Cosa dicono le caratteristiche delle fotocamere degli smartphone e puoi fidarti di loro?

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

Lifehacker spiega come calcolare decine di megapixel e diverse lunghezze focali.

All'alba dello sviluppo degli smartphone, spiccava una categoria separata: il telefono con fotocamera: in questi gadget la massima attenzione era rivolta alla fotocamera. Ora ogni modello di punta di quasi tutti i marchi sta cercando di attirare l'attenzione con l'implementazione della fotocamera più complessa e interessante. Le caratteristiche dei dispositivi sono mascherate da parole forti, slogan audaci, numeri enormi e i loro nomi di tecnologie. Ma è possibile sottrarre loro qualcosa di utile e capire se questa fotocamera è in grado di produrre un'immagine decente? Scopriamolo ora.

Caratteristiche principali delle fotocamere per smartphone

Le caratteristiche di una fotocamera per smartphone sono essenzialmente le stesse di una qualsiasi fotocamera digitale. Ma devi capire di cosa è responsabile questo o quel parametro.

Megapixel

I produttori prestano la massima attenzione a loro nelle campagne pubblicitarie. Un pixel è un elemento sensibile alla luce su un sensore della fotocamera o un fotodiodo. Consiste di quattro subpixel, ognuno dei quali, grazie ai filtri di luce, lascia passare solo la luce della propria ombra. Molto spesso questi sono rossi, blu e verdi. Dalla combinazione di questi colori si ottiene un punto della tonalità richiesta e della luminosità desiderata.

Alcuni produttori si stanno allontanando dallo schema più popolare e aggiungono il bianco o il giallo ai filtri di colore rosso, blu e verde. In questo caso, il fotodiodo cattura più luce e le immagini sono più luminose.

I megapixel mostrano la risoluzione con cui la fotocamera è in grado di scattare foto, ovvero di quanti milioni di pixel sarà composta l'immagine finale.

Oggi molti produttori presentano smartphone con fotocamere da 48, 64 o 108 megapixel che funzionano in modalità dot merging. In tali sensori, i pixel non sono costituiti da quattro, ma da 16 subpixel, combinati per quattro. Mentre in un sensore classico, ad esempio, un pixel è costituito da un subpixel blu, due verdi e uno rosso, nelle fotocamere ad alta risoluzione è costituito da quattro subpixel blu, otto verdi e quattro rossi.

Aumentando il numero di pixel, aumenta la sensibilità alla luce e aumenta la gamma dinamica dell'immagine, la differenza tra le aree più scure e più chiare della foto. Ma allo stesso tempo, le fotocamere da 48 megapixel, a causa di una tale combinazione, creano infatti immagini con una risoluzione di 12 megapixel. E qui non c'è niente di sbagliato: questo è il caso in cui la quantità si trasforma in qualità e le immagini con una risoluzione di 4000 × 3000 (quegli stessi 12 megapixel) sono abbastanza per la pubblicazione sui social network.

Dimensioni del sensore

Questo è forse l'elemento più importante della fotocamera di uno smartphone. La dimensione del sensore indica l'area su cui si trovano i diodi fotosensibili. Più grande è il sensore, più grandi possono essere i pixel stessi e più grande è il pixel, meglio raccoglie la luce. Le dimensioni tipiche dei pixel nei moderni sensori delle fotocamere mobili vanno da 0,8 a 2,4 micron, tuttavia, quest'ultimo è ottenuto proprio combinando i subpixel, di cui abbiamo parlato nel paragrafo precedente.

Più luce è in grado di catturare il sensore, migliori saranno le immagini catturate dalla fotocamera. Ciò è particolarmente importante quando si scatta in condizioni di scarsa illuminazione. E in una situazione del genere, potrebbe risultare che un sensore con un numero inferiore di pixel più grandi produrrà un'immagine migliore rispetto a un sensore con un numero maggiore di pixel più piccoli, perché ogni fotodiodo ha catturato più luce e, di conseguenza, più informazioni.

Cioè, una fotocamera con meno pixel nelle sue specifiche può superare una fotocamera con un numero enorme di pixel a causa del fatto che i pixel stessi sono più grandi.

Nei moderni smartphone, le dimensioni dei sensori sono indicate in frazioni di pollice. Il sensore più grande - il Samsung ISOCELL GN2 da 50 megapixel - è installato nello Xiaomi Mi 11 Ultra: la sua diagonale è di 1/1, 12 pollici.

Lenti a contatto

Gli obiettivi utilizzati hanno un impatto significativo sulla qualità dell'immagine. Sono costituiti da lenti: lastre trasparenti con determinate proprietà ottiche. La funzione principale di una lente è quella di distorcere correttamente il fascio di luce incidente. Il tipo di distorsione dipende dalla forma della lastra.

Le lenti sono spesso costituite da più lenti, poiché una non è sufficiente. Lenti curve e concave di diversa densità si alternano tra loro. La selezione e il posizionamento corretti nell'obiettivo influiranno sulla chiarezza e sul contrasto dell'immagine. Con lenti curve, può verificarsi distorsione ottica. In alcuni obiettivi, come i grandangolari, la distorsione, al contrario, è diventata una cifra stilistica. È vero, alcuni dispositivi li correggono a livello di codice nella fase di post-elaborazione.

Nei moderni smartphone, i moduli della fotocamera sono costituiti da diversi obiettivi, ognuno dei quali ha il proprio sensore, adatto a un compito specifico. Molto spesso si tratta di obiettivi standard, grandangolari e macro. Allo stesso tempo, non si può dire che gli smartphone con più obiettivi ovviamente scattino meglio che con uno: dipende dall'implementazione di un particolare dispositivo. Può capitare che tra le tante fotocamere in un modulo, nessuna dia un risultato accettabile e la quantità non si trasformi in qualità.

Lunghezza focale e apertura

Più bassa è la lunghezza focale, maggiore è l'angolo di campo dell'obiettivo e viceversa: gli obiettivi con una lunghezza focale elevata sparano lontano, ma allo stesso tempo con un piccolo angolo di campo.

L'apertura mostra quanta luce colpisce il sensore della fotocamera attraverso l'obiettivo. La maggior parte degli smartphone ha un'apertura fissa, che è il rapporto tra la lunghezza focale e la dimensione dell'ingresso della fotocamera.

Più luce colpisce il sensore e più grande è l'ingresso della fotocamera, minore è la profondità di campo, ovvero solo il soggetto sarà a fuoco e lo sfondo dietro di esso sarà sfocato.

Per aumentare la profondità di campo, è necessario ridurre l'ingresso, tuttavia questo ridurrà anche la luminosità. Negli smartphone, questo viene spesso ottenuto in modo programmatico. Tuttavia, i dispositivi moderni utilizzano moduli con diversi obiettivi, con obiettivi di diverse dimensioni, lunghezze focali e aperture diverse. Quindi, invece di fare affidamento sull'elaborazione software, puoi passare da un obiettivo all'altro.

Gli smartphone oggi sono dotati di avanzati sistemi di messa a fuoco automatica. Ad esempio, nella tecnologia PDAF, alcuni dei punti sul sensore della fotocamera vengono utilizzati come punti focali. Due pixel adiacenti sono posizionati in modo che uno di essi percepisca il flusso luminoso proveniente dall'alto e l'altro dal basso e il sistema regola la messa a fuoco se sui pixel cadono diverse quantità di luce.

C'è anche l'autofocus laser e basato sul contrasto. Alcune aziende utilizzano tecnologie nelle fotocamere che consentono di mettere a fuoco oggetti specifici nell'inquadratura, ad esempio, riconoscere i volti e renderli più nitidi.

Ingrandisci

Lo zoom mostra quanto può essere vicina l'immagine. Ci sono due opzioni di zoom: digitale e ottico. Il digitale semplicemente ingrandisce e ritaglia l'immagine a grandezza naturale. L'obiettivo ottico utilizza lenti speciali per l'ingrandimento, che, grazie al corretto sistema di lenti, possono guardare lontano.

Con lo sviluppo delle fotocamere negli smartphone, sono comparsi sempre più moduli con zoom ottico, di solito 2X o 3X. Tuttavia, ci sono anche opzioni che i produttori chiamano periscopi. Tali obiettivi utilizzano un sistema di lenti e specchi posizionati lateralmente nel corpo dello smartphone e, grazie a loro, è possibile ottenere, ad esempio, uno zoom di cinque volte. Quanto puoi avvicinarti a un'immagine dipende dalla lunghezza focale.

Lo zoom ottico massimo che gli smartphone offrono oggi è 10x. Si trova in Huawei P40 Pro + (è in esso che viene utilizzato lo stesso "periscopio") e nei singoli obiettivi del Samsung Galaxy S21 Ultra. Per quei casi in cui non è necessario uno zoom così forte, questi smartphone hanno anche obiettivi con un ingrandimento inferiore - tre volte.

Sensori ausiliari

Sensori di luce, sensori di profondità, telemetri, lidar: tutti questi sistemi aiutano lo smartphone a capire dove si trovano gli oggetti fotografati, come sono illuminati, se si muovono o meno. Lo smartphone utilizza i dati ottenuti sia nel mirino che nel processo di post-elaborazione, completando e modificando l'immagine.

La risoluzione dei sensori è tutt'altro che il parametro più importante: è sufficiente un numero molto ridotto di pixel perché svolgano bene le loro funzioni. Pertanto, non dovresti essere sorpreso di vedere, ad esempio, un sensore di profondità con una risoluzione di 2 megapixel: ce ne sono abbastanza per il suo funzionamento.

Risoluzione video e frame rate

La risoluzione video indica quanti pixel saranno contenuti in un fotogramma. E il frame rate è quanti di questi fotogrammi al secondo verranno presi.

Man mano che i pixel crescono, i dettagli e la chiarezza dell'immagine migliorano. All'aumentare della frequenza dei fotogrammi, l'effetto di sfocatura diminuisce, il video appare più nitido e viene percepito meglio dall'occhio umano. Inoltre, i video acquisiti a frame rate elevati possono essere rallentati fino ai soliti 24 fps per un interessante effetto al rallentatore.

HDR

HDR sta per High Dynamic Range, che è una grande differenza tra le parti più scure e più chiare di un'immagine. La fotocamera in modalità HDR scatta diverse foto (nel caso di riprese video - fotogrammi) con diverse esposizioni e poi le combina, bilanciando le aree chiare e scure. A causa di ciò, è possibile ottenere un contrasto e un dettaglio dell'immagine più elevati.

Magia di post-elaborazione

Le caratteristiche aride delle fotocamere degli smartphone sono, ovviamente, confuse e spaventose. E il problema principale è che non è realistico capire solo da questi numeri come scatterà la fotocamera dello smartphone.

Oltre al sistema di obiettivi e sensori attorno alla fotocamera, c'è anche un'imbracatura dal processore di immagini e dal software di post-elaborazione: algoritmi che analizzano i dati ricevuti e utilizzano vari potenziatori proprietari. Di conseguenza, le aziende che utilizzano gli stessi sensori possono ritrovarsi con immagini completamente diverse a causa di diversi sistemi di post-elaborazione.

Ogni produttore ha il proprio approccio alla resa cromatica e all'analisi dei confini degli oggetti. Ogni azienda utilizza una varietà di trucchi e tecnologie per ottenere un'immagine che corrisponda al proprio senso della bellezza. Alcuni marchi utilizzano l'apprendimento automatico per identificare correttamente gli oggetti nella cornice e come dovrebbero apparire idealmente, e anche questo fa parte dell'elaborazione.

Facciamo un semplice esempio tra gli smartphone abbastanza diffusi. In Realme 7 Pro e Samsung Galaxy M51, le fotocamere principali sono costruite sugli stessi sensori: Sony IMX682. È un sensore da 64 megapixel alimentato dal sistema di aggregazione sub-pixel Quad Bayer e produce immagini con una risoluzione di 16 megapixel (ma anche in grado di funzionare in modalità full-size). Nonostante abbiano gli stessi sensori, le immagini stesse sono completamente diverse.

La resa cromatica di Samsung alla luce del giorno è più succosa e vibrante, anche se senza essere troppo satura. Le foto di Realme 7 Pro hanno ricevuto una gamma leggermente più morbida e realistica, ma a volte i confini dei piccoli dettagli si perdono in esse, ad esempio singoli fili d'erba, ripresi relativamente lontano. In Samsung, il sistema di post-elaborazione e riduzione del rumore definisce i confini in modo più chiaro, il che, tuttavia, a volte crea una sensazione di artificiosità. Confondere le foto scattate con questi telefoni non funzionerà, nonostante gli stessi sensori.

Come funziona la post-elaborazione delle immagini su un particolare telefono non può essere compreso dalle caratteristiche. Solo le recensioni professionali con foto di prova scattate in varie modalità aiuteranno qui.

Nessuna fiducia nei megapixel

Le specifiche non garantiscono la qualità dell'immagine. Non si può sostenere che una fotocamera da 108 megapixel scatterà meglio di una fotocamera da 64 megapixel, perché oltre ai megapixel, anche altri parametri della fotocamera influiscono sul risultato.

Il primo passo è prestare attenzione alle dimensioni del sensore: più è grande, più luce riceve e la qualità dell'immagine dipende direttamente dalla quantità di luce. La prossima importanza è la parte hardware del sistema di post-elaborazione delle immagini e quindi il software. Come funzionano lo si può capire solo vedendo le foto scattate da un telefono con questo sistema.

L'unica opzione è fidarsi delle recensioni in cui le foto di prova vengono pubblicate in diverse condizioni di scatto: in condizioni di illuminazione diverse, in movimento, a distanze diverse e così via. E non dimenticare che gli strumenti principali del fotografo e dell'operatore sono le braccia dritte e la capacità di catturare il momento. E il resto è secondario.