Почему размер сенсора камеры важнее, чем больше мегапикселей

Samsung Galaxy S20 Ultra модуль камеры с большим сенсором камеры

Кредит: Дэвид Имел / Android Authority

Качество камеры — это новейшая гонка вооружений для смартфонов, и одним из самых значительных факторов для создания великолепных снимков является датчик 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, все чаще обращают внимание на размеры своих датчиков. Но почему размер сенсора камеры так важен для получения лучших фотографий?

Чтобы понять почему, нам нужно вернуться к основному принципу фотографирования — световой захват. Большой датчик улавливает больше света, чем маленький, а больший — более качественные изображения. По крайней мере, в этом суть, но в этом есть что-то большее.

Читать далее: Принести на камеру датчик гонок вооружений

Захватывая как можно больше света

На базовом уровне размер сенсора определяет, сколько света есть в камере 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 по-прежнему выглядят лучше, чем современные 108-мегапиксельные смартфоны.

Большие датчики обеспечивают более широкий динамический диапазон и более чистые изображения.

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 тактовую частоту более дюйма в поперечнике, легко увеличивая их в 4 или 5 раз. Сенсоры смартфонов по сравнению с ними просто крошечные, хотя некоторые бренды сокращают разрыв с традиционными точечными и стреляющими размерами сенсоров. Серия Huawei P40 является крупнейшей в индустрии мобильных устройств с диагональю 1 / 1,28 дюйма.

Чем больше датчик, тем больше света он фиксирует для заданной скорости затвора, ISO (чувствительности экспозиции) и диафрагмы. Хотя вы можете компенсировать небольшие недостатки сенсора, используя более длинную экспозицию для большего количества света, это делает снимки более подверженными размытию от дрожания рук и движения сцены. Размытие снижает резкость изображения независимо от разрешения датчика. Точно так же линзы с более широкой апертурой сложнее построить без появления искажений объектива, не говоря уже об изменении поля зрения. Как вы, наверное, догадались, больше света делает большие сенсоры намного лучше при слабом освещении, чем маленькие.

Nikon D3300 RAW при слабом освещении - 1/20 выдержка, ISO 800Google Pixel 4 RAW при слабом освещении — 1/20 выдержка, ISO 800
Nikon D3300 RAW при слабом освещении — 1/20 выдержка, ISO 800


Google Pixel 4 RAW при слабом освещении - 1/20 выдержка, ISO 800

Фотосайты камеры, биты, отвечающие за преобразование сцены в электрические сигналы, любят свет. Они могут быть расположены по-разному в зависимости от датчика, но в обычных сенсорах Байера для смартфонов они составляют один пиксель на фотосайт. Чем больше света получают фотосайты, тем лучше динамический диапазон (ощутимые шаги между светом и темнотой), который они могут создать. Думайте об этом как о «уверенности», что любой данный пиксель был светлее или темнее, чем его сосед. Гораздо проще судить об этом с большим количеством света, попадающего на датчик и минимальным шумом.

Фотосайты различаются по размеру в зависимости от разрешения камеры и размера сенсора. Сохранение постоянного размера датчика означает, что размер фотосайта уменьшается с увеличением разрешения. Кроме того, для установленного разрешения, чем больше фотосайты, тем больше становится сенсор.

Это важно отметить, так как фотосайты забиты маленькими сенсорами. Их близкая близость означает, что иногда свет от одного пикселя просачивается в соседний пиксель. Это сенсорный шум, и он довольно отчетливо проявляется на снимках при слабом освещении и на сплошных цветах, таких как голубое небо. Меньшие датчики и небольшие фотосайты увеличивают шум и уменьшают динамический диапазон.

Почему размер датчика камеры имеет значение?

С переходом на большее и большее разрешение (теперь выше 100MP), большие сенсоры камеры никогда не были более важными. Поддержание разумного размера пикселей имеет важное значение для максимизации разрешающей способности камер на 48, 64 и 108 Мп. Хотя нам еще предстоит увидеть камеру смартфона, которая извлекает полный уровень детализации, который вы ожидаете от этих цифр. Несмотря на это, эти датчики захватывают больше деталей, чем когда-либо, при хорошем освещении.

Еще одной недавней 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.

Большие сенсоры также влияют на внешний вид и качество ваших снимков, помимо разрешения. Как мы уже упоминали ранее, более высокая скорость затвора и более низкий уровень ISO гарантируют, что ваши изображения выглядят четкими и резкими. Вам также не нужна такая широкая диафрагма для захвата большого количества света, что снижает вероятность появления искажений объектива, таких как пурпурный ореол.

Большие датчики являются движущей силой лучших снимков при слабом освещении.

Большие сенсоры также помогают создать эффект причудливого эффекта размытия боке, который мы ассоциируем с зеркальными фотокамерами, когда объект кажется изолированным, а остальная часть изображения размыта. Большие датчики могут использовать более быструю (более высокую) диафрагму и объективы с более широким углом обзора, чтобы получить тот же эффект, что и меньшие датчики, или использовать аналогичные апертуры и более узкие линзы для более сильного эффекта боке. В то время как маленькие мобильные датчики не могут конкурировать с эффектом, доступным от DSLR, более крупные датчики помогают сократить разрыв.

Сенсоры смартфонов по сравнению

Чтобы продемонстрировать широкий спектр датчиков изображения, доступных в настоящее время в пространстве смартфона, мы проследили основные размеры датчиков для ряда телефонов высокого класса.

До 2020 года достаточно большого количества камер для смартфонов, чтобы превзойти 1 / 1,5-дюймовый сенсор, предлагаемый Nokia Lumia 1020 2013 года, историческим титаном мобильной фотографии. Большие датчики, конечно, не новая идея, но компании теперь готовы принять эстетические компромиссы, которые идут рука об руку с большими датчиками.

Также следует отметить, что Google Pixel 4 и iPhone 11 занимают первое место среди современных флагманских размеров сенсоров, но считаются одними из лучших камерофонов. Очевидно, что размер сенсора — это еще не все, когда дело доходит до получения отличного снимка.

Только один кусок головоломки

Кредит: Дэвид Имел / Android Authority

Большие датчики изображения являются важной частью головоломки мобильной фотографии, но они не единственные. Для камеры высокого качества также требуется блестящий объектив, мощная цепочка обработки изображений и программное обеспечение, позволяющее максимально эффективно использовать все возможности оборудования. Важно взглянуть на весь пакет, а не на одну деталь или большие цифры в спецификации.

Качество камеры смартфона также все больше зависит от достижений компьютерная фотография и машинное обучение. См. Google Pixel 4. Настолько, что умное программное обеспечение часто бьет сырые мегапиксели по качеству изображения. Но даже в этом случае отличное программное обеспечение может сделать так мало с плохим оборудованием. Интеллектуальные камеры нуждаются в прочном основании, а размер сенсора изображения является неотъемлемым элементом в гонке за лучшие камеры смартфонов.

Примечание редактора: Эта статья была первоначально опубликована в марте 2020 года и была обновлена, чтобы отразить последние события в области формирования изображения с камеры телефона.

Похожие записи

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *