Perché la corsa ai megapixel negli smartphone è assurda

Come funziona la fotocamera dello smartphone

Una fotocamera è una cosa complessa: integra un sensore, un sistema ottico, un controller e altri componenti ausiliari, nonché 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 fotosensibili - pixel. Ogni pixel contiene tre subpixel. Un sub-pixel trasmette solo onde di una certa lunghezza: per rosso, verde o blu (rosso, verde, blu). Questo modello di colore si chiama 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 da un altro modulo della fotocamera.

Una delle caratteristiche principali di una matrice è la risoluzione. Riflette quanti pixel ci stanno.

Lens

La piccola lente dello smartphone è quasi un gioiello. Un sistema raro include 4–5 elementi, di solito ce ne sono 7–8 e più.

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

• Teleobiettivo (teleobiettivo) è necessario per scattare da una lunga distanza.
• Angolo ampio (shirik) aiuterà ad adattare più oggetti nell'inquadratura - questo è utile per le foto di gruppo e per le riprese dell'architettura.
• universale l'obiettivo ti consentirà di riprendere moderatamente bene qualsiasi soggetto: da un ritratto a un paesaggio.
• Obiettivo varifocale (zoom) può avvicinare il soggetto.

Le lenti per le lenti degli smartphone sono realizzate in vetro o polimeri speciali. Se la loro trasparenza è tutt'altro che ideale e gli elementi non sono adeguatamente montati, non aspettarti buone foto. Anche se la lente si muove di pochi micron, il sistema ottico sfocerà.

Diaframma

Il diaframma è il foro attraverso il quale il flusso di luce entra nella fotocamera. Determina la quantità di luce che il sensore può ricevere. Il valore di apertura viene emesso in formato f / 1.7.

Sistema di stabilizzazione

La stabilizzazione compensa la sfocatura causata dalle vibrazioni della fotocamera, come quando si scatta a mano libera invece che con un treppiede. Può essere di due tipi:

• Ottico. Un onesto sistema elettromeccanico che tiene fisicamente la fotocamera in una posizione (almeno ci prova). Ti dà foto più chiare con il minimo rumore e ti consente di fare quasi a meno dell'elaborazione del 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. Gli smartphone moderni utilizzano tre tipi di sistemi:

• Fase. Sensori speciali raccolgono i raggi di luce 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 gli obiettivi, la fotocamera cerca di massimizzare il contrasto del soggetto rispetto allo sfondo. Vantaggi: dimensioni compatte e costo contenuto. Svantaggi: il sistema è più lento e non adatto per scene d'azione.
• 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 della ripresa. Oggi, non un solo smartphone ti offre i frame così come sono, senza l'elaborazione del software. Algoritmi sofisticati, che spesso utilizzano un vasto database o una tecnologia di intelligenza artificiale, modificano ogni inquadratura per "renderti 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 aspetto negativo della moneta. Una riduzione aggressiva del rumore può far sembrare granulosa una foto scattata al tramonto, come se fosse composta da tanti piccoli punti. Ciò degrada i dettagli e rende i colori innaturali.

Cosa influisce sul numero di pixel?

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

Ma se i pixel sono piccoli, ognuno 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 di colore e luminosità casuali sparsi in tutto il fotogramma. Peggio è l'illuminazione e minore è la qualità della matrice della fotocamera, maggiore sarà il rumore nella foto.

Il suo numero nel fotogramma è proporzionale alla dimensione dei pixel o al quadrato della diagonale della matrice. Se confrontiamo due matrici con punti da 1,55 µm e 1,1 µm, il fotogramma con la prima avrà 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 gamma ridotta e le foto sono sbiadite, nuvolose.

Perché i produttori di smartphone stanno inseguendo i pixel

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

Quale smartphone acquistereste allo stesso prezzo: con una fotocamera da 12MP o da 48MP? Scegliendo il secondo, ottieni quattro volte più megapixel per gli stessi soldi. Ma le tue foto non quadruplicheranno.

Un sensore con un numero elevato di pixel piccoli è più economico di un sensore con pixel grandi e si 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 le parti rimanenti 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 gran numero di piccoli pixel e condurre una forte campagna di marketing: nella foto con le telecamere aggiungono un timbro automatico "girato con un supermegaflagman da 48 megapixel" in modo che tutti sappiano che qualcuno ne ha acquistato uno 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!

Ciò che determina la qualità della foto nella realtà

Matrice e dimensione dei pixel

Se prendi due matrici della stessa risoluzione, le foto di qualità migliore saranno potenzialmente ottenute con la più grande di esse. Lì, i pixel sono più grandi, il che significa che più fotoni cadono su ciascuno durante la ripresa. 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 verrà sicuramente mostrata nella qualità delle foto e dei 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 numero inferiore di fotoni e significa fornire un basso rumore e una buona riproduzione dei colori, anche se si scatta al crepuscolo senza veloce.

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 HTC montava anche 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 una risoluzione inferiore, ma di migliore qualità. La soluzione è puramente software. Se la matrice è così così, l'efficienza sarà bassa.

Stabilizzazione

La stabilizzazione ottica è sempre migliore del 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 una parte dell'immagine per riempire l'intero fotogramma. Questa funzione è disponibile in qualsiasi editor di fotospesso anche in un'app fotocamera 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. L'autofocus a rilevamento di fase è adatto se si riprendono bambini, gatti o atleti che corrono veloci. Ma l'opzione ideale è un sistema ibrido che combina i vantaggi dell'autofocus a rilevamento di fase e a rilevamento di contrasto.

Diaframma

Poiché lo smartphone viene utilizzato per scattare in una varietà di situazioni, una fotocamera con un'apertura maggiore ne trarrà vantaggio: 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 efficiente funzionerà al crepuscolo o al chiuso.

Marchio

Sì, non è solo uno strumento pubblicitario. Succede che la stessa matrice sia installata nello smartphone cinese e il fiore all'occhiello 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 delle foto e dei 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 una TV avanzata 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 colori naturali e nessun rumore.
• Se non vuoi perdere tempo con la teoria, vai in pratica. Le revisioni comparative di smartphone e foto da fotocamere (frammenti a grandezza naturale e ritagliati - tagliati e ingranditi) consentiranno di comprendere lo stato reale delle cose.