На какие характеристики камеры смартфона стоит обратить внимание |

На какие характеристики камеры смартфона стоит обратить внимание | Карманный ПК

Забудьте о мегапикселях: почему разрешение камеры смартфона не влияет на качество фотографий

Больше мегапикселей – лучше камера. Именно так считает большинство пользователей смартфонов. Вопреки логике, это утверждение в корне не верно. Давайте разберемся, почему разрешение камеры смартфона не влияет на качество фото.

Оптическая система камеры мобильного телефона.

Качество снимков не всегда зависит от разрешения матрицы камеры вашего смартфона. Важно, чтобы модуль имел качественную оптическую систему, которая и обеспечит безупречность каждого снимка. Иными словами, если камера смартфона собрана плохо, или для ее создания использованы низкосортные линзы, даже высокое разрешение не даст хороших фото. Проверить качество линз проще простого: сделайте несколько снимков на камеру и внимательно их изучите. Замыленные края, размытые контуры и ореолы вокруг контрастных объектов выдают камеры низкого сорта.

161-3.jpg

смартфон Sony Xperia Z5 камера.jpg

Также не забывайте про апертуру (светосилу) линзы. В нашем блоге вы можете прочитать материал о том, что такое апертура камеры. Если кратко, то это параметр, обозначающий возможность камеры воспринимать свет. Обозначается он как f / «число». Чем больше это значение, тем лучше камера снимает в условиях недостаточного освещения.

Размер пикселя и его влияние на качество фото.

Если разрешение камеры можно отнести к второстепенным параметрам, то вот размер пикселя линзы имеет прямое влияние на качество снимков. И здесь срабатывает любопытное правило: больший размер не обозначает лучшее качество. Объясняется это тем, что пиксели большого размера нецелесообразно используют площадь сенсора. На данный момент стандартное значение, оптимальное для хороших фото — 1,2-1,4 мкм. Поэтому внимательно читайте параметры смартфона, который приобретаете.

Программная обработка.

В последнее время все больший акцент делают на возможности машинного обучения смартфона. И улучшение качества снимков – не исключение. Многие производители оснащают аппараты специальными алгоритмами, позволяющими улучшать фотографии путем программной обработки.

Таким образом, человек, далекий от пользования профессиональным зеркальным фотоаппаратом, сможет делать отличные фотографии, нажав всего одну кнопку. Еще одна хитрость – предустановленные режимы съемки. Они оптимизированы под конкретные условия и позволяют добиваться потрясающего эффекта. Поэтому снимая портреты или пейзажи на смартфон, не забывайте включать соответствующий режим съемки.

portraitlightinginuse-800x446.jpg

Когда разрешение камеры действительно спасает ситуацию?

Новые смартфоны оснащают камерами с разрешением от 12 Мп и выше. Но знаете ли вы, что для экрана 1080р хороший снимок можно снять на камеру с разрешением 2 Мп. Зачем производители устанавливают супернавороченные линзы высокого разрешения?

Отчасти это – маркетинговый ход, направленный на привлечение внимания к модели. Большое количество мегапикселей спасает ситуацию лишь в случае, если производителю удалось добиться идеального баланса между разрешением камеры, светосилой, размером пикселя и программной частью. В других случаях количество мегапикселей вас не спасет.

Единственный выигрыш от «не сбалансированной» камеры с высоким разрешением – качественное видео. Линза обеспечит хороший зум без шумов и потери качества видеоролика. Поэтому если вам нужна камера именно для съемки видео, выбирайте линзу с высоким разрешением, чтобы снимать качественные видео с высоким уровнем детализации.

huawei-p9-p10-mate9-dual-cameras-750x480.jpg

Вот видите, не всегда разрешение камеры влияет на качество фото. Внимательно изучайте параметры смартфона, делайте пробные кадры, чтобы подобрать идеальный аппарат с учетом собственных потребностей.

48 мп камера в смартфоне – победа количества над качеством

Samsung Galaxy M30s

Наиболее часто используемым в смартфонах 48-мегапиксельным сенсором на сегодняшний день является Sony IMX586, представленный в июле 2022 года. Компания Sony признает наличие проблем.

“Как правило, миниатюризация пикселей приводит к низкой эффективности сбора света на пиксель, что сопровождается падением чувствительности и объема сигнала насыщения”, – говорят в японской компании.

Далее компания объясняет, как она справляется с этими присущими мобильным камерам проблемами. 8-миллиметровый сенсор содержит пиксели размером всего 0,8 микрона, но в условиях низкой освещенности четыре окружающих пикселя добавляются для создания пикселя размером 1,6 микрона, который получает, в итоге, больше света.

Ах эти грязные фотоны! или откуда шум на снимках?

Оказывается, на снимках откуда-то появляется непонятный шум! Особенно, когда света очень мало, на фотографиях по всей площади можно заметить характерные маленькие точки или отклонения яркости и цвета. Даже если мы сделаем снимок белого листа бумаги при плохом освещении, то получим такой грязный кадр:

Откуда берется эта грязь? И какое отношение к этому шуму имеет размер пикселя?

Этот мусор на матрицу приносят с собой фотоны. И дело совершенно не в том, что существуют нечистоплотные фотоны. Конечно нет. Всё дело в самой природе света.

Представьте, что на улице идет град и вы решили подсчитать, какое количество градин упадет в ведро за одну минуту. Чтобы увеличить точность эксперимента, вы решаете использовать сразу десять ведер. Итак, ведра расставлены — град идет. Проходит одна минута и вы делаете подсчет.

Ровно то же происходит и с фотонами! Если какой-то пиксель за одну секунду поймал 100 фотонов, то в следующую секунду их могло легко оказаться 70, а может и 120. Добавьте к этому еще тот факт, что не каждый фотон будет поглощен в кремнии.

В общем, это ровно такое же непредсказуемое явление, как и пример с градом. Но если градины ни на что не влияют, то вот количество фотонов, упавших на пиксель, напрямую влияет на яркость этого пикселя на итоговом снимке.

Если бы у нас была матрица только с одним гигантским пикселем и мы делали снимок белой стены каждую секунду, на такой фотографии не было бы никакого шума, просто цвет стены каждый раз немного бы отличался. Собрали больше фотонов — снимок ярче, меньше фотонов — темнее.

Но у нас-то пикселей миллионы! И здесь происходит интересная вещь. Несмотря на то, что мы делаем снимок белой стены, на один пиксель может попасть 80 фотонов, на пиксель рядом — 120, а еще на другой — 100.

В итоге мы получаем вместо однородного белого цвета какие-то пятна, точки и прочие артефакты. Это и есть фотонный шум, связанный с самой природой света, который невозможно никак ни отследить, ни предугадать.

Конечно, существуют и другие источники шума, но этот — основной.

Про мини ПК:  Анатомия смартфона: LPDDR4, UFS, microSD — разбираемся в типах памяти - 4PDA

Помните, вначале я говорил, что мы подаем небольшое питание на кусочек кремния, чтобы он мог ловить фотоны и преобразовывать их в электроны? Так вот, когда ни один фотон не попадает на такой пиксель, слабый ток из-за небольшого нагрева кремния вызывает ровно тот же эффект — генерацию электронов, а матрица собирает их и считает, что это были фотоны.

Кроме того, сам процесс считывания электронов может вносить шум.

Дополнительные характеристики

Среди некоторых дополнительных характеристик, на которые также стоит обратить внимание, — автофокус, стабилизация, RAW-съемка, HDR и оптический зум.

Автофокус нужен, чтобы объекты на фотографии были «резкими» и без размытия. Хорошо, если присутствует фазовый автофокус, в частности технология Dual Pixel. В нашем топе мы будем отдельно указывать наличие фазового автофокуса и Dual Pixel в характеристиках каждой камеры, где они присутствуют.

Стабилизация изображения — важный показатель, учитывая, что форм-фактор смартфонов не слишком подходит для надежного хвата во время съемки. Большинство камер оснащены цифровой стабилизацией, но особенно хорошо, если в устройстве присутствует система оптической стабилизации (обычно не во всех модулях). Очень важна она для телефотокамер с зумом. 

RAW-съемка понадобится для тех, кто любит самостоятельно обрабатывать снимки в редакторах. RAW-формат дает гораздо больше простора для настройки того, как в итоге будет выглядеть снимок. Для большинства пользователей будет достаточно стандартной съемки в JPEG и встроенных фильтров.

HDR-режим (режим высокого динамического диапазона) справляется с высококонтрастными сценами (в которых смартфоны традиционно не очень хороши), сохраняя максимум деталей в светлых и затемненных областях. Тем не менее иногда HDR-снимки получаются не очень натуральными (особенно актуально для бюджетных моделей), поэтому с этим режимом нужно работать аккуратно.

Зумирование — слабое место смартфонов. Большинство из пользователей полагается на цифровой зум, который обычно приводит к потерям в качестве. Но у ряда современных моделей имеется и оптический зум. Так, камеры с технологией перископа (типа Huawei P40 Pro) могут увеличивать изображение в пять раз без существенной потери качества. Если вы часто фотографируете объекты вдалеке, например животных, оптический зум будет очень полезной опцией.

Магия постобработки

Сухие характеристики камер смартфонов, конечно, путают и пугают. А самая главная проблема заключается в том, что понять исключительно по этим цифрам, как будет снимать камера смартфона, нереально.

Помимо самой системы объективов и сенсоров вокруг камеры есть ещё обвязка из процессора обработки изображений и ПО постобработки — алгоритмов, анализирующих полученные данные и применяющих различные фирменные улучшайзеры. В итоге у компаний, использующих одни и те же сенсоры, из‑за разных систем постобработки могут получаться абсолютно разные изображения.

У каждого производителя свой подход к цветопередаче и анализу границ предметов. Каждая компания использует различные фишки и технологии для того, чтобы получить в итоге такое изображение, которое соответствует их чувству прекрасного. Некоторые бренды используют машинное обучение для правильного определения предметов в кадре и того, как они в идеале должны выглядеть, и это всё тоже входит в обработку.

Возьмём простой пример среди достаточно популярных смартфонов. У Realme 7 Pro и Samsung Galaxy M51 основные камеры построены на одних и тех же сенсорах — Sony IMX682. Это 64‑мегапиксельный сенсор, работающий по системе объединения субпикселей Quad Bayer и выдающий изображение разрешением в 16 Мп (но также способный работать и в полноразмерном режиме). Несмотря на то что сенсоры у них одинаковые, сами изображения получаются совершенно разными.

Изображение: Realme, Samsung

Цветопередача Samsung при дневном освещении более сочная, яркая, хоть и без излишней перенасыщенности. Фотографии с Realme 7 Pro получили чуть более мягкую и реалистичную гамму, но иногда в них теряются границы мелких деталей, например отдельных травинок, снятых относительно далеко.

Как работает постобработка изображений на конкретном телефоне, нельзя понять по характеристикам. Здесь помогут только обзоры профессионалов с тестовыми фотографиями, снятыми в различных режимах.

Мегапиксели

Именно им в рекламных кампаниях производители уделяют больше всего внимания. Пиксель — это светочувствительный элемент на сенсоре камеры, или фотодиод. Он состоит из четырёх субпикселей, каждый из которых за счёт светофильтров пропускает только свет своего оттенка.

Некоторые производители отходят от наиболее популярной схемы и к светофильтрам красного, синего и зелёного цветов добавляют белый или жёлтый. В таком случае фотодиод улавливает больше света и изображения получаются более яркими.

Мегапиксели показывают, с каким разрешением камера способна снимать фотографии, то есть из скольки миллионов пикселей будет состоять конечное изображение.

Сегодня многие производители представляют смартфоны с камерами на 48, 64 или 108 Мп, которые работают в режиме объединения точек. В таких сенсорах пиксели состоят не из четырёх, а из 16 субпикселей, объединённых по четыре. Если в классическом сенсоре, например, один пиксель состоит из одного синего, двух зелёных и одного красного субпикселя, то в камерах с высоким разрешением он состоит из четырёх синих, восьми зеленых и четырёх красных субпикселей.

Изображение: Алина Ранд / Лайфхакер

За счёт увеличения числа пикселей повышается светочувствительность и вырастает динамический диапазон изображения — разница между самым тёмным и самым светлым участком на фотографии. Но при этом камеры на 48 Мп за счёт такого объединения по факту создают изображения с разрешением в 12 Мп.

Неправильные дюймы. или как узнать реальный размер матрицы в смартфоне?

Но как посчитать размер матрицы? Что означают цифры 1/2.55″ или 1/1.33″ в характеристиках смартфонов? Возможно, для кого-то это прозвучит странно, но такая маркировка используется производителями лишь по одной банальной причине — скрыть реальный размер матрицы, запутав пользователя.

Когда мы видим число с двойным штрихом, то понимаем, что это дюймы. А в одном дюйме — 25.4 мм. Если бы диагональ матрицы составляла 2″, мы бы легко перевели это в миллиметры, умножив 2 на 25.4 и получив 50.8 мм.

Было бы логичным предположить, что, если диагональ матрицы указана, как 1/1.33″, то нужно просто единицу разделить на 1.33, а потом умножить на 25.4 и мы получим диагональ в миллиметрах: 1 / 1.33 * 25.4 = 19 мм. Но в реальности матрица 1/1.33″ имеет диагональ 12 мм! Как же так?

Все дело в том, что производители используют не обычные дюймы, а видиконовские. Лет 70 назад были популярными телевизионные камеры с электронно-лучевыми трубками внутри. Работали они примерно, как и ЭЛТ-телевизоры. В трубке была маленькая мишень — аналог матрицы современного смартфона, и в эту матрицу выстреливались электроны.

Так вот, если диаметр трубки равнялся одному дюйму, то размер самой мишени («матрицы») внутри составлял 2/3 от диаметра трубки. Соответственно, в дюймовой трубке (25.4 мм) находилась мишень с диагональю 16.93 мм (25.4*2/3).

Про мини ПК:  Рейтинг смартфонов до 10000 рублей 2016 года

«Это же просто отличный способ маркировать современные прямоугольные матрицы!» — подумали производители и стали вместо человеческих миллиметров и дюймов использовать видиконовские дюймы, о которых еще помнят 10 человек, заставших 50-е годы прошлого столетия.

Получается, чтобы примерно высчитать диагональ матрицы в миллиметрах, нужно умножать полученное значение не на 25.4 мм (обычный дюйм), а на 16.93 (видиконовский дюйм). Теперь можно легко посчитать размер упомянутой выше матрицы: 1 / 1.33 * 16.93 = 12.7 мм.

Повторю еще раз. Когда вы видите в характеристиках смартфона размер матрицы, скажем, 1/3.2″, нужно просто единицу разделить на 3.2, а затем полученное число умножить на 16.93. Вот вам и диагональ в привычных миллиметрах!

Размер ловушки

Когда мы делаем снимок, в ловушку попадают электроны. Естественно, потенциальная яма пикселя не резиновая и в зависимости от освещения очень быстро заполняется до отказа. Если снимок всё еще делается, новые электроны будут попадать в яму и сразу же «вываливаться» оттуда в специально отведенное место — эдакий дренаж.

Одной из самых популярных мобильных матриц 2022-2020 гг является Sony IMX586. Она установлена в огромном количестве самых разных моделей от средне-бюджетного до премиального сегмента. В наших обзорах она также встречалась очень часто.

Так вот, размер пикселя этой матрицы составляет 0.8 микрометра, а емкость потенциальной ямы — минимум 4500 электронов. Если в ловушке уже оказалось 5000 электронов, а смартфон еще продолжает делать снимок, принимая новые фотоны света, этот пиксель будет переполнен и уже никакой информации, кроме яркой белой точки, в этом месте на снимке не будет.

В другом популярном сенсоре от Samsung на 64 Мп (используется в Redmi Note 8/9 Pro, Galaxy S20, Galaxy Note20) емкость потенциальной ямы — 6000 электронов.

Для сравнения, емкость потенциальной ямы одного пикселя многих зеркальных камер составляет 25 тысяч электронов, что всего в 4-5 раз больше микроскопических пикселей (0.8 мкм) от Sony и Samsung.

Основная задача таких внушительных «ловушек» — обеспечить широчайший динамический диапазон. То есть, чтобы на снимке не было ни одной белой точки с потерянными деталями. Посмотрите на эти две фотографии с разным динамическим диапазоном:

Слева мы видим, как пиксели, отвечающие за цвет неба в правом углу и плитку на полу, не справились со своей задачей. Их ловушки электронов просто переполнились от огромного количества фотонов, прилетевших с неба и отразившихся от плитки. А вот на снимке справа у пикселей оказались достаточно глубокие ловушки, что позволило рассмотреть детали даже в самых светлых областях.

Но этой проблемы практически не существует сегодня в мире смартфонов. Дело в том, что ее научились компенсировать двумя способами:

  • Вычислительная фотография. Смартфон делает серию снимков с разной выдержкой. То есть, во время первого снимка все пиксели собирают фотоны в течение, например, 5 миллисекунд. Этого времени не хватает, чтобы собрать достаточно фотонов с темных мест сцены, но пиксели, на которые попадают фотоны с ярких участков, не успевают переполняться и камера прекрасно видит все детали. Затем делается повторная фотография и пиксели собирают фотоны уже в течение 50 миллисекунд. Этого времени хватит, чтобы собрать фотоны с самых темных мест сцены, при этом произойдет переполнение потенциальных ям в пикселях светлых участков. Затем алгоритмы соединяют две фотографии, чтобы в результате не оказалось ни белых, ни черных точек.
  • Объединение (биннинг) пикселей. Благодаря технологиям Tetracell и Quad Bayer мы можем сделать ровно то же, что было описано выше, только при помощи одного снимка. В таких матрицах пиксели собраны в группы по 4 штуки. Когда мы делаем снимок, два из них собирают фотоны, скажем, в течение 5 миллисекунд, а остальные — в течение 50 мс. Результат получается тот же.

Выходит, даже маленькие пиксели по 0.8 мкм идеально справляются с динамическим диапазоном. Но, есть и другая проблема.

Собираем отпечатки света

Для начала нужно понять, каким образом свет, прошедший через объектив и попавший на матрицу камеры, оставляет там свои «следы».

Если кто-то не знает, матрица — это аналог пленки, на которую объектив камеры проецирует изображение. Если бы вместо матрицы мы просто разместили белый фон, на нем бы точно также появилось качественное цветное изображение, но вот сохранить его нам бы не удалось.

Вместо белого фона мы размещаем специальную пластинку, сделанную из песка. Точнее, делается она из кремния, а кремний в соединении с кислородом (диоксид кремния) и есть песок.

Так вот, если специально обработать чистый кремний и подключить к нему небольшое питание, можно добиться от него очень интересного поведения. Когда фотон (мельчайшая частичка света) попадает на такую пластинку, он поглощается кремнием и тут же высвобождает электрон:

Правда, фотон должен обладать достаточной энергией, чтобы выбить электрон из атома кремния, поэтому поглощается далеко не весь свет, а только тот, длина волны которого колеблется в пределах примерно от 400 до 1100 нанометров. И так уж совпало, что видимый нами свет идеально попадает в этот диапазон.

Матрица камеры смартфона состоит из миллионов крохотных пикселей — таких вот необычных кусочков кремния, реагирующих на свет. Помимо светочувствительного кремния, пиксель содержит еще множество других элементов, но для простоты восприятия пока упустим эти детали.

Итак, фотон успешно проник внутрь кремния и, «растворившись» в нём, образовал один электрон. Что же происходит с этим электроном дальше? Он попадает в специальную ловушку и оказывается на дне потенциальной ямы, выбраться самостоятельно из которой очень непросто.

Бывают ситуации, когда фотон подлетает к пикселю, но это не приводит к появлению электрона. Почему? Причины могут быть разными. К примеру, если длина волны этого фотона очень короткая, он будет поглощен еще в самом верхнем слое пикселя, а для очень длинной световой волны кремний и вовсе окажется прозрачным, фотон пролетит его насквозь, даже не заметив.

И здесь мы подходим к первому важному понятию, которое частично объясняет, почему современные смартфоны снимают так хорошо — это квантовая эффективность пикселя. Звучит страшно, но по сути это очень простое явление.

Если к поверхности пикселя подлетают 10 фотонов, но только 3 из них поглощаются кремнием (и, соответственно, высвобождаются 3 электрона), то 7 фотонов просто потерялись. Они оказались бесполезными. Получается, эффективность такого пикселя составила всего 30%, то есть, только 3 из 10 фотонов, попадающих на пиксель, будут высвобождать электроны. А значит, квантовая эффективность равняется 30%.

Про мини ПК:  Лучшие смартфоны для женщин и девушек - Рейтинг в 2022 году

Исследовательские центры крупных производителей смартфонов постоянно работают над увеличением этого показателя.

Одним из главных «врагов» квантовой эффективности в матрицах являются перегородки между пикселями, которые позволяют избежать перекрестных помех (когда фотоны из одного пикселя попадают на другой). Находя новые (более светоотражающие) материалы для этих перегородок помимо всего прочего значительно улучшают данную характеристику.

Если в «древности» квантовая эффективность не превышала 10%, то в современных мобильных матрицах она легко превышает 85% в зависимости от длины волны света.

Еще каких-то пару лет назад квантовая эффективность пикселей была на 20-30% ниже. Получается, пиксели уменьшаются, а их квантовая эффективность возрастает. То есть, современный маленький пиксель будет более светочувствительным, нежели крупный пиксель старого камерофона.

Но вернемся к нашим электронам на дне ямы. В момент, когда происходит снимок, каждый из миллионов пикселей на матрице начинает ловить фотоны и поглощать их, высвобождая при этом электроны, которые сваливаются в ловушки. Снимок сделан!

Теперь камере нужно просто подсчитать, какое количество электронов оказалось в потенциальной яме каждого пикселя. Чем больше этих электронов, тем ярче будет нарисована соответствующая этому пикселю точка на фотографии. Именно так свет превращается в картинку.

Стабилизация изображения: eis и ois

Среди прочих характеристик камеры вы можете найти стабилизацию изображения двух видов: оптическую — OIS (Optical Image Stabilization) и электронную — EIS (Electronic Image Stabilization).

Когда сенсор камеры движется из-за дрожания руки, OIS стабилизирует изображение физически. Если вы, к примеру, ходите во время съёмки видео, каждый шаг обычно меняет положение камеры. Но OIS сохраняет относительную стабильность сенсора, даже если вы трясёте смартфоном. В результате технология минимизирует дрожь на видеозаписях и размытие на снимках.

Наличие оптической стабилизации сильно повышает стоимость устройства и требует немало пространства для дополнительных деталей. Поэтому вместо неё в смартфоны часто внедряют электронную стабилизацию, которая создаёт похожий эффект.

EIS обрезает, растягивает изображения и меняет перспективу отдельных кадров, из которых состоит видео. Это происходит программно и уже с отснятым материалом, поэтому электронную стабилизацию можно применять даже к роликам, записанным на камеры с OIS, чтобы делать их ещё более плавными.

По большому счёту, иметь камеру с оптической стабилизацией лучше. Ведь электронная обработка кадров может снизить качество и создать эффект желе на видео. К тому же EIS почти не уменьшает степень размытия на снимках. Но стоит отметить, электронная стабилизация не перестаёт развиваться, что подтверждает качество роликов, снятых на аппараты Google Pixel.

Совет. Если можете, выбирайте устройства с оптической стабилизацией, если нет — останавливайтесь на электронной. Игнорируйте аппараты, которые не поддерживают ни OIS, ни EIS.

Фокусное расстояние и апертура

Чем ниже фокусное расстояние, тем выше угол обзора объектива, и наоборот — объективы с высоким фокусным расстоянием снимают далеко, но при этом с малым углом обзора.

Апертура показывает, сколько света попадает на сенсор камеры через линзу. У большинства смартфонов апертура фиксированная, она представляет собой соотношение фокусного расстояния к размеру входного отверстия камеры.

Чем больше света попадает на сенсор и чем больше входное отверстие камеры, тем меньше глубина резкости, то есть в фокусе будет только объект съёмки, а фон за ним будет размыт.

Чтобы увеличить глубину резкости, нужно уменьшить входное отверстие, правда, с этим понизится и яркость. В смартфонах это чаще всего достигается программным образом. Однако в современных устройствах используются модули с несколькими объективами — с линзами разных размеров, разными фокусными расстояниями и апертурами. Поэтому вместо того, чтобы полагаться на программную обработку, можно переключаться между объективами.

Изображение: HTC

Сегодня смартфоны оснащены продвинутыми системами автоматической фокусировки. Например, в технологии PDAF часть точек на сенсоре камеры используется в качестве фокусных. Два находящихся рядом пикселя расположены так, что один из них воспринимает световой поток, идущий сверху, а другой — снизу, и система корректирует фокусировку в том случае, если на пиксели падает разное количество света.

Система фокусировки Sony 2×2 OCL. Изображение: Sony

Также есть лазерная и автофокусировка, основанная на контрастности. Некоторые компании используют в камерах технологии, которые позволяют фокусироваться на конкретных объектах в кадре, например распознают лица и делают их более чёткими.

Делаем выводы

Качество камер современных смартфонов возросло очень сильно при том, что размеры одного пикселя продолжают уменьшаться. Так что, маленький пиксель — это не приговор.

Производители постоянно работают над тем, чтобы как можно больше фотонов попадало на один пиксель. Для этого улучшаются материалы цветных фильтров и линз, чтобы они блокировали как можно меньше света. Внутри одного пикселя сокращаются размеры транзисторов и увеличивается площадь светочувствительного элемента (того самого кусочка кремния).

Новые технологии изоляции пикселей (DTI и F-DTI) позволили значительно сократить их размеры без ущерба качеству, а ведь раньше это приводило к тому, что электроны из одного пикселя могли спокойно перескакивать на соседние:

Но, как вы заметили, с уменьшением пикселя, уменьшался и светочувствительный элемент, а значит и емкость его потенциальной ямы. Эту проблему решили другие технологии, в частности VTG (Vertical Transfer Gate), которая позволила размещать фотодиод внутри пикселя над другими компонентами, а не рядом с ними:

В итоге, пиксель всё уменьшался, а его светосила — увеличивалась.

И в этой связи довольно забавно читать, как многие люди на форумах с грустью вспоминают старые-добрые времена, когда пиксели в смартфонах еще были большими, а не то, что эти модные 0.8 мкм.

Но в действительности, современные маленькие пиксели захватывают больше света, чем старые крупные, так как технологии с тех пор очень сильно ушли вперед и матрицы стали намного качественнее именно с точки зрения физики. Не говоря уже об алгоритмах, нейросетях и машинном обучении.

20 лет назад все говорили, что невозможно нарушить законы физики и телефоны никогда не смогут заменить фотоаппарат. Но проблема оказалась не в законах физики, а в несовершенстве технологий. Физика со своими законами осталась там же, где и была 20 или 2000 лет назад, но технологии продолжают показывать экспоненциальный рост, о чем, собственно, у меня есть отдельная интересная статья…

Позвольте еще раз привести характеристики камеры случайно выбранного смартфона:

  • Основная камера: 108 Мп, 1/1.33″, f/1.8, 26 мм, 0.8 мкм, PDAF, OIS

Теперь все эти цифры и буквы не должны вас пугать, так как мы подробно разобрались буквально с каждым параметром, за исключением PDAF и OIS. Но об этом поговорим в другой раз!

Алексей, глав. редактор Deep-Review

Оцените статью
Карман PC
Добавить комментарий