Perché la corsa ai megapixel negli smartphone è assurda

2024 Autore: Malcolm Clapton | [email protected]. Ultima modifica: 2023-12-17 04:01

La qualità della foto dipende da molte caratteristiche, quindi la fotocamera da 48 megapixel continua a non dire nulla.

Come funziona la fotocamera dello smartphone

Una fotocamera è una cosa complessa: combina un sensore, un sistema ottico, un controller e altri componenti ausiliari, oltre a un software per l'elaborazione di foto e video. Consideriamo ogni elemento in modo più dettagliato.

Matrice

La matrice è un microcircuito rettangolare costituito da elementi sensibili alla luce - pixel. Ogni pixel contiene tre subpixel. Un sub-pixel trasmette solo determinate lunghezze d'onda: per rosso, verde o blu (rosso, verde, blu). Questo modello di colore è chiamato RGB.

Inoltre, la matrice può essere monocromatica, senza filtri colorati. Tre volte più fotoni cadono su ciascuno dei suoi pixel. Di conseguenza, le foto in bianco e nero sono più nitide. Tali matrici possono essere utilizzate per migliorare l'immagine a colori di un altro modulo telecamera.

Una delle caratteristiche principali di una matrice è la risoluzione. Riflette quanti pixel si adattano su di esso.

lente

La minuscola lente dello smartphone è quasi un gioiello. Un sistema raro include 4-5 elementi, di solito 7-8 o più.

Negli smartphone con più fotocamere, ogni matrice avrà il proprio obiettivo. Ognuno di loro risolve il proprio problema:

• Teleobiettivo (teleobiettivo) è necessario per le riprese da una lunga distanza.
• Angolo ampio (shirik) aiuterà a inserire più oggetti nella cornice - questo è utile per le foto di gruppo e la fotografia di architettura.
• universale l'obiettivo ti permetterà di riprendere moderatamente bene qualsiasi soggetto: da un ritratto a un paesaggio.
• Obiettivo varifocale (zoom) può avvicinare il soggetto.

Le lenti per smartphone sono realizzate in vetro o polimeri speciali. Se la loro trasparenza è tutt'altro che ideale e gli elementi non sono ben inseriti, non aspettarti buone foto. Anche se l'obiettivo si sposta di pochi micron, il sistema ottico si sfoca.

Diaframma

Il diaframma è il foro attraverso il quale la luce entra nella fotocamera. La quantità di luce che il sensore può ricevere dipende da questo. Il valore dell'apertura viene emesso in formato f/1,7.

Sistema di stabilizzazione

La stabilizzazione compensa la sfocatura causata dal movimento della fotocamera, ad esempio quando si scatta a mano libera invece di utilizzare un treppiede. Può essere di due tipi:

• Ottico. Un onesto sistema elettronico-meccanico che tiene fisicamente la fotocamera in una posizione (almeno ci prova). Offre foto più nitide con rumore minimo ed elimina virtualmente la necessità di elaborazione software.
• Elettronico. Questi sono algoritmi software. La fotocamera trema ancora, ma analizzando diversi fotogrammi si ottiene un risultato più o meno decente.

Sistema di messa a fuoco automatica

L'autofocus stesso determina la distanza dall'oggetto e regola di conseguenza i parametri dell'ottica della fotocamera. Nei moderni smartphone vengono utilizzati tre tipi di sistemi:

• Fase. Speciali sensori raccolgono i raggi luminosi in diversi punti del telaio. La luce viene quindi suddivisa in due flussi e inviata a un sensore di luce per determinare la distanza dall'oggetto. Vantaggi: alta precisione e velocità di lavoro. Svantaggi: prezzo elevato, complessità del design e delle sue impostazioni.
• Contrasto. Viene analizzato il contrasto della scena. Spostando le lenti, la fotocamera cerca di massimizzare il contrasto del soggetto sullo sfondo. Vantaggi: dimensioni compatte e basso costo. Svantaggi: Il sistema è più lento e non è adatto per scene dinamiche.
• Ibrido. Combina la messa a fuoco di fase e contrasto per ottenere i migliori risultati.

Software

Anche il software può essere considerato parte della fotocamera, perché è direttamente coinvolto nell'ottenimento del risultato dello scatto. Oggi nessuno smartphone ti regala i frame così come sono, senza elaborazione software. Algoritmi sofisticati, che spesso utilizzano un vasto database o una tecnologia di intelligenza artificiale, modificano ogni scatto per "farti bella".

Le immagini grezze non saranno sufficientemente luminose o chiare. Il software rimuove la sovraesposizione, disegna le aree scure, migliora i colori, aumenta la nitidezza. E fa tutto questo automaticamente e molto rapidamente.

Ma c'è anche un rovescio della medaglia. La riduzione del rumore aggressiva può far apparire sgranata una foto scattata al crepuscolo, come se contenesse molti piccoli granelli. Questo degrada i dettagli e rende i colori innaturali.

Cosa influenza il numero di pixel?

Le specifiche dettagliate di uno smartphone di solito indicano la dimensione fisica della matrice della fotocamera, qualcosa come 1/2, 6 ″. Sul sito Web del produttore, puoi trovare i dati sulla dimensione dei pixel nella matrice. Questo parametro influenza il numero di punti nel frame. Maggiore è la risoluzione, migliori sono i dettagli riprodotti.

Ma se i pixel sono piccoli, ciascuno di essi riceve poca luce e non può determinare con precisione il colore di un punto nell'immagine reale. Di conseguenza, nella foto appare del rumore.

Il rumore è costituito da punti sparsi di colore e luminosità casuali. Minore è l'illuminazione e minore è la qualità della matrice della fotocamera, maggiore sarà il rumore nella foto.

Il suo numero nel frame è proporzionale alla dimensione dei pixel o al quadrato della diagonale della matrice. Se confrontiamo due matrici con punti di dimensione 1, 55 µm e 1, 1 µm, allora nel frame con il primo ci sarà metà del rumore.

Anche la gamma dinamica della matrice è importante: la sua capacità di catturare l'intero spettro di colori e luminosità del mondo circostante. Quelli economici hanno una piccola gamma e le foto risultano sbiadite, confuse.

Perché i produttori di smartphone inseguono i pixel

Perché gli acquirenti vogliono sempre il massimo. Anche se in un'auto per 300 cavalli devi stare in mezzo al traffico o giocare a solitario su un fantastico computer da gioco.

Quale smartphone compreresti allo stesso prezzo: con una fotocamera da 12MP o da 48MP? Scegliendo il secondo, ottieni quattro volte più megapixel allo stesso prezzo. Ma le tue foto non miglioreranno quattro volte.

Un sensore con molti pixel piccoli è più economico di un sensore con pixel grandi e venderà meglio.

Le matrici di grandi dimensioni occupano più spazio all'interno dello smartphone. Anche il sistema ottico per loro dovrebbe essere più grande. Di conseguenza, ci sarà meno spazio per il resto delle parti del corpo. Lo smartphone diventerà più spesso o la fotocamera sporgerà. Dovrà essere protetto con vetro temperato o zaffiro. E anche questo è denaro.

Vendere uno smartphone grasso e costoso è difficile. È più facile ordinare matrici con un numero elevato di pixel piccoli e condurre una campagna di marketing rumorosa: aggiungi un timbro automatico "scatto con un supermegaflagman da 48 MP" alla foto della fotocamera, in modo che tutti sappiano che qualcuno ha acquistato un nuovo smartphone. E lascia che fan e professionisti utilizzino le reflex digitali.

Anche se Nokia, ad esempio, ha colto l'occasione e ha ottenuto i leggendari smartphone Lumia 1020 con fotocamere da 41 megapixel. E questo è nel 2013!

Da cosa dipende realmente la qualità della foto?

Dimensione matrice e pixel

Se si prendono due matrici con la stessa risoluzione, la foto di qualità migliore si otterrà potenzialmente con la più grande di esse. Lì, i pixel sono più grandi, il che significa che più fotoni cadono su ciascuno durante le riprese. Di conseguenza, i subpixel possono determinare con maggiore precisione il colore di un punto specifico.

Sembrerebbe che se in una matrice i pixel hanno una dimensione di 1, 4 micron e nell'altra - 1, 2 micron, sono praticamente gli stessi. Ma il 17% è una differenza tangibile che si vedrà sicuramente nella qualità di foto e video, soprattutto se scatti in condizioni di scarsa illuminazione.

Un altro punto importante è la distanza tra i pixel adiacenti. In piccole matrici, i produttori francamente risparmiano su di esso. In quelli più grandi, possono consentire di separare qualitativamente i pixel vicini in modo che non si influenzino a vicenda.

Tecnologia di produzione

Nuovi metodi consentono di determinare con maggiore precisione l'intensità del flusso luminoso da un minor numero di fotoni, il che significa che è possibile garantire un basso rumore e una buona resa cromatica, anche se si scatta al tramonto senza flash.

Ma devi leggere e analizzare. Ad esempio, lo smartphone HTC One (M7) offriva la tecnologia UltraPixel. Il produttore ha promesso un serio aumento della qualità di foto e video.

In effetti, gli UltraPixel si sono rivelati solo pixel più grandi di 2 micron. Può essere considerata una nuova tecnologia? Improbabile. Per fare un confronto: il Google Pixel, che anche HTC ha assemblato e che un tempo era considerato uno dei migliori cellulari con fotocamera sul mercato, aveva una matrice con pixel di 1,55 micron. Le dimensioni della fotocamera non sono state aumentate per non aumentare lo spessore dello smartphone. La risoluzione della matrice di 5 megapixel era piccola anche per il 2014. Di conseguenza, non c'erano code per HTC One (M7).

Un altro esempio sono le tecnologie come Super Pixel o Quad Pixel. Quattro pixel adiacenti di una matrice grande vengono combinati per ottenere una foto di risoluzione inferiore, ma di qualità migliore. La soluzione è puramente software. Se la matrice è così così, l'efficienza sarà bassa.

Stabilizzazione

La stabilizzazione ottica è sempre migliore di quella digitale. Gli algoritmi di post-elaborazione verranno comunque applicati al fotogramma ed è meglio se inizialmente è nitido.

Ingrandisci

Per avvicinarsi al soggetto nell'inquadratura, lo zoom ottico sposta le lenti e la qualità della foto non viene praticamente influenzata. Lo zoom digitale estende parte dell'immagine per riempire l'intero fotogramma. Questa funzione è disponibile in qualsiasi editor di foto, spesso anche in un'applicazione fotografica standard. Pertanto, non ha senso pagare per lo zoom digitale.

Sistema di messa a fuoco automatica

Contrast AF è un sistema economico per fotocamere mediocri. La messa a fuoco automatica a rilevamento di fase è adatta se stai fotografando bambini, gatti o atleti che corrono velocemente. Ma l'opzione ideale è un sistema ibrido che combina i vantaggi del rilevamento di fase e dell'autofocus a rilevamento del contrasto.

Diaframma

Poiché uno smartphone viene utilizzato per scattare in una varietà di situazioni, ne trarrà vantaggio una fotocamera con un'apertura maggiore: f / 1, 7 è migliore di f / 2, 0. Maggiore è il valore (o minore è il numero dopo la barra), maggiore è l'apertura dell'obiettivo e più efficace sarà lavorare al crepuscolo o al chiuso.

Marchio

Sì, non è solo uno strumento pubblicitario. Succede che la stessa matrice sia installata nello smartphone cinese e nell'ammiraglia del marchio A. Ma gli scatti in uscita sono molto diversi.

Se il produttore non investe sforzi e denaro nello sviluppo di componenti, tecnologie e software, non dovresti aspettarti cornici belle e chiare. Se risparmia su tutto, ad esempio, indossa lenti economiche con scarsa trasparenza, ciò influirà sul risultato.

Cosa ricordare

• Decine di megapixel sono principalmente di marketing. La qualità di foto e video non dipende direttamente da loro.
• Anche 5 o 8 megapixel sono sufficienti per stampare un'immagine di buona qualità su un foglio orizzontale. La risoluzione dello schermo 4K di un televisore avanzato è di circa 8-9 megapixel. Full HD - solo 2 megapixel.
• I pixel più grandi raccolgono più luce. Il risultato è una cornice nitida e ben dettagliata con una riproduzione naturale dei colori e nessun rumore.
• Se non vuoi perdere tempo con la teoria, passa alla pratica. Recensioni comparative di smartphone e foto delle fotocamere (frammenti a grandezza naturale e ritagliati - tagliati e ingranditi) consentiranno di comprendere lo stato reale delle cose.