Mengapa balapan untuk megapiksel di smartphone tidak masuk akal

Bagaimana kamera smartphone bekerja

Kamera adalah hal yang kompleks: ia mengintegrasikan sensor, sistem optik, pengontrol, dan komponen tambahan lainnya, serta perangkat lunak untuk pemrosesan foto dan video. Mari pertimbangkan setiap elemen secara lebih rinci.

Matriks

Matriks adalah sirkuit mikro persegi panjang yang terdiri dari elemen peka cahaya - piksel. Setiap piksel berisi tiga subpiksel. Satu sub-piksel hanya memancarkan gelombang dengan panjang tertentu: untuk merah, hijau atau biru (merah, hijau, biru). Model warna ini disebut RGB.

Juga, matriksnya bisa monokrom, tanpa filter warna. Tiga kali lebih banyak foton jatuh pada setiap pikselnya. Hasilnya adalah foto hitam-putih yang lebih tajam. Matriks tersebut dapat digunakan untuk meningkatkan warna gambar dari modul kamera lain.

Salah satu ciri utama matriks adalah resolusi. Ini mencerminkan berapa banyak piksel yang muat di atasnya.

Lensa

Lensa smartphone mungil hampir seperti sebuah perhiasan. Sistem langka mencakup 4–5 elemen - biasanya ada 7–8 dan lebih banyak lagi.

Di smartphone dengan banyak kamera, setiap matriks akan memiliki lensanya sendiri. Masing-masing menyelesaikan masalahnya sendiri:

• Lensa telefoto (telefoto) diperlukan untuk pemotretan dari jarak jauh.
• Sudut lebar (shirik) akan membantu memasukkan lebih banyak objek ke dalam bingkai - ini berguna untuk foto grup dan arsitektur pemotretan.
• Universal lensa akan memungkinkan Anda memotret subjek apa pun dengan cukup baik: dari potret ke lanskap.
• Lensa Varifocal (zoom) dapat mendekatkan subjek.

Lensa untuk lensa smartphone terbuat dari kaca atau polimer khusus. Jika transparansi mereka jauh dari ideal dan elemen tidak dipasang dengan benar, jangan berharap foto yang bagus. Bahkan jika lensa bergerak beberapa mikron, sistem optik akan tidak fokus.

Diafragma

Diafragma adalah lubang tempat cahaya masuk ke kamera. Ini menentukan seberapa banyak cahaya yang dapat diterima sensor. Nilai aperture adalah output dalam format f / 1.7.

Sistem stabilisasi

Stabilisasi mengkompensasi keburaman akibat goyangan kamera, seperti saat memotret dengan menggenggam kamera daripada menggunakan tripod. Ini bisa dari dua jenis:

• Optik. Sistem elektro-mekanis jujur ​​yang secara fisik menahan kamera dalam satu posisi (setidaknya mencoba). Ini memberi Anda foto yang lebih tajam dengan noise minimal dan memungkinkan Anda melakukan hampir tanpa pemrosesan perangkat lunak.
• Elektronik. Ini adalah algoritma perangkat lunak. Kamera masih gemetar, tetapi dengan menganalisis beberapa bingkai, hasil yang kurang lebih layak dibuat.

Sistem fokus otomatis

Autofokus sendiri menentukan jarak ke objek dan menyesuaikan parameter optik kamera yang sesuai. Ponsel cerdas modern menggunakan tiga jenis sistem:

• Tahap. Sensor khusus mengumpulkan sinar cahaya di berbagai titik dalam bingkai. Cahaya tersebut kemudian dibagi menjadi dua aliran dan dikirim ke sensor cahaya untuk menentukan jarak ke objek. Keuntungan: presisi tinggi dan kecepatan kerja. Kekurangan: harga tinggi, kerumitan desain dan pengaturannya.
• Membedakan. Kontras pemandangan dianalisis. Dengan menggerakkan lensa, kamera mencoba memaksimalkan kontras subjek dengan latar belakang. Keuntungan: ukuran kompak dan biaya rendah. Kekurangan: Sistem lebih lambat dan tidak cocok untuk pemandangan dinamis.
• Hibrida. Gabungkan pemfokusan fase dan kontras untuk mendapatkan hasil terbaik.

Perangkat lunak

Software juga bisa dianggap sebagai bagian dari kamera, karena terlibat langsung dalam mendapatkan hasil pemotretan. Saat ini, tidak ada satu smartphone pun yang memberi Anda bingkai apa adanya, tanpa pemrosesan perangkat lunak. Algoritme yang canggih, sering kali menggunakan database yang luas atau teknologi kecerdasan buatan, mengedit setiap bidikan untuk "membuat Anda cantik".

Gambar mentah tidak akan cukup cerah atau cukup jelas. Perangkat lunak ini menghilangkan eksposur berlebih, menghilangkan area gelap, meningkatkan warna, meningkatkan ketajaman. Dan ia melakukan semua ini secara otomatis dan sangat cepat.

Tetapi ada juga sisi negatifnya. Pengurangan noise yang agresif dapat membuat foto yang diambil saat senja tampak berbintik - seolah-olah foto tersebut berisi banyak bintik kecil. Ini menurunkan detail dan membuat warna menjadi tidak alami.

Apa pengaruh jumlah piksel?

Spesifikasi terperinci dari sebuah smartphone biasanya menunjukkan ukuran fisik dari matriks kamera - seperti 1 / 2.6 ″. Di situs web pabrikan, Anda dapat menemukan data tentang ukuran piksel dalam matriks. Parameter ini mempengaruhi jumlah titik dalam bingkai. Semakin tinggi resolusinya, semakin baik detail yang dihasilkan.

Tetapi jika pikselnya kecil, masing-masing menerima sedikit cahaya dan tidak dapat secara akurat menentukan warna suatu titik dalam citra nyata. Akibatnya, muncul noise di foto.

Kebisingan adalah titik-titik dengan warna acak dan kecerahan yang tersebar di seluruh bingkai. Semakin buruk iluminasi dan semakin rendah kualitas matriks kamera, semakin banyak noise pada foto.

Jumlahnya dalam bingkai sebanding dengan ukuran piksel atau kuadrat diagonal matriks. Jika kita membandingkan dua matriks dengan titik 1,55 µm dan 1,1 µm, maka bingkai dengan yang pertama akan memiliki setengah noise.

Rentang dinamis dari matriks juga penting - kemampuannya untuk menangkap seluruh spektrum warna dan kecerahan dunia sekitarnya. Yang murah memiliki kisaran yang kecil, dan fotonya pudar, mendung.

Mengapa produsen ponsel pintar mengejar piksel

Karena pembeli selalu menginginkan yang paling. Bahkan jika di dalam mobil untuk 300 kuda Anda harus berdiri di tengah kemacetan atau bermain solitaire di komputer game yang keren.

Smartphone mana yang akan Anda beli dengan harga yang sama: dengan kamera 12MP atau 48MP? Memilih yang kedua, Anda mendapatkan empat kali lebih banyak megapiksel dengan uang yang sama. Tapi foto Anda tidak akan bertambah empat kali lipat.

Sensor dengan piksel kecil dalam jumlah besar lebih murah daripada sensor dengan piksel besar dan akan lebih laku.

Matriks besar membutuhkan lebih banyak ruang di dalam smartphone. Sistem optik untuk mereka juga harus lebih besar. Dengan demikian, akan ada lebih sedikit ruang untuk bagian yang tersisa di tubuh. Smartphone akan menjadi lebih tebal atau kameranya akan menonjol. Itu harus dilindungi dengan kaca temper atau safir. Dan ini juga uang.

Menjual smartphone yang gemuk dan mahal itu sulit. Lebih mudah untuk memesan matriks dengan sejumlah besar piksel kecil dan melakukan kampanye pemasaran yang keras: di foto dengan kamera menambahkan cap otomatis "bidikan dengan supermegaflagman dengan 48 megapiksel" sehingga semua orang tahu bahwa seseorang telah membeli yang baru smartphone. Dan biarkan penggemar dan profesional menggunakan DSLR.

Padahal Nokia, misalnya, mengambil risiko dan mendapatkan smartphone legendaris Lumia 1020 dengan kamera 41 megapixel. Dan ini di tahun 2013!

Yang menentukan kualitas foto dalam kenyataan

Ukuran matriks dan piksel

Jika Anda mengambil dua matriks dengan resolusi yang sama, maka foto dengan kualitas yang lebih baik berpotensi diperoleh dengan yang lebih besar. Di sana, pikselnya lebih besar, yang berarti lebih banyak foton yang jatuh pada setiap piksel saat memotret. Hasilnya, subpiksel dapat menentukan warna titik tertentu dengan lebih akurat.

Tampaknya jika dalam satu matriks, piksel berukuran 1,4 mikron, dan dalam matriks lainnya - 1,2 mikron, mereka praktis sama. Tetapi 17% adalah perbedaan nyata yang pasti akan terlihat dalam kualitas foto dan video, terutama jika Anda memotret dalam cahaya rendah.

Poin penting lainnya adalah jarak antara piksel yang berdekatan. Dalam matriks kecil, pabrikan terus terang menghematnya. Dalam ukuran yang lebih besar, mereka dapat memungkinkan Anda untuk memisahkan piksel tetangga secara kualitatif sehingga tidak saling mempengaruhi.

Teknologi produksi

Metode baru memungkinkan untuk lebih akurat menentukan intensitas fluks cahaya dari sejumlah kecil foton, dan berarti memberikan noise rendah dan reproduksi warna yang baik, bahkan jika Anda memotret saat senja tidak flash.

Tetapi Anda perlu membaca dan menganalisis. Misalnya, smartphone HTC One (M7) menawarkan teknologi UltraPixel. Pabrikan menjanjikan peningkatan serius dalam kualitas foto dan video.

Faktanya, UltraPixels ternyata hanya lebih besar 2 mikron piksel. Bisakah ini dianggap sebagai teknologi baru? Tidak sepertinya. Sebagai perbandingan: Google Pixel, yang juga dirakit oleh HTC dan pernah dianggap sebagai salah satu ponsel kamera terbaik di pasaran, memiliki matriks dengan piksel 1,55 mikron. Ukuran kameranya pun tidak bertambah agar tidak menambah ketebalan smartphone. Resolusi matriks 5 megapiksel kecil bahkan untuk tahun 2014. Akibatnya, tidak ada antrean untuk HTC One (M7).

Contoh lainnya adalah teknologi seperti Super Pixel atau Quad Pixel. Empat piksel yang berdekatan dari matriks besar digabungkan untuk mendapatkan foto dengan resolusi lebih rendah, tetapi kualitas lebih baik. Solusinya adalah perangkat lunak murni. Jika matriksnya biasa-biasa saja, efisiensinya akan rendah.

Stabilisasi

Stabilisasi optik selalu lebih baik daripada digital. Algoritme pasca-pemrosesan akan tetap diterapkan pada bingkai, dan akan lebih baik jika pada awalnya tajam.

Perbesar

Untuk lebih dekat ke subjek dalam bingkai, zoom optik menggeser lensa, dan kualitas foto praktis tidak terpengaruh. Zoom digital meregangkan sebagian gambar untuk memenuhi seluruh bingkai. Fungsi ini tersedia di semua editor fotosering kali bahkan dalam aplikasi kamera standar. Oleh karena itu, tidak masuk akal untuk membayar zoom digital.

Sistem fokus otomatis

AF Kontras adalah sistem yang tidak mahal untuk kamera biasa-biasa saja. Autofokus deteksi fase cocok jika Anda memotret anak-anak, kucing, atau atlet lari cepat. Tetapi opsi ideal adalah sistem hybrid yang menggabungkan keunggulan deteksi fase dan autofokus deteksi kontras.

Diafragma

Karena smartphone digunakan untuk memotret dalam berbagai macam situasi, kamera dengan aperture yang lebih besar akan mendapatkan keuntungan: f / 1.7 lebih baik daripada f / 2.0. Semakin tinggi nilainya (atau semakin rendah angkanya setelah garis miring), semakin tinggi bukaan lensa dan semakin efisien akan bekerja saat senja atau di dalam ruangan.

Nama merk

Ya, ini bukan hanya alat periklanan. Kebetulan matriks yang sama dipasang di smartphone Cina dan andalan merek A. Tetapi hasil jepretannya sangat berbeda.

Jika pabrikan tidak menginvestasikan tenaga dan uang untuk pengembangan komponen, teknologi, dan perangkat lunak, Anda tidak boleh mengharapkan bingkai yang indah dan jelas. Jika dia menyimpan semuanya, misalnya, memakai lensa murah dengan transparansi yang buruk, ini akan mempengaruhi hasilnya.

Yang perlu diingat

• Lusinan megapiksel terutama ditujukan untuk pemasaran. Kualitas foto dan video tidak bergantung langsung pada mereka.
• Bahkan 5 atau 8 megapiksel sudah cukup untuk mencetak gambar berkualitas baik pada lembar lanskap. Resolusi layar 4K dari TV canggih sekitar 8-9 megapiksel. Full HD - hanya 2 megapiksel.
• Piksel yang lebih besar mengumpulkan lebih banyak cahaya. Hasilnya adalah bingkai yang tajam dan detail dengan warna alami dan tidak ada noise.
• Jika Anda tidak ingin repot dengan teori, pergilah berlatih. Ulasan komparatif smartphone dan foto dari kamera (ukuran penuh dan potongan - potongan yang dipotong dan diperbesar) akan memungkinkan untuk memahami keadaan sebenarnya.