Руководство по диафрагме камеры смартфона: что на самом деле делает F1.7?

F2.0, F1.7 или даже F1.4: в последние годы диафрагма или диафрагма на смартфонах стали популярным маркетинговым инструментом. Но что на самом деле означает диафрагма на камерах смартфонов? И как диафрагма влияет на качество изображения?

Содержание статьи:

Что такое диафрагма и светосила?

Термины диафрагма, диафрагма (также известная как число диафрагмы) и отношение диафрагмы, строго говоря, обычно используются неправильно. Точнее будет термин «светосила», который описывает фокусное расстояние системы и диаметр входного зрачка. Это соотношение обычно выражается в виде дроби, нормированной к числителю, в обозначениях «f / 1,8» или «1: 1,8».

С другой стороны, f-ступень является обратной величиной этой дроби и записывается как F1.8. Часто цитируемая «диафрагма» — это разговорный язык, который используется различными способами для обозначения как диафрагмы, так и диафрагмы. Поскольку мы не являемся научным изданием в AndroidPIT, мы также будем придерживаться лингвистического использования слова «апертура».

Заметка: При расчете светосилы входной зрачок измеряется в миллиметрах, как и фокусное расстояние. Поэтому результат в любом случае безразмерен.

Почему для камер смартфонов важна диафрагма?

Диафрагма играет важную роль в фотографии со смартфона, особенно по этим двум пунктам:

  1. Чем меньше значение диафрагмы, тем больше света попадет на датчик изображения. Это логично, так как диаметр входного зрачка является знаменателем светосилы. Таким образом, диаметр, который вдвое больше длины, вдвое уменьшает диафрагменное число — например, с F4 до F2. Эта площадь изменяется в зависимости от квадрата диаметра зрачка, и здесь присутствует квадратичная пропорциональная зависимость. Это означает, что уменьшение диафрагмы вдвое дает в четыре раза больше света. С другой стороны, удвоение количества света происходит при делении диафрагмы на квадратный корень из двух, например, от F2 до F1.4.
  2. Чем меньше число диафрагмы, тем меньше глубина резкости. Поскольку смартфоны обычно генерируют глубину резкости с помощью алгоритма, этот аспект остается на полях. Если вас интересует, как эффекты размытия создаются в оптических системах, я рекомендую следующую статью, даже если она в основном посвящена эффектам боке, создаваемым программным обеспечением.

Что означает диафрагма на смартфоне?

Те, кто заметит камеру своего смартфона и ее диафрагму, скорее всего, поймут одну вещь: фокусное расстояние и (приблизительный) диаметр объектива, похоже, не складываются. Диафрагма 2 будет означать входной зрачок 12,5 миллиметра при фокусном расстоянии 25 миллиметров. Однако вы не найдете мультисантиметрового объектива ни на одном из существующих смартфонов.

AndroidPIT xiaomi mi 10 pro детали камеры
Выглядит большим, но это далеко не входной зрачок размером 12 мм:
Xiaomi Mi 10. / © NextPit

Причина этого в том, что производители всегда указывают фокусное расстояние, которое было преобразовано в эквивалент 35 мм. По сравнению с 35-миллиметровой камерой реальное оптическое фокусное расстояние системы линз смартфона намного меньше из-за крошечных датчиков. Например, диагональ датчика размером 1 / 1,7 дюйма в 4,55 раза меньше, чем у 35-мм или полнокадрового датчика. Точно так же камера смартфона с 1 / 1,7-дюймовым сенсором требует фокусного расстояния в 4,55 раза меньше, чтобы получить такой же угол обзора.

Это соотношение между размером диагонали сенсора 35 мм и сравниваемого сенсора называется кроп-фактором или форматным фактором. Фактическое фокусное расстояние, умноженное на коэффициент кадрирования, дает эквивалент фокусного расстояния 35 мм.

Поскольку глубина резкости камеры зависит от фокусного расстояния и диафрагмы, теперь также ясно, почему вы не можете даже приблизиться к красивому эффекту размытия с F1,8 и эквивалентным фокусным расстоянием 50 мм, как с вашей зеркальной камерой. при F1.8. Фактическое фокусное расстояние остается решающим, когда речь идет об эффектах глубины резкости, и обычно оно составляет от 5 до 15 миллиметров. И именно поэтому эффект боке обычно ориентирован на программное обеспечение.

AndroidPIT OPPO Find X2 Pro AI Color DOF проблема
Недавнее увеличение размера сенсора в камерах смартфонов сопровождалось увеличением фокусного расстояния, даже при широкоугольном. Это приводит к меньшей глубине резкости, которая на этой фотографии из Oppo Find X2 изображена в потертом бургере. / © NextPit

Но почему F1.8 лучше, чем F2.4?

В то время как размер диафрагмы оказывает существенное влияние на боке в полнофункциональных камерах, на смартфонах этот эффект незначителен. Это связано с тем, что камеры смартфонов обычно не имеют возможности регулировать размер диафрагмы для использования в качестве варианта творческого дизайна. Но мы вернемся к этой идее позже.

Вместо этого основное внимание уделяется интенсивности света. Например, улучшение от F2.4 до F1.7 означает, что смартфон имеет вдвое больше света для фотографий. Это, в свою очередь, открывает путь для дополнительного освещения:

  1. Фотография, сделанная при половинной чувствительности ISO. Половинная чувствительность означает меньшее усиление сигнала изображения, означает меньший шум изображения.
  2. Фотография, сделанная с половинной выдержкой. Это снижает риск дрожания камеры при быстром движении или в условиях низкой освещенности.

Так в чем разница, например, между F1.8 и F2.0? На самом деле это не имеет значения. В качестве получаемого изображения алгоритмы обработки изображений играют гораздо более важную роль в век компьютерной фотографии.

сравнение iso
Этот пример показывает влияние светочувствительности ISO на качество изображения. / © NextPit

Отговорки: почему телеобъективы на смартфонах — это катастрофа

Кстати, приведенные выше подробности также объясняют, почему телеобъективы в смартфонах обычно дают странные результаты. Поскольку фокусные расстояния сравнительно высоки, сила света в основном темнее по сравнению с широкоугольными объективами. В Samsung Galaxy S20 Ultra, например, достигает F3,5 только с телеобъективом, но в то же время телеобъективы гораздо более чувствительны к дрожанию камеры.

Как правило, 103-миллиметровый телеобъектив в S20 Ultra требует выдержки примерно в четыре раза быстрее, чем 26-миллиметровый основной датчик (если OIS одинаково хорошо работает с обоими). В то же время разница между F3.5 и F1.8 также приводит к уменьшению количества света на четверть. Чтобы компенсировать это при идентичных условиях освещения, необходимо, например, увеличить чувствительность ISO с ISO 100 до ISO 1600. Принимая во внимание обычно гораздо меньшие телеобъективы, становится ясно, что это не сработает.

зомби
При большом количестве света телеобъективы Galaxy S20 Ultra все еще на полпути. Смартфону здесь помогает датчик IMX586 выше среднего под телеобъективом. / © NextPit

Размер диафрагмы и качество изображения: много света, мало резкости

Прежде чем ваш мозг вздохнет, я хотел бы обсудить последний аспект размера апертуры: качество оптического изображения. Построить светосильный объектив намного сложнее, чем просто поставить перед датчиком огромный кусок стекла. Хотя не весь свет преломляется к середине линзы, изгиб светового пути к краю всегда сильнее.

AndroidPIT realme x3 superzoom качество изображения широкоугольный при слабом освещении
Неприятные цветные полосы: хроматические аберрации обычно имеют фиолетовый или зеленый цвет. В
Realme X3 SuperZoom может делать и то, и другое одновременно. / © NextPit

К сожалению, у света есть неприятное свойство: показатель преломления зависит от длины волны. То, что звучит сложно, можно легко объяснить с помощью солнечного света, который отражается через окно и образует радугу в вашей гостиной. Это явление становится все сильнее и сильнее с более высокой степенью преломления света, следовательно, с большей апертурой — и его становится все сложнее исправить.

На техническом жаргоне образующиеся таким образом цветные полосы известны как «хроматические аберрации». Обычно они сильнее на краю изображения, чем в середине, и возникают в основном на высококонтрастных переходах, например, на ветвях перед ярким небом. Чтобы не переоценивать технические характеристики, получая плохие отзывы о фотосъемке, Samsung включила механический затвор в некоторые из своих флагманских смартфонов. Это закрывает край линзы при хорошем освещении, чтобы минимизировать такие ошибки изображения.

samsung galaxy s9 plus диафрагма камеры c2vx
Чтобы избежать аберраций, Samsung оснастила свой Galaxy S9 + механической диафрагмой, которая уменьшает входной зрачок и, таким образом, увеличивает диафрагму с F1,5 до F2,4 / © NextPit

Резюме: много шума из ничего

Так что мне нужно настораживать, когда Samsung, Huawei и другие предлагают мне свои рекордные уровни освещенности? Нет. Поскольку различия между F1.7 и F1.8 незначительны — здесь гораздо большую роль играют другие функции камеры, такие как датчик изображения и используемые программные алгоритмы.

Вам помогла данная статья? Какие еще аспекты смартфонов и особенно их камеры интересуют вас? Жду ваших комментариев!

Похожие записи

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *