چرا رقابت برای مگاپیکسل در گوشی های هوشمند پوچ است

2024 نویسنده: Malcolm Clapton | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2023-12-17 03:54

کیفیت عکس به ویژگی های زیادی بستگی دارد، بنابراین دوربین 48 مگاپیکسلی هنوز چیزی نمی گوید.

نحوه عملکرد دوربین گوشی هوشمند

دوربین چیز پیچیده ای است: یک سنسور، یک سیستم نوری، یک کنترلر و سایر اجزای کمکی و همچنین نرم افزاری برای پردازش عکس و فیلم را ترکیب می کند. بیایید هر عنصر را با جزئیات بیشتری در نظر بگیریم.

ماتریس

ماتریس یک ریزمدار مستطیلی است که از عناصر حساس به نور - پیکسل ها تشکیل شده است. هر پیکسل شامل سه زیرپیکسل است. یک زیر پیکسل فقط طول موج های خاصی را ارسال می کند: برای قرمز، سبز یا آبی (قرمز، سبز، آبی). این مدل رنگی RGB نام دارد.

همچنین، ماتریس می تواند تک رنگ، بدون فیلترهای رنگی باشد. سه برابر بیشتر فوتون روی هر پیکسل آن می افتد. در نتیجه عکس‌های سیاه و سفید واضح‌تر هستند. چنین ماتریس هایی می توانند برای بهبود تصویر رنگی از ماژول دوربین دیگر استفاده شوند.

یکی از ویژگی های اصلی یک ماتریس وضوح است. این نشان می دهد که چند پیکسل روی آن قرار می گیرد.

لنز

لنز کوچک گوشی هوشمند تقریباً یک جواهر است. یک سیستم نادر شامل 4-5 عنصر است - معمولاً 7-8 یا بیشتر.

در گوشی های هوشمند با دوربین های متعدد، هر ماتریس لنز مخصوص به خود را خواهد داشت. هر کدام از آنها مشکل خود را حل می کند:

• لنز تله فوتو (تله فوتو) برای عکسبرداری از فاصله دور مورد نیاز است.
• زاویه گسترده (shirik) به قرار دادن اشیاء بیشتر در کادر کمک می کند - این برای عکس های گروهی و عکاسی معماری مفید است.
• جهانی لنز به شما این امکان را می دهد که از هر موضوعی به خوبی عکاسی کنید: از پرتره تا منظره.
• لنز وریفوکال (زوم) می تواند سوژه را نزدیکتر کند.

لنزهای لنز گوشی های هوشمند از شیشه یا پلیمرهای مخصوص ساخته شده اند. اگر شفافیت آن‌ها از ایده‌آل فاصله زیادی دارد و المان‌ها به خوبی جا نیفتاده‌اند، انتظار عکس‌های خوب را نداشته باشید. حتی اگر لنز چند میکرون حرکت کند، سیستم نوری فوکوس خواهد کرد.

دیافراگم

دیافراگم سوراخی است که نور از طریق آن وارد دوربین می شود. میزان نوری که سنسور می تواند دریافت کند به آن بستگی دارد. مقدار دیافراگم با فرمت f / 1، 7 خروجی می شود.

سیستم تثبیت کننده

تثبیت‌کننده تاری ناشی از لرزش دوربین را جبران می‌کند، مانند هنگام عکاسی با دست به جای استفاده از سه پایه. می تواند دو نوع باشد:

• نوری. یک سیستم الکترونیکی-مکانیکی صادقانه که دوربین را به صورت فیزیکی در یک موقعیت نگه می دارد (حداقل تلاش می کند). عکس‌های واضح‌تری با کمترین نویز به شما می‌دهد و عملاً نیازی به پردازش نرم‌افزاری را از بین می‌برد.
• الکترونیکی. اینها الگوریتم های نرم افزاری هستند. دوربین همچنان می لرزد، اما با آنالیز چندین فریم، نتیجه کم و بیش مناسبی ایجاد می شود.

سیستم فوکوس خودکار

فوکوس خودکار خود فاصله تا جسم را تعیین می کند و پارامترهای اپتیک دوربین را بر اساس آن تنظیم می کند. سه نوع سیستم در گوشی های هوشمند مدرن استفاده می شود:

• فاز. حسگرهای ویژه پرتوهای نور را در نقاط مختلف قاب جمع آوری می کنند. سپس نور به دو جریان تقسیم می شود و به یک حسگر نور فرستاده می شود تا فاصله تا جسم را تعیین کند. مزایا: دقت و سرعت کار بالا. معایب: قیمت بالا، پیچیدگی طراحی و تنظیمات آن.
• متضاد. کنتراست صحنه تحلیل می شود. با جابجایی لنزها، دوربین سعی می کند کنتراست سوژه را در پس زمینه به حداکثر برساند. مزایا: اندازه جمع و جور و کم هزینه. معایب: سیستم کندتر است و برای صحنه های پویا مناسب نیست.
• ترکیبی. فوکوس فاز و کنتراست را برای رسیدن به بهترین نتیجه ترکیب می کند.

نرم افزار

نرم افزار را نیز می توان بخشی از دوربین دانست، زیرا مستقیماً در به دست آوردن نتیجه عکسبرداری نقش دارد. امروزه، هیچ گوشی هوشمندی بدون پردازش نرم افزاری، فریم را همانطور که هست به شما نمی دهد. الگوریتم های پیچیده، که اغلب از یک پایگاه داده وسیع یا فناوری هوش مصنوعی استفاده می کنند، هر عکس را به گونه ای ویرایش می کنند که شما را زیبا کند.

تصاویر خام به اندازه کافی روشن یا واضح نخواهند بود. این نرم افزار نوردهی بیش از حد را حذف می کند، مناطق تاریک را بیرون می کشد، رنگ ها را بهبود می بخشد، وضوح را افزایش می دهد. و همه این کارها را به صورت خودکار و خیلی سریع انجام می دهد.

اما سکه جنبه منفی هم دارد. کاهش نویز تهاجمی می‌تواند باعث شود عکسی که هنگام غروب گرفته شده است دانه‌دار به نظر برسد - گویی حاوی لکه‌های کوچک زیادی است. این کار جزئیات را کاهش می دهد و رنگ ها را غیر طبیعی می کند.

تعداد پیکسل ها چه تاثیری دارد؟

مشخصات دقیق یک تلفن هوشمند معمولاً اندازه فیزیکی ماتریس دوربین را نشان می دهد - چیزی شبیه به 1/2، 6 اینچ. در وب سایت سازنده، می توانید داده های مربوط به اندازه پیکسل را در ماتریس پیدا کنید. این پارامتر بر تعداد نقاط قاب تأثیر می گذارد. هرچه رزولوشن بالاتر باشد، جزئیات بهتر بازتولید می شوند.

اما اگر پیکسل ها کوچک باشند، هر یک از آنها نور کمی دریافت می کنند و نمی توانند رنگ یک نقطه را در تصویر واقعی به دقت تعیین کنند. در نتیجه نویز در عکس ظاهر می شود.

نویز نقاط پراکنده رنگ و روشنایی تصادفی است. هر چه نورپردازی بدتر و کیفیت ماتریس دوربین کمتر باشد، نویز بیشتری در عکس وجود خواهد داشت.

تعداد آن در قاب متناسب با اندازه پیکسل یا مربع قطر ماتریس است. اگر دو ماتریس را با نقاط اندازه 1، 55 میکرومتر و 1، 1 میکرومتر مقایسه کنیم، در قاب اولی نیمی از نویز وجود خواهد داشت.

محدوده دینامیکی ماتریس نیز مهم است - توانایی آن در گرفتن کل طیف رنگ ها و روشنایی دنیای اطراف. ارزان‌ها دامنه کمی دارند و عکس‌ها محو و مبهم هستند.

چرا تولیدکنندگان گوشی های هوشمند به دنبال پیکسل ها هستند؟

زیرا خریداران همیشه بیشترین خواسته را دارند. حتی اگر در یک ماشین 300 اسبی مجبور باشید در ترافیک بایستید یا با یک کامپیوتر بازی جالب بازی یک نفره بازی کنید.

کدام گوشی هوشمند را با همین قیمت می خرید: با دوربین 12 مگاپیکسلی یا 48 مگاپیکسل؟ با انتخاب دومی، با همان پول، چهار برابر مگاپیکسل بیشتری دریافت می کنید. اما عکس های شما چهار برابر بهتر نمی شوند.

سنسور با تعداد پیکسل های کوچک بسیار ارزان تر از سنسورهایی با پیکسل های بزرگ است و فروش بهتری خواهد داشت.

ماتریس های بزرگ فضای بیشتری را در داخل گوشی هوشمند اشغال می کنند. سیستم نوری آنها نیز باید بزرگتر باشد. بر این اساس فضای کمتری برای بقیه قسمت های بدن وجود خواهد داشت. گوشی هوشمند ضخیم تر می شود یا دوربین بیرون می ماند. باید با شیشه سکوریت یا یاقوت کبود محافظت شود. و این هم پول است.

فروش یک گوشی هوشمند چاق و گران قیمت دشوار است. سفارش ماتریس هایی با تعداد زیادی پیکسل کوچک و انجام یک کمپین بازاریابی با صدای بلند آسان تر است: یک مهر خودکار "عکس با یک سوپرمگافلگمن 48 مگاپیکسلی" را به عکس دوربین اضافه کنید تا همه بدانند که شخصی یک تلفن هوشمند جدید خریداری کرده است. و اجازه دهید طرفداران و حرفه ای ها از دوربین های DSLR استفاده کنند.

اگر چه برای مثال نوکیا از شانس استفاده کرد و گوشی های هوشمند افسانه ای لومیا 1020 با دوربین 41 مگاپیکسلی را در اختیار گرفت. و این در سال 2013 است!

کیفیت عکس واقعا به چه چیزی بستگی دارد؟

اندازه ماتریس و پیکسل

اگر دو ماتریس با وضوح یکسان بگیرید، عکس با کیفیت بهتر به طور بالقوه با بزرگتر از آنها به دست می آید. در آنجا، پیکسل‌ها بزرگ‌تر هستند، به این معنی که هنگام عکس‌برداری، فوتون‌های بیشتری روی هر کدام می‌افتند. در نتیجه، زیرپیکسل ها می توانند رنگ یک نقطه خاص را با دقت بیشتری تعیین کنند.

به نظر می رسد که اگر در یک ماتریس اندازه پیکسل ها 1، 4 میکرون باشد، و در دیگری - 1، 2 میکرون، آنها عملاً یکسان هستند. اما 17 درصد تفاوت محسوسی است که قطعاً در کیفیت عکس ها و فیلم ها نمایان می شود، به خصوص اگر در نور کم عکاسی کنید.

نکته مهم دیگر فاصله بین پیکسل های مجاور است. در ماتریس های کوچک، تولید کنندگان رک و پوست کنده در آن صرفه جویی می کنند. در بزرگترها، آنها می توانند به شما این امکان را بدهند که پیکسل های همسایه را به صورت کیفی جدا کنید تا روی یکدیگر تأثیر نگذارند.

فن آوری تولید

روش‌های جدید امکان تعیین دقیق‌تر شدت شار نور از فوتون‌های کمتر را فراهم می‌کنند، به این معنی که می‌توانید از نویز کم و بازتاب رنگ خوب اطمینان حاصل کنید، حتی اگر در غروب بدون فلاش عکاسی کنید.

اما باید بخوانید و تحلیل کنید. به عنوان مثال، گوشی هوشمند HTC One (M7) فناوری UltraPixel را ارائه می دهد. سازنده قول افزایش جدی در کیفیت عکس ها و فیلم ها را داده است.

در واقع، UltraPixels فقط پیکسل های 2 میکرونی بزرگتر بودند. آیا می توان این را یک فناوری جدید دانست؟ بعید. برای مقایسه: گوگل پیکسل، که اچ تی سی آن را نیز مونتاژ کرد و زمانی یکی از بهترین دوربین های گوشی های موجود در بازار به حساب می آمد، دارای ماتریسی با پیکسل های 1.55 میکرون بود. اندازه دوربین افزایش نیافته تا ضخامت گوشی هوشمند افزایش نیابد. رزولوشن ماتریس 5 مگاپیکسل حتی برای سال 2014 نیز کم بود. در نتیجه هیچ صفی برای HTC One (M7) وجود نداشت.

مثال دیگر فناوری هایی مانند Super Pixel یا Quad Pixel است. چهار پیکسل مجاور یک ماتریس بزرگ برای به دست آوردن عکسی با وضوح کمتر، اما با کیفیت بهتر، ترکیب می شوند. راه حل کاملا نرم افزاری است. اگر ماتریس چنین باشد، بازده پایین خواهد بود.

پایدارسازی

تثبیت کننده نوری همیشه بهتر از دیجیتال است. الگوریتم های پس از پردازش همچنان روی قاب اعمال می شود و بهتر است در ابتدا تیز باشد.

بزرگنمایی

برای نزدیک‌تر شدن به سوژه در کادر، زوم اپتیکال لنزها را جابه‌جا می‌کند و کیفیت عکس عملاً تحت تأثیر قرار نمی‌گیرد. زوم دیجیتال بخشی از تصویر را کشیده تا کل کادر را پر کند. این ویژگی در هر ویرایشگر عکس، اغلب حتی در یک برنامه دوربین استاندارد موجود است. بنابراین، پرداخت هزینه برای زوم دیجیتال منطقی نیست.

سیستم فوکوس خودکار

کنتراست AF یک سیستم ارزان قیمت برای دوربین های متوسط است. برای عکاسی از کودکان، گربه‌ها یا ورزشکاران، فوکوس خودکار تشخیص فاز مناسب است. اما گزینه ایده آل یک سیستم هیبریدی است که مزایای تشخیص فاز و فوکوس خودکار تشخیص کنتراست را ترکیب می کند.

دیافراگم

از آنجایی که گوشی هوشمند برای عکسبرداری در موقعیت های مختلف استفاده می شود، دوربینی با دیافراگم بزرگتر سود خواهد برد: f/1، 7 بهتر از f/2، 0 است. هرچه دیافراگم لنز بالاتر باشد و اثربخشی آن بیشتر باشد در هنگام غروب یا داخل خانه کار کنید.

نام برند

بله، این فقط یک ابزار تبلیغاتی نیست. اتفاق می افتد که همان ماتریس در تلفن هوشمند چینی و پرچمدار برند A نصب شده است. اما عکس های خروجی بسیار متفاوت هستند.

اگر سازنده تلاش و پول برای توسعه قطعات، فناوری ها و نرم افزارها سرمایه گذاری نکند، نباید انتظار قاب های زیبا و شفاف را داشته باشید. اگر او در همه چیز صرفه جویی کند، مثلاً لنزهای ارزان قیمت با شفافیت ضعیف بگذارد، این روی نتیجه تأثیر می گذارد.

چه چیزی را به خاطر بسپاریم

• ده ها مگاپیکسل در درجه اول بازاریابی هستند. کیفیت عکس ها و فیلم ها به طور مستقیم به آنها بستگی ندارد.
• حتی 5 یا 8 مگاپیکسل برای چاپ یک عکس با کیفیت خوب بر روی یک صفحه افقی کافی است. وضوح صفحه نمایش 4K یک تلویزیون پیشرفته حدود 8-9 مگاپیکسل است. Full HD - فقط 2 مگاپیکسل.
• پیکسل های بزرگتر نور بیشتری را جمع آوری می کنند. نتیجه یک قاب واضح و با جزئیات با بازتولید رنگ طبیعی و بدون نویز است.
• اگر نمی خواهید با تئوری خود را خسته کنید، به سراغ عمل بروید. بررسی مقایسه ای تلفن های هوشمند و عکس های دوربین ها (قطعات در اندازه کامل و برش خورده - برش خورده و بزرگ شده) درک وضعیت واقعی امور را ممکن می کند.