Waarom de race om megapixels in smartphones absurd is

2024 Auteur: Malcolm Clapton | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2023-12-17 04:06

De kwaliteit van de foto hangt van veel kenmerken af, dus de 48 megapixel camera zegt nog niets.

Hoe de smartphonecamera werkt

Een camera is een complex ding: het combineert een sensor, een optisch systeem, een controller en andere hulpcomponenten, evenals software voor foto- en videoverwerking. Laten we elk element in meer detail bekijken.

Matrix

De matrix is een rechthoekige microschakeling die bestaat uit lichtgevoelige elementen - pixels. Elke pixel bevat drie subpixels. Eén subpixel zendt alleen bepaalde golflengten uit: voor rood, groen of blauw (rood, groen, blauw). Dit kleurmodel wordt RGB genoemd.

Ook kan de matrix monochroom zijn, zonder kleurfilters. Drie keer zoveel fotonen vallen op elk van zijn pixels. Hierdoor zijn zwart-wit foto's scherper. Dergelijke matrices kunnen worden gebruikt om het kleurenbeeld van een andere cameramodule te verbeteren.

Een van de belangrijkste kenmerken van een matrix is resolutie. Het geeft weer hoeveel pixels erop passen.

Lens

De kleine smartphonelens is bijna een sieraad. Een zeldzaam systeem bevat 4-5 elementen - meestal 7-8 of meer.

In smartphones met meerdere camera's heeft elke matrix zijn eigen lens. Elk van hen lost zijn eigen probleem op:

• Telelens (telefoto) is nodig voor het fotograferen op grote afstand.
• Wijde hoek (shirik) zal helpen om meer objecten in het frame te passen - dit is handig voor groepsfoto's en architectuurfotografie.
• Universeel met de lens kun je redelijk goed elk onderwerp fotograferen: van een portret tot een landschap.
• Varifocale lens (zoom) kan het onderwerp dichterbij brengen.

Lenzen voor smartphonelenzen zijn gemaakt van glas of speciale polymeren. Als hun transparantie verre van ideaal is en de elementen niet goed passen, verwacht dan geen goede foto's. Zelfs als de lens een paar micron beweegt, zal het optische systeem onscherp worden.

Diafragma

Het diafragma is het gat waardoor licht de camera binnenkomt. Hoeveel licht de sensor kan ontvangen, hangt ervan af. De diafragmawaarde wordt uitgevoerd in f/1,7-formaat.

stabilisatie systeem

Stabilisatie compenseert onscherpte door cameratrillingen, zoals bij het fotograferen uit de hand in plaats van het gebruik van een statief. Het kan van twee soorten zijn:

• Optisch. Een eerlijk elektronisch-mechanisch systeem dat de camera fysiek in één positie houdt (het probeert het tenminste). Het geeft u scherpere foto's met minimale ruis en elimineert vrijwel de noodzaak voor softwareverwerking.
• Elektronisch. Dit zijn software-algoritmen. De camera trilt nog wel, maar door meerdere frames te analyseren ontstaat er een min of meer behoorlijk resultaat.

Autofocus systeem

Autofocus bepaalt zelf de afstand tot het object en past de parameters van de optiek van de camera dienovereenkomstig aan. In moderne smartphones worden drie soorten systemen gebruikt:

• Fase. Speciale sensoren verzamelen lichtstralen op verschillende punten in het frame. Het licht wordt vervolgens in twee stromen gesplitst en naar een lichtsensor gestuurd om de afstand tot het object te bepalen. Voordelen: hoge precisie en snelheid van werken. Nadelen: hoge prijs, complexiteit van het ontwerp en de instellingen.
• Contrasterend. Het contrast van de scène wordt geanalyseerd. Door de lenzen te verschuiven probeert de camera het contrast van het onderwerp tegen de achtergrond te maximaliseren. Voordelen: compact formaat en lage kosten. Nadelen: Het systeem is trager en niet goed geschikt voor dynamische scènes.
• Hybride. Combineert fase- en contrastfocus voor de beste resultaten.

Software

Software kan ook als onderdeel van de camera worden beschouwd, omdat het direct betrokken is bij het verkrijgen van het resultaat van de opname. Tegenwoordig geeft geen enkele smartphone je frames zoals ze zijn, zonder softwareverwerking. Geavanceerde algoritmen, vaak met behulp van een enorme database of kunstmatige intelligentietechnologie, bewerken elke opname om 'je mooi te maken'.

Raw-afbeeldingen zullen niet helder of duidelijk genoeg zijn. De software verwijdert overbelichting, trekt donkere gebieden weg, verbetert kleuren, verhoogt de scherpte. En het doet dit allemaal automatisch en zeer snel.

Maar er is ook een keerzijde aan de munt. Door agressieve ruisonderdrukking kan een foto die in de schemering is gemaakt, er korrelig uitzien, alsof er veel kleine vlekjes op zitten. Dit verslechtert detail en maakt kleuren onnatuurlijk.

Wat is van invloed op het aantal pixels?

De gedetailleerde specificaties van een smartphone geven meestal de fysieke grootte van de cameramatrix aan - zoiets als 1/2, 6. Op de website van de fabrikant vindt u gegevens over de pixelgrootte in de matrix. Deze parameter heeft invloed op het aantal punten in het frame. Hoe hoger de resolutie, hoe beter de details worden weergegeven.

Maar als de pixels klein zijn, ontvangt elk van hen weinig licht en kan de kleur van een punt in het echte beeld niet nauwkeurig worden bepaald. Als gevolg hiervan verschijnt er ruis in de foto.

Ruis is verspreide stippen van willekeurige kleur en helderheid. Hoe slechter de verlichting en hoe lager de kwaliteit van de cameramatrix, hoe meer ruis er in de foto komt.

Het getal in het frame is evenredig met de pixelgrootte of het kwadraat van de matrixdiagonaal. Als we twee matrices vergelijken met pixels van 1, 55 µm en 1, 1 µm groot, dan is er in het frame met de eerste de helft van de ruis.

Het dynamische bereik van de matrix is ook belangrijk - het vermogen om het hele spectrum van kleuren en helderheid van de omringende wereld vast te leggen. De goedkope hebben een klein bereik en de foto's blijken vervaagd, wazig.

Waarom smartphonefabrikanten op zoek zijn naar pixels

Omdat kopers altijd het meeste willen. Zelfs als je in een auto voor 300 paarden in de file moet staan of solitaire moet spelen op een coole spelcomputer.

Welke smartphone zou jij kopen voor dezelfde prijs: met een 12MP camera of een 48MP camera? Als je het tweede kiest, krijg je vier keer meer megapixels voor hetzelfde geld. Maar je foto's worden niet vier keer beter.

Een sensor met veel kleine pixels is goedkoper dan een sensor met grote pixels en zal beter verkopen.

Grote matrices nemen meer ruimte in beslag in de smartphone. Het optische systeem voor hen zou ook groter moeten zijn. Daardoor is er minder ruimte voor de rest van de lichaamsdelen. De smartphone wordt dikker of de camera steekt uit. Het zal moeten worden beschermd met gehard of saffierglas. En dit is ook geld.

Een dikke, dure smartphone verkopen is lastig. Makkelijker is het om matrices met een groot aantal kleine pixels te bestellen en een luide marketingcampagne te voeren: voeg een automatisch stempel "shot with a 48MP supermegaflagman" toe aan de camerafoto, zodat iedereen weet dat iemand een nieuwe smartphone heeft gekocht. En laat fans en professionals DSLR's gebruiken.

Al waagde bijvoorbeeld Nokia het erop en kreeg de legendarische smartphones Lumia 1020 met 41 megapixel camera's. En dit anno 2013!

Waar hangt de kwaliteit van de foto echt van af?

Matrix- en pixelgrootte

Als u twee matrices met dezelfde resolutie neemt, krijgt u mogelijk de foto van betere kwaliteit met de grootste ervan. Daar zijn de pixels groter, wat betekent dat er meer fotonen op elke foto vallen tijdens het fotograferen. Hierdoor kunnen subpixels nauwkeuriger de kleur van een bepaald punt bepalen.

Het lijkt erop dat als in de ene matrix de pixels 1, 4 micron groot zijn, en in de andere - 1, 2 micron, ze praktisch hetzelfde zijn. Maar 17% is een tastbaar verschil dat zeker terug te zien zal zijn in de kwaliteit van foto's en video's, zeker als je fotografeert bij weinig licht.

Een ander belangrijk punt is de afstand tussen aangrenzende pixels. In kleine matrices besparen fabrikanten er eerlijk gezegd op. In grotere kunnen ze u in staat stellen aangrenzende pixels kwalitatief te scheiden, zodat ze elkaar niet beïnvloeden.

Productie Technologie

Nieuwe methoden maken het mogelijk om uit minder fotonen de intensiteit van de lichtstroom nauwkeuriger te bepalen, waardoor je ook als je in de schemering zonder flits fotografeert voor weinig ruis en een goede kleurweergave zorgt.

Maar je moet lezen en analyseren. Zo bood de HTC One (M7) smartphone UltraPixel-technologie. De fabrikant beloofde een serieuze verhoging van de kwaliteit van foto's en video's.

In feite bleken de UltraPixels gewoon grotere pixels van 2 micron te zijn. Kan dit als een nieuwe technologie worden beschouwd? Onwaarschijnlijk. Ter vergelijking: de Google Pixel, die HTC ook in elkaar zette en ooit werd beschouwd als een van de beste cameratelefoons op de markt, had een matrix met pixels van 1,55 micron. De grootte van de camera is niet vergroot om de dikte van de smartphone niet te vergroten. De matrixresolutie van 5 megapixels was zelfs voor 2014 klein. Hierdoor waren er geen wachtrijen voor HTC One (M7).

Een ander voorbeeld zijn technologieën als Super Pixel of Quad Pixel. Vier aangrenzende pixels van een grote matrix worden gecombineerd om een foto te krijgen met een lagere resolutie, maar van betere kwaliteit. De oplossing is puur software. Als de matrix zo-zo is, zal het rendement laag zijn.

Stabilisatie

Optische stabilisatie is altijd beter dan digitaal. Nabewerkingsalgoritmen worden nog steeds op het frame toegepast en het is beter als het aanvankelijk scherp is.

Zoom

Om dichter bij het onderwerp in beeld te komen, verschuift de optische zoom de lenzen en wordt de kwaliteit van de foto praktisch niet aangetast. Digitale zoom rekt een deel van de afbeelding uit om het hele frame te vullen. Deze functie is beschikbaar in elke foto-editor, vaak zelfs in een standaard camera-applicatie. Daarom heeft het geen zin om te betalen voor digitale zoom.

Autofocus systeem

Contrast AF is een goedkoop systeem voor middelmatige camera's. Autofocus met fasedetectie is geschikt als u snellopende kinderen, katten of atleten fotografeert. Maar de ideale optie is een hybride systeem dat de voordelen van fasedetectie en autofocus met contrastdetectie combineert.

Diafragma

Omdat een smartphone wordt gebruikt om in verschillende situaties te fotograferen, heeft een camera met een groter diafragma baat: f/1, 7 is beter dan f/2, 0. Hoe hoger de waarde (of hoe lager het getal na de schuine streep), hoe groter de lensopening en hoe effectiever het zal zijn.werk in de schemering of binnenshuis.

Merknaam

Ja, het is niet alleen een reclametool. Het komt voor dat dezelfde matrix is geïnstalleerd in de Chinese smartphone en het vlaggenschip van het A-merk. Maar de output shots zijn heel anders.

Als de fabrikant geen moeite en geld steekt in de ontwikkeling van componenten, technologieën en software, moet je geen mooie, heldere frames verwachten. Als hij op alles bespaart, bijvoorbeeld goedkope lenzen opzet met een slechte transparantie, dan heeft dat invloed op het resultaat.

Wat te onthouden?

• Tientallen megapixels zijn voornamelijk marketing. De kwaliteit van foto's en video's hangt er niet direct van af.
• Zelfs 5 of 8 megapixels is voldoende om een goede foto op een liggend vel te printen. De 4K schermresolutie van een geavanceerde tv ligt rond de 8-9 megapixels. Full HD - slechts 2 megapixels.
• Grotere pixels vangen meer licht op. Het resultaat is een helder, goed gedetailleerd frame met natuurlijke kleurweergave en geen ruis.
• Als je je niet bezig wilt houden met theorie, ga dan naar de praktijk. Vergelijkende beoordelingen van smartphones en foto's van camera's (op ware grootte en bijgesneden - uitgesneden en uitvergrote fragmenten) zullen het mogelijk maken om de werkelijke stand van zaken te begrijpen.