Почему больше мегапикселей не всегда означает лучшие фотографии на Android-телефонах: вот что действительно важно в фотографиях

Гонка за мегапикселями в камерах смартфонов — один из самых устойчивых маркетинговых сюжетов в сфере потребительских технологий. Каждый сезон запуска новых продуктов приносит мне на стол очередную волну маркетинга.

На этот раз главная цифра — 200. Последние флагманские Android-смартфоны от Samsung, Honor, Vivo и Motorola оснащены 200-мегапиксельными камерами.

Легко предположить, что чем больше, тем лучше, и что этот скачок сделает камеры телефонов неотличимыми от профессионального оборудования.

После многих лет тестирования телефонов разных ценовых категорий я научился обращать внимание не только на основные характеристики. Меня больше не волнует количество мегапикселей.

Маленькие сенсоры, маленькие пиксели и истинные ограничения телефонных камер

Конкуренция за количество мегапикселей достигла своего предела из-за размеров сенсоров смартфонов . Сенсоры телефонов значительно меньше, чем сенсоры в зеркальных или беззеркальных камерах.

Поскольку производители стремятся втиснуть 12, 48, 108 или даже 200 мегапикселей в чрезвычайно маленькие сенсоры, каждый пиксель (фоторецептор) вынужден уменьшаться. Такое скопление пикселей меняет способ, которым сенсор улавливает свет.

Пиксели большего размера собирают больше света и создают более чистый сигнал. Пиксели меньшего размера собирают меньше фотонов и создают более слабый сигнал.

Этот слабый сигнал необходимо усилить электронным способом в условиях низкой освещенности, чтобы создать должным образом освещенное изображение.

Увеличение изображения приводит к появлению цифрового шума, который проявляется в виде зернистости или размытия, особенно в тенях и при однородных цветах. Другими словами, чем сильнее увеличено изображение, тем больше шума.

Увеличенная светоотдача благодаря большим сенсорам улучшает динамический диапазон, то есть способность улавливать детали как при ярком освещении, так и в темных тенях сцены. Более широкий динамический диапазон означает более реалистичные изображения.

Вот почему цифровая зеркальная камера с большим 16-мегапиксельным сенсором может создавать более четкие и насыщенные изображения, чем телефон с 200-мегапиксельным сенсором. Когда речь идет о размере сенсора, качество важнее количества.

Секрет отличных фотографий, сделанных на телефон, — это программное обеспечение, а не датчики.

Самый большой прорыв в мобильной фотографии произошел в программном обеспечении. Камеры телефонов используют маленькие сенсоры, которые страдают от шума и ограниченного динамического диапазона, поэтому инженеры полагаются на вычислительную фотографию , чтобы компенсировать это.

Вместо того чтобы рассматривать изображение как единичный снимок, такие пионеры, как Марк Левой из Google, рассматривали его как данные, которые необходимо собирать и улучшать.

Телефон делает несколько кадров, выравнивает их и использует алгоритмы для извлечения деталей, снижения шума и балансировки светлых и тёмных участков. Это называется вычислительной фотографией и лежит в основе качества изображений, получаемых с помощью современных смартфонов.

Серия телефонов Google Pixel стала ярким тому доказательством. Она возглавила рейтинг камер со скромным 12-мегапиксельным сенсором, в то время как конкуренты стремились к 48-мегапиксельным и 108-мегапиксельным сенсорам.

Вывод очевиден. Хорошо настроенный сенсор в сочетании с мощными вычислительными ресурсами может превзойти более крупные устройства с большим количеством мегапикселей, даже если у них нет столь же мощного программного обеспечения. Именно программное обеспечение , а не только размер сенсора, имеет решающее значение .

Действительно ли телефоны с разрешением 200 МП делают фотографии с разрешением 12 МП?

Объединение пикселей — неопровержимое доказательство того, что гонка за мегапикселями — всего лишь маркетинговый ход. Инженеры используют этот метод, чтобы преодолеть недостатки маленьких, перегруженных пикселей.

Технология объединения пикселей позволяет процессору сигналов изображений (ISP) объединять соседние пиксели в один большой пиксель.

Распространенные схемы: 2×2 (4→1, четырёхугольный), 3×3 (9→1, неодносторонний) и 4×4 (16→1). Например, 108-мегапиксельный сенсор с биннингом 9:1 по умолчанию создаёт изображения с разрешением 12 Мп (108/9=12).

Аналогично, многие 200-мегапиксельные сенсоры используют биннинг 16:1 для получения изображений с разрешением около 12.5 мегапикселей (200/16 = 12.5). Этот метод имитирует биннинг света, создаваемый меньшим количеством более крупных пикселей.

Суперпиксель повышает чувствительность и улучшает соотношение сигнал/шум путем суммирования или усреднения значений соседних пикселей.

Цель состоит не в том, чтобы получать изображения с разрешением 200 мегапикселей, а в том, чтобы использовать 200-мегапиксельные сенсоры для получения более качественных 12-мегапиксельных изображений. Суть игры заключается в качестве пикселей, а не в их количестве.

Этот курс показывает, что сосредоточение внимания на большем количестве пикселей отвлекает от настоящей цели, которая должна заключаться в получении более качественных пикселей.

Как Instagram и TikTok формируют наше восприятие качества камер телефонов?

Характеристики камеры — лишь часть уравнения. Восприятие пользователем качества камеры формируется не только аппаратными компонентами телефона, но и всей цепочкой программного обеспечения, через которое обрабатывается изображение.

Пользователи делятся и просматривают большую часть фотографий со своих смартфонов на таких платформах, как Instagram, TikTok и Facebook.

Эти сервисы обрабатывают огромные объемы ежедневных загрузок и должны поддерживать скорость на миллиардах устройств и при различных скоростях сетей.

Это достигается за счёт значительного сжатия изображений. Ещё одним узким местом является то, как сторонние приложения для iOS оптимизированы по сравнению с Android.

Устройства Android невероятно разнообразны: тысячи моделей от десятков разных брендов сочетают в себе различные сенсоры, объективы и процессоры обработки изображений.

Для таких команд, как Instagram или Snapchat, оптимизация под каждую конфигурацию Android нереальна, поэтому многие придерживаются универсального подхода.

В отличие от этого, Apple выпускает всего несколько моделей iPhone в год. Такая стабильность позволяет разработчикам точно настраивать приложения для эффективного доступа к камерам.

В результате фотографии, загруженные в приложения социальных сетей, часто выглядят лучше на iPhone, чем на телефоне Android, даже если устройство Android имеет более совершенную систему камер. Это означает, что пользовательский опыт на iPhone часто более плавный с точки зрения качества изображения в популярных приложениях.

Истинная мощь вашей камеры по-прежнему в ваших руках.

После всех разговоров о датчиках, программном обеспечении и социальных алгоритмах вам может показаться, что качество изображения находится вне вашего контроля. Но это далеко не так.

Самая важная часть любой камеры — это человек, который её держит. Вместо того, чтобы гоняться за мегапикселями, сосредоточьтесь на самом главном. Истинное творчество кроется в зоркости фотографа и его умении управлять камерой.

Для начала научитесь видеть свет. Свет — это основа любой фотографии, и даже самый лучший сенсор в мире не спасёт снимок, сделанный при плохом освещении. Хорошее освещение — основа отличной фотографии, будь то естественное или умело смоделированное искусственное.

По возможности используйте естественное освещение. Сенсоры смартфонов всё ещё плохо работают в помещении, несмотря на усовершенствования вычислительной техники. Естественный свет придаёт изображениям яркость и реалистичность, которые сложно воспроизвести.

Во-вторых, мастерски выстроенная композиция. Хорошо скомпонованный снимок простого объекта гораздо лучше, чем неаккуратный, снятый на телефон за 2000 долларов. Хорошая композиция привлекает внимание зрителя и создаёт визуально привлекательный снимок, независимо от качества камеры.