Čo hovoria vlastnosti fotoaparátov smartfónov a môžete im dôverovať?

2024 Autor: Malcolm Clapton | [email protected]. Naposledy zmenené: 2023-12-17 04:09

Lifehacker hovorí, ako zistiť desiatky megapixelov a rôzne ohniskové vzdialenosti.

Na úsvite vývoja smartfónov vynikla samostatná kategória - telefón s fotoaparátom: v týchto zariadeniach bola maximálna pozornosť venovaná fotoaparátu. Teraz sa každý vlajkový model takmer každej značky snaží upútať pozornosť najkomplexnejšou a najzaujímavejšou implementáciou fotoaparátu. Charakteristiku zariadení maskujú hlasné slová, odvážne slogany, obrovské čísla a vlastné názvy technológií. Je však možné od nich odčítať niečo užitočné a pochopiť, či je tento fotoaparát schopný produkovať slušný obraz? Poďme na to teraz.

Kľúčové vlastnosti fotoaparátov smartfónov

Vlastnosti fotoaparátu smartfónu sú v podstate rovnaké ako vlastnosti akéhokoľvek digitálneho fotoaparátu. Musíte však pochopiť, za čo je tento alebo ten parameter zodpovedný.

megapixelov

Výrobcovia im venujú najväčšiu pozornosť v reklamných kampaniach. Pixel je prvok citlivý na svetlo na snímači fotoaparátu alebo fotodióde. Skladá sa zo štyroch subpixelov, z ktorých každý vďaka svetelným filtrom prepúšťa len svetlo vlastného odtieňa. Najčastejšie sú to červené, modré a zelené. Z kombinácie týchto farieb sa získa bod požadovaného odtieňa a požadovaného jasu.

Niektorí výrobcovia ustupujú od najpopulárnejšej schémy a k červeným, modrým a zeleným farebným filtrom pridávajú bielu alebo žltú. V tomto prípade fotodióda zachytí viac svetla a obrázky sú jasnejšie.

Megapixely ukazujú, v akom rozlíšení je fotoaparát schopný fotiť, teda koľko miliónov pixelov bude pozostávať z výslednej snímky.

V súčasnosti mnohí výrobcovia predstavujú smartfóny s fotoaparátmi s rozlíšením 48, 64 alebo 108 megapixelov, ktoré fungujú v režime zlučovania bodov. V takýchto snímačoch sa pixely neskladajú zo štyroch, ale zo 16 subpixelov, kombinovaných štyrmi. Kým napríklad v klasickom snímači tvorí jeden pixel jeden modrý, dva zelené a jeden červený subpixel, vo fotoaparátoch s vysokým rozlíšením ho tvoria štyri modré, osem zelených a štyri červené subpixely.

Zvyšovaním počtu pixelov sa zvyšuje citlivosť na svetlo a rastie dynamický rozsah obrazu – rozdiel medzi najtmavšou a najsvetlejšou oblasťou na fotografii. Zároveň však 48 megapixelové fotoaparáty vďaka takejto kombinácii v skutočnosti vytvárajú obrázky s rozlíšením 12 megapixelov. A tu nie je nič zlé: toto je prípad, keď sa kvantita zmení na kvalitu a obrázky s rozlíšením 4 000 × 3 000 (tých istých 12 megapixelov) sú dosť na zverejnenie na sociálnych sieťach.

Veľkosť snímača

Toto je možno najdôležitejší prvok fotoaparátu smartfónu. Veľkosť snímača udáva plochu, na ktorej sú umiestnené svetlocitlivé diódy. Čím väčší je snímač, tým väčšie môžu byť samotné pixely a čím väčší pixel, tým lepšie zachytáva svetlo. Typické veľkosti pixelov v moderných snímačoch mobilných kamier sú od 0,8 do 2,4 mikrónov, avšak to posledné sa presne dosahuje kombináciou subpixelov, o ktorých sme hovorili v predchádzajúcom odseku.

Čím viac svetla dokáže snímač zachytiť, tým lepšie budú snímky zachytené fotoaparátom. To je dôležité najmä pri fotografovaní v zlých svetelných podmienkach. A v takejto situácii sa môže ukázať, že snímač s menším počtom väčších pixelov vytvorí lepší obraz ako snímač s väčším počtom menších pixelov, pretože každá fotodióda zachytila viac svetla a tým pádom aj viac informácií.

To znamená, že fotoaparát s menším počtom pixelov vo svojich špecifikáciách môže prekonať fotoaparát s veľkým počtom pixelov, pretože samotné pixely sú väčšie.

V moderných smartfónoch sú rozmery snímačov uvedené v zlomkoch palca. Najväčší snímač - 50-megapixelový Samsung ISOCELL GN2 - je nainštalovaný v Xiaomi Mi 11 Ultra: jeho uhlopriečka je 1/1, 12 palca.

Objektívy

Výrazný vplyv na kvalitu obrazu majú použité šošovky. Pozostávajú zo šošoviek - priehľadných dosiek s určitými optickými vlastnosťami. Hlavnou funkciou šošovky je správne skreslenie dopadajúceho svetelného lúča. Typ skreslenia závisí od tvaru dosky.

Šošovky sa najčastejšie skladajú z viacerých šošoviek, keďže jedna nestačí. Striedajú sa zakrivené a konkávne šošovky rôznych hustôt. Správny výber a umiestnenie v objektíve ovplyvní čistotu a kontrast obrazu. Pri zakrivených šošovkách môže dôjsť k optickému skresleniu. Naopak, u niektorých objektívov, ako sú širokouhlé, sa skreslenie stalo štylistickým znakom. Je pravda, že niektoré zariadenia ich programovo opravujú vo fáze následného spracovania.

V moderných smartfónoch sa moduly fotoaparátu skladajú z niekoľkých šošoviek, z ktorých každá má svoj vlastný snímač, vhodný pre konkrétnu úlohu. Najčastejšie ide o štandardné, širokouhlé a makro objektívy. Nedá sa zároveň povedať, že smartfóny s viacerými šošovkami očividne strieľajú lepšie ako s jedným: závisí to od implementácie konkrétneho zariadenia. Môže sa stať, že spomedzi mnohých kamier v jednom module ani jedna nepodá prijateľný výsledok a kvantita sa nepremení na kvalitu.

Ohnisková vzdialenosť a clona

Čím nižšia je ohnisková vzdialenosť, tým vyšší je uhol záberu objektívu a naopak - objektívy s vysokou ohniskovou vzdialenosťou strieľajú ďaleko, no zároveň s malým uhlom záberu.

Clona ukazuje, koľko svetla dopadá cez objektív na snímač fotoaparátu. Väčšina smartfónov má pevnú clonu, čo je pomer ohniskovej vzdialenosti k veľkosti vstupu fotoaparátu.

Čím viac svetla dopadá na snímač a čím väčší je vstup fotoaparátu, tým menšia je hĺbka ostrosti, čiže zaostrený bude len objekt a pozadie za ním bude rozmazané.

Ak chcete zväčšiť hĺbku ostrosti, musíte znížiť vstup, tým sa však zníži aj jas. V smartfónoch sa to najčastejšie dosahuje programovo. Moderné zariadenia však využívajú moduly s niekoľkými šošovkami – s šošovkami rôznych veľkostí, rôznych ohniskových vzdialeností a clonových čísel. Namiesto toho, aby ste sa spoliehali na softvérové spracovanie, môžete medzi objektívmi prepínať.

Dnešné smartfóny sú vybavené pokročilými systémami automatického zaostrovania. Napríklad v technológii PDAF sa niektoré body na snímači fotoaparátu používajú ako ohniská. Dva susedné pixely sú umiestnené tak, že jeden z nich vníma svetelný tok prichádzajúci zhora a druhý zdola a systém upraví zaostrenie, ak na pixely dopadá rôzne množstvo svetla.

Nechýba ani laserové a kontrastné automatické zaostrovanie. Niektoré spoločnosti používajú vo fotoaparátoch technológie, ktoré umožňujú zamerať sa na konkrétne objekty v zábere, napríklad rozpoznať tváre a urobiť ich jasnejšími.

Zoom

Zoom ukazuje, ako blízko môže byť obrázok. K dispozícii sú dve možnosti priblíženia: digitálne a optické. Digital jednoducho zväčší a oreže obrázok v plnej veľkosti. Optická šošovka využíva na zväčšenie špeciálne šošovky, ktoré sa vďaka správnemu systému šošovky môžu pozerať do diaľky.

S rozvojom fotoaparátov v smartfónoch sa začalo objavovať stále viac modulov s optickým priblížením – zvyčajne 2X alebo 3X. Existujú však aj možnosti, ktoré výrobcovia nazývajú periskopy. Takéto šošovky využívajú systém šošoviek a zrkadiel umiestnených bokom v tele smartfónu a vďaka nim môžete získať napríklad päťnásobné priblíženie. Ako blízko sa k obrázku môžete priblížiť závisí od ohniskovej vzdialenosti.

Maximálny optický zoom, ktorý dnes smartfóny ponúkajú, je 10x. Nachádza sa v Huawei P40 Pro + (práve v ňom je použitý rovnaký „periskop“) a v jednotlivých šošovkách Samsungu Galaxy S21 Ultra. Pre tie prípady, kedy nie je potrebný taký silný zoom, majú tieto smartfóny šošovky aj s menším zväčšením – trojnásobným.

Pomocné senzory

Svetelné senzory, hĺbkové senzory, diaľkomery, lidary – všetky tieto systémy pomáhajú smartfónu pochopiť, kde sa fotografované objekty nachádzajú, ako sú osvetlené, či sa pohybujú alebo nie. Smartfón využíva získané dáta ako v hľadáčiku, tak aj v procese postprocesingu, dotvárania a úpravy snímky.

Rozlíšenie snímačov nie je ani zďaleka najdôležitejším parametrom: na dobré plnenie svojich funkcií im stačí veľmi malý počet pixelov. Preto vás neprekvapí napríklad hĺbkový snímač s rozlíšením 2 megapixely: na jeho fungovanie je ich totiž dostatok.

Rozlíšenie videa a snímková frekvencia

Rozlíšenie videa udáva, koľko pixelov bude obsiahnutých v jednej snímke. A snímková frekvencia je to, koľko takýchto snímok za sekundu sa nasníma.

S pribúdajúcimi pixelmi sa zlepšujú detaily a čistota obrazu. So zvyšujúcou sa snímkovou frekvenciou sa efekt rozmazania znižuje, video vyzerá ostrejšie a je lepšie vnímané ľudským okom. A čo viac, video nasnímané pri vysokej snímkovej frekvencii je možné následne spomaliť na známych 24 snímok za sekundu pre zaujímavý efekt spomaleného pohybu.

HDR

HDR znamená vysoký dynamický rozsah, čo je veľký rozdiel medzi najtmavšími a najsvetlejšími časťami obrazu. Fotoaparát v režime HDR nasníma niekoľko snímok (v prípade natáčania videa - snímky) s rôznou expozíciou a následne ich skombinuje, pričom vyváži svetlé a tmavé oblasti. Vďaka tomu je možné dosiahnuť vyšší kontrast a detailnosť obrazu.

Kúzlo následného spracovania

Suché vlastnosti fotoaparátov smartfónov sú, samozrejme, mätúce a desivé. A hlavným problémom je, že je nereálne pochopiť iba z týchto čísel, ako bude fotoaparát smartfónu snímať.

Okrem sústavy šošoviek a senzorov okolo kamery je tu aj zväzok obrazového procesora a postprocessingový softvér – algoritmy, ktoré analyzujú prijaté dáta a využívajú rôzne proprietárne vylepšenia. Výsledkom je, že spoločnosti používajúce rovnaké senzory môžu skončiť s úplne odlišnými obrázkami v dôsledku rôznych systémov následného spracovania.

Každý výrobca má svoj vlastný prístup k vykresľovaniu farieb a analýze hraníc objektov. Každá spoločnosť používa rôzne triky a technológie, aby získala obraz, ktorý zodpovedá ich zmyslu pre krásu. Niektoré značky používajú strojové učenie na správnu identifikáciu objektov v ráme a toho, ako by mali ideálne vyzerať, a to všetko je tiež súčasťou spracovania.

Zoberme si jednoduchý príklad medzi pomerne populárnymi smartfónmi. V Realme 7 Pro a Samsung Galaxy M51 sú hlavné fotoaparáty postavené na rovnakých senzoroch – Sony IMX682. Ide o 64-megapixelový snímač poháňaný subpixelovým agregačným systémom Quad Bayer a vytvára obrázky s rozlíšením 16 megapixelov (ale dokáže pracovať aj v režime plnej veľkosti). Napriek tomu, že majú rovnaké snímače, samotné snímky sú úplne odlišné.

Farebné podanie Samsungu pri dennom svetle je šťavnatejšie a živšie, aj keď bez presýtenia. Fotografie z Realme 7 Pro dostali o niečo mäkší a realistickejší gamut, no niekedy sa v nich strácajú hranice malých detailov, napríklad jednotlivé steblá trávy nasnímané relatívne ďaleko. V Samsungu systém postprocessingu a redukcie šumu vymedzuje hranice jasnejšie, čo však niekedy vytvára pocit umelosti. Zamieňanie fotografií nasnímaných týmito telefónmi napriek rovnakým senzorom nebude fungovať.

Ako funguje následné spracovanie obrázkov na konkrétnom telefóne, sa z charakteristík nedá pochopiť. Tu pomôžu len profesionálne recenzie s testovacími fotografiami zhotovenými v rôznych režimoch.

Žiadna viera v megapixely

Špecifikácie nezaručujú kvalitu obrazu. Nemožno tvrdiť, že 108 megapixelový fotoaparát bude snímať lepšie ako 64 megapixelový, pretože okrem megapixelov ovplyvňujú výsledok aj iné parametre fotoaparátu.

Prvým krokom je venovať pozornosť veľkosti snímača: čím je väčší, tým viac svetla prijíma a kvalita obrazu priamo závisí od množstva svetla. Ďalšia dôležitá je hardvérová časť systému na následné spracovanie obrazu a potom softvér. To, ako fungujú, sa dá pochopiť iba pri pohľade na obrázky nasnímané telefónom s týmto systémom.

Jedinou možnosťou je dôverovať recenziám, v ktorých sú zverejnené testovacie fotografie v rôznych podmienkach snímania: za rôznych svetelných podmienok, v pohybe, na rôzne vzdialenosti atď. A nezabudnite, že hlavnými nástrojmi fotografa a operátora sú rovné ruky a schopnosť zachytiť moment. A zvyšok je druhoradý.