Wat zeggen de kenmerken van smartphonecamera's en kun je ze vertrouwen?

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

Lifehacker vertelt hoe je tientallen megapixels en verschillende brandpuntsafstanden kunt achterhalen.

Aan het begin van de ontwikkeling van smartphones viel een aparte categorie op: de cameratelefoon: bij deze gadgets werd de maximale aandacht besteed aan de camera. Nu probeert elk vlaggenschipmodel van bijna elk merk de aandacht te trekken met de meest complexe en interessante camera-implementatie. De kenmerken van de apparaten worden gemaskeerd door luide woorden, gewaagde slogans, enorme aantallen en hun eigen namen van technologieën. Maar is het mogelijk om er iets nuttigs van af te trekken en te begrijpen of deze camera in staat is om een fatsoenlijk beeld te produceren? Laten we het nu uitzoeken.

Belangrijkste kenmerken van smartphonecamera's

De kenmerken van een smartphonecamera zijn in wezen dezelfde als die van elke digitale camera. Maar u moet begrijpen waarvoor deze of gene parameter verantwoordelijk is.

megapixels

Fabrikanten besteden er de meeste aandacht aan in reclamecampagnes. Een pixel is een lichtgevoelig element op een camerasensor, oftewel een fotodiode. Het bestaat uit vier subpixels die elk door lichtfilters alleen licht van zijn eigen tint doorlaten. Meestal zijn deze rood, blauw en groen. Uit de combinatie van deze kleuren wordt een punt van de vereiste tint en gewenste helderheid verkregen.

Sommige fabrikanten stappen af van het meest populaire schema en voegen wit of geel toe aan de rode, blauwe en groene kleurenfilters. In dit geval vangt de fotodiode meer licht op en zijn de beelden helderder.

Megapixels laten zien tot welke resolutie de camera foto's kan maken, dat wil zeggen uit hoeveel miljoenen pixels het uiteindelijke beeld zal bestaan.

Tegenwoordig presenteren veel fabrikanten smartphones met 48, 64 of 108 megapixelcamera's die in de modus voor het samenvoegen van punten werken. Bij dergelijke sensoren bestaan de pixels niet uit vier, maar uit 16 subpixels, gecombineerd met vier. Waar in een klassieke sensor bijvoorbeeld één pixel uit één blauwe, twee groene en één rode subpixel bestaat, bestaat hij bij hoge-resolutiecamera’s uit vier blauwe, acht groene en vier rode subpixels.

Door het aantal pixels te vergroten, neemt de lichtgevoeligheid toe en groeit het dynamisch bereik van het beeld - het verschil tussen de donkerste en lichtste delen van de foto. Maar tegelijkertijd maken 48 megapixel camera's door zo'n combinatie in feite beelden met een resolutie van 12 megapixels. En hier is niets mis mee: dit is het geval wanneer kwantiteit verandert in kwaliteit, en foto's met een resolutie van 4000 × 3000 (diezelfde 12 megapixels) voldoende zijn voor publicatie op sociale netwerken.

Sensorgrootte:

Dit is misschien wel het belangrijkste element van een smartphonecamera. De grootte van de sensor geeft het gebied aan waarover de lichtgevoelige diodes zich bevinden. Hoe groter de sensor, hoe groter de pixels zelf kunnen zijn, en hoe groter de pixel, hoe beter deze licht opvangt. Typische pixelgroottes in moderne sensoren voor mobiele camera's zijn van 0,8 tot 2,4 micron, maar dit laatste wordt precies bereikt door subpixels te combineren, waar we het in de vorige paragraaf over hadden.

Hoe meer licht de sensor kan vastleggen, hoe beter de beelden die door de camera worden vastgelegd, zullen zijn. Dit is vooral belangrijk bij het fotograferen bij weinig licht. En in zo'n situatie kan blijken dat een sensor met een kleiner aantal grotere pixels een beter beeld geeft dan een sensor met een groter aantal kleinere pixels, omdat elke fotodiode meer licht en dus meer informatie heeft opgevangen.

Dat wil zeggen, een camera met minder pixels in zijn specificaties kan beter presteren dan een camera met een enorm aantal pixels omdat de pixels zelf groter zijn.

In moderne smartphones worden de afmetingen van de sensoren aangegeven in fracties van een inch. De grootste sensor - de 50-megapixel Samsung ISOCELL GN2 - is geïnstalleerd in de Xiaomi Mi 11 Ultra: de diagonaal is 1/1, 12 inch.

Lenzen

De gebruikte lenzen hebben een grote invloed op de beeldkwaliteit. Ze bestaan uit lenzen - transparante platen met bepaalde optische eigenschappen. De belangrijkste functie van een lens is om de invallende lichtstraal correct te vervormen. Het type vervorming is afhankelijk van de vorm van de plaat.

Lenzen bestaan meestal uit meerdere lenzen, omdat één niet genoeg is. Gebogen en concave lenzen van verschillende dichtheden wisselen elkaar af. De juiste selectie en plaatsing in de lens hebben invloed op de helderheid en het contrast van het beeld. Bij gebogen lenzen kan optische vervorming optreden. Bij sommige lenzen, zoals groothoeklenzen, is vervorming juist een stilistisch kenmerk geworden. Toegegeven, sommige apparaten corrigeren ze programmatisch in de nabewerkingsfase.

In moderne smartphones bestaan cameramodules uit meerdere lenzen, die elk een eigen sensor hebben, geschikt voor een specifieke taak. Meestal zijn dit standaard-, groothoek- en macrolenzen. Tegelijkertijd kan niet worden gezegd dat smartphones met meerdere lenzen duidelijk beter schieten dan met één: het hangt af van de implementatie van een bepaald apparaat. Het kan gebeuren dat van de vele camera's in één module, geen enkele een acceptabel resultaat geeft en dat de kwantiteit niet in kwaliteit verandert.

Brandpuntsafstand en diafragma

Hoe lager de brandpuntsafstand, hoe hoger de beeldhoek van de lens, en vice versa - lenzen met een hoge brandpuntsafstand schieten ver, maar tegelijkertijd met een kleine beeldhoek.

Het diafragma laat zien hoeveel licht er door de lens op de sensor van de camera valt. De meeste smartphones hebben een vast diafragma, dat is de verhouding tussen de brandpuntsafstand en de grootte van de camera-ingang.

Hoe meer licht de sensor raakt en hoe groter de inlaat van de camera, hoe kleiner de scherptediepte, dat wil zeggen dat alleen het onderwerp scherp is en de achtergrond erachter wazig.

Om de scherptediepte te vergroten, moet u de inlaat verkleinen, maar hierdoor wordt ook de helderheid lager. In smartphones wordt dit meestal programmatisch bereikt. Moderne apparaten gebruiken echter modules met meerdere lenzen - met lenzen van verschillende groottes, verschillende brandpuntsafstanden en diafragma's. Dus in plaats van te vertrouwen op softwareverwerking, kunt u schakelen tussen lenzen.

Smartphones zijn tegenwoordig uitgerust met geavanceerde autofocussystemen. In de PDAF-technologie worden bijvoorbeeld enkele punten op de camerasensor gebruikt als brandpunten. Twee aangrenzende pixels zijn zo geplaatst dat een van hen de lichtstroom van bovenaf waarneemt en de andere van onderaf, en het systeem past de focus aan als er verschillende hoeveelheden licht op de pixels vallen.

Er is ook laser- en contrastgebaseerde autofocus. Sommige bedrijven gebruiken technologieën in camera's waarmee u kunt scherpstellen op specifieke objecten in het kader, bijvoorbeeld gezichten herkennen en duidelijker maken.

Zoom

Zoom laat zien hoe dichtbij het beeld kan zijn. Er zijn twee zoomopties: digitaal en optisch. Digitaal vergroot en snijdt eenvoudig de afbeelding op volledige grootte bij. De optische lens maakt voor de vergroting gebruik van speciale lenzen, die door het juiste lenssysteem ver weg kunnen kijken.

Met de ontwikkeling van camera's in smartphones zijn er steeds meer modules met optische zoom verschenen - meestal 2X of 3X. Er zijn echter ook opties die fabrikanten periscopen noemen. Dergelijke lenzen maken gebruik van een systeem van lenzen en spiegels die zijwaarts in de behuizing van de smartphone zijn geplaatst en hierdoor kunt u bijvoorbeeld een vijfvoudige zoomlens krijgen. Hoe dicht je bij een afbeelding kunt komen, hangt af van de brandpuntsafstand.

De maximale optische zoom die smartphones tegenwoordig bieden is 10x. Het wordt gevonden in Huawei P40 Pro + (het is daarin dat dezelfde "periscoop" wordt gebruikt) en in individuele lenzen van de Samsung Galaxy S21 Ultra. Voor die gevallen waarin zo'n sterke zoom niet nodig is, hebben deze smartphones ook lenzen met een lagere vergroting - drie keer.

Hulpsensoren

Lichtsensoren, dieptesensoren, afstandsmeters, lidars - al deze systemen helpen de smartphone te begrijpen waar de te fotograferen objecten zich bevinden, hoe ze worden verlicht, of ze bewegen of niet. De smartphone gebruikt de verkregen gegevens zowel in de zoeker als in het nabewerkingsproces, het voltooien en bewerken van het beeld.

De resolutie van de sensoren is verre van de belangrijkste parameter: een zeer klein aantal pixels is voldoende om hun functies goed uit te voeren. Daarom zou je niet verbaasd moeten zijn om bijvoorbeeld een dieptesensor te zien met een resolutie van 2 megapixels: er zijn er genoeg voor de werking ervan.

Videoresolutie en framesnelheid

Videoresolutie geeft aan hoeveel pixels er in één frame zitten. En de framesnelheid is hoeveel van dergelijke frames per seconde worden genomen.

Naarmate de pixels groeien, worden de details en helderheid van het beeld beter. Naarmate de framesnelheid toeneemt, neemt het vervagingseffect af, ziet de video er scherper uit en wordt deze beter waargenomen door het menselijk oog. Bovendien kan video die met hoge framesnelheden is vastgelegd, vervolgens worden vertraagd tot de bekende 24 fps voor een interessant slow motion-effect.

HDR

HDR staat voor High Dynamic Range, wat een groot verschil is tussen de donkerste en lichtste delen van een afbeelding. De camera in HDR-modus maakt meerdere foto's (in het geval van video-opnamen - frames) met verschillende belichtingen en combineert ze vervolgens, waarbij lichte en donkere gebieden in evenwicht worden gehouden. Hierdoor is het mogelijk om een hoger contrast en beelddetail te bereiken.

Magie nabewerking

De droge eigenschappen van smartphonecamera's zijn natuurlijk verwarrend en beangstigend. En het grootste probleem is dat het onrealistisch is om alleen uit deze cijfers te begrijpen hoe de smartphonecamera zal fotograferen.

Naast het systeem van lenzen en sensoren rond de camera, is er ook een harnas van de beeldprocessor en nabewerkingssoftware - algoritmen die de ontvangen gegevens analyseren en verschillende eigen versterkers gebruiken. Als gevolg hiervan kunnen bedrijven die dezelfde sensoren gebruiken, door verschillende nabewerkingssystemen met totaal verschillende beelden komen.

Elke fabrikant heeft zijn eigen benadering van kleurweergave en analyse van objectgrenzen. Elk bedrijf gebruikt verschillende trucs en technologieën om te komen tot een imago dat past bij hun gevoel voor schoonheid. Sommige merken gebruiken machine learning om objecten in het frame correct te identificeren en hoe ze er idealiter uit zouden moeten zien, en dit maakt ook allemaal deel uit van de verwerking.

Laten we een eenvoudig voorbeeld nemen van redelijk populaire smartphones. In Realme 7 Pro en Samsung Galaxy M51 zijn de hoofdcamera's gebouwd op dezelfde sensoren - Sony IMX682. Het is een 64-megapixelsensor aangedreven door het Quad Bayer-subpixelaggregatiesysteem en produceert afbeeldingen met een resolutie van 16 megapixels (maar kan ook op volledige grootte werken). Ondanks dat ze dezelfde sensoren hebben, zijn de beelden zelf totaal anders.

De kleurweergave van Samsung bij daglicht is sappiger en levendiger, zij het zonder oververzadigd te zijn. Foto's van Realme 7 Pro kregen een iets zachter en realistischer kleurbereik, maar soms gaan de grenzen van kleine details daarin verloren, bijvoorbeeld individuele grassprieten, relatief ver weg geschoten. Bij Samsung definieert het nabewerkings- en ruisonderdrukkingssysteem de grenzen duidelijker, wat echter soms een gevoel van kunstmatigheid creëert. Het verwarren van de foto's die met deze telefoons zijn gemaakt, zal niet werken, ondanks dezelfde sensoren.

Hoe de nabewerking van afbeeldingen op een bepaalde telefoon werkt, is niet op te maken uit de kenmerken. Alleen professionele beoordelingen met testfoto's die in verschillende modi zijn gemaakt, helpen hier.

Geen vertrouwen in megapixels

Specificaties garanderen geen beeldkwaliteit. Er kan niet worden beweerd dat een 108 megapixel camera beter zal schieten dan een 64 megapixel camera, omdat naast megapixels ook andere cameraparameters van invloed zijn op het resultaat.

De eerste stap is letten op de grootte van de sensor: hoe groter deze is, hoe meer licht hij ontvangt en de beeldkwaliteit is direct afhankelijk van de hoeveelheid licht. Het volgende van belang is het hardwaregedeelte van het beeldverwerkingssysteem en vervolgens de software. Hoe ze werken, kan alleen worden begrepen door de foto's te zien die met een telefoon met dit systeem zijn gemaakt.

De enige optie is om te vertrouwen op de recensies waarin testfoto's worden gepubliceerd in verschillende opnameomstandigheden: onder verschillende lichtomstandigheden, in beweging, op verschillende afstanden, enzovoort. En vergeet niet dat de belangrijkste tools van de fotograaf en de operator gestrekte armen zijn en het vermogen om het moment vast te leggen. En de rest is secundair.