сенсор видеокамеры

Как выбрать тип сенсора видеокамеры и с каким разрешением лучше применить на наблюдаемом объекте: с разрешением 700ТВЛ или HD 720P, 960P, а может быть, вообще использовать 3 Mix или 5 Mpix, ведь, чем больше количество пикселей, тем лучше детализация? Здесь подробно описана работа видеокамер, в зависимости от установленных на них сенсорах или, как их еще называют, матрицах или датчиках. Приведены примеры различных видеокамер на разных сенсорах.

 

Размеры применяемых сенсоров при создании видеокамер варьируются от 1/2 дюйма до 1/5 дюйма, и, соответственно, чем больше размер сенсора, тем лучшими характеристиками обладает видеокамера, оснащенная им, так как можно в этот размер поместить большее количество пикселей с большим размером. Наиболее распространены сейчас сенсоры с размером 1/2.8, 1/3 и 1/4 дюйма. Видеокамеры с размером сенсора 1/2 дюйма редко встречаются, так как помимо более дорого сенсора приходится увеличивать размер оптики и размер бокса для видеокамеры, что сказывается на общей стоимости изделия.

Несколько лет назад компания Sony на своих CCD сенсорах запатентовала технологию Exmor. С помощью данной технологии Sony добилась значительного улучшения светочувствительности на своих сенсорах, и пиком развития стал сенсор IMX673, имеющий наилучшую светочувствительность в ночном режиме при разрешении 700 ТВЛ.

 

По каким параметрам нужно выбирать сенсор в видеокамере?

Во-первых, необходимо определить разрешающую способность сенсора видеокамеры. В аналоговых системах видеонаблюдения разрешение измерялось в количестве телевизионных линий и равнялось на пике своего развития 700 ТВЛ (или 0,5 Mpix).

Все остальные заявления о большем количестве телевизионных линий являются всего лишь рекламным ходом и в реалии не соответствуют действительности, так как сам стандарт не позволяет передать больше. С приходом новых технологий разрешающая способность камер увеличилась от 1 Mpix 720P до 2 Mpix 1080P и более.

Во вторую очередь, нужно понять, какая нужна светочувствительность. Она измеряется в Люксах, и каждый производитель указывает её в параметрах в паспорте изделия видеокамеры. Чем ниже количество Люксов, тем лучше светочувствительность видеокамеры в ночное время.

Основным показателем, влияющим на светочувствительность в сенсоре, является размер пикселя: чем больше его размер, тем большую глубину света он может принять на себя и, тем самым, выдать более видимый кадр. Применение новых технологий уже сейчас позволяет добиваться полноценного освещенного кадра даже на сенсорах с HD разрешением.

 

Для примера, сравним несколько сенсоров в разрезе их разрешающей способности и реальной светочувствительности:

1)      Аналоговая камера на сенсоре Sony IMX673 700 ТВЛ

 

Сенсор имеет низкую разрешающую способность 0,5 Mpix, но наилучшую среди всех представленных камер светочувствительность, так как имеет самый крупный пиксель.

 

2)      HD-камера 720p на сенсоре Omnivision OV9712 1 Mpix

Сенсор имеет относительно хорошую разрешающую способность 720p, что позволяет довольно неплохо детализировать осматриваемую территорию, но из-за своей бюджетности и маленького размера 1/4 дюйма низкую светочувствительность, что сказывается на ночном видении не лучшим образом. Соответственно, применять камеры с этими сенсорами для систем круглосуточно и ночного видеонаблюдения без систем дополнительного освещения не рекомендуется.

 

3)      HD-камера 960p на сенсоре Aptina AR0130 с разрешением 1.3 Mpix

Сенсор имеет разрешающую способность 960p, что выше, чем у предыдущей камеры, и размер 1/3 дюйма. Светочувствительность лучше всех HD камер и близка к аналоговым моделям. Данный тип камер прекрасно подходит для систем ночного видения с HD разрешением 720P/960P в условиях слабой освещённости.

 

4)      Full HD-камераы 1080p на сенсоре Sony IMX-222 / IMX-322 с разрешением 2.43 Mpix

В данном сенсоре размер матрицы составляет 1/2.8 дюйма, здесь используется технология Exmor, что повышает светочувствительность по сравнению с другими Full-HD моделями и позволяет достигнуть максимально возможную детализацию как в ночном, так и в дневном режиме. Иными словами, разрешающая способность данной камеры впечатляет! Считаем, что использование данной камеры при требуемом разрешении 1080p наиболее оптимально.

 

5)      3 Mpix камера на  сенсоре AR0330

Данный сенсор выдает картинку с видеокамеры с разрешением до 3 Mpix с частотой до 20 кадров в сек. Так как при разрешении 1080P в реальном времени на сенсоре с размером 1/3 дюйма расположено более 3 миллионов пикселей, размер одного пикселя значительно меньше, чем у сенсора Sony с разрешением 1080P, в результате чего в дневном режиме в условиях хорошей освещенности картинка получается хорошая, а при наступлении сумерек камера очень рано переходит в ночной режим и имеет посредственное ночное видение.

 

6)      5 Mpix камера на  сенсоре Micron 9P031

Сенсор имеет размер 1/2,5 дюйма и 5 миллионов пикселей,  что значительно уменьшает размер пикселя. Камера может работать только в условиях хорошей освещенности и  выдает изображение с частотой  2560*1920@10 к./с.; 2048*1536@ к./с.; 1920*1080@ к./с.; 720P к./с. Устанавливать данную видеокамеру для работы в условиях плохой освещенности не рекомендуется.

 

В данной статье дан краткий анализ видеокамер и используемых в них сенсоров. Надеемся, что данная информация поможет потребителю лучше ориентироваться в системах видеонаблюдения и правильно осуществить свой выбор.

 

Как понять размер матрицы фотоаппарата и почему это важно

Размер матрицы камеры может помочь вам предсказать качество изображения еще до того, как камера выйдет из коробки.

Датчик камеры – это часть камеры, которая фактически фиксирует изображение. Она играет большую роль в том, как выглядит полученное изображение.

Но что означает размер сенсора камеры? И почему он имеет значение?

В этом руководстве для начинающих вы поймете, когда вам нужен сенсор камеры большего размера, а когда нет.

Размер датчика камеры играет большую роль в качестве изображения. Изображение Александра Эндрюса.

Размеры сенсоров фотокамер: объяснение

Датчик камеры подобен одной экспозиции пленки. Ее можно использовать снова и снова. Как фотопленка бывает разных размеров, так и цифровые камеры имеют разные размеры сенсора.

В цифровой камере сенсор подобен солнечной батарее, которая собирает свет для создания изображения. Более крупная матрица фотоаппарата собирает больше света, создавая в целом более качественное изображение.

Размеры матриц фотокамер стандартизированы. Это позволяет легко сравнивать размер матрицы в одной камере с размером матрицы в другой.

Есть некоторые различия, например, Canon APS-C меньше. Но эти различия достаточно незначительны, чтобы не оказывать заметного влияния на конечное изображение.

За исключением дорогих цифровых камер среднего формата, стандартные размеры матриц фотоаппаратов следующие:

• Полный кадр: Сенсор полнокадровый основан на размере 35-мм пленки, размером примерно 36 на 24 мм. Полнокадровые сенсоры используются в цифровых зеркальных и беззеркальных камерах профессионального уровня. Некоторые очень дорогие компактные камеры также оснащены ими.
• APS-C: Матрица APS-C уменьшает полнокадровое изображение примерно в 1,5 раза и имеет размеры 22 на 15 мм. Датчик такого размера используется в большинстве начального уровня и зеркальных фотокамер среднего уровня. Некоторые беззеркальные камеры, такие как Fujifilm, а иногда и компактные камеры высокого класса также имеют его.
• Micro Four Thirds: Сенсорная камера Micro Four Thirds появилась вместе с началом выпуска беззеркальных камер. Это было сделано для того, чтобы найти золотую середину между размером камеры и качеством изображения. Матрица Micro Four Thirds имеет 2-кратный кроп по сравнению с полнокадровой матрицей, ее размеры составляют 17,3 на 13 мм. В беззеркальных камерах Olympu используется сенсор Micro Four Thirds. Как и большинство беззеркальных камер Panasonic.
• Один дюйм: Разработанная для компактных камер, однодюймовая матрица имеет размеры примерно 13,2 на 8,8 мм, с уменьшением в 2,7 раза по сравнению с полнокадровой. Однодюймовый сенсор можно встретить в компактных камерах высокого класса. Она обеспечивает большее качество, чем компактная камера, но не такое высокое, как зеркальная камера или беззеркальная камера.
• Размеры сенсоров компактных камер и смартфонов: Датчики в типичных компактных камерах и смартфонах имеют больше различий. Все они малы по сравнению с размером полнокадрового сенсора. Сенсор размером 1/2,3 дюйма – один из самых популярных размеров, наряду с такими размерами, как 1/1,7 дюйма.

Камеры с матрицей меньше полнокадровой имеют так называемый кроп-фактор. Поскольку матрица камеры меньше, изображение получается кроп-фактором.

Полнокадровые матрицы обеспечивают самое высокое качество. Но есть несколько преимуществ в выборе камеры с меньшей матрицей.

Так в чем же плюсы и минусы большого сенсора по сравнению с маленьким?

Плюсы и минусы большого размера сенсора фотокамеры

Большие сенсоры камер имеют лучшее качество изображения

Размер матрицы фотокамеры – один из важнейших показателей качества изображения. Другие влияющие факторы – количество мегапикселей, конструкция матрицы камеры и процессор камеры.

Большие матрицы камер позволяют получать изображения с большей освещенностью, меньшим уровнем шума, большей детализацией и большим количеством красивого размытия фона, и это лишь некоторые моменты.

При сравнении двух камер, если у одной из них матрица больше, то качество изображения будет лучше.

Большие датчики камер собирают больше света

Одна из причин, по которой большие матрицы фотокамер означают лучшее изображение, связана со светом. Чем больше площадь поверхности матрицы, тем больше света она может собрать за один снимок.

По этой причине большие матрицы фотокамер отлично подходят для съемки при слабом освещении. Большая матрица камеры может собрать больше света даже при одинаковой выдержке и апертуре.

Поэтому они, как правило, лучше справляются с любым типом съемки, где освещение ограничено. Например, съемка ночного пейзажа или фотографирование театральной постановки, концерта или темного танцпола.

Большие сенсоры камер лучше справляются с высоким числом мегапикселей, с меньшим уровнем шума

Размер матрицы камеры и количество мегапикселей идут рука об руку. Но большее количество мегапикселей всегда лучше на большей матрице камеры, чем на меньшей.

У 50-мегапиксельного полнокадрового сенсора пикселей больше, чем у 50-мегапиксельного сенсора APS-C. У этих мегапикселей больше места на более крупном сенсоре.

Поэтому найти 50-мегапиксельный полнокадровый сенсор гораздо проще, чем 50-мегапиксельный сенсор APS-C.

Большее количество мегапикселей создает изображение более высокого разрешения с большим количеством деталей. Однако попытка уместить большое количество мегапикселей на маленьком сенсоре создает проблемы при съемке в условиях низкой освещенности. Эти пиксели настолько малы.

Маленький сенсор с 25 мегапикселями будет иметь больше шума или зерна при высоких ISO, чем полнокадровый сенсор с 25 мегапикселями.

Большие датчики камеры создают большее размытие фона

Вы когда-нибудь задумывались, почему вы не можете получить красивое мягкое размытие фона на своем смартфоне? Более крупные матрицы камер позволяют добиться такого мягкого фона. Это практически невозможно с меньшим сенсором.

Поэтому компании, производящие смартфоны, подделывают размытие фона с помощью искусственного интеллекта в портретном режиме. Сенсоры просто слишком малы для настоящего.

Если вы хотите получить мягкое размытие фона или узкую глубину резкости, вам нужна полнокадровая камера с широкоугольным объективом.

Большие размеры матриц фотокамер создают большее размытие фона различными способами. Больший размер матрицы увеличивает размытие фона за счет коэффициента увеличения.

Большие сенсоры не обрезают изображение. Фотографы также стремятся подойти ближе к объекту съемки, что также увеличивает размытие фона.

Маленькие сенсоры камер позволяют улучшить зум

Полнокадровые фотоаппараты могут быть лучшим выбором, когда речь идет о качестве изображения и размытии фона. Но если вы хотите подойти поближе, у меньшей матрицы есть несколько преимуществ.

Кроп-фактор матрицы камеры означает, что меньшие сенсоры позволяют легко подобраться к объекту съемки. Зум-объективы также меньше и дешевле, если они предназначены для камер с меньшей матрицей.

Например, матрица Micro Four Thirds имеет кроп-фактор 2x. Это означает, что объектив 300 мм на самом деле является объективом 600 мм.

Одно из самых больших преимуществ меньшей матрицы – это то, что ее легче приблизить. Не таская с собой огромный полнокадровый объектив 600 мм за 10 000 долларов.

Это важный момент для фотографов, которые не могут подойти ближе к объекту съемки. К ним относятся фотографы дикой природы и спортивные фотографы.

Меньшие датчики камер означают меньшие камеры в целом

Есть мнение, что если матрица камеры меньше, то, как правило, и вся камера будет меньше. Это верно не в 100 процентах случаев (как в случае с большой камерой Micro Four Thirds Olympus OM-D E-M1X).

Но чаще всего камеры с меньшей матрицей весят меньше и являются более компактными.

Если вам нужна хорошая камера для путешествий, камеру с меньшей матрицей, возможно, будет легче упаковать. Рост популярности беззеркальных камер несколько меняет ситуацию.

Сейчас найти компактную полнокадровую камеру легче, чем когда-либо. Но большинство беззеркальных камер Micro Four Thirds и APS-C все же более компактны.

Большая причина того, что меньшие матрицы означают меньшие системы камер, заключается в том, что объективы меньше. Например, в систему Micro Four Thirds можно установить объектив 150 мм, чтобы получить охват большого объектива 300 мм.

Преимущество заключается в том, что при использовании самых больших телеобъективов широкоугольные объективы не дают большой разницы.

Маленькие датчики камер являются более бюджетными

Одна из самых больших причин отказаться от полного кадра? Стоимость. Большинство полнокадровых камер – это оборудование профессионального уровня.

Полные рамы начального уровня можно приобрести примерно за 1200-1500 долларов. Но многие из них стоят $2 000, $3 000 и даже выше.

Фотографы с ограниченным бюджетом могут получить большинство тех же преимуществ, выбрав матрицу среднего размера. Конечно, сенсор APS-C не так хорош, как полнокадровый сенсор. Но он намного превосходит смартфоны и компактные камеры.

Опции начального уровня можно приобрести за несколько сотен долларов, а не за несколько тысяч.

Некоторые камеры с меньшим сенсором могут включать в себя больше высококлассных функций, не перебарщивая с ценой.

Найти такие продвинутые функции, как видео 4K и внутрикорпусная стабилизация изображения по цене менее 1 500 долларов, зачастую проще в системе камер Micro Four Thirds.

Заключение

Размер матрицы фотокамеры является самым большим показателем качества изображения. Важно также отметить, что это не единственный показатель качества. Большее количество мегапикселей увеличивает детализацию (но также имеет тенденцию к снижению качества при низкой освещенности).

Датчик с подсветкой также лучше, чем датчик того же размера без подсветки. Процессор камеры или встроенный компьютер, обрабатывающий изображение, также играют роль в качестве изображения. Новые процессоры, как правило, дают меньше зернистости на изображении, чем старые.

Объектив также играет роль в качестве изображения. Независимо от того, закреплен ли объектив на камере или является сменным.

Большие матрицы камер позволяют получать более качественные изображения. Это особенно актуально при низком освещении, при большем размытии заднего плана и возможности установки большего количества мегапикселей.

Маленькие сенсоры камер, тем временем, предлагают большее увеличение, меньшие габаритные размеры камер и более низкие цены.

Так какой размер матрицы подходит именно вам? Если вы хотите получить максимальное размытие фона и наилучшее качество при низкой освещенности, выбирайте полнокадровую камеру.

Если вы хотите получить отличные фотографии при ограниченном бюджете, попробуйте камеру формата APS-C. А если вам нужна удобная для путешествий камера со сменным объективом или нужен серьезный зум, обратите внимание на матрицу Micro Four Thirds.

Размер сенсора камеры смартфона важнее, чем количество мегапикселей

Качество камеры — это новейшая гонка смартфонов, и одним из главных факторов, влияющих на великолепные снимки, является сенсор камеры. В то время как большое количество мегапикселей становится все более популярной тенденцией, на самом деле гораздо важнее размер датчика изображения камеры. HUAWEI, Samsung и другие компании делают все возможное, используя более крупные датчики изображения, встроенные в их смартфоны последних поколений. Но почему размер сенсора камеры так важен для получения лучших фотографий?

Чтобы понять почему, нам нужно вернуться к фундаментальному принципу фотографирования — захвату света. Сенсор большего размера улавливает больше света, чем маленький, и большее количество света позволяет получать более качественные изображения. По крайней мере, в этом суть, но есть и кое-что еще.

См. также: Что такое компьютерная фотография?

Почему размер сенсора камеры имеет значение?

На базовом уровне размер сенсора определяет количество света, доступного камере для создания изображения. Хотя разрешение играет роль в деталях, именно количество захваченного света определяет баланс экспозиции камеры, динамический диапазон и даже резкость. Вот почему 16-мегапиксельные и 20-мегапиксельные зеркальные камеры по-прежнему выглядят лучше, чем современные 108-мегапиксельные смартфоны. На самом деле, нас даже не слишком впечатлила первая в мире 200-мегапиксельная камера смартфона.

Большие сенсоры обеспечивают более широкий динамический диапазон и более чистое изображение.

Датчики большинства смартфонов обычно имеют размер всего 1/2,55 дюйма или около 1 см в поперечнике, хотя более дорогие смартфоны все чаще оснащаются датчиками размером 1/1,31 дюйма и больше. Для сравнения, датчики цифровых зеркальных камер имеют размер более дюйма в поперечнике, что легко делает их в 4 или 5 раз больше. Сенсоры смартфонов по сравнению с ними просто крошечные, хотя некоторые бренды сокращают разрыв с традиционным размером сенсора «наведи и снимай». Sony Xperia Pro-I, Xiaomi 12S Ultra и другие являются одними из крупнейших в мобильной индустрии с диагональю 1 дюйм.

Чем больше датчик, тем больше света он улавливает при заданных значениях выдержки, ISO (чувствительности экспозиции) и диафрагмы. Хотя вы можете компенсировать небольшие недостатки сенсора, используя более длинную экспозицию для большего количества света, это делает изображения более восприимчивыми к размытию из-за рукопожатия и движения сцены. BLUr уменьшает резкость изображения независимо от разрешения сенсора. Точно так же объективы с более широкой апертурой сложнее изготовить без искажения объектива, не говоря уже об изменении поля зрения. Как вы, наверное, догадались, больше света делает большие сенсоры намного лучше при съемке при слабом освещении, чем маленькие.

Фотосайты камеры, биты, отвечающие за преобразование сцены в электрические сигналы, любят свет. Они могут быть расположены по-разному в зависимости от датчика. В новых смартфонах использовались традиционные датчики Байера, эквивалентные одному пикселю на фотосайт. Хотя современные телефонные камеры с высоким разрешением перешли на датчики Quad Bayer, которые более чувствительны к четырем или даже девяти пикселям на фотосайт. Другими словами, четыре пикселя совместно используют один цветовой фильтр, который с помощью техники, называемой объединением пикселей, имитирует атрибуты более крупных фотосайтов. Подробнее об этом позже.

В любом случае, чем больше света получают фотосайты, тем шире динамический диапазон (ощутимые переходы между светом и тьмой), которые они могут создать. Думайте об этом как о «уверенности» в том, что любой данный пиксель был светлее или темнее своего соседа. Гораздо легче судить об этом, когда на датчик попадает много света и минимальный шум.

Фотосайты различаются по размеру в зависимости от разрешения камеры и размера сенсора. Сохранение размера сенсора постоянным означает, что размер фотосайта уменьшается по мере увеличения разрешения. В качестве альтернативы, для заданного разрешения, чем больше становятся фотосайты, тем больше становится сенсор.

Далее: Лучшие камеры для начинающих фотографов

Это важно учитывать, так как фотосайты забиты в маленькие сенсоры. Их непосредственная близость означает, что иногда свет от одного пикселя просачивается в соседний пиксель. Это шум сенсора, который часто довольно отчетливо проявляется на снимках при слабом освещении и в сплошных цветах, таких как голубое небо. Датчики меньшего размера и маленькие фотосайты увеличивают шум и уменьшают динамический диапазон. Samsung пытается решить эту проблему с помощью своей сенсорной технологии камеры ISOCELL.

Большие датчики камеры лучше?

С переходом к все большему и большему разрешению (теперь выше 100 МП) большие сенсоры камеры никогда не были так важны. Поддержание разумного размера пикселей необходимо для максимального использования потенциала разрешения 48-, 64- и 108-мегапиксельных камер. Хотя нам еще предстоит увидеть камеру смартфона, которая извлекает полный уровень детализации, который вы ожидаете от этих цифр. Тем не менее, эти датчики фиксируют больше деталей, чем когда-либо, при хорошем освещении.

Недавней тенденцией в мобильном пространстве является 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 гораздо лучшим цветам даже в условиях слабого освещения. Камеры Quad Bayer с пиксельным бинированием также могут создавать впечатляющие HDR-изображения.

Подробнее: Что такое объединение пикселей? Все, что вам нужно знать

Датчики большего размера влияют не только на разрешение, но и на внешний вид и качество снимков. Как мы упоминали ранее, более короткие скорости затвора и более низкие значения ISO гарантируют, что ваши изображения будут четкими и четкими. Вам также не нужна такая широкая диафрагма для захвата большого количества света, что снижает вероятность искажения объектива, например, фиолетового ореола из-за хроматической аберрации.

Датчики большего размера — залог более качественных снимков при слабом освещении.

Датчики большего размера также влияют на фокусное расстояние изображения, что частично приводит к причудливому эффекту размытия боке, который мы ассоциируем с цифровыми зеркальными фотокамерами, когда объект кажется изолированным, а остальная часть изображения размыта. При установленной диафрагме глубина резкости сужается по мере увеличения размера сенсора, создавая более заметное размытие переднего плана и фона. В то время как маленькие мобильные датчики не могут конкурировать с эффектом, доступным от DSLR, большие датчики помогают сократить разрыв.

Сенсоры смартфонов в сравнении

Чтобы продемонстрировать широкий спектр сенсоров изображения, доступных в настоящее время в области смартфонов, мы отследили основные размеры сенсоров в ряде телефонов высокого класса за последние пару лет.

Потребовалось время до 2020/2021 года, чтобы большое количество камер смартфонов превзошло 1/1,5-дюймовый сенсор Nokia Lumia 1020 2013 года, исторического титана мобильной фотографии. Большие датчики, конечно, не новая идея, но теперь компании готовы принять эстетические компромиссы, которые идут рука об руку с большими датчиками.

Также следует отметить, что старые флагманы, такие как Google Pixel 5 и iPhone 11, занимают последнее место среди современных флагманских сенсоров, но считаются одними из лучших телефонов с камерой своего поколения. Очевидно, что размер сенсора — это еще не все, когда нужно сделать отличный снимок. Компьютерная фотография и интеллектуальное программное обеспечение, безусловно, также могут помочь улучшить качество изображения.

Читать дальше : История больших сенсоров камеры на смартфонах

Насколько важен размер сенсора камеры смартфона?

Датчики изображения большего размера — важная часть головоломки мобильной фотографии, но не единственная. Для камеры отличного качества также требуется блестящий объектив, мощная цепочка обработки изображений и программное обеспечение, позволяющее максимально эффективно использовать аппаратное обеспечение. Важно смотреть на весь пакет, а не только на одну часть или большие цифры в спецификации.

Качество камеры смартфона также все больше зависит от достижений в области вычислительной фотографии и машинного обучения. Взгляните на Google Pixel 6 и доступный Pixel 5a, которые продолжают превосходить свой вес. Настолько, что интеллектуальное программное обеспечение часто превосходит необработанные мегапиксели по качеству изображения. Тем не менее, отличное программное обеспечение мало что может сделать с плохим оборудованием. Интеллектуальным камерам нужна прочная основа для построения, а размер датчика изображения является важным фактором в гонке за лучшими камерами 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.

Что важнее для камеры вашего смартфона?

Если вы увлекаетесь фотографией на смартфон, одной из характеристик, которую вы, вероятно, заинтересуете, является количество мегапикселей камеры смартфона. Но действительно ли это надежный показатель качества изображения?

Если вы посмотрите на зеркальные и беззеркальные камеры и сравните их со смартфонами, вы обнаружите, что некоторые телефоны начального и среднего уровня имеют большее количество пикселей. Но у них все равно хуже качество изображения, если сравнивать.

Итак, давайте посмотрим, что важнее: количество пикселей или размер сенсора.

Как работают датчики камеры

Прежде чем углубляться в тему, мы должны сначала выяснить, что такое датчики камеры и как они работают. Цифровая камера должна преобразовывать свет в электрические сигналы при съемке изображения. Для этого он использует линзу, чтобы сфокусировать свет на датчике изображения.

Однако датчик изображения — это не просто датчик света. Вместо этого он состоит из множества меньших датчиков света, называемых пикселями. Каждый пиксель измеряет, сколько света он получает, и преобразует его в сигнал. Затем бортовой компьютер камеры улавливает сигнал от каждого пикселя и строит из них изображение.

Это больше, чем то, что написано выше, но это суть того, как цифровые камеры делают фотографии. Если вы хотите узнать больше, вы можете ознакомиться с нашим учебником о том, как работают датчики изображения.

Действительно ли важно количество мегапикселей?

Изображение предоставлено: Samsung

Учитывая, что отдельные пиксели улавливают свет, многие будут утверждать, что мегапиксели имеют значение. И это правда до некоторой степени. В конце концов, размер печати изображения будет зависеть от количества пикселей. Например, при идеальном разрешении 300 пикселей на дюйм вы можете напечатать только изображение размером 8 x 10 дюймов из 8-мегапиксельной фотографии, прежде чем оно начнет размываться.

Однако в наши дни, когда большинство наших фотографий обычно хранятся и публикуются на наших телефонах, наличие 64-мегапиксельной камеры на смартфоне является излишним. Флагманские беззеркальные и зеркальные камеры от Canon имеют только 24 и 20 мегапикселей соответственно. Даже профессиональные среднеформатные камеры от Hasselblad имеют разрешение всего 50 мегапикселей.

Влияние размера сенсора на изображения

Вы должны помнить, что пиксели должны жить внутри сенсора. Итак, если вы втиснули 108 миллионов пикселей в сенсор размером 1/1,33 дюйма, эти пиксели должны быть исключительно крошечными. Когда вы уменьшаете размер ваших пикселей, вы также уменьшаете количество света, которое они захватывают. на окончательный результат вашего изображения. Вот его возможные эффекты:

1. Повышенный шум

Когда вы уменьшаете количество света, которое захватывает данный пиксель, это увеличивает отношение сигнал/шум отдельного пикселя. Это потому, что всегда будет шум, и вы можете преодолеть его, только заполнив датчик реальными световыми сигналами. Но если ваша камера использует маленькие пиксели (упаковывая как можно больше пикселей в небольшой корпус датчика), не будет столько световых данных, чтобы перекрыть уже имеющийся шум.

2. Характеристики при слабом освещении

При съемке в темных местах камера с меньшим сенсором окажется в невыгодном положении. Датчики меньшего размера будут захватывать меньше света за заданное время экспозиции. Таким образом, чтобы убедиться, что камера может запечатлеть то, что вы видите, камера будет либо использовать больше энергии для увеличения ISO (таким образом увеличивая шум), либо уменьшать скорость затвора, чтобы собрать больше света (что означает, что у вас должен быть штатив или очень устойчивая камера). Руки).

3. Глубина резкости

Датчики меньшего размера обычно имеют большую глубину резкости. Это потому, что меньший датчик также будет захватывать меньшую площадь. Итак, если вы хотите сфотографировать цветок, вам придется отступить еще дальше, чтобы запечатлеть его целиком.

Однако камера с большим сенсором захватывает большую площадь. Итак, если вы хотите заполнить кадр камеры цветком, вам придется либо приблизиться к цветку, либо использовать объектив с большим фокусным расстоянием. Когда вы делаете это, вы получаете меньшую глубину резкости на вашем изображении, в результате чего ваш объект выделяется на фоне.

4. Меньшее поле зрения

Чем меньше сенсор, тем меньше угол обзора. Итак, если вы хотите захватить широкую сцену, но у вас меньший сенсор, вам придется использовать более широкий объектив. Однако более широкий объектив может привести к искажению, например эффекту «рыбий глаз».

5. Более доступная и легкая система

Пожалуй, единственное преимущество меньшего датчика камеры перед большим заключается в цене и размере. Поскольку датчики меньшего размера потребляют меньше энергии и требуют меньше ресурсов для производства, они, как правило, более доступны по сравнению с датчиками изображения большего размера.

Кроме того, датчики меньшего размера физически меньше, чем их более крупные аналоги, что позволяет размещать их в более тонких устройствах, таких как смартфоны, без больших выступов камеры. Им также нужны линзы меньшего диаметра, поэтому вам не нужны массивные отверстия на задней панели телефона, если у вас сенсор меньшего размера.

Обработка изображений также имеет значение

Несмотря на недостатки, производители смартфонов по-прежнему стремятся добавить в свои камеры как можно больше пикселей. Но помимо того, что это звучит впечатляюще на бумаге, производители смартфонов стремятся добавить в свои смартфоны больше пикселей, чтобы воспользоваться преимуществами вычислительной фотографии.

Смартфоны могут преодолеть многие из этих ограничений, используя мощные чипы и искусственный интеллект. Вот почему современные телефоны имеют превосходную производительность изображения, даже если они имеют маленькие датчики камеры.

Например, Google Pixel 6 и Apple iPhone 13 Pro Max могут создавать одни из лучших изображений на сегодняшний день. Их выход, как правило, чистый и свободный от шума; даже их ночные снимки четкие и четкие. И хотя искусственное боке в этих устройствах не такое хорошее, как настоящее, с каждым поколением оно становится все лучше.

Тем не менее, вы обнаружите, что в камерах смартфонов наблюдается тенденция к увеличению размера сенсора. Вы заметите это на iPhone: iPhone 11 Pro Max имеет размер пикселя 1,4 мкм, а iPhone 12 Pro Max оснащен датчиком с размером пикселя 1,7 мкм.