Почему не стоит обращать внимание на разрешение камеры телефона. Размер сенсора важнее
Качество камеры — это новейшая ”гонка вооружений” для смартфонов, и одним из самых значительных факторов для создания великолепных снимков является сенсор камеры. В то время, как большое число мегапикселей становится все более популярной тенденцией, размер сенсора изображения камеры на самом деле гораздо важнее. Например, Huawei постоянно хвастается тем, что включает в свои флагманские телефоны датчики большего размера по сравнению с конкурентами. Производители компонентов, такие, как Sony и Samsung, тоже все чаще обращают внимание на размеры своих датчиков. Но почему размер сенсора камеры так важен для получения отличных фотографий? А главное, почему именно размер сенсора намного важнее разрешения, если все в мире стремится к миниатюризации?
Камера может быть любой. Важно, какой в ней сенсор.
Если говорить кратко, то больший сенсор получает больше света, а меньший — меньше, но проблема куда масштабнее, чем лишние ”чуть-чуть” света. Давайте разбираться во всем по порядку.
Какой размер сенсора камеры телефона
На базовом уровне размер сенсора определяет, сколько света попадает в камеру для создания изображения. Хотя разрешение играет важную роль в деталях, именно количество захваченного света определяет баланс экспозиции камеры, динамический диапазон и даже резкость. Вот почему 16-мегапиксельная и 20-мегапиксельная зеркальные камеры, выпущенные несколько лет назад, по-прежнему предлагают лучшее качество изображения, чем современные 108-мегапиксельные смартфоны.
Что такое апертура и почему она важна для камеры телефона.
Большинство сенсоров смартфонов обычно имеют размеры всего лишь 1/2,55 дюйма или около 1 см в поперечнике, хотя некоторые имеют больший размер — в 1/1,7 дюйма и выше. Для сравнения, датчики камеры DSLR имеют размер более дюйма, легко превышая размер матрицы смартфона в 4 или 5 раз. Сенсоры смартфонов по сравнению с ними просто крошечные, хотя некоторые бренды стараются сокращать разрыв. На данный момент самый большой сенсор у опальных смартфонов Huawei серии P40. Его диагональ составляет 1/1,28 дюйма.
Размер матрицы зеркальной камеры намного больше размера матрицы смартфона. Отсюда и качество снимков.
В чем преимущества камер с большой матрицей
Чем больше датчик, тем больше света он фиксирует для заданной скорости затвора, ISO (чувствительности экспозиции) и диафрагмы. Недостаток света можно компенсировать более долгой выдержкой, но это приведет к смазанности снимка.
Еще одной причиной того, что большой сенсор лучше маленького при том же разрешении является более широкий динамический диапазон. Так называют разницу между темными и светлыми участками. То есть при большем размере матрицы картинка будет более четкой и контрастной.
Samsung запатентовала подвижную камеру для смартфонов нового поколения
Страдают снимки и с точки зрения появления лишнего шума. Так как сами светочувствительные элементы расположены очень близко друг к другу, на них может попадать искаженный свет и от этого будут появляться дополнительные шумы. Шумы будут появляться и от упомянутой выше нехватки света. Чувствительность сенсора будет подниматься и картинка будет портиться еще больше.
Как улучшить камеру смартфона
С переходом на все большее разрешение (теперь выше 100MP), увеличение размера сенсора стало как никогда важным. Конечно, сенсоры с разрешением 48 Мп, 64 Мп и даже 108 Мп смогут дать более менее детальное изображение при ярком освещении в солнечный день, но не стоит ждать, что можно приблизить то, что находится на расстоянии километра, распечатать и повесить в рамку. Качество будет достаточным только для того, чтобы различить силуэт объекта, но не более того. Такое увеличение это просто игрушка, но не более. Даже лицо человека нельзя будет различить. Особенно, если освещение не очень хорошее.
Качество снимков на смартфоны сильно преувеличено.
Еще одной относительно свежей тенденцией в мобильном пространстве является технология объединения пикселей, позволяющая этим датчикам высокого разрешения объединять пиксели для лучшего захвата света. Эти более крупные датчики и, соответственно, более крупные пиксели значительно улучшают качество фотографии при слабом освещении. Это приводит к меньшему шуму и намного лучшим цветам, даже в слабо освещенных условиях.
Наш Иван Кузнецов затронул скользкую тему- Мне не нужна видеокамера в смартфоне. А вам?
Большие датчики являются чуть ли не самой важной составляющей хорошего снимка при слабом освещении. Даже боке хорошо получаются только на большом сенсоре. Смартфоны все равно дополнительно обрабатывают изображение, но именно поэтому часто размытие получается неестественным.
Что влияет на качество снимков
Стоит еще добавить, что размер сенсора не является единственным критерием качественного снимка — просто он важнее, чем разрешение, которое после определенного, давно пройденного рубежа не несет в себе никакой смысловой нагрузки.
Камерой смартфона можно и нужно пользоваться, но переоценивать важность разрешения не стоит.
Для хорошего снимка важны еще и линзы объектива. Не стоит думать, что стекло везде одинаковое. Это на глаз они все одинаковые, а для камеры прозрачность и точность линзы критически важна. Как важна и конструкция линз в системе объектива. На разработку оптимальной конструкции уходят годы и миллионы долларов. Просто так за это биться не стали бы.
Если у вас есть какие-то вопросы о смартфонах, задавайте их в нашем Telegram-чате. Мы или другие участники всего постараемся помочь.
Вы когда-нибудь замечали, что снимки двух смартфонов с одной камерой отличаются очень сильно? Все из-за того, что они по-разному обрабатывают изображение, а это тоже очень важно. Объектив пропускает свет на матрицу и та выдает всего лишь несколько миллионов цветных точек, которые надо правильно обработать и собрать в готовое изображение. Этим и занимается программа обработки. Сюда иногда подмешивают машинное обучение, но все равно это программная обработка.
Вы все еще думаете, что разрешение камеры — это самая важная ее характеристика? А вот и нет. Есть куда более важные параметры, но если с ПО и оптикой все более менее разобрались, то с размером сенсора надо что-то делать, а мешает этому то, что камера будет выпирать еще больше, если не найти в корпусе дополнительное место. Вот так задачка.
Почему гонка за количеством мегапикселей в смартфонах — абсурд
Камера — сложная штука: она объединяет матрицу, оптическую систему, контроллер и другие вспомогательные компоненты, а также программное обеспечение для обработки фото и видео. Рассмотрим каждый элемент подробнее.
Матрица
Матрица — это прямоугольная микросхема, состоящая из светочувствительных элементов — пикселей. В каждом пикселе содержится три субпикселя. Один субпиксель пропускает волны только определённой длины: для красного, зелёного или синего цвета (red, green, blue). Такая цветовая модель называется RGB.
Также матрица может быть монохромной, без цветных фильтров. На каждый её пиксель попадает втрое больше фотонов. В результате чёрно‑белые фото получаются более чёткими. Такие матрицы можно использовать, чтобы улучшить цветное изображение с другого модуля камеры.
Одна из главных характеристик матрицы — разрешение. Оно отражает, сколько пикселей на ней поместилось.
Объектив
Крошечный объектив смартфона — это практически ювелирная конструкция. Редкая система включает 4–5 элементов — обычно их 7–8 и более.
В смартфонах с несколькими камерами напротив каждой матрицы будет свой объектив. Каждый из них решает свою задачу:
- Телеобъектив (телевик) нужен для съёмки с большого расстояния.
- Широкоугольный (ширик) поможет вместить в кадре больше объектов — это полезно для групповых фото и съёмки архитектуры.
- Универсальный объектив позволит в меру хорошо снять любой сюжет: от портрета до пейзажа.
- Объектив с переменным фокусным расстоянием (зум) может приближать объект съёмки.
Линзы для объективов смартфонов создают из стекла или специальных полимеров. Если их прозрачность далека от идеала и элементы недостаточно качественно подогнаны, хороших фото не ждите. Даже если линза сместится на несколько микрон, оптическая система расфокусируется.
Диафрагма
Диафрагма — это отверстие, через которое световой поток попадает в камеру. От неё зависит, сколько света может получить сенсор. Значение диафрагмы выводят в формате f/1,7.
Система стабилизации
Стабилизация компенсирует смазывание от дрожания камеры, например, когда снимаете с рук, а не со штатива. Может быть двух видов:
- Оптическая. Честная электронно‑механическая система, которая физически удерживает камеру в одном положении (по крайней мере, старается). Она дарит более чёткие фото с минимальным уровнем шума и позволяет обойтись практически без программной обработки.
- Электронная. Это программные алгоритмы. Камера по‑прежнему дрожит, но за счёт анализа нескольких кадров создаётся более‑менее приличный результат.
Система автофокусировки
Автофокус сам определяет расстояние до объекта и в соответствии с ним настраивает параметры оптики камеры. В современных смартфонах используются системы трёх типов:
- Фазовая. Специальные датчики собирают лучи света в разных точках кадра. Затем свет разделяют на два потока и отправляют на светочувствительный сенсор, чтобы он определил расстояние до объекта. Преимущества: высокая точность и скорость работы. Недостатки: высокая цена, сложность конструкции и её настройки.
- Контрастная. Анализируется контраст сцены. Сдвигая линзы, камера пытается добиться максимальной контрастности объекта относительно фона. Преимущества: компактные размеры и низкая стоимость. Недостатки: система работает медленнее и плохо подходит для динамичных сцен.
- Гибридная. Сочетает фазовую и контрастную фокусировку, чтобы получить наилучший результат.
Программное обеспечение
ПО тоже можно считать частью камеры, ведь оно принимает непосредственное участие в получении результата съёмки. Сегодня ни один смартфон не отдаёт вам кадры как есть, без программной обработки. Сложные алгоритмы, которые часто используют обширную базу данных или технологии искусственного интеллекта, редактируют каждый снимок, чтобы «сделать вам красиво».
Сырые снимки будут недостаточно яркими и чёткими. ПО убирает пересвет, вытягивает тёмные участки, улучшает цвета, увеличивает резкость. Причём делает всё это автоматически и очень быстро.
Но есть и обратная сторона медали. Агрессивное шумоподавление может сделать снятое в сумерках фото зернистым — будто состоящим из множества мелких пятен. При этом ухудшается детализация, а цвета становятся неестественными.
На что влияет количество пикселей
В подробных характеристиках смартфона обычно указывается физический размер матрицы камеры — что‑то вроде 1/2,6″. На сайте производителя можно найти данные о размере пикселей в матрице. Этот параметр влияет на количество точек в кадре. Чем выше разрешение, тем лучше передаются детали.
Но если пиксели мелкие, каждый из них получает мало света и не может точно определить цвет точки реального изображения. В результате на фото появляется шум.
Фото с разным уровнем шума. Wikipedia
Шум — это разбросанные по кадру точки случайного цвета и яркости. Чем хуже освещённость и чем ниже качество матрицы камеры, тем больше шума будет на фото.
Его количество в кадре пропорционально размеру пикселя или квадрату диагонали матрицы. Если сравнивать две матрицы с точками размером 1,55 мкм и 1,1 мкм, то в кадре с первой будет вдвое меньше шума.
Имеет значение и динамический диапазон матрицы — её способность фиксировать весь спектр цветов и яркость окружающего мира. У дешёвых диапазон небольшой, и фото получаются выцветшими, мутными.
Почему производители смартфонов гонятся за пикселями
Потому что покупатели всегда хотят максимум. Даже если в авто на 300 лошадей приходится стоять в пробке или на крутом игровом компьютере раскладывать пасьянсы.
Какой смартфон вы купите при одинаковой цене: с камерой на 12 Мп или на 48 Мп? Выбрав второй, вы получите в четыре раза больше мегапикселей за те же деньги. Но ваши фото не улучшатся в четыре раза.
Матрица с большим количеством мелких пикселей дешевле, чем датчик с крупными точками, и продаваться она будет лучше.
Крупные матрицы занимают больше места внутри смартфона. Оптическая система для них также должна быть больше. Соответственно, для остальных частей в корпусе места окажется меньше. Смартфон станет толще или камера будет выпирать. Её придётся защищать закалённым или сапфировым стеклом. А это тоже деньги.
Продать толстый дорогой смартфон сложно. Проще заказать матрицы с большим количеством мелких пикселей и провести громкую маркетинговую кампанию: на фото с камеры добавить автоматический штамп «снято на супермегафлагман с 48 Мп», чтобы все знали, что кто‑то купил новый смартфон. А фанаты и профи пусть пользуются зеркалками.
Хотя Nokia, например, рискнула, и получились смартфоны‑легенды Lumia 1020 c камерами на 41 Мп. И это в 2013 году!
Смартфон Lumia 1020. Kārlis Dambrāns / Wikimedia Commons
От чего зависит качество фото на самом деле
Размер матрицы и пикселя
Если взять две матрицы одинакового разрешения, то фото лучшего качества потенциально получатся с большей из них. Там пиксели крупнее, а значит, на каждый при съёмке попадает больше фотонов. В результате субпиксели могут точнее определить цвет конкретной точки.
Казалось бы, если в одной матрице пиксели размером 1,4 мкм, а в другой — 1,2 мкм, они практически одинаковые. Но 17% — ощутимая разница, которая обязательно проявится в качестве фото и видео, особенно если вы снимаете при плохом освещении.
Ещё один важный момент — расстояние между соседними пикселями. В мелких матрицах производители на нём откровенно экономят. В более крупных — могут позволить качественно отделять соседние пиксели, чтобы они не влияли друг на друга.
Технология производства
Новые методы позволяют точнее определить интенсивность светового потока по меньшему количеству фотонов, а значит, обеспечить низкий уровень шума и хорошую цветопередачу, даже если вы снимаете в сумерках без вспышки.
Но нужно читать и анализировать. Например, в смартфоне HTC One (M7) предложили технологию UltraPixel. Производитель обещал серьёзный рост качества фото и видео.
Технология UltraPixel. YouTube‑канал Engineers World Online
На самом деле UltraPixel оказались всего лишь более крупными пикселями размером 2 мкм. Можно ли считать это новой технологией? Вряд ли. Для сравнения: в Google Pixel, который также собирала HTC и который в своё время считался одним из лучших камерафонов на рынке, была матрица с пикселями в 1,55 мкм. Размер камеры не увеличивали, чтобы не выросла толщина смартфона. Разрешение матрицы в 5 Мп было небольшим даже для 2014 года. В итоге очереди за HTC One (M7) не стояли.
Другой пример — технологии вроде Super Pixel или Quad Pixel. Четыре соседних пикселя крупной матрицы объединяют, чтобы получить фото меньшего разрешения, но лучшего качества. Решение чисто программное. Если матрица так себе, эффективность будет невысокой.
Стабилизация
Оптическая стабилизация всегда лучше цифровой. Алгоритмы постобработки всё равно будут применяться к кадру, и лучше, если он будет чётким изначально.
Для приближения объекта в кадре оптический зум смещает линзы, и качество фото практически не страдает. Цифровой зум растягивает часть картинки на всю площадь кадра. Такая функция доступна в любом фоторедакторе, часто даже в стандартном приложении камеры. Поэтому платить за цифровой зум не имеет смысла.
Система автофокусировки
Контрастный автофокус — недорогая система для посредственных камер. Фазовый автофокус подходит, если вы снимаете быстро бегающих детей, котов или спортсменов. Но идеальный вариант — гибридная система, которая сочетает преимущества фазовой и контрастной автофокусировки.
Диафрагма
Так как на смартфон снимают в самых разных ситуациях, камера с большей диафрагмой выиграет: f/1,7 лучше f/2,0. Чем значение больше (или чем меньше число после косой черты), тем больше светосила объектива и тем эффективнее он будет работать в сумерках или в помещении.
Бренд
Да, это не только рекламный инструмент. Бывает, что в китайском смартфоне и флагмане А‑бренда установлены одинаковые матрицы. Но снимки на выходе очень разные.
Если производитель не вкладывает силы и средства в разработку компонентов, технологий и ПО, красивых чётких кадров ждать не стоит. Если он экономит на всём, например ставит дешёвые объективы с плохой прозрачностью, то это отразится на результате.
Фотоблог 365
Технические характеристики современных флагманов действительно впечатляют. Например у Pentax и Nikon есть камеры с разрешением 36 мегапикселов, у Sony — 42, у Canon — даже 51. И это всё уже доступно прямо сейчас. А ведь еще существуют среднеформатные Hasselblad и PhaseOne с 100-мегапиксельными сенсорами. С тех пор, как в цифровых камерах начали поднимать планку качестве, и пленочные камеры начали вытесняться в качестве стандарта, разрешение было основным параметром над увеличением которого работали все производители.
Но кажется, что тренд на увеличение разрешения сенсоров фотокамер все-таки постепенно замедляется. Но все же из года в года производители, соревнуясь друг с другом, выпускают отдельные модели со всё большим разрешением. Поэтому очень важным становится вопрос: какое разрешение на самом деле нужно?
Естественно, что ответ на такой вопрос будет зависеть от личных предпочтений и целого ряда факторов. Но есть несколько моментов, от которых можно отталкиваться, чтобы определить какое разрешение нужно именно вам. Например, существуют данные о возможностях человеческого зрения, и если ваша целевая аудитория не является популяцией орлов, то эти рекомендации покажут минимально необходимое разумное разрешение.
Что такое разрешение?
Важно понять, о чем идет речь, когда мы говорим о разрешении фотографии. Разрешение, по сути, способность глаза, цифрового сенсора, принтера или экрана, делать различие между двумя точками. Чтобы вычислить это значение, нужно знать два параметра: расстояние между этими двумя точками и расстояние для просмотра этих двух точек. Представьте, что вы поставили две горящих свечи на расстоянии полуметра друг от друга, и отъехали от них на расстояние в километр. На этом расстоянии, скорее всего, вы не сможете сказать, смотрите ли вы на одну свечу или на две. Для того, чтобы точно увидеть две свечи, вам придется либо отодвинуть их друг от друга на большее расстояние, либо приблизиться к ним.
Соотношение между размером и дистанцией между наблюдателем и объектом может быть описано как угол, в градусах или угловых минутах, где 1 градус равен 60 угловым минутам. Для примера, размер полной Луны при наблюдении с Земли составляет около 0.5 градуса или 30 угловых минут. Это необходимый базовый элемент для дальнейшего понимания.
Глаз человека
Понятно, что основной вопрос, который возникает, это вопрос о том, какое разрешение и человеческого глаза.
20/20 — термин описывает нормальную остроту зрения, измеренную на расстоянии 20 футов (6 метров), это значение равно 1 угловой минуте. Это соответствует фактору 1/3438, который означает, что человек со зрением 20/20 сможет различить две свечи на расстоянии одного метра друг от друга с расстояния 3438 метров. Конечно, большинство людей имеют зрение хуже чем 20/20, а некоторые лучше, но так как это является стандартом для военных летчиков, давайте использовать его в качестве основы для измерений «достаточного» разрешения в фото.
При этом надо понимать, что фотографии никто не рассматривает с километрового расстояния. Поэтому эти числа не особенно помогают в понимании сути. Давайте попробуем сократить расстояние до более приемлемого значения. Для того чтобы определить разрешение глаза на расстоянии 30 см (или 12 дюймов), давайте поделим 30 на 3438. Получится 0.00872 см или 0.0035 дюйма. Это соответствует 286 PPI (точек на дюйм). То есть мы пришли к довольно привычному для фотографов значению. Оно равно 300 PPI и немного превышает рассчитанные 286 PPI. Это значит, что люди со зрением 20/20 не смогут различать отдельные точки, и фотография будет выглядеть гладкой и резкой с расстояния 30 см.
Размер отпечатка
Расчеты из предыдущего раздела, которые привели к значению близкому 300 PPI, не совсем то, что нам нужно. Ведь выяснили только плотность точек на снимке, а это является только частью решения. Для того чтобы определить разрешение снимка нужно знать размер готового отпечатка. Либо нам нужно посчитать обратное: максимальный размер фотографии, которую можно получить, на основе информации о разрешении сенсора фотоаппарата.
| Камера | Разрешение сенсора | Размер отпечатка при 300 PPI |
| iPhone 7 | 12 МП, 4608 x 2592 | 39.0 x 21.0 см |
| Fujifilm X-T2 | 24 МП, 6000 x 4000 | 50.8 x 33.8 см |
| Nikon D810 | 36 МП, 7360 x 4912 | 62.2 x 41.6 см |
| Sony A7R II | 42 МП, 7952 x 5304 | 64.8 x 44.9 см |
| Canon 5DS | 51 МП, 8688 x 5792 | 73.5 x 49.0 см |
Если вы фотографируете какой-то из многомегапиксельных фотоаппаратов и печатаете ваши снимки меньшего размера, чем указано в таблице, то теоретически вы тратите это разрешение зря, поскольку камера захватывает больше деталей, чем может увидеть глаз. Конечно, очень часто бывает польза от возможности обрезать на фотографии что-то лишнее, сохранив детали и качество изображения. Это значит, что всегда лучше иметь запас по разрешению. Если вы знаете окончательный размер отпечатка, вы можете легко определить минимально нужное разрешение путем умножения размера в дюймах на 300 (или 120, если размер будет в сантиметрах).
Расстояние для просмотра
Уже почти разобрались, но все равно это только часть решения. Как видно из примера со свечами, нам все еще необходимо учитывать расстояние, с которого осуществляется просмотр изображения. Число в 300 PPI получилось из расстояния в 30 см (или 12 дюймов, если так удобнее) от ваших глаз. На самом деле это очень близко, и в действительности не очень удобно.
Это поднимает еще один вопрос о нашем зрении. Глаза могут реально видеть мелкие детали в максимальном разрешении только в центральной части поля зрения. Область сетчатки с наибольшей концентрацией колбочек — желтое пятно — равна примерно 1% проценту от всей площади и охватывает примерно 2 градуса. Попробуйте посмотреть на клавиатуру, а периферическим зрением попытаться прочитать слова на экране. У вас это не получится. Это значит, что даже если человек смотрит на небольшую фотографию 10×15 см с расстояния 30 см, то он не может увидеть все детали одновременно. А смотреть на снимок 60 x 40 см с тридцати сантиметров вообще нелогично.
Если вместо 30 сантиметров смотреть на изображение с одного метра, то разрешение уже можно сделать в три раза меньше. Это будет соответствовать стандарту нормального зрения. Получается, что с 36-мегапиксельного сенсора можно будет получить картину размером 185×125 сантиметров. Возможно вам уже понятно, о чем речь. При увеличении размеров отпечатка нужно большее разрешение, то есть больше мегапикселов, но также, скорее всего, большие фотографии будут рассматривать с большего расстояния. Поэтому при увеличении размеров отпечатка не обязательно придется увеличивать количество мегапикселов. В конечном счете мы приходим к понятию углового разрешения. Если фотография занимает 10 градусов нашего поля зрения, то неважно какого она будет реального размера: хоть 10×15 при расстоянии в 30 сантиметров, хоть 50×75 см на полутора метрах. Наши глаза увидят одинаковое количество деталей.
Часто можно услышать, что большое разрешение сенсора нужно, если фотография будет печататься в формате большого рекламного щита. Но в действительности, большие рекламные конструкции рассматриваются с очень большого расстояния. Оно настолько большое, что значительное уменьшение разрешения никто не заметит. Если ближайшее расстояние, на которое вы сможете подобраться к рекламному щиту составит 10 метров, то изображению хватит 10 PPI, чтобы глаза не смогли увидеть отдельные точки. При разрешении 10 PPI снимок с телефона в 12 мегапикселов можно будет растянуть до 12 x 6 метров. При этом изображение не будет казаться пикселизированным. Можно объяснить немного иначе. В следующий раз, когда вы будете рассматривать рекламный щит с разумного расстояния, попробуйте закрыть его своим телефоном на расстояннии 30 сантиметров от лица. Скорее всего вы увидите, что телефон полностью перекрывает рекламный щит. Это говорит о том, что глаза способны увидеть ровно такое же количество деталей на экране телефона, как и на огромном рекламном щите.
Экраны
Если вы не собираетесь печатать ваши сники, и публикация в интернете является конечным результатом вашего изображения, то необходимость в высоком разрешении еще меньше. HD и FullHD экраны выглядят очень гладко при просмотре на рекомендованном расстоянии до экрана. При этом фактическое разрешение экрана не настолько высоко.
| Монитор | Количество точек по каждой стороне |
Разрешение в мегапикселах |
| HD 720p | 1280 x 720 | 0.9 |
| FullHD 1080p | 1920 x 1080 | 2 |
| UltraHD 4K | 3840 x 2160 | 8.3 |
| 27″ iMac 5K | 5120 x 2880 | 14.7 |
Если не брать масштабирования фотографий, то это максимальные пределы для этих экранов. При просмотре изображения на весь экран, лишние точки, которые не помещаются из-за разрешения экрана, будут просто отброшены. То есть большая часть ваших мегапикселов будет потрачено впустую, а ваша 51-мегапиксельная фотография произведет впечатление только на пиксельных маньяков.
Разрешение объективов
Но и это ещё не всё. Сенсор камеры может запечатлеть изображение настолько хорошее, насколько это позволит объектив. Разрешение оптики более трудно поддаются количественной оценке. Дело в том, что этот вопрос в большей степени имеет аналоговое решение. Например в DxOMark разработали понятие параметра «перцептивное разрешение», которое отражает эффективное разрешение комбинации сенсора камеры и объектива. Этот параметр указывается как одно число P-Mpix, но ведь мы знаем, что большинство объективов имеет более качественное изображение в центре и теряет резкость к краям. Так что довольно сложно понять, как эти перцептивные мегапикселы распределены по площади кадра. Однако такая оценка является полезной при сравнении разных объективов, и, раз мы знаем какой размер при печати нам нужен, то можем определить с помощью оценки P-Mpix, достаточно ли будет разрешение для наших целей.
Плохой объектив может легко превратить сенсор с очень высоким разрешением в маломегапиксельную камеру. Например, согласно тесту DxOMark, очень серьезный Nikon D810 может разрешить только 10 мегапикселов при использовании объектива Nikkor 28-300 f/3.5-5.6G. Таким образом, потенциал сенсора может быть даже избыточен для ваших задач, но низкое качество объектива может убить детализацию настолько сильно, что полученного разрешения уже не хватит.
Выводы
Конечно, можно сказать, что нужно просто иметь достаточно разрешения в запасе, чтобы не было никаких проблем. Но правда состоит в том, что цифровые камеры на сегодняшний день очень хороши, а эффективная разница между 24 и 50 мегапикселами, на практике, как правило, невоспринимаема. Конечно, если вы не увеличиваете или обрезаете фотографию до размеров, когда можно увидеть только небольшую часть снимка.
Суть заключается в том, что если вы не делаете очень больших отпечатков из ваших снимков, и не выставляете их где-то, где они будут внимательно изучаться (например в картинной галерее), то большая часть от разрешения вашей камеры будет потрачена впустую. Означает ли это, что необходимо срочно продать свой дорогой фотоаппарат и начать снимать на смартфон? Конечно нет. Ведь в первую очередь лучше иметь немного больше, чем столкнуться с ситуацией, когда разрешения не хватает. К тому же качество — это не только возможность получить множество мелких деталей. Важно учитывать динамический диапазон, способность работать в широком диапазоне чувствительности и массу других характеристик, которым трудно дать детальную количественную характеристику.
Покупка камеры является личным выбором и зависит от целого ряда факторов, предпочтений и потребностей. Разрешение очень часто проталкивается производителями как самая важная характеристика. Но оно не может быть единственным фактором. При сравнении фотоаппаратов, сначала решите какое минимальное количество мегапикселов нужно именно вам. А после этого можно уже изучать другие особенности камер.
Как не запутаться в мегапикселях и правильно выбрать смартфон с хорошей камерой
Как говорится: не все пиксели одинаково полезны. Как не запутаться в мегапикселях и правильно выбрать смартфон с хорошей камерой поможет данная статья, с конкретными примерами и детальной информацией. Если вы подбираете для себя смартфон или камерофон, то есть смысл предварительно изучить нюансы — разобраться в принципах фокусировки и стабилизации изображения и видео, а также узнать, какие бывают сенсоры и от каких производителей.
Содержание
Для чего нужны мегапиксели и камеры высокого разрешения
Смартфонов с современными камерами на 50-64-108 и так далее мегапикселей всегда привлекают внимание. В курилке с коллегами или на встрече с подругами удобно показать новинку с необычной камерой. Это всегда вызывает определенный WOW-эффект, чем и пользуются маркетологи брендов. Но чтобы эти мегапиксели в камере оказались действительно «полезными», то следует сделать несколько шагов, которые помогут понять назначение камеры в вашем смартфоне. Я не буду рассматривать откровенные подделки с фейковыми камерами (а таковые до сих пор встречаются в продаже). Поговорим об актуальных моделях, которые могут обеспечить действительно качественную съемку.
Для начала подумайте и определите цели, для которых будет использоваться камеры искомого смартфона. Это могут быть панорамные снимки или снимки на природе при естественном освещении — тут справится обычная камера со средним разрешением. Для групповых снимков уже желательно иметь отдельный широкоугольный сенсор, дополнительно к основной камере. Нужно ли 4К-видео, SlowMo или стабилизация при съемке с рук. Если вы увлекаетесь предметной или макросъемкой, то пригодится отдельный сенсор с соответствующим увеличением. Аналогичная ситуация и с оптическим/цифровым увеличением: некоторые смартфоны могут обеспечивать увеличение кадра до 100 раз (!). Подобный же подход можно применить и для фронтальной камеры. Для детальных селфи-снимков выпускают смартфоны с 20/32/40 Мп фронтальными камерами, даже встречаются сдвоенные фронталки — для широкоугольных групповых селфи.
Ну и самое значимое: сенсоры одинакового разрешения могут совершенно различаться по качеству и давать абсолютно разное изображение. Чаще всего встречаются производители Sony (сенсоры IMX), Samsung (сенсоры ISOCELL), OmniVision.
Для чего нужна оптическая стабилизация и какие есть способы фокусировки
Для качественной съемки с рук во время движения (при ходьбе, на бегу) требуется не только качественная оптика, но и наличие стабилизации. Существует как EIS (электронная стабилизация), так и OIS (оптическая стабилизация). Электронная стабилизация предполагает выравнивание обрезанного кадра в пределах общего снимка. Могут быть использованы специальные технологии электронной стабилизации и сглаживания на основе информации от датчиков ускорения смартфона. Гораздо лучше работает оптическая стабилизация — непосредственное сглаживание колебаний на линзе или матрице камеры. Виды оптической стабилизации могут быть совершенно разные и работать по разным принципам. Ниже приведена схема устройства подвеса (Gimbal 2.0 stabilisation) у флагманов Vivo.
Способы фокусировки также оказывают влияние на качество фотографий, а также на выдержку. При малой выдержке нужна быстрая фокусировка. Обычно используют фазовую автофокусировку, применяя дополнительные фотосенсоры. У более дорогих смартфонов могут быть дополнительно установлены лазерные дальномеры для фокусировки методом LDAF.
Какие бывают сенсоры в комбинированной камере
Современные смартфоны стараются выделиться своими фотосвойствами. Основные камеры включаются в общее дизайнерское оформления тыльной панели, выделяются различным образом, привлекают внимание. Если не брать в расчет элементы дизайна, а говорить конкретно о функциональности, то выделю основную и вспомогательные сенсоры комбинированной камеры. Так же, как правило, рядом с камерами присутствует одно- или двухцветная вспышка, могут располагаться датчики для автофокусировки (лазерные).
Вспомогательные сенсоры могут служить для телефото, макрофото, широкоугольные, сенсоры для создания эффектов (боке), датчики глубины сцены (для увеличения резкости снимка и фокусировки). Основные камеры используются высокого разрешения, причем позволяют снимать как в HighRes (например, 48 Мп, 64 Мп, 108 Мп и т.д.), так и одновременно снимать в стандартном режиме (12 Мп, 16 Мп и т.д.). Последний режим получается в результате объединения информации с соседних пикселей. Информация высокого разрешения с основного сенсора, иногда в комбинации с вспомогательными сенсорами, используется для получения цифрового увеличения (10х, 100х и т.д.).
Ультраширокоугольные сенсоры предназначены для групповых снимков и характеризуются широким углом зрения (FOV
120°). Обратите внимание, ультраширокоугольные сенсоры достаточно заметно искажает изображение по углам кадра и при приличном удалении от объектива. Если речь идет про оптическое увеличения, то могут встречаться отдельные сенсоры для 2х, 5х, 10х с соответствующей линзовой системой. Макросенсоры, как правило, имеют линзы с маленьким фокусным расстоянием. Для фокусировки могут применяться монохромные сенсоры с низким разрешением. Отмечу, что изредка попадаются необычные модели, укомплектованные дополнительно другими типами сенсоров. Например, модель Blackview BV6600 Pro оснащена тепловизионным сенсором FLIR с разрешением 80х60 точек.
В качестве примера можно рассмотреть бюджетный камерофон POCO M4 Pro. Мы видим оформленную в единый блок комбинированную камеру, состоящую из основного сенсора (в самом верху) на базе сенсора Samsung ISOCELL S5KJN1 на 50 Мп (f/1.8), Чуть ниже и левее — ультраширокоугольный сенсор на 8 Мп (f/2.2, FOV 119°). Правее расположена вспышка.
Информация о камерах в приложении
Для того, чтобы не ошибиться и узнать наверняка про используемые сенсоры, можно воспользоваться утилитами для теста. Например, проверка приложением Device Info HW показывает наличие конкретные фотосенсоров в смартфоне.
Это может быть и другое приложение, которое обеспечит отображение сенсоров камер. По наименованию всегда можно «вычислить» назначение конкретного сенсора и его разрешение. Например, на скриншоте фигурирует S5KHM2. Это сенсор высокого разрешения Samsung ISOCELL на 108 Мп. На следующем скриншоте сенсор S5K3J1 повторяется два раза — это не ошибка. Два одинаковых сенсора используются для реализации оптического увеличения: один установлен с линзой на 3х увеличения, второй — с линзой на 10х.
Таблица с характеристиками смартфонов
Для уточнения информации можно воспользоваться любыми доступными источниками информации. Это могут быть не только приложения и тестовые пакеты, но и сторонние сайты (например, gsmarena.com) и обзоры конкретных моделей смартфонов. Для удобства я привел протестированные лично модели в единую таблицу. По ссылкам доступны подробные обзоры и тесты, включая тест камеры.
| Результаты | Antutu | Разрешение камеры | Тип сенсора | Стабилизация |
| Смартфон Samsung S21 Ultra | 697748 | 108 Мп | Samsung ISOCELL S5KHM3 | EIS/OIS |
| Смартфон Vivo V21 | 396870 | 64 Мп | Samsung ISOCELL S5KGW3 | EIS/OIS |
| Смартфон Vivo V21e | 347988 | 64 Мп | Samsung ISOCELL S5KGW3 | EIS/OIS |
| Смартфон TCL 10 Pro | 252545 | 64 Мп | Samsung ISOCELL Bright S5KGW1 | EIS |
| Смартфон Xiaomi M11 Pro | 358076 | 108 Мп | Samsung ISOCELL S5KHM2 | OIS |
| Смартфон Realme GT Master Edition | 538923 | 64 Мп | Omnivision OV64B | EIS |
| Смартфон Xiaomi Mi11 Lite 5G NE | 526917 | 64 Мп | Samsung ISOCELL S5KGW3 | EIS |
| Смартфон Xiaomi Mi11 Lite | 351435 | 64 Мп | Samsung ISOCELL S5KGW3 | EIS |
| Смартфон Vivo X60 Pro | 710723 | 48 Мп | Sony IMX598 | OIS |
| Смартфон ZTE Nubia RedMagic 5G | 638565 | 64 Мп | Sony IMX686 | EIS |
| Смартфон Xiaomi Black Shark 4 | 599502 | 48 Мп | Sony IMX582 | EIS |
| Смартфон Poco X3 Pro | 542953 | 48 Мп | Sony IMX582 | EIS |
| Смартфон POCO X3 NFC | 278665 | 64 Мп | Sony IMX682 | EIS |
| Смартфон POCO M4 PRO | 387476 | 50 Мп | Samsung ISOCELL S5KJN1 | EIS |
| Смартфон POCO M3 PRO | 319078 | 48 Мп | OmniVision OV48B | EIS |
| Cмартфон POCO M3 | 180575 | 48 Мп | OmniVision OV48B | EIS |
| Смартфон POCO F3 5G | 718988 | 48 Мп | Sony IMX582 | EIS |
| Смартфон Xiaomi Redmi Note 10 | 223211 | 48 Мп | Sony IMX582 | EIS |
| Смартфон OnePlus Nord N10 5G | 316006 | 64 Мп | Omnivision OV64B | EIS |
| Смартфон Infinix ZERO 8 | 290582 | 64 Мп | Sony IMX686 | — |
| Смартфон Oppo Reno 4 Lite | 214512 | 48 Мп | Samsung ISOCELL S5KGM1 | — |
Примеры современных смартфонов
А чтобы была возможность сравнить непосредственно популярные модели, я привожу описание тыловых (и фронтальных) камеры для ряда актуальных моделей. Смартфоны ниже оснащены приличными сенсорами на 48. 64 Мп (и даже на 108 Мп). Можно наглядно увидеть отличия, особенно в части дополнительных сенсоров (иногда отсутствует ульраширокоугольный сенсоры, иногда — макросенсор).
Смартфон Realme GT Master Edition
Начну с одной из самых интересных моделей 2021 года. Это предтоповый смартфон Realme GT Master Edition с примечательным дизайном от Наото Фукасавы. Тройная тыловая камера представляет собой вертикальный блок с основным сенсором Omnivision OV64B на 64 Мп (f/1.8, 6 линз в пакете) с фазовой автофокусировкой (PDAF). Чуть ниже размещен ультраширокоугольный сенсор Sony IMX355 на 8 Мп (f/2.3, FOV 119°). Далее находится макросенсор Omnivision OV02B10 на 2 Мп (f/2.4).
Смартфон Samsung S21 Ultra
Не менее интересно будет взглянуть на флагман от Samsung. В самом верху расположен ультраширокоугольный сенсор Sony IMX563 на 12 Мп (F2.2, FOV 120°). Чуть ниже (в центре) располагается основной сенсор с высоким разрешением — Samsung ISOCELL S5KHM3 на 108 Мп (F1.8). Отмечу фазовую и лазерную автофокусировку. В самом низу располагается перископная камера Samsung S5K3J1 на 10 Мп с оптическим 5х/10х увеличением (F4.9 PDAF, OIS). Справа расположено окно лазерного дальномера для автофокусировки (LDAF), светодиодная вспышка, а также сенсор трехкратного увеличения Samsung S5K3J1 (также на 10 Мп, F2.4). Все сенсоры имеют фазовую автофокусировку, основной и сенсоры оптического увеличения — комбинированную систему стабилизации (OIS+EIS). Фронтальная камера Samsung S5KGH1 на 40 Мп (F2.2).
Смартфон Vivo X60 Pro
Еще один флагман — смартфон Vivo X60 Pro, может похвастать оптической стабилизацией на базе подвеса (Gimbal 2.0 stabilisation). Модель примечательна оптикой Carl Zeiss, основной сенсор на базе Sony IMX598 на 48 Мп (f/1.5), ультраширокоугольный сенсор Samsung ISOCELL S5K3L6 на 13 Мп ( f/2.2, FOV 120°). Аналогичный сенсор S5K3L6 на 13 Мп выступает в роли вспомогательного датчик изображения/макрокамеры.
Смартфоны Vivo V21 и V21e
Более доступный вариант камерофонов от Vivo- это модели Vivo V21 и Vivo V21e. Отмечу сенсор высокого разрешения Samsung ISOCELL S5KGW3 на 64 Мп (f/1.8, PDAF, OIS) в качестве основной камеры. Дополнительно установлен ультраширокоугольный сенсор OmniVision OV8856 на 8 Мп (f/2.2, FOV 120°). Cенсор OmniVision OV02B10 на 2 Мп (f/2.4) используется при создании эффектов (боке) и макросъемки.
Смартфон Xiaomi M11 Pro
Для флагмана M11 Pro от Xiaomi используется Samsung ISOCELL S5KHM2 на 108 Мп (f/1.75, 7 линз в пакете). Для широкоугольных снимков используется SONY IMX355 на 8 Мп (f/2.2, FOV 120º), а также вспомогательный сенсор Samsung S5K5E9 на 5Мп (f/2.4).
Смартфон TCL 10 Pro
Дизайн камер может стать частью маркетингового привлечения покупателей. Например, у смартфона TCL 10 Pro крайне необычный дизайн размещения четырех сенсоров и двух отдельных фотовспышек в единый блок. В качестве основного сенсора используется Bright S5KGW1 от Samsung на 64 Мп (f/1.79). Для широкоугольной съемки используется Samsung ISOCELL S5K3P9 на 16 Мп (f/2.4), а сенсоры GalaxyCore GC5035 на 5 Мп (f/2.2) и Omnivision OV02K10 на 2 Мп (f/2.4) обеспечивают макроснимки, эффекты съемки и комбинированный (оптический + цифровой) зум соответственно.
Смартфон Xiaomi Mi11 Lite 5G NE
Достаточно интересный и стильный камерофон Xiaomi Mi11 Lite 5G NE — на базе сенсоров Samsung GW3 S5KGW3 на 64Mп (1/1.8"). За широкоугольную съемку отвечает Sony IMX355 на 8 Мп (f/2.2), а за эффекты и макро — Samsung S5K5E9 на 5Мп (f/2.4).
Смартфоны POCO X3 Pro и Xiaomi Black Shark 4
Две проверенных модели: POCO X3 Pro и Xiaomi Black Shark 4 — на базе неплохого сенсора Sony IMX582 на 48 Мп. Отмечу, что базовая версия POCO X3 NFC использует сенсор более высокого разрешения — Sony IMX682 на 64 Мп.
Проверка камеры методом тестирования
Если с характеристиками определились и узнали как проверить конкретные установленные сенсоры в смартфоне, то можно переходить к проверке камеры непосредственно. Во-первых, сделайте тестовые снимки в максимальном разрешении. Для того чтобы активировать настройку HighRes фотографии, нужно поискать соответствующий значок в шторке камеры или на нижней панели. Как вариант — активировать настройку в опциях. Во-вторых, проверьте результат (увеличение, свойства). В-третьих, проверьте необходимые пункты в меню камеры (режимы съемки, настройки, дополнительные функции и т.д.).
В зависимости от версии программного обеспечения, приложения для камеры могут отличаться по расположению функций, опций и режимов. При наличии широкоугольной камеры будет возможность снять в 0.6х (или ultra wide). При наличии оптического зума будут опции съемки в 2х/5х/10х. Могут присутствовать дополнительные режимы съемки: ночная, портретная, ручная, панорамная и т.д. Как правило, режим съемки в высоком разрешении (48/64/108 Мп) выключен по умолчанию и активируется отдельно в шторке или в меню.
Для теста желательно выбрать ясную солнечную погоду и сфокусироваться на объекте. Увеличьте снимок. Не должно быть размытия или признаков интерполяции. Обратите внимание на прямые линии в перспективе — качественная оптика на дорогих смартфонах будет давать четкое изображение, а на бюджетных моделях, где «сэкономили» можно встретить подобные искажения.
Примеры съемки Sony IMX
Приведу примеры уже сделанных снимков в высоком разрешении, которые изъял из обзоров смартфонов по ссылкам выше. Для начала — пример съемки сенсора Sony IMX598 на 48 Мп со смартфона Vivo X60 Pro.
Качество цветопередачи достаточно неплохое, снимки четкие. Если увеличить участок фотографии и сделать кроп, то можно проанализировать снимок в деталях. Отмечу высокую четкость, минимальный шум, приличную резкость на участках фотографий ниже.
Приведу еще один пример со смартфонов POCO X3 Pro и Xiaomi Black Shark 4. Как я уже сказал выше, обе модели оснащаются сенсором Sony IMX582 на 48 Мп.
Цветопередача ничуть не хуже, снимки резкие и четкие. При увеличении можно рассмотреть фотографии в деталях.
Примеры съемки Samsung ISOCELL
Достаточно интересно будет сравнить снимки с аналогичными результатами смартфонов на базе сенсоров Samsung ISOCELL S5KGW3. Например, с Vivo V21 или V21e. Ниже пример съемки Samsung ISOCELL S5KGW3 на 64 Мп.
Отмечу несколько другую цветопередачу, но также яркую. Снимки сочные, кропы — детальные. Если увеличить кадр, то увидим прямые линии, отсутствие «мыла», правильную перспективу.
Примеры съемки OmniVision
Еще один пример съемки для сенсоров OmniVision. В качестве «подопытного» смартфона выступает Realme GT Master Edition с OV64B на 64 Мп. Я бы сказал, что OmniVision устанавливается в бюджетные модели, но… качество снимков достаточно приличное и не уступает флагманским моделям.
При увеличении OmniVision также показывает высокое качество и детальный снимок.
Небольшая ремарка: вполне могут встретиться смартфоны с сенсором высокого разрешения (например, OmniVision на 48 или 64 Мп), но с дешевой оптикой. Такие смартфоны будут выдавать зашумленные снимки, с размытыми деталями. Также отмечу программную обработку фотографий. Ряд производителей, например, Xiaomi могут искусственно повышать цветопередачу, делая снимки ненатурально яркими, искажая картинку. Для кого-то это может быть приемлемо. Для кого-то будет желательна натуральная картинка. Это дело вкуса. Постобработку снимков всегда можно сделать как на компьютере, так и на смартфоне с помощью профильных приложений (LR и т.д.). Для этого удобно, если смартфон умеет сохранять изображения в RAW-формате.
Примеры оптических искажений
Выше я упоминал зависимость результата от используемой оптической системы. Приведу несколько примеров неудачной комбинации сенсора и оптики в смартфоне. Например, в OnePlus Nord N10 несмотря на приличный сенсор Omnivision OV64B картинка по краям искажается. На снимках при увеличении деталей, близких к границе кадра видны искривления прямых линий и перспективы, наклон вертикальных линий в сторону.
Аналогичная ситуация выглядит и для бюджетного камерофона POCO M3. Если увеличить участок, близкий к границе кадра, то можно увидеть размытые объекты или не в фокусе.
Ситуация еще хуже у смартфона Oppo Reno 4 Lite, несмотря на приличный сенсор Samsung ISOCELL S5KGM1 на 48 Мп. Если взять фотографию, сделанную при хорошем освещении и увеличить участок.
… то увидим, что в кадре обильно присутствует шум, расфокусированы мелкие детали заднего плана, имеется искажения цветопередачи и перспективы. Увы, но это действительно хороший пример, когда количество мегапикселей не имеет значение.
Аналогичная ситуация и у бюджетника Infinix Zero 8. При сильном увеличении появляется шум, размытость и нечеткость.
Какой толк от такой камеры высокого разрешения, если при сильном увеличении теряются абсолютно все мелкие детали и размываются на заднем фоне? Это риторический вопрос.
Свойства файлов фотографий
Достаточно многое могут сказать свойства файлов фотоснимков, которые были сделаны на конкретном смартфоне. Для этого можно открыть файловый менеджер прямо на смартфоне и выбрать «Свойства» в контекстном меню. При максимальном разрешении размер фотографии будет около 8000 х 6000 точек (для камер на 48 Мп) или 9216 х 6912 точек (для камер на 64 Мп). При этом обычное значение будет 4000 х 3000 или 4608 х 3456 точек соответственно. Еще один момент — для топовых камер на 108 Мп разрешение фотографий составляет 9024 х 12032 точек, а размер файла — около 20 Мб. Учитывайте это при выборе.
Так что при покупке постарайтесь сделать тестовый снимок и проверьте свойства файлов фотографий. Это всегда можно сделать в шоуруме или при осмотре смартфона. То же самое касается и снимков с фронтальных камер.
Заключение и выводы
Я специально не стал заострять внимание на дополнительных режимах съемки (портретный, специальные режимы), возможностях ручной съемки, а также на видеосъемке. Отмечу, что возможности записать ролик в честном 4К@30fps или SlowMo вполне могут стать ключевым фактором при выборе конкретной модели.
Также хочу обратить внимание на то, почему не стоит гнаться за маркетинговыми новинками аля «новый сенсор на 50 Мп», или «новейшая камера на 108 Мп». Безусловно, новые смартфоны могут дать картинку высокого разрешения, которую можно приближать и приближать. Но в итоге получается что-то вроде мутного пятна с размытыми деталями, искажениями прямых линий и приличным уровнем шума на снимке.
По приведенным примерам выше могу обоснованно сказать, что гораздо проще и надежнее взять смартфон с проверенным сенсором Sony IMX582 на 48 Мп, чем «повестись» на призывы рекламщиков и взять что-то на базе OmniVision. Но качественное отличие будут иметь модели с реально хорошей оптикой. Это не обязательно должна быть брендовая оптика (Hasselblad, Carl Zeiss и прочее), достаточно иметь просчитанный пакет линз для устранения аберраций и других видов искажений, а также изготовленный из приличных материалов.
А если вы занимаетесь профессиональной или любительской съемкой, то постарайтесь выбрать смартфон с поддержкой оптической стабилизации камеры — это будет наиболее заметно по результатам. В любом случае, выбрать смартфон с качественной камерой вполне возможно. Главное — представлять для себя его назначение и правильно ориентироваться в моделях и установленных сенсорах.
С другими тестами и обзорами смарт-гаджетов и техники, а также подборками вы можете ознакомиться по ссылкам ниже и в моем профиле.