такими хорошими при слабом освещении?

Начиная с P20 Pro, флагманские телефоны Huawei неизменно считаются одними из, если не лучшими, смартфонами для фотосъемки при слабом освещении. Последний Mate 30 Pro заслужил похвалу за дальнейшее улучшение этой формулы, но имеет…

Большие сенсоры также влияют на внешний вид и качество ваших снимков, помимо разрешения. Как мы упоминали ранее, более высокая скорость затвора и более низкое значение ISO гарантируют, что ваши изображения будут четкими и резкими.Вам также не нужна такая широкая диафрагма, чтобы улавливать много света, что снижает вероятность артефактов искажения объектива, таких как пурпурный ореол.

Более крупные сенсоры являются движущей силой лучших снимков при слабом освещении.

Более крупные сенсоры также помогают создать эффект размытого боке, который мы ассоциируем с зеркальными фотокамерами, когда объект кажется изолированным, а остальная часть изображения размыта. Большие датчики могут использовать более высокие (более высокие) диафрагмы и более широкоугольные линзы для получения того же эффекта, что и меньшие датчики, или использовать аналогичные диафрагмы и более узкие линзы для более сильного эффекта боке. В то время как маленькие мобильные датчики не могут сравниться с эффектом, доступным от DSLR, более крупные датчики помогают сократить разрыв.

Сравнение датчиков смартфонов

Чтобы продемонстрировать широкий спектр датчиков изображения, доступных в настоящее время в области смартфонов, мы отследили размеры основных датчиков в ряде телефонов высокого класса.

Пройдет период до 2020 года, чтобы большое количество камер смартфонов превзошло сенсор 1 / 1,5 дюйма, предлагаемый Nokia Lumia 1020 2013 года, историческим титаном мобильной фотографии.Большие датчики, конечно, не новая идея, но теперь компании готовы пойти на эстетические компромиссы, которые идут рука об руку с более крупными датчиками.

Стоит также отметить, что Google Pixel 4 и iPhone 11 занимают последнее место среди современных флагманских сенсоров, но при этом считаются одними из лучших телефонов с камерой. Ясно, что размер сенсора — это еще не все, когда дело доходит до получения отличного снимка.

Всего лишь одна часть головоломки

Датчики изображения большего размера — важная часть головоломки мобильной фотографии, но не единственная ее часть.Для камеры отличного качества также требуются превосходный объектив, мощная цепочка обработки изображений и программное обеспечение, позволяющее максимально эффективно использовать аппаратное обеспечение. Очень важно смотреть на всю упаковку, а не только на одну часть или большие числа в спецификации.

Качество камеры смартфона также во все большей степени определяется достижениями в области вычислительной фотографии и машинного обучения. См. Google Pixel 4. Настолько, что интеллектуальное программное обеспечение часто превосходит сырые мегапиксели по качеству изображения. Но даже в этом случае отличное программное обеспечение может сделать очень много с плохим оборудованием.Интеллектуальные камеры нуждаются в прочной основе, и размер датчика изображения является важным ингредиентом в гонке за лучшие камеры смартфонов.

Примечание редактора: Эта статья была первоначально опубликована в марте 2020 года и была обновлена, чтобы отразить последние разработки в области обработки изображений с камеры телефона.

Больше сообщений о камерах смартфонов

Почему 108-мегапиксельная камера Samsung — не просто уловка

Это правда, что программное обеспечение и машинное обучение более важны, чем оборудование, когда речь идет о предоставлении лучших камер для смартфонов.Но верно и то, что оборудование играет определенную роль, и что за последние несколько лет Samsung была необычайно консервативна в отношении своих технологий камеры для смартфонов. — это еще и — правда, что вы абсолютно не смогли бы опровергнуть это обвинение в отношении Galaxy S20 Ultra.

Нам придется больше времени проводить с устройством, чтобы узнать, улучшилась ли программная игра Samsung. Но трудно представить, что компания приложит гораздо больше усилий, чтобы заполнить спецификации телефонов S20. В частности, Ultra втиснула две заметные новинки (по крайней мере, для рынка США) в свою внушительную камеру: телеобъектив «перископ» для беспрецедентных возможностей масштабирования и 108-мегапиксельный сенсор для основной широкоугольной камеры.

Это делает Galaxy S20 Ultra самым массовым телефоном, который еще не принял более широкую глобальную тенденцию к использованию сенсоров с высоким разрешением, с которой китайские производители телефонов применяют уже более года. В прошлом это было бы рецептом катастрофы — увеличение числа мегапикселей часто приводило к ухудшению, а не улучшению качества фотографий, поскольку меньшие пиксели приводили к меньшей способности собирать свет. Но по мере развития телефонных камер, процессоров и программного обеспечения становится все труднее оценивать сенсорные технологии с помощью традиционных показателей.Хотя 108-мегапиксельная телефонная камера для многих фотографов может показаться нелепой, она становится более понятной, если вы понимаете, как Samsung использует эту технологию.

Фото Вьерана Павича / The Verge

Galaxy S20 Ultra на самом деле не первый 108-мегапиксельный телефон на рынке — эта честь выпала на долю Xiaomi Mi Note 10, который также известен в Китае как CC9 Pro. В Mi Note 10 используется датчик, разработанный Samsung, который очень похож на часть в Galaxy S20 Ultra, хотя есть несколько отличий.Samsung рассматривает свой бизнес сенсоров как важную область будущего роста и с прошлого года продвигает различные конструкции с высоким разрешением, включая 48-мегапиксельные и 64-мегапиксельные компоненты; эти новейшие 108-мегапиксельные сенсоры — это попытка еще больше отличить себя от лидера рынка Sony.

Первое, что нужно понять о датчиках изображения, это то, что, при прочих равных, чем больше, тем лучше. Камерам нужен свет для создания фотографий, и физически более крупные сенсоры могут улавливать больше света.Однако каждый датчик разделен на миллионы пикселей, которые собирают свет независимо друг от друга. Это означает, что чем выше разрешение данного датчика, тем меньше будут пиксели и, следовательно, тем ниже вероятность точной записи информации о цвете каждым из них. Вот почему фотографии при слабом освещении демонстрируют цветовой шум, и почему этот шум, как правило, особенно распространен на камерах с небольшим сенсором и большим количеством мегапикселей.

При прочих равных условиях чем больше, тем лучше

Galaxy S20 Ultra — определенно камера с маленьким сенсором и большим количеством мегапикселей.Но в случае с телефонными камерами сенсор на самом деле довольно большой. Samsung использует тот же размер пикселя 0,8 микрона от своих 48- и 64-мегапиксельных сенсоров, а затем линейно увеличивает физическую площадь поверхности до 108. В результате получается 1 / 1,3-дюймовый сенсор, который больше, чем у сенсора. Знаменитая Nokia Lumia 1020 (хотя и немного меньше, чем у ее предшественницы 808 PureView). Учитывая диафрагму f / 1.8, эти 108-мегапиксельные телефоны должны обладать большей способностью собирать свет, чем что-либо еще на рынке.

Это не значит, что шум не вызывает беспокойства, и 0,8 микрона все еще довольно мало для отдельного пикселя. Для сравнения, iPhone 11 имеет 1,4-микронные пиксели, хотя его 12-мегапиксельный сенсор намного меньше — 1 / 2,55 дюйма и, очевидно, намного ниже по разрешению. Чтобы избежать шума, сенсоры телефона с более высоким разрешением объединяют данные из соседних пикселей в один, уменьшая разрешение получаемого изображения, но теоретически повышая качество изображения. Между тем в ситуациях с ярким освещением у вас есть возможность снимать с полным разрешением для большей детализации.

Вот, например, фотография, которую я сделал сегодня днем ​​на Xiaomi Mi Note 10. (Да, вы можете отключить неприятный водяной знак, но я оставил его для удобства.)

А вот как он выглядит в полностью обрезанном виде в сравнении с лучшим в своем классе iPhone 11.

Фото Xiaomi Mi Note 10 слева, iPhone 11 справа

Как видите, вы получаете явное улучшение деталей с изображением 108 мегапикселей. Это особый режим, в который вам нужно переключиться на Mi Note 10 — по умолчанию четыре пикселя объединяются в один и получаются 27-мегапиксельные фотографии. Вот пример:

И снова рядом с iPhone 11:

Фото Xiaomi Mi Note 10 слева, iPhone 11 справа

Фотография Xiaomi с пиксельным бункером снова побеждает. Новейший 108-мегапиксельный сенсор Samsung идет дальше и объединяет 9 пикселей в один для 12-мегапиксельных фотографий.Это сделает сравнение с iPhone еще более интересным, когда появится Galaxy S20 Ultra. Но, не делая суждений об обработке изображений Xiaomi, по крайней мере ясно, что 108-мегапиксельные датчики изображения позволяют получать значительно более детализированные фотографии, чем обычные телефонные камеры в ситуациях с хорошим освещением.

При слабом освещении — более сложное сравнение, поскольку уровень техники в этом отношении сильно зависит от программного обеспечения и алгоритмов, которые сильно различаются между производителями, даже если используется один и тот же датчик. Вполне возможно, что Samsung сравнится с такими компаниями, как Google, Apple и Huawei, с ночным режимом Galaxy S20, но если это действительно произойдет, датчик не будет решающим фактором.

Таким образом, тусклое освещение, вероятно, будет скорее тренировкой для решений объединения пикселей этих датчиков — вы не можете полагаться на ночной режим, но он не будет достаточно светлым для полного разрешения. Вот фотография, которую я сделал на Mi Note 10 в плохо освещенной комнате.

А вот кадрирование рядом с фотографией, эквивалентной iPhone 11.

Xiaomi Mi Note 10 слева, iPhone 11 справа

Вы увидите, что, хотя 27-мегапиксельное изображение Mi Note 10 имеет более высокое разрешение, чем у iPhone, оно не так четко разрешается на уровне пикселей и позволяет проникать большему количеству цветового шума. Есть фиолетовые пиксели, которых просто не должно быть. не быть там, например, тогда как изображение iPhone удивительно резкое и последовательное. Но я также должен отметить, что изображение iPhone активировало автоматическую обработку Apple Deep Fusion, которая специально разработана для обработки мелких деталей при тусклом освещении, поэтому это еще одна ситуация, когда само по себе оборудование может быть не самым важным элементом.Теоретически 12-мегапиксельные изображения Samsung с разбивкой пикселей должны справляться с шумом лучше, чем Xiaomi.

Физически более крупные сенсоры также влияют на глубину резкости или степень резкости изображения. Размытый фон вызван сочетанием более длинных фокусных расстояний и больших апертур объектива, причем первое имеет большее влияние. Чтобы добиться того же поля зрения на более крупном датчике, вам необходимо использовать более длинный объектив. Mi Note 10 имеет объектив 6,72 мм по сравнению с iPhone 4.25 мм, плюс немного более высокая диафрагма f / 1.7 по сравнению с f / 1.8 iPhone, что приводит к меньшей глубине резкости.

Вот сравнение:

Xiaomi Mi Note 10 слева, iPhone 11 справа

В наши дни, конечно, малая глубина резкости обрабатывается телефонными «портретными» режимами, в которых используются алгоритмы для расчета и визуализации не в фокусе областей. Но они по-прежнему ненадежны, в отличие от законов физики, которые определяют, как свет преломляется через линзу на датчик.Вы никогда не получите портретных снимков, затмевающих задний план, с помощью такого крошечного оборудования, но это все равно полезно для крупных планов еды, домашних животных и т. Д.

Суть в том, что мы не знаем, насколько хороша камера Samsung Galaxy S20 Ultra. Для этого вам нужно будет следить за нашим обзором и последующими сравнениями. Но мы знаем, что сенсоры с высоким разрешением — не уловка, и о них нельзя судить так, как мы оцениваем традиционные камеры. Не называйте это перезагрузкой мегапиксельных войн, в результате которых потребительские «наведи и стреляй» потеряли актуальность.Этот 108-мегапиксельный сенсор от Samsung сравнительно огромен по сравнению с его конкурентами и должен уметь захватывать беспрецедентные детали при правильной реализации.

Компания Samsung в этом году серьезно обновила аппаратную камеру своего флагманского телефона. Теперь нам просто нужно узнать, что он сделал с программным обеспечением.

Устранение разрыва в качестве изображения

В DXOMARK на протяжении многих лет мы наблюдали, как камеры для смартфонов из новинки превратились в самый популярный в мире способ съемки фотографий.В своей основной сессии на Electronic Imaging 2020 наш генеральный директор и технический директор Фредерик Гишард начал с исторической перспективы развития фотографии на смартфонах и того, как это стало возможным благодаря впечатляющим достижениям в области технологий. Затем он продемонстрировал, как современные камеры смартфонов сравниваются с существующими автономными цифровыми камерами, и в чем их сильные и слабые стороны. Наконец, он представил аргументы в пользу роли смартфонов и фотоаппаратов и высказал предположение о том, как они будут развиваться в будущем.

В этой статье мы делимся его анализом, а также некоторыми изображениями, которые он использовал, чтобы проиллюстрировать историю, сильные и слабые стороны как смартфонов, так и автономных камер.

Как мы отсюда ушли…
(Изображение предоставлено Денисом Макаренко, Shutterstock.com)

… сюда?

(Изображение предоставлено: Hurricanehank / Shutterstock.com)

Нет лучшей иллюстрации растущей популярности смартфонов для фотографии, чем эти снимки групп фотографов.Десять лет назад они были полны людей с различными компактными фотоаппаратами и зеркалками. Теперь почти все, что вы видите, — это смартфоны.

Переход произошел примерно в то же время, когда мы представили наш протокол DXOMARK в 2012 году — к 2011 году более четверти всех снимков были сделаны с помощью камер смартфонов. К 2015 году ежегодно снималось более одного триллиона фотографий, подавляющее большинство из которых делалось со смартфонов.

Продажи камер и смартфонов по годам показывают взрывной рост продаж смартфонов по сравнению с автономными камерами.К 2015 году продажи смартфонов превзошли традиционные продажи камер, и с тех пор цифры стали только более экстремальными (Источник: CIPA).

Огромное количество фотографий, сделанных на смартфоны, является очевидным результатом увеличения их доли на рынке в целом. К 2013 году они продавали все виды цифровых фотоаппаратов более чем в 10 раз. Изначально не было очевидно, что этот переход произойдет так быстро, и это, безусловно, застало многих производителей камер врасплох. Но оглядываясь назад, легко увидеть, что вызвало быстрое распространение смартфонов для фотографии.

Благодаря удобству и простоте использования смартфон стал лучшим выбором для фотографов.

Первым важным фактором, который помог сделать смартфоны камерой выбора для большинства людей, было то, что они стали незаменимыми инструментами в повседневной жизни. В результате он был почти у всех, и он всегда был с ними. Как гласит известная поговорка (ставшая еще более известной благодаря иконке iPhone Чейза Джарвису): «Лучшая камера — та, которую вы носите».

Не менее важно, что смартфоны произвели революцию в фотографическом процессе. Выполнение чего-либо с фотографиями, снятыми на традиционную цифровую камеру, обычно требует больших усилий и часто представляет собой сложный набор шагов:

Стандартный рабочий процесс при использовании автономной цифровой камеры включает множество сложных шагов

Благодаря подключенным к облаку смартфонам и все более интеллектуальным облачным сайтам обмена фотографиями отпала необходимость вручную загружать изображения на компьютер, систематизировать их вручную и, наконец, обрабатывать и публиковать их. Ими можно было поделиться сразу после того, как они были захвачены — всего за пару нажатий и примерно за это количество секунд.Это особенно верно для типа случайной фотографии, которая наиболее популярна среди пользователей смартфонов. Обычно снимки делаются с минимальной настройкой или без нее и с настройками по умолчанию, выбранными приложением камеры. Пост-обработка также обычно минимальна, что позволяет быстро поделиться.

Распространение селфи также ускорило использование смартфонов в качестве фотоаппаратов, поскольку сделать селфи на цифровую зеркальную камеру довольно сложно.
(Изображение предоставлено Syda Productions / Shutterstock.com)

Не каждое селфи на DSLR-камере так сложно, как это селфи из космоса.
(Изображение предоставлено Джессикой Меир, НАСА)

Качество и количество в фотографии смартфонов

Быстрый рост популярности фотографии на смартфонах заставил многих людей больше интересоваться своими фотографиями и требовательнее относиться к получению высококачественных изображений. Производители смартфонов ответили повышенным вниманием — и существенными инвестициями — в улучшение своих камер и систем обработки изображений.

Полнокадровая камера или снимок смартфона — можете ли вы сказать?

Во все возрастающем количестве случаев трудно отличить фотографию, сделанную с помощью смартфона, от одной и той же сцены, снятой с помощью полнокадровой камеры.Простые подсказки, которые раньше выдавали смартфоны, уже не всегда надежны. Ниже представлена ​​пара изображений, одно из которых снято на Google Pixel 3, а другое — на Sony a7R III. Вы можете сказать, что было снято с телефона?

Изображение любезно предоставлено Пьером Т. Ламбером, Петапиксель

Изображение любезно предоставлено Пьером Т. Ламбером, петапиксель

Во-первых, стоит отметить, что оба изображения довольно впечатляющие для ночной сцены. Мы ожидаем этого от полнокадровой камеры, но для смартфона это впечатляющее достижение.Присмотревшись, мы замечаем некоторую потерю деталей в воде на изображении слева. Возможно, это естественное размытие переднего плана от оптики полнокадровой камеры, или это может быть размытие движения от смартфона? Справа — удивительно хорошее сохранение деталей на всем изображении даже при очень слабом освещении, поэтому можно легко сделать вывод, что это не могло быть на смартфоне с меньшим сенсором.

На самом деле, изображение слева — это изображение Sony a7R III, а изображение справа — Pixel 3.Google использовал возможности вычислительной обработки изображений, чтобы автоматически собрать несколько кадров и получить очень впечатляющий результат. Тот факт, что бывает сложно определить, какое изображение представляет собой изображение, является признаком того, насколько хороши камеры смартфонов во многих ситуациях. Подобные результаты побудили Гишара глубже понять, как это стало возможным и куда будут развиваться обе технологии.

Полнокадровая камера или смартфон: вопросы по качеству изображения

Впечатляющие улучшения в камерах смартфонов приводят к трем важным вопросам, на которые Гишар ответил в оставшейся части своего основного выступления:

• Как современным смартфонам удалось сократить разрыв в качестве изображения с цифровыми камерами?
• Действительно ли современные смартфоны лучше цифровых фотоаппаратов?
• Если да, то есть ли еще роль цифровых фотоаппаратов?

Преодоление разрыва: смартфоны победили шум

Есть десятки осей, по которым можно измерить качество изображения, и сотни атрибутов.Когда мы тестируем камеры и датчики в DXOMARK, нам требуется более 1600 изображений в различных лабораторных и естественных средах, чтобы получить хорошее измерение его производительности для наиболее важных из них:

Существует множество показателей для оценки качества фотографического изображения или видео.

Многие проблемы с качеством изображения, которые снижают производительность камеры, довольно просто исправить с помощью автоматической обработки. Это включает в себя множество видов оптических искажений, затемнение линз и даже плохой тональный диапазон, как показывают следующие примеры:

Геометрические искажения особенно актуальны для оптики смартфонов.(Изображение: DXOMARK)

К счастью, теперь это можно исправить автоматически, что дало производителям камер для смартфонов больше гибкости при разработке объективов (Изображение: DXOMARK)

Затенение объектива, также называемое типом виньетирования, — еще один дефект изображения, который можно исправить автоматически после тщательного моделирования системы камеры. Очень заметное затенение линз на исходном изображении внизу справа легко исправить автоматически прямо в самом смартфоне, поскольку программное обеспечение телефона знает, какой объектив используется и как это исправить.

Исходное изображение с затемнением объектива

Исправленное изображение без затенения линз

Даже хроматическая аберрация, тип эффекта окаймления, который часто наблюдается в камерах смартфонов, стала чем-то, что можно в значительной степени автоматически скорректировать прямо в смартфоне:

Цветные полосы на исходных изображениях слева можно в значительной степени исправить автоматически, как вы можете видеть по исправленным изображениям справа. (Кредит: DxO)

Все эти автоматические поправки требуют очень точного измерения характеристик комбинаций оптики и датчика.Производители смартфонов могут сделать это, потому что они предоставляют полную систему, включая датчик, оптику и конвейер обработки изображений. У них также часто есть доступ к дополнительной информации о расстоянии до основного объекта или даже к карте глубины всей сцены. Тем не менее, одна область, которая оказалась чрезвычайно упрямый в сопротивлении улучшения шум изображения.

Шум — самая сложная задача

Ранние смартфоны страдали как разрешением, так и шумом из-за небольшого размера сенсора.Достижения в сенсорной технологии быстро начали сокращать разрыв в разрешении с более крупными камерами, но снижение шума продолжало оставаться труднодостижимой задачей для камер с меньшим сенсором в смартфонах. Количество шума напрямую связано с общим количеством света, захваченного на изображении (которое Гишар описывает как поток фотонов). Меньше фотонов — больше шума. Поскольку типичный сенсор смартфона может принимать менее одной двадцатой фотонов полнокадрового сенсора 35 мм за то же время экспозиции, он гораздо более подвержен шуму.Эта разница в размере сенсора эквивалентна дефициту 4,5EV (диафрагма), который необходимо преодолеть.

Небольшой размер смартфонов резко ограничивает размер их сенсора по сравнению с зеркальными фотокамерами, а это означает, что за заданное время экспозиции они могут улавливать только 1/20 часть света.

2003–2013: лучшие технологии помогли смартфонам превзойти компактные камеры

Поскольку камера и ее качество изображения стали основным аргументом в пользу смартфонов, производители начали вкладывать значительные средства в технологии, позволяющие решить эту проблему 4.Разрыв 5EV. Во-первых, они вводили новшества как за счет использования более крупных датчиков с более высоким разрешением, так и за счет улучшения захвата и обработки изображений. В результате этих «войн за разрешение» менее чем за 10 лет — с 2000 по 2008 год — разрешение сенсора смартфона увеличилось более чем в десять раз.

Разрешение камеры смартфона резко возросло с 2000 по 2008 год.

Удивительно, но несмотря на неизбежно меньшие размеры пикселей сенсоров с более высоким разрешением, более новые модели смартфонов смогли затмить старые как по чувствительности, так и по динамическому диапазону.Интересно, что это произошло лишь частично из-за улучшений в сенсорной технологии. Используя результаты нашего тестирования датчиков APS-C в наших лабораториях в DXOMARK за это время в качестве базового показателя, мы можем увидеть, что производительность увеличилась примерно на 1,3EV для данного размера датчика:

На этом графике показан показатель датчика DXOMARK для набора камер APS-C за время работы. Мы можем четко наблюдать прогрессию оценки в период до 2013 года, что примерно соответствует увеличению чувствительности на 1.3EV. (Кредит: DXOMARK)

В отличие от этого, качество изображения смартфона увеличилось более чем на 4EV. Таким образом, увеличенное разрешение сенсора и чувствительность были лишь частью того, что помогло смартфонам обогнать компактные камеры по качеству изображения. Еще более важным фактором стала возросшая вычислительная мощность мобильных устройств и последовавшие за этим улучшения в обработке изображений. За то же время, когда сенсоры улучшились примерно на 1,3EV, цифровая обработка изображений дала результаты, которые улучшились примерно на 3EV благодаря увеличению вычислительной мощности примерно в 100 раз и новым алгоритмам.

Чтобы проиллюстрировать эти улучшения в обработке изображений, Гишар обработал файл RAW из своей первой зеркальной камеры — Nikon D70s. Серия изображений, которые он представил, показала, насколько улучшились конвейеры обработки изображений с годами после того, как он сделал исходное изображение в 2005 году. Передовые методы обработки, разработанные для использования при постобработке файлов RAW на компьютере, быстро нашли свое применение в смартфонах:

Исходный JPEG, снятый на Nikon D70s 2005 года выпуска. Изображение снято при ISO 3200.RAW-файл того же изображения, обработанный с помощью Optics Pro 3 от DxO Labs. Обратите внимание, как пост-обработка изображения RAW приводит к лучшей цветопередаче, меньшему шуму и небольшому улучшению видимого разрешения.

То же изображение, обработанное с помощью Optics Pro 5. Качество изображения постоянно улучшается.

Optics Pro 7 рендеринг изображения. Прирост не такой значительный, но некоторые улучшения все же есть.

Рендеринг

Optics Pro 9 показывает большой шаг вперед в снижении шума по сравнению с предыдущими версиями.

Эти улучшения в обработке изображений позволяют улучшить качество изображения смартфонов примерно на 3 ступени за первое десятилетие их существования. В целом, комбинация около 1,3EV от улучшенной сенсорной технологии с усилением 3EV от технологии постзахвата означает, что качество изображения для данного размера камеры улучшилось примерно на 4–4,5 ступени за десятилетие. В результате сенсор размером со смартфон 2013 года стал способен обеспечивать качество изображения, аналогичное качеству цифровой зеркальной камеры APS-C десятилетием ранее.

2013: фотография со смартфона становится массовым явлением

Примерно к 2013 году, благодаря улучшению качества изображения и росту продаж смартфонов, фотография на смартфон быстро стала самым популярным способом захвата изображений.

Apple iPhone 5s 2013 года с его 8-мегапиксельным 1/3-дюймовым сенсором является примером самой продаваемой камеры смартфона в то время, когда она затмила по продажам традиционные камеры. (Изображение предоставлено Apple)

Также выпущенный в 2013 году, Nokia Lumia 1020’s 41.1 / 1,5-дюймовый сенсор 3MP продемонстрировал стремление производителей смартфонов в конечном итоге сравняться с зеркальными фотокамерами по качеству изображения. (Изображение предоставлено Nokia)

с 2013 года по настоящее время: Преодоление разрыва — изменение положения зеркалок?

В то время как в первое десятилетие инноваций смартфонов они догнали более ранние модели зеркальных фотокамер и конкурентоспособные компактные камеры, инновации определенно не остановились на этом. Вскоре после того, как смартфоны во многих случаях стали превосходить компактные камеры, возник следующий очевидный вопрос: «Могут ли они также превзойти зеркальные камеры и их недавно появившихся полнокадровых беззеркальных конкурентов?» Эта борьба началась примерно в 2013–2015 годах, поэтому мы посмотрим, как эти технологии развивались с тех пор и сейчас.

В те годы смартфоны продолжали добиваться больших успехов в качестве изображения, несмотря на замедление прогресса в основных сенсорных и оптических технологиях. Например, посмотрите на эти кадры со стандартного целевого изображения, сделанного на iPhone пяти поколений:

Снимки с рук при слабом освещении (5 люкс), сделанные с помощью iPhone поколений — от 5 с до 11 Pro Max. (Кредит: DXOMARK)

Если прогресс не был достигнут за счет более совершенных датчиков и оптики, возникает очевидный вопрос — как это было возможно? Одним из решений, используемых для улучшения качества изображения и уменьшения шума, было увеличение времени экспозиции.Однако простое оставление заслонки открытой дольше вызывает ряд проблем. Во-первых, если камера не на штативе, движение камеры становится проблемой. Чтобы решить эту проблему, производители смартфонов начали развертывать более сложные системы оптической стабилизации. Однако сама по себе система стабилизации не помогает решить вторую проблему, а именно движение объекта.

Выйдя за рамки стабилизации изображения, производители смартфонов также начали складывать несколько снимков с помощью вычислительной обработки изображений. Благодаря достаточно продуманным алгоритмам этот метод позволяет создавать изображения с меньшим шумом и меньшим движением объекта.Комбинация этих двух инноваций стала основным фактором улучшения качества изображения на смартфонах за последние 5-6 лет, но это стало возможным только благодаря значительно возросшей вычислительной мощности современных смартфонов.

Объединение нескольких изображений с более короткой экспозицией позволяет снизить уровень шума за счет временного уменьшения шума, если используемые алгоритмы продуманы до комбинирования изображений.

Для эффективного объединения сложенных изображений требуется сложное программное обеспечение, позволяющее избежать появления артефактов, включая двоение изображения.К счастью, улучшенные алгоритмы и более быстрые процессоры позволили быстро улучшить эту технику, что отражается в гораздо лучшем качестве изображения при слабом освещении:

Двоение на движущихся элементах сцены

Это резкое улучшение камер смартфонов, благодаря вычислительной обработке изображений и улучшенным процессорам, стало возможным из-за их невероятной популярности и, как следствие, больших инвестиций в инновации, которые производители смартфонов могут сделать в результате. Со временем все это позволило смартфонам улучшаться намного быстрее, чем это было бы возможно, учитывая их физические ограничения.

Однако, помимо улучшений в обработке, было сделано одно фундаментальное нововведение в аппаратном обеспечении, которое сыграло важную роль в повышении качества изображения — более крупные сенсоры в тонких телефонах. Было невозможно увеличить размер сенсора в смартфоне без увеличения толщины телефона — чего опасались производители. Но изобретение датчиков с задней подсветкой (BSI) позволило использовать более крупные датчики без увеличения толщины (Z-высоты) телефона.

Размещая фотосайты ближе к поверхности, датчики BSI могут собирать свет с большего количества направлений. Это дает множество важных преимуществ. Во-первых, диафрагмы могут быть больше, что означает, что при заданной экспозиции можно захватить больше информации, что, в свою очередь, означает меньше шума на захваченных изображениях. Во-вторых, объектив можно разместить ближе к датчику, что позволяет использовать датчики большего размера без увеличения толщины телефона. Наконец, можно использовать более плоские линзы, что обеспечивает большую гибкость при добавлении дополнительных оптических элементов и создании линз с более длинным эффективным фокусным расстоянием — также без увеличения толщины телефонов.

Датчики камеры смартфонов увеличиваются в размерах, хотя телефоны не становятся толще.

Появление датчиков с задней подсветкой (BSI) — значительная часть того, что позволило сделать смартфон максимально тонким.

Датчики

BSI были не единственной уловкой, которую имели в рукаве производители смартфонов. Также они начали использовать более одного модуля основной камеры. Поскольку отдельные модули камеры очень малы, на задней панели телефона можно разместить несколько из них.Изначально планировалось использовать несколько камер для сбора большего количества света и создания лучших изображений. Однако различные технические проблемы привели к тому, что производители смартфонов вместо этого в основном использовали дополнительные камеры для обеспечения оптического увеличения и таких специализированных режимов съемки, как черно-белый, а также эффектов боке. Мы видели, как во флагманских телефонах от одного модуля основной камеры до пяти камер.

Не каждый дополнительный модуль камеры оказался полезным, но общая тенденция добавления камер для улучшения возможностей обработки изображений очевидна.

Конечно, производители зеркалок тоже не стояли на месте. Итак, Гишар затем взглянул на то, как развиваются обе технологии с момента выхода нашей базовой модели Nikon D70 в 2005 году.

Подводя итоги конкуренции: где смартфоны по сравнению с современными зеркальными фотокамерами?

Учитывая все улучшения, которые произошли в камерах смартфонов за последние несколько лет, справедливо спросить, как они соотносятся с зеркальными и полнокадровыми беззеркальными камерами, когда дело касается качества изображения. Для этого Гишар построил модель того, как зеркальные фотоаппараты и смартфоны улучшились с момента его создания Nikon D70s 2005 года.Он классифицировал различные улучшения и дал приблизительную оценку количества диафрагм, каждое из которых способствовало повышению качества изображения:

В этой таблице перечислены основные технологические улучшения как в цифровых зеркальных фотокамерах, так и в камерах смартфонов за последние 15 лет, примерно с точки зрения увеличения диафрагмы.

Суммарное увеличение диафрагмы, показанное в таблице выше, является оценкой того, как общее качество изображения для полнокадровой камеры 2019 года и смартфона 2019 года сравнивается с базовым уровнем Nikon D70s 2005 года.(У некоторых предметов есть диапазоны, потому что они более эффективны в некоторых ситуациях, чем другие.)

Из таблицы видно, что в некоторых случаях качество изображения со смартфона может быть лучше, чем с зеркалки. Но мы также можем видеть, что результаты смартфонов гораздо менее согласованы, и поэтому сейчас невозможно доверять нашим смартфонам всегда обеспечивать качественное изображение.

Тестирование качества изображения полнокадровой камеры в сравнении со смартфонами

Чтобы проверить результаты шумов, показанные выше, и сравнить другие важные атрибуты качества изображения — и, таким образом, увидеть, как полнокадровая беззеркальная камера сравнивается с современными смартфонами, DXOMARK протестировал текущую модель, Panasonic Lumix S1R, используя ту же обширную методологию испытаний, что и он. работает при тестировании смартфонов.Затем Гишар сравнил результаты с несколькими текущими флагманскими смартфонами.

Для своего сравнения Гишар выбрал одну из лучших полнокадровых беззеркальных камер — с установленным режимом по умолчанию и захватом в формате JPEG — в сравнении с четырьмя лучшими сегодня камерами для смартфонов. Очевидно, что большинство фотографов используют свои зеркальные фотокамеры не так, но это полезно в качестве базового показателя производительности для сравнения зеркальных фотокамер со смартфонами, если обе они используются как камеры «наведи и снимай».

Для относительной оценки Гишар использовал некоторые промежуточные оценки фотографий из набора тестов камеры DXOMARK:

В то время как полнокадровая камера Panasonic со своими 47.Датчик 3MP и протестированный 35-миллиметровый объектив Leica APO-Summicron-SL выигрывают в сохранении деталей и телефото, флагманские телефоны Apple и Huawei демонстрируют впечатляющую производительность в целом и фактически равны или лучше, чем DSLR в точности экспозиции, цветопередаче, Автофокус и низкий уровень шума. (Изображение: DXOMARK)

Глядя на результаты, становится ясно, что сравнение дает раздельное решение. Давайте взглянем на некоторые из тестовых изображений, чтобы понять сильные и слабые стороны беззеркальных камер и смартфонов.(Смартфоны, использованные в каждом сравнении, показали лучшие результаты в этом конкретном тесте.)

Тестирование сохранения деталей / текстуры: Гишар рассмотрел образцы изображений, снятых как при хорошем освещении, так и в ночное время, поскольку съемка изображений при слабом освещении традиционно была слабым местом камер смартфонов. Сначала мы показываем изображение полностью, чтобы дать вам представление о контексте, а затем показываем сжатый взгляд женщины:

Наш портретный тестовый снимок, сделанный полнокадровой камерой Panasonic S1R.(Изображение предоставлено DXOMARK)

Эти четкие кадры из той же сцены портретного теста демонстрируют, что смартфоны проделывают впечатляющую работу по сохранению деталей, близкую к зеркальной. (Изображение предоставлено DXOMARK)

Используя еще один набор узких кадров, Гишар показал, что смартфоны теперь также очень хорошо сохраняют текстуры даже в ночных сценах. Опять же, сначала мы покажем для справки полную сцену:

Полная тестовая сцена ночного городского пейзажа, снятая камерой Panasonic S1R (Изображение предоставлено DXOMARK)

Кадры из тестовой сцены, показывающие, что даже ночью смартфоны хорошо справляются с сохранением текстуры.(Изображение предоставлено DXOMARK)

Тестовый шум: Собственные возможности цифровой зеркальной камеры с большим сенсором по-прежнему ставят ее на первое место, когда мы смотрим на этот набор плотных культур из стандартной тестовой сцены DXOMARK в помещении, но с удивительно тонким запасом, особенно с учетом того, насколько меньше Датчики смартфона есть. Результаты рассмотрения этих культур согласуются с нижним сравнением из нашей таблицы выше. Сначала мы покажем всю сцену лабораторного тестирования, а затем иллюстративные обрезанные части:

Полная сцена лабораторного тестирования, снятая при слабом освещении (20 люкс) с помощью Pansonic S1R. (Изображение предоставлено DXOMARK)

Хотя камера действительно показывает меньше шума, чем смартфоны, разница несущественная. (Изображение предоставлено DXOMARK)

Тестирование увеличения: Для сравнения Zoom Гишар выбрал многокамерный модуль Xiaomi CC9 Pro Premium Edition. Две его телеобъективы обеспечивают лучший зум с длинным фокусным расстоянием среди всех смартфонов, протестированных DXOMARK:

Съемка этой сцены на открытом воздухе с помощью основного, телефото и супертелеобъектива CC9 Pro Premium Edition от Xiaomi демонстрирует впечатляющие характеристики даже при большом коэффициенте масштабирования.(Изображение предоставлено DXOMARK)

В данном случае супертелеобъектив от Xiaomi сравнивается с 35-миллиметровым объективом беззеркальной камеры, при этом не учитывается тот факт, что фотографу на камеру предоставляется широкий выбор телеобъективов на выбор. Из сравнительных изображений ниже видно, что даже без специализированного телеобъектива Panasonic по-прежнему имеет преимущество в производительности масштабирования, но Xiaomi отлично справляется с этой задачей, учитывая крошечный размер модулей камеры.

Снято полнокадровой камерой Panasonic и фиксированным объективом 35 мм, обрезано, чтобы воссоздать вид, аналогичный телеобъективу Xiaomi.

Снято с 94-миллиметровым модулем камеры Xiaomi CC9 Pro Premium Edition.

Тестирование боке: Еще одна область, в которой полнокадровые камеры традиционно имеют преимущество перед смартфонами, — это боке. Малая глубина резкости, которая возможна при использовании более крупного сенсора, и оптически определяемый эффект боке в областях, не находящихся в фокусе, сделали камеры с более крупными сенсорами незаменимыми для портретных фотографов.Однако смартфоны начали использовать свои вычислительные мощности и дополнительную сенсорную технологию для расчета карт глубины для портретных изображений и для синтеза эффектов боке, чтобы имитировать производительность, которую вы получаете с чисто оптической системой.

Тот же снимок, сделанный на iPhone в стандартном режиме и с включенным портретным режимом. В портретном режиме фон красиво размывается, с небольшими артефактами (например, в волосах женщины). (Изображение предоставлено DXOMARK)

Хотя смартфоны все лучше справляются с обработкой простых портретов, таких как женщина на мосту (вверху) — «простые», потому что передний план красиво отделен от фона, более сложные ситуации все же могут приводить к неприятным артефактам.В приведенном ниже примере, где мы сначала показываем все изображение, а затем обрезаем область, где важен эффект боке, вы можете видеть, что смартфоны неправильно идентифицировали ухо человека:

Тестовая портретная сцена в помещении, использованная в качестве примера для сравнения эффектов естественной и синтетической глубины. Снято с помощью Panasonic S1R. (Изображение предоставлено DXOMARK)

Очевидно, что еще есть возможности для улучшения сегментации объектов, используемой современными смартфонами для расчета синтетических эффектов глубины.(Изображение предоставлено DXOMARK)

Помимо проблемы артефактов при синтезе боке, качество самого эффекта боке также является проблемой для смартфонов. Здесь вы можете видеть, что в то время как полнокадровая камера имеет естественное размытие с правильным цветом и формой, телефон Samsung имеет размытие правильной формы, но мало цвета, в то время как iPhone сохраняет цвет, но имеет эллиптическую форму. Сначала показываем все изображение, затем плотно обрезаем фонари вдоль улицы:

Пример ночного портрета на открытом воздухе с отличным фоновым боке, снятым камерой Panasonic S1R (Изображение предоставлено DXOMARK)

Четкое кадрирование огней ночной городской улицы, демонстрирующее контраст между синтетическим боке смартфонов и оптическим размытием полнокадровой камеры.(Изображение предоставлено DXOMARK)

Тестирование HDR: Интуитивно можно было ожидать, что больший сенсор Panasonic даст ему большое преимущество при рендеринге сцен с высоким динамическим диапазоном. Однако это часто не так по сравнению с современными смартфонами, как это довольно драматично показано на следующем примере сцены в помещении:

Даже большой сенсор камеры Panasonic не отображает все элементы сцены HDR одинаково.

Напротив, Huawei Mate 30 Pro может отображать все элементы сцены, как если бы они были полностью освещены.

Учитывая впечатляющую визуализацию сцены HDR с помощью смартфона, справедливо спросить, как это возможно, что смартфоны с ограниченным динамическим диапазоном 10 бит могут превосходить 14-битные полнокадровые сенсоры во многих ситуациях при захвате высокого разрешения. -контрастные сцены. Ответ прост: полнокадровая камера по умолчанию просто захватывает сцену с одним кадром и отображает то, как она выглядит. Это именно то, что нужно фотографу, который потратил время на то, чтобы тщательно настроить освещение сцены.Однако даже без такой подготовки легко увидеть потенциал сенсора полнокадровой камеры, если вместо этого вы снимаете HDR-сцены в RAW, а затем используете программное обеспечение для постобработки, чтобы увидеть все части изображения:

Полнокадровый снимок сцены HDR в формате JPEG внутри помещения

Полнокадровый обработанный камерой снимок в формате RAW внутренней HDR-сцены

Полнокадровая камера JPEG-снимок сада HDR-сцены

Полнокадровый обработанный камерой снимок в формате RAW садовой сцены HDR

Полнокадровый снимок сцены в формате JPEG с подсветкой

Полнокадровый обработанный камерой снимок в формате RAW с контровым светом

Есть ли еще роль цифровых фотоаппаратов?

Рассмотрев впечатляющую траекторию качества изображения смартфона, Гишар затем обратился к логическому последующему вопросу о том, какая роль, если таковая имеется, остается для автономных цифровых камер, в частности, для зеркальных фотокамер и беззеркальных моделей, которые по-прежнему предпочитают большинство профессионалов и многие другие. активные любители.Если смартфоны настолько хороши, почему миллионы людей все еще используют более крупные, тяжелые и дорогие альтернативы?

Для Гишара секрет долговечности цифровых фотоаппаратов — это доверие. В руках того, кто знает, как ее использовать, можно положиться на зеркалку, чтобы визуализировать сцену так, как ее представляет фотограф. Опытный фотограф также может изучить ограничения своей DSLR-камеры и знать, что, оставаясь в этих пределах, он может достичь воспроизводимых качественных результатов. Алгоритмы смартфонов, какими бы умными они ни были, все же подвержены ошибкам или просто неверному пониманию намерений фотографа.

Здесь смартфон неправильно выбирает тему для фото.

Здесь вспышка смартфона перекрывает лицо объекта.

Здесь тональная карта смартфона создает неестественный и неприятный рендеринг.

Нетрудно найти фото со смартфона, которые не удались, как показано выше. К сожалению, трудно предсказать, когда они произойдут. Поэтому в ситуациях, когда фотографу нужно быть уверенным, что он сделает нужные изображения, автономная цифровая камера обычно остается лучшим инструментом.Это контрастирует с фотографией со смартфона, где простота использования имеет первостепенное значение, настройки уже выбраны, а фотограф может просто сосредоточиться на содержании, но результаты могут быть ошибочными, а контроль ограничен.

Цифровые фотоаппараты позволяют фотографу рассказать историю

Фотография как ремесло — это не только захват реальности, это рассказывание историй. Для этого фотографы полагаются на свободу творчества, которую они получают от универсальной камеры, предназначенной для использования в этом стиле.Мало того, что зеркальные и беззеркальные камеры имеют широкий спектр настроек, они спроектированы эргономично, так что эти настройки могут быть изменены быстро и точно тем, кто нашел время, чтобы научиться их использовать. Кроме того, конечно же, широкий спектр объективов и аксессуаров делает автономные камеры уникальными универсальными инструментами.

Напротив, смартфоны захватывают большую часть творческого контроля фотографа и иногда могут испортить историю, которую фотограф пытается рассказать. Следующее изображение бирманских рыбаков является хорошим примером того, как цифровая зеркальная фотокамера обеспечивает надежный творческий контроль, который помогает фотографу рассказать историю:

Исходное изображение бирманских рыбаков намеренно недоэкспонировано для создания драматического эффекта.(Фото Дэвида Кардинала)

Фотограф намеренно выбрал суровые условия освещения, при которых объект освещается сзади. Желая получить только силуэты рыбаков, изображение было намеренно недоэкспонировано, что позволило солнцу и небу сохранить детали и цвет, которые в противном случае были бы размыты. Это также помогает изолировать объект от темной воды. Конечно, есть некоторые незначительные технические исправления, которые мы можем внести в исходное изображение, такие как корректировка угла горизонта и корректировка для конкретной используемой оптики:

После исправления оптических искажений и выравнивания горизонта изображение сохраняет свой первоначальный характер и драматизм.(Фото Дэвида Кардинала)

Пока все хорошо. Но вместо этого, если мы представим, что смартфон сделал бы с изображением, мы получим совсем другой результат. Скорее всего, он интерпретирует сцену как портрет с задней подсветкой и использует комбинацию более яркой экспозиции и локального тонального отображения, чтобы попытаться исправить то, что, по его мнению, было проблемами с фотографией. Результат будет примерно таким:

Хотя теперь мы можем видеть больше деталей в лодках, наш основной объект больше не изолирован однозначно освещением, и общая драматичность сцены значительно уменьшилась.Это хороший «кадр записи», который помогает создать воспоминания, но он не рассказывает ту же историю. (Фото Дэвида Кардинала)

Помимо автоматизации камеры, автоматизации фотографа

Как и в случае с большинством решений, связанных с фотографией, не существует единственно правильного выбора, когда дело доходит до определения, какие типы творческого контроля передать камере, а какие оставить в поле зрения фотографа. Современные смартфоны продолжают открывать новые горизонты как в замене того, что фотограф может делать с настройками камеры, так и в расширении их возможностей в областях, которые ранее были исключительно сферой творчества фотографа.Чтобы пойти дальше, смартфоны начали угадывать намерения фотографа. Двумя примерами этого являются возможности улучшения красоты, встроенные в некоторые смартфоны, и функции, которые помогают нажимать кнопку спуска затвора в нужный момент при фотографировании людей:

Украшение лица расширяет границы возможностей камеры смартфона в творческую сферу, ранее принадлежавшую фотографу. На изображении показан эффект применения фильтра Huawei Beautification. (Изображение предоставлено Дэвидом Кардиналом)

Распознавание лиц помогает современным камерам угадывать момент, когда нужно сделать снимок.(Изображение предоставлено DXOMARK)

Не говоря уже о захвате изображений, есть еще одна область, в которой его оптимизированный рабочий процесс помогает фотографу в фотографии со смартфона обеспечивать автоматизацию. Помимо помощи в создании изображений, фотографические экосистемы смартфонов теперь включают большое количество функций автоматической внутренней обработки, которые делают процесс фотографии еще более безболезненным.

Используя данные о местоположении и распознавание объектов, фотографии теперь можно автоматически помечать и сортировать.(Изображение предоставлено Дэвидом Кардиналом) После того, как изображения упорядочены, инструменты с искусственным интеллектом могут автоматически начать превращать их в творения и истории, которыми можно поделиться. (Изображение предоставлено Дэвидом Кардиналом)

Инновации в автоматизации фотографического процесса с использованием искусственного интеллекта, облачных ресурсов и уникальных возможностей смартфонов происходят слишком быстро, чтобы их записывать. Комбинируя информацию о местоположении, распознавание объектов, оценку качества изображения на основе искусственного интеллекта и пакеты кадров, такие системы, как Adobe Cloud, Apple iCloud и Google Photos, могут предлагать автоматические теги изображений, распознавание лиц, создание альбомов, выбор лучшего снимка. , и предлагал истории, которыми можно поделиться.Общий эффект заключается в том, что смартфоны, по сути, хранят наши воспоминания для нас, а это очень далеко от фотографа, создающего историю, и использования своей камеры просто как простого инструмента для захвата необходимых изображений.

Владельцы цифровых зеркальных фотокамер

могут загружать свои изображения в эти системы — хотя часто без всех метаданных, необходимых для полной функциональности, — но это та область, в которой производители смартфонов действуют намного быстрее, чем производители камер. В сочетании с достижениями в области качества изображения эти инновации приближают смартфоны к выполнению одного из первых обещаний, данных потребителям фотографической промышленностью.

Смартфоны

: выполнение первоначального обещания Kodak

Джордж Истман разработал первую потребительскую камеру в 1888 году. Эта камера была оснащена рулоном пленки на 100 кадров; фотограф просто щелкнул затвором, намотал рулон вперед, а затем отправил всю камеру обратно на завод, когда она закончилась. Взамен они получат распечатки своих изображений и только что загруженную камеру. Вместе с камерой появилось обещание: «Вы нажимаете кнопку, а мы делаем все остальное». Для многих, если не для большинства людей, современная фотография на смартфоне наконец-то выполнила свое 130-летнее обещание.

1888 Камера Eastman Kodak. (Изображение предоставлено Мэри И. Страуд, Музей американской истории)

В этой рекламе камеры Kodak Camera 1889 года был рекламный слоган Истмана: «Вы нажимаете кнопку, все остальное мы делаем».

Создатель памяти или рассказчик?

Мы видели, как технологические достижения помогли камерам для смартфонов превзойти компактные камеры по качеству изображения и многим другим возможностям в течение первого десятилетия, несмотря на их небольшой размер.На втором десятилетии своего существования, используя свои уникальные возможности вычислительной обработки изображений, они начали опережать даже зеркалки во многих областях, включая автоматическое улучшение и организацию изображений. Однако такая автоматизация также усложняет прогнозирование камеры смартфонов и усложняет получение повторяемых результатов, оставляя рыночную роль более традиционным цифровым камерам.

Пейзажный фотограф Ансель Адамс однажды сказал: « На каждой фотографии всегда два человека: фотограф и зритель. ”

По мнению Гишара, фотографические технологии затмят роль фотографа для многих, но не для всех фотографов:

« Смартфоны уже полностью автоматизировали фотосъемку. Следующий логический шаг — автоматизировать фотографа. Это хорошо: люди могут пользоваться личным цифровым фотографом, чтобы запечатлеть свои воспоминания. Но всегда найдутся те, кто предпочел бы иметь надежный инструмент, чтобы рассказывать свои собственные истории.”

В то время как смартфоны становятся все более эффективными в безболезненной записи воспоминаний и даже в превращении их в общий опыт, некоторые фотографы всегда хотят рассказывать свои собственные истории и сохранять творческий контроль над своими изображениями. Автономные цифровые камеры, такие как зеркальные, беззеркальные и, конечно же, большие форматы позволяют им это делать. Так что, по крайней мере, на неопределенное будущее, им есть место в сердцах и умах многих.

Что делает телефон с камерой отличным? Ответ не в мегапикселях.

Рынок смартфонов чрезвычайно конкурентоспособен, и каждый бренд постоянно работает над созданием отличительных черт, чтобы заинтересовать потребителей.В настоящее время тренд вращается вокруг фотографического опыта, и, как многие из вас, должно быть, заметили, бренды привносят новые инновационные технологии для потребителей.

Телефоны с камерами за последние несколько лет прошли долгий путь благодаря множеству инновационных элементов, которые существенно повысили качество изображений, создаваемых смартфонами. Потребители часто смотрят на технические характеристики при покупке смартфона, и это чаще всего кажется правильным путем для принятия разумного решения, поскольку рынок загроможден конкурентами.По правде говоря, существует распространенное заблуждение, что большее количество мегапикселей означает, что качество изображения, предлагаемое одним смартфоном, лучше, чем другим. Хотя в некоторой степени верно то, что чем больше мегапикселей, тем более детализированные изображения; однако это не единственный параметр при выборе идеального качества изображения, такого как освещение, новые и креативные ракурсы, различные режимы, минимальная хроматическая аберрация, хорошая скорость фокусировки и список можно продолжать.

Также читайте: Как Oppo производит телефоны: фоторепортаж из Китая

Давайте углубимся в то, что делает отличный телефон с камерой.

Есть несколько факторов, которые делают камеру смартфона лучше, чем другие. При сравнении камерофонов следует учитывать два основных фактора: во-первых, оборудование; такие параметры, как размер сенсора и апертура объектива, важны, а во-вторых, программное обеспечение и алгоритмы обработки фотографий являются важным компонентом, влияющим на качество фотографий.

Вот представление о том, как эти переменные работают при щелчке фотографии с помощью смартфона.

Термин «пиксель» нам больше не чужд, но знаем ли мы наверняка, как пиксели действительно имеют значение и как сенсор поддерживает этот факт? Настроенный сенсор телефонов с камерой размещает пиксели по уникальной схеме, чтобы пропускать больше света, что позволяет получать более качественные и яркие изображения. Настроенные датчики редко можно найти на смартфонах, и это становится еще более важным, когда речь идет о фронтальной камере. Сочетание мегапикселя и сенсора является обязательным, но создание баланса между ними является ключом к созданию четких, ярких и поразительно богатых цветными фотографиями.Смартфоны

теперь оснащены технологией диафрагмы. Меньшее число диафрагмы означает, что камера пропускает больше света в объектив. Более высокое значение диафрагмы отрицательно скажется на качестве изображения в условиях низкой освещенности. Скажем, например, большая апертура объектива F2.0 для передней камеры, что означает, что на датчик попадает значительно больше света, и в любой момент камера захватывает больше света. Размер апертуры объектива описывается его F-числом, которое рассчитывается как отношение фокусного расстояния линзы к диаметру апертуры.Таким образом, большее число F относится к меньшему отверстию, и, следовательно, через него проходит меньше света. Вот почему производители камер для смартфонов говорят о больших диафрагмах с меньшими числами F.

Также читайте: Обзор Oppo F1s: Хорошие селфи не стоят своей цены

И последнее, но не менее важное: камера телефона также нуждается в хорошей оптимизации программного обеспечения, чтобы сделать интерфейс камеры более простым и интуитивно понятным для пользователя. Существуют различные приложения, которые пользователь может найти в игровом магазине своего смартфона, а есть бренды, которые поставляются со встроенными приложениями.

Мы определенно не должны отказываться от подсчета пикселей при сравнении характеристик камеры смартфона с другими, но когда дело доходит до всего оборудования и программного обеспечения, которые создают отличные фотографии, одного количества мегапикселей недостаточно. Пришло время сместить фокус на что-то другое — например, на этот недооцененный датчик.

В конце концов, я бы сказал, что одна из лучших особенностей смартфонов в ценовом диапазоне, несмотря на то, что это отличная камера, с которой никто не хочет идти на компромисс. Люди используют его как замену фотоаппаратам.Ожесточенная битва приложений для обмена изображениями, таких как Instagram, и других социальных платформ для обмена видео, таких как Vine, увеличивает потребность в смартфонах с более совершенным стрелком.

Уилл Янг — бренд-директор OPPO India, компании по производству смартфонов, которая часто подчеркивает характеристики камер телефонов, которые она продает в Индии.

Также читайте: Moto G4 Plus против iPhone 6S: большое сравнение камер

Лучшие телефоны с камерой на 2021 год

От селфи до портретов

Ваш телефон — это камера, которую вы всегда носите с собой.И если вы не обновляли его в течение нескольких лет, вы будете приятно удивлены, насколько улучшилась производительность камеры телефона (особенно качество изображения при слабом освещении). Фактически, мы практически дошли до того, что вы можете оставить свой старый наведи и снимать дома, если у вас есть хороший телефон с камерой в кармане.

Но не все камеры телефонов одинаковы. Каждый телефон, который мы проверяем, проходит тщательную серию испытаний камеры в нашей испытательной лаборатории, чтобы определить, какие из них являются лучшими на рынке.Мы собрали здесь лучшие камерофоны. Вам никогда не придется беспокоиться о том, чтобы носить с собой отдельную камеру, если одна из них у вас в кармане, и каждая из них также является звездным смартфоном сама по себе.

Одно, что нас сейчас расстраивает, это то, что многие из лучших камер установлены на смартфонах, которых нет в США. Производители, такие как Huawei, Oppo и Xiaomi, активно обновляют камеры, но по разным причинам они не продают телефоны в США, и их телефоны не очень хорошо работают в наших сетях.

В США у обычных подозреваемых в Apple, Google и Samsung самые лучшие камеры. Конечно, более дорогие телефоны работают лучше, но мы включили в список несколько менее дорогих телефонов, в частности, Google Pixel 4a, Samsung Galaxy A71 5G и Samsung Galaxy S20 FE 5G, у которых есть лучшие камеры. найду в своей ценовой категории.

Самый важный фактор в любой фотографии — это не камера, а фотограф. Независимо от того, какой у вас телефон, следование советам и рекомендациям нашего эксперта по камерам Джима Фишера для фотографий с телефона с помощью камеры может улучшить ваши изображения.

Google Pixel 4a делает отличный снимок с одним объективом.

---

Тенденции и аксессуары

Несколько лет назад мы увидели, что тренд телефонов с большим количеством линз расцвел, и он все еще процветает. Многие телефоны теперь имеют стандартный объектив, увеличивающий зум-объектив и широкоугольный объектив. Инфракрасный датчик времени пролета может помочь оценить глубину для приложений с эффектом боке и дополненной реальности. Менее удачные линзы и датчики, которые мы видели, включают цветные фильтры (вы можете делать это очень хорошо в программном обеспечении) и макрообъективы (пока что не очень хорошо).Google смог противостоять этой тенденции, используя интеллектуальное программное обеспечение для лучшего цифрового увеличения, чем вы найдете на других телефонах.

Мы включаем сравнительные снимки в наши обзоры, чтобы помочь вам выбрать между похожими устройствами.

Сверхвысокие мегапиксельные камеры телефонов становятся все более популярными, но в основном они доступны на рынках за пределами США. Здесь, в США, Samsung Galaxy S21 Ultra может похвастаться сенсором на 108 МП. Преимущество очень больших мегапикселей заключается в том, что вы можете масштабировать и обрезать изображения после факта или выполнять цифровое масштабирование без потерь в приложении камеры без необходимости использования дополнительной увеличительной линзы.Недостатком является то, что отдельные пиксели иногда могут быть очень маленькими, что создает проблемы при цветном захвате или фотографии при слабом освещении.

Супер зум соответствует обоим предыдущим тенденциям. В телефонах теперь сочетаются увеличенные изображения с высоким разрешением, оптические зум-объективы и программное обеспечение, чтобы дать вам 30-, 50-кратный или — в случае Galaxy S21 Ultra — 100-кратный зум. В общем, все, что намного больше 10x, показывает сильные артефакты цифрового зума. Но хороший 10-кратный зум, который вы получаете на Galaxy S21 Ultra, по-прежнему является большим шагом вперед по сравнению с тем, что у нас было раньше.

Samsung Galaxy S21 Ultra может очень сильно увеличивать изображение, сохраняя при этом достойное качество изображения.

Большие сенсоры отличаются от сенсоров с высоким разрешением. Датчик большего размера означает, что телефон может улавливать больше света; он лучше всех с точки зрения цвета, деталей и характеристик при слабом освещении. Обратной стороной является то, что у больших сенсоров, как правило, очень короткая плоскость фокусировки, поэтому может быть труднее сфокусировать всю сцену, когда некоторые предметы находятся близко к объективу. Последние модели Apple iPhone 12 Pro Max, OnePlus 8 Pro и Samsung Galaxy S21 Ultra имеют большие датчики.

Самые продвинутые ночные режимы теперь объединяют несколько кадров с течением времени, чтобы сделать снимки ярче. Кажется, что у них длинная, многосекундная выдержка, но они используют программное обеспечение AI, чтобы уменьшить размытость, совмещая различные изображения вместе. (Вы все равно не хотите использовать их для движущихся объектов.) В телефонах Google Pixel, iPhone от Apple и телефонах Samsung Galaxy S есть лучшие ночные режимы.

Объедините все это вместе с хорошим режимом Pro. Все большее количество телефонов во всех ценовых диапазонах предлагает ручные настройки, которые позволяют настраивать виртуальную экспозицию, диафрагму и точку фокусировки, чтобы получить именно тот снимок, который вы хотите.

Почему так много фотографов полагаются на iPhone? Доступность сторонних приложений для камеры играет большую роль. Некоторые из них доступны для Android, но приложения, используемые профессионалами, по-прежнему, как правило, выходят первыми и быстрее обновляются на iOS. В нашем руководстве о том, как делать лучшие снимки на iPhone, подробно рассказано.

---

Как насчет видео?

В эпоху TikTok и Instagram Stories видео важнее, чем когда-либо. Вот некоторые особенности, на которые стоит обратить внимание.

Оптическая стабилизация изображения всегда лучше, чем электронная или цифровая стабилизация изображения, что позволяет создавать менее резкие видео.Многие высокопроизводительные телефоны теперь используют оба, что дает эффект, подобный Steadicam.

iPhone 12 Pro Max позволяет записывать видео в формате Dolby Vision HDR.

Хотя видео 1080p по-прежнему достаточно хорошо для большинства людей, многие телефоны могут записывать в 4K, а запись 8K довольно распространена на флагманах. 8K требует огромного объема памяти — около 600 МБ в минуту — и прямо сейчас его основное использование — для редактирования видео на ПК постфактум, особенно если вы хотите иметь возможность обрезать и масштабировать. Если вы не знаете, как это сделать, ознакомьтесь с нашими советами по удалению изображений с телефона.

Замедленное движение может дать некоторые захватывающие эффекты; в то время как большинство телефонов теперь могут захватывать до 240 кадров в секунду (скорость 1/8), некоторые могут достигать 960 кадров в секунду (скорость 1/32). Тем не менее, следите за тем, как долго телефон может снимать замедленную съемку, потому что может быть сложно захватить сцену, если у вас есть только 0,2 секунды времени записи. Многие телефоны также имеют другие приемы видео, такие как замедленная съемка, гиперлапс и видео-боке.

---

Вам нужна отдельная камера?

Для максимального качества изображения, максимально возможной производительности при слабом освещении или потрясающего оптического увеличения вам все равно понадобится специализированная зеркальная или беззеркальная камера.Наш список лучших цифровых камер — отличное место для начала. И обязательно ознакомьтесь с нашими советами по фотографии, выходящими за рамки базового.

Если вам не нужно делать профессиональные снимки, вам отлично подойдет лучшая камера для смартфона, и вы не ошибетесь, выбрав любой из наших вариантов.

Нужна ли в телефоне 48-мегапиксельная камера? Мы спросили экспертов

Энди Боксолл / Digital Trends

48-мегапиксельная камера сегодня становится основой смартфонов, практически независимо от их стоимости.Но действительно ли нам нужна камера с таким большим количеством мегапикселей на наших телефонах? Мы не уверены, хотя это популярная тенденция у производителей; поэтому мы решили спросить у нескольких экспертов, действительно ли мы, обычные покупатели телефонов, видим какую-либо пользу от 48-мегапиксельной камеры на телефоне в нашем кармане.

Ответ — да, но, возможно, не так, как вы думаете.

Чем больше мегапикселей, тем лучше?

В каких телефонах установлена ​​48-мегапиксельная камера? Самым популярным и известным, вероятно, является OnePlus 7 Pro, но он далеко не единственный.К нему присоединились Honor View 20, Honor 20 Pro, Xiaomi Mi 9, Motorola One Vision, Oppo Reno 10x Zoom, Vivo V15 Pro и Asus Zenfone 6. Цены на эти телефоны варьируются от 400 до 400 долларов. Более 900 долларов, гарантируя, что 48-мегапиксельная камера не может считаться эксклюзивной для флагманских телефонов или редкостью в отрасли.

Больше мегапикселей должно означать лучшие фотографии, верно? Нет. Это самая важная часть понимания того, почему 48-мегапиксельные камеры — это хорошо: дело не в качестве.Мегапиксели — это не показатель качества камеры или фотографии. Камера с разрешением 2000 мегапикселей все еще может делать посредственные фотографии.

Напротив, чем больше количество мегапикселей, тем больше деталей может уловить сенсор камеры, но, опять же, это не гарантирует великолепного качества. Сжатие большего количества пикселей в сенсоре камеры означает, что пиксели становятся меньше из-за ограничений по размеру корпуса смартфона и сенсора камеры, установленного внутри. Это может повлиять на качество изображения и, в свою очередь, сделать больший упор на программное обеспечение, управляющее камерой, чтобы помочь получить наилучшие изображения.

Качество больше количества

Роб Лейтон, преподающий мобильную журналистику и фотографию со смартфонов в Университете Бонда на Голд-Косте, Австралия.

«Когда речь идет о соотношении между количеством мегапикселей смартфона и качеством изображения, здесь действительно вопрос качества, а не количества», — сказал Лейтон. «Старый маркетинг продолжает миф о том, что чем выше количество мегапикселей камеры смартфона, тем лучше качество изображения. Но это не всегда так, как многие другие элементы; от размера сенсора и обработки изображений до вычислений нейронных сетей и машинного обучения, [они] гораздо более важны в современной генерации изображений.Массивы датчиков, которые больше и глубже, будут давать изображения лучшего качества, чем датчики с большим количеством пикселей, которые меньше и не способны поглощать столько света ».

«Когда речь идет о соотношении между количеством мегапикселей смартфона и качеством изображения, здесь действительно вопрос качества, а не количества».

Если это так, то как компании могут решить эти проблемы и создать сенсоры с большим количеством мегапикселей, которые позволяют делать хорошие снимки в самых разных условиях? Наиболее часто используемый 48-мегапиксельный сенсор сегодня — это Sony IMX586, представленный в июле 2018 года.Sony признает, что с этой настройкой есть проблемы.

«Как правило, миниатюризация пикселей приводит к низкой эффективности сбора света на пиксель, что сопровождается падением чувствительности и громкости сигнала насыщения», — заявляет компания.

Далее объясняется, как он справляется с этими врожденными проблемами. 8-миллиметровый сенсор содержит пиксели размером всего 0,8 микрона, но в условиях низкой освещенности четыре окружающих пикселя добавляются для создания пикселя 1,6 микрона, который поглощает больше света.Это дает яркий 12-мегапиксельный снимок без шума. Специальная технология обработки сигнала внутри сенсора увеличивает динамический диапазон для 48-мегапиксельных фотографий в течение дня.

Если требуется столько усилий, чтобы заставить 48-мегапиксельную камеру работать в любых условиях, действительно ли она лучше, чем телефонная камера с меньшим количеством мегапикселей?

Что хорошо, а что нет

Компания

Digital Trends опросила независимого специалиста по измерению качества изображения, DxOMark, о преимуществах и недостатках 48-мегапиксельной камеры, особенно по сравнению с 12-мегапиксельной камерой, подобной той, что установлена ​​на Google Pixel 3 и iPhone XS.

«Хотя то, что 12-мегапиксельные снимки действительно достаточно хороши, это не означает, что камера не должна иметь более 12 мегапикселей», — сказала Анвеша Гош, менеджер маркетинговых проектов DxOMark Image Labs. «Действительно, есть потенциальная и реальная ценность в добавлении большего количества пикселей. Например, оптический зум сложно уместить в смартфоне, но 48-мегапиксельный датчик может обеспечить эквивалент 2-кратного оптического зума просто путем кадрирования, то есть без какой-либо цифровой интерполяции ».

Джулиан Чоккатту / Digital Trends

Станьте свидетелем тенденции к гибридному зуму на современных смартфонах в качестве доказательства.Далее Гош сказал, что 108-мегапиксельная камера, которая скоро появится от Xiaomi, обеспечит 3-кратный оптический зум без кадрирования. Масштабирование камеры смартфона — действительно полезная функция, а камеры с более высоким мегапикселем делают это возможным без серьезных изменений оборудования. Но это еще не все хорошие новости.

«С другой стороны, размер сенсора ограничен форм-фактором телефона», — сказал Гош, объясняя недостатки, которые Sony пришлось преодолеть с помощью IMX586. «Упаковка большего количества пикселей обычно означает необходимость использования меньших пикселей, которые производят более шумные данные.Хотя большее количество пикселей могло бы компенсировать шум, в теории, это обычно не так на практике, в результате чего более крупные сенсоры в телефонах в настоящее время не могут отображать мелкие детали при масштабировании или в конечном итоге отображают значительное количество артефактов. . »

Чтобы обойти эти проблемы, производители обращаются как к программному, так и к аппаратному обеспечению, и именно здесь Гош подчеркивает, почему результаты схожих датчиков камеры телефона могут так сильно отличаться.

«Для большего количества пикселей требуется больше вычислительной мощности», — сказала она.«Другими словами, при заданном бюджете большее количество пикселей означает меньшую вычислительную мощность на пиксель, поэтому существующие алгоритмы обработки менее эффективны для более крупных датчиков. Потенциал для оптимизации сенсоров большего размера в телефонах есть, но все зависит от производителей, которые гарантируют, что такие мегапиксельные телефоны могут в цифровом виде обрабатывать дополнительную информацию и преобразовывать ее в более качественные фотографии и видео ».

мегапикселя — это одно, но со стороны производителя телефонов требуются навыки и опыт, чтобы создать программное обеспечение, которое наилучшим образом их использует.

Больше компромиссов

Эндрю Дарлоу, консультант по цифровой фотографии и автор книг, в том числе отмеченных наградами «Фокус и фильтр», не любит такие камеры.

«На вопрос, действительно ли нам нужна 48-мегапиксельная камера на смартфоне, мне легко ответить решительным« нет », — сказал он Digital Trends в электронном письме. «Шаг многих производителей смартфонов по увеличению количества мегапикселей может показаться улучшением, но на самом деле у этого решения есть некоторые существенные недостатки.”

В дополнение к недостаткам, упомянутым Гошем и Лейтоном, Дарлоу пишет:

«Увеличение числа мегапикселей увеличивает объем памяти, необходимый для обработки файлов. Подавляющее большинство смартфонов выполняют преобразование «на лету» из данных изображения «RAW» в JPEG или проприетарный формат, такой как формат Apple HEIC, для сохранения разумных размеров файлов (обычно в диапазоне 1-5 МБ для смартфонов с 8- 12-мегапиксельные камеры). Но 48-мегапиксельный сенсор создаст файл гораздо большего размера, и итоговый файл, вероятно, будет в 8-15 раз больше, чем у обычного телефона с 12-мегапиксельной камерой.Если вы посчитаете, то увидите, сколько места для хранения ваших фотографий потребуется ».

Джулиан Чоккатту / Digital Trends

Дарлоу также указывает на неотъемлемые проблемы, связанные с предоставлением программному обеспечению выполнять тяжелую работу в отсутствие больших датчиков.

«Крошечные сенсоры камеры на смартфонах примерно в 8-20 раз меньше, чем у большинства зеркальных фотокамер и беззеркальных камер более высокого класса, и, как правило, создают довольно небольшой визуальный шум (цифровое зерно), когда количество мегапикселей превышает примерно 10-15 мегапикселей, особенно в в условиях низкой освещенности », — сказал он.«Некоторое удивительное шумоподавление после обработки необходимо применить с помощью программного обеспечения».

Он признает, что эта технология совершенствуется, но твердо уверен, что эффективность камеры зависит от уровня команды разработчиков, работающей над программным обеспечением. Лейтон более оптимистичен в отношении работы, которую некоторые мастера телефонов с камерой выполняют в области программного обеспечения.

«Если учесть, что Apple iPhone XS выполняет до триллиона операций для каждого сделанного изображения, вы начинаете понимать, что создание изображений сегодня — это больше, чем просто физика света, проходящего через стекло на массив пикселей Байера», — сказал Лейтон.«Технология Google Night Sight в камере Pixel 3 — хороший тому пример. Инженеры Google преодолели аппаратные ограничения, чтобы алгоритмически создать камеру, которая может виртуально видеть в темноте ».

Совместное использование и забота

Большинство фотографий с нашей камеры публикуются в Instagram, Facebook, Twitter или просматриваются на самом телефоне. С этим связаны серьезные ограничения в отношении разрешения.

Instagram автоматически изменяет размер ваших фотографий до максимальной ширины 1080 пикселей.Twitter изменяет размер изображений до 1200 x 675, что примерно такое же, как у изображений, опубликованных в Facebook. Если вы невероятно богаты и у вас в гостиной есть телевизор 8K, на экране будут отображаться изображения с разрешением 7680 x 4320 пикселей. Датчик IMX586 выводит изображения с разрешением не более 8000 x 6000 пикселей.

«Инженеры Google преодолели аппаратные ограничения, чтобы алгоритмически создать камеру, которая может виртуально видеть в темноте».

Означает ли это, что вам не нужно беспокоиться о количестве мегапикселей на камере вашего телефона? В конце концов, разрешение не имеет значения, если только у вас нет телевизора 8K.Хотя наши эксперты расходятся во мнениях относительно полезности 48-мегапиксельной камеры, преимущества перевешивают недостатки, особенно в правильных руках.

Тот факт, что разрешение в Instagram низкое, не означает, что вы должны делиться фотографией с низким разрешением. Высококачественные камеры делают более качественные снимки, и они выглядят лучше в любой ситуации, даже при совместном использовании с низким разрешением. Программное обеспечение для обработки изображений, стоящее за этими камерами, постоянно совершенствуется, и кому не нравится недавнее внедрение оптического зума? 48-мегапиксельные камеры делают это возможным.

Нет необходимости в гонке мегапикселей

Хотя 12-мегапиксельная камера на задней панели Google Pixel или Apple iPhone позволяет делать потрясающие фотографии, вам достаточно взглянуть на фотографии, сделанные OnePlus 7 Pro, Honor 20 Pro и Xiaomi Mi 9, чтобы увидеть какие фантастические результаты могут дать и эти камеры.

Нет, 48-мегапиксельная камера не обязательна, но для нас преимущества перевешивают несколько недостатков, если вы помните, что большее количество мегапикселей не всегда дает лучший результат.Пусть вас не ослепят числа мегапикселей, последнее, что кто-либо хочет, — это гонка за честь обладать «камерой с самым высоким разрешением» на телефоне, и помните, что программное обеспечение — действительно важная часть фотографического уравнения.

«Мы вступили в новую эру, в которой компьютерная фотография является столь же глубокой и революционной, как внезапная популярность и повсеместное распространение 35-мм фотографии в 1960-х годах», — сказал Лейтон.

Рекомендации редакции

Основы разрешения видео

Разрешение в целом влияет на качество изображения видео.Чем выше разрешение, тем четче будет видео. Разрешение также влияет на размер файла видео. Из-за этого видео высокой четкости имеет больший размер файла по сравнению с видео стандартной четкости той же продолжительности.

С учетом того, что бренды смартфонов, зеркальных фотокамер и мониторов, стремящиеся к продвижению предложений 4K и даже 8K, очень своевременны для хорошего понимания основ разрешения видео. Более того, создателям видео необходимо хорошо понимать эту основную концепцию. От съемки до загрузки видео в Интернет разрешение видео — это параметр в меню, который влияет на видимость нашего контента.

Размеры разрешения видео

Разрешение видео измеряется как ширина по высоте с использованием пикселей в качестве единиц. Пиксели — это крошечные квадраты, составляющие цифровое изображение. Например, видео с разрешением 1920 x 1080 означает, что ширина составляет 1920 пикселей, а высота — 1080 пикселей.

На изображении выше показано, как большее количество пикселей делает изображение более резким и детальным. Проще говоря, чем больше пикселей, тем лучше разрешение изображения.

Текущие стандарты разрешения видео

Предустановки разрешения видео, которые мы видели в нашей камере или компьютерах, на самом деле являются стандартами, определенными основными производителями видео и вещательными компаниями.Наиболее распространенным сегодня разрешением видео является High Definition (HD) 1920 x 1080. Смартфоны и зеркалки, выпущенные за последние десять лет, должны иметь возможность снимать в этом разрешении. Видео с разрешением 1280 x 1080 является минимальным стандартом для HD. Видеоразрешение кассет mini-DV на магнитной ленте еще во времена видеокамер составляло стандартное разрешение (SD) 720 x 480.

Сверхвысокое разрешение (UHD, широко известное как 4K) Разрешение видео 3840 x 2160 — это стандарт съемки, используемый для большинства профессиональных сценариев. Смартфоны, способные снимать в формате 4K, также становятся популярными в наши дни.Чтобы узнать больше о загрузке видео 4K на онлайн-платформы, прочтите это руководство.

Разрешение видео и соответствующие размеры файлов на Android

Краткое имя	Имя на устройстве	Разрешение видео	Размер файла (1 минута)
Ultra HD или 4K	3840 x 2160p	3840 x 2160	320 МБ
Full HD	1920 x 1080 / 1080p	1920 x 1080	149MB
HD	1280 x 720 / 720p	1280 x 720	105 МБ
WVGA / (широкий SD)	720 x 480 / WVGA	720 x 480	26 МБ

Примечание. Измерения размера файла основывались на фактических записях файлов со смартфона Xiaomi Mi8 со скоростью 30 кадров в секунду.Для расчетов, основанных на других форматах и ​​устройствах, посетите этот сайт.

В таблице выше показано, что с увеличением разрешения видео размер файла также увеличивается. Пользователи, работающие на местах, такие как журналисты и специалисты по видео для внесения изменений, должны учитывать доступность высокоскоростного мобильного Интернета, если они собираются загружать видеоконтент удаленно. Если сигнал плохой или объем мобильных данных ограничен, лучше снимать в HD, а не в разрешении 4K.Пользователи также могут сжимать видео, чтобы размер файлов был управляемым. На нашем сайте есть ряд полезных руководств по сжатию видео. Подробнее об этом читайте по ссылкам ниже.

.