Привет, Дзен!
Камеры в мобильных устройствах проделали огромный путь - от малюсеньких матриц до 200-мегапиксельных сенсоров, которые только начинают появляться в смартфонах. "Двести мегапикселей" - красиво же звучит? Но зачастую мегапиксели "крутизну" камеры не отражают - измеряется эта "крутизна" в другом. Что, почему, как - объясню по порядку.
Как устроена камера смартфона?
Кратко разберёмся в камере смартфона. То, что вы видите на задней крышке - это объектив с набором разных линз (для фокусировки и пропуска света), а вот сам фотосенсор расположен на плате внутри смартфона; линзы в объективах смартфонов почти всегда пластиковые - они дешевле стеклянных. Чтобы получился снимок, до сенсора должен дойти свет - он как раз проходит через объектив, после чего сенсор из света и "лепит" результат.
Но в таком случае снимок будет чёрно-белым - для раскраски свет сначала проходит через фильтр Байера; это "покрывало" для пикселей на матрице из красного, зелёного и синего цветов. Каждому пикселю на матрице присваивается свой цвет - половина из них зелёные, а остаток делится поровну на красные и синие. Сейчас есть разные вариации фильтра - например, в смартфонах TECNO используются RGBW-сенсоры, т.е. второй зелёный пиксель заменён белым для лучшего захвата света.
За количество пропускаемого света через объектив отвечает диафрагма (при помощи лепестков) - чем меньше её значение, тем больше света она пропускает (становится шире апертура, т.е. открытое отверстие); пример - диафрагма f/1.4 шире, чем f/1.8; при первом значении шире и апертура. В объективах смартфонов диафрагма почти всегда неизменна, но в некоторых флагманах одна камера может иметь несколько её значений.
Свет - главное для любой камеры. Не убедило и в фаворитах до сих пор мегапиксели? Идём дальше.
Размеры камеры - главное
В дешёвых моделях сенсоры (матрицы, датчики - называют их по-разному) обычно небольшие, во флагманах они куда крупнее. Объединяет их одна задача - принять как можно больше света, а затем вместе с "железом" смартфона сделать из него снимок. Логично, что крупная матрица соберёт света больше, чем маленькая - в этом и кроется часть секрета флагманских камер. Размер матриц измеряется в долях дюйма - вы могли видеть в характеристиках смартфонов значения 1/1.56", 1/2.76" и т.д; меньше доля дюйма - больше размер матрицы. Ещё размеры называют оптическим форматом.
Ещё важнее размер пикселей, размещённых на сенсоре - они измеряются в микрометрах (1 мкм, 0.8 мкм и т.д.). Пиксели большего размера снова собирают больше данных - максимально последовательно. В бюджетной и флагманской камерах с разрешением 50 Мп одинаковое количество пикселей - по 50 миллионов, но в первом случае эти пиксели почти всегда меньше. Вывод прост: у бюджетной камеры меньше данных для обработки, у флагманской - больше. В новомодном сенсоре с разрешением 200 Мп пиксели крохотные - всего 0.56 мкм, тогда как во флагманских датчиках с разрешением 50 Мп размер пикселя может достигать 1.6 мкм.
Примеры съёмки
Для наглядности приведу пример: разрешение основной камеры в моём стареньком смартфоне Xiaomi Mi 9T Pro - 48 Мп, а в Google Pixel 7 - 50 Мп. Разница в разрешении небольшая - значит, качество должно быть примерно равным? Конечно же нет - физически матрица в Mi 9T Pro меньше - 1/2.0 дюйма, её размер в Pixel 7 - 1/1.31 дюйма; к этому добавляем и размеры пикселя - 0.8 и 1.2 мкм соответственно. Но это лишь числа - куда понятнее сравнение на примере:
Разница не столь очевидна только по одной причине - на улице достаточно света, и его хватает обеим камерам. Хотя, если начать присматриваться к снимкам, то всё становится немнного очевиднее:
Лучше всего разрыв виден ночью - камера Mi 9T Pro хуже справляется с недостатком света, ей попросту не хватает данных:
Как из большего разрешения сделать меньшее
И тут в чат врывается объединение пикселей и смешивает карты! В современных камерах используется биннинг (Pixel Binning) - соседние пиксели умеют объединяться в один пиксель большего размера, прямо как "Могучие рейнджеры". Так, на камеру с разрешением 48 Мп можно получить снимок в 12 Мп - в таком случае используется биннинг 4-in-1, при котором в один объединяются четыре соседних пикселя; итог - вдвое больший размер пикселя (к примеру, 1.6 мкм вместо 0.8 мкм) и вдвое уменьшенное разрешение (12 Мп вместо 48 Мп); в камере с разрешением 108 Мп используется бинниг 9-in-1 (12 Мп), а в камере на 200 Мп - биннинг 16-in-1 (12.5 Мп)! Технология пусть и маркетинговая, но полезная - из-за роста размеров камер впихивать в смартфон их всё труднее.
Свой плюс есть и у полного разрешения - огромное количество деталей. В системе смартфона для полного разрешения обычно выделен отдельный режим - 48 Мп, 64 Мп, 108 Мп и так далее. Вместе с количеством деталей растёт и вес снимка - нужно же куда-то уместить столько данных! А ещё на таких снимках часто много цифрового шума - о себе дают знать маленькие пиксели, и собирают свет они по крупицам.
Думаю, теперь понятно - от одного лишь числа мегапикселей качество съёмки не зависит. Если хочется ещё доказательств - посмотрите в Сети сравнения в съёмке старых поколений Google Pixel и новых бюджетных смартфонов; 12 старых мегапикселей (а именно сенсор Sony IMX363) в Пикселе уделают любой бюджетник.
Стабилизация
Стабилизация тоже важна - она сглаживает тряску и для фото, и для видео; в случае с фото она полноценно проявляет себя в ночном режиме, когда камере нужно собрать больше света и для этого увеличить выдержку (время открытия затвора - больше света для матрицы при долгом его открытии). Оптическая проявляет себя куда лучше цифровой - в первом случае это физический процесс с перемещением линз, а во втором простая обрезка кадра. Увеличение (зум) тоже бывает полезным, особенно если нужно снять объект на расстоянии - оптический зум, в отличие от цифрового, сохраняет исходное качество, а не обрезает кадр.
Софт
Кратко можно отметить и софт: производители часто разрабатывают собственные алгоритмы обработки снимков, поэтому может меняться оттенок фотографий. Например, камеры смартфонов Xiaomi могут желтить, Google славится своей ночной съёмкой, у топовых камерофонов Huawei всегда близкая к идеальной цветопередача, а в iPhone её ни с чем не спутать. Недостаточно просто поставить лучший в мире сенсор в смартфон и ждать он него идеальных снимков - камеру ещё и настроить нужно.
И ещё раз: самое важное в камере - её оптический формат, размер пикселей и диафрагма. Количество мегапикселей - тоже важный показатель, но это лишь "верхушка айсберга", на которую часто люди и клюют.
Предыдущие статьи:
Надеюсь на вашу поддержку в виде подписки на канал и лайка статье - это помогает каналу развиваться. Если есть желание - оставляйте комментарии и задавайте вопросы; для канала это полезно, а мне будет приятно с вами пообщаться :)
