- Fotografisk kvalitet afhænger mere af sensorens størrelse og hver pixel end af antallet af megapixel.
- CMOS- og BSI-sensorer har forbedret ydeevnen i svagt lys i mobiltelefoner betydeligt.
- Bayer-matricen (RGGB eller RYYB) og pixelbinning påvirker, hvordan lys opfanges og behandles.
- Når du vælger en mobiltelefon med et kamera, er det bedst at prioritere en stor sensor, store pixels og god optik frem for oppustede opløsningsværdier.
Hvis din mobil i dag næsten er din hovedgærdekameraDet er ikke magi. For ikke så længe siden var telefonkameraer ikke meget mere end en hurtig løsning: at tage et sløret billede af et dokument, sende et grimt billede via MMS og ikke meget andet. Nu lader mange mennesker deres kompaktkameraer blive hjemme, fordi smartphones yder så godt, at de kan konkurrere med dedikerede kameraer i mellemklassen og endda nogle kameraer i mellem- til high-end-klassen.
Problemet er, at marketing har fået os til at kigge hen, hvor vi ikke burde. I årevis har vi fået at vide, at det vigtigste er megapixels og antallet af kameraerOg mange vælger stadig en mobiltelefon udelukkende baseret på disse to tal. Systemets sande hjerte er dog en anden komponent, som næsten ingen lægger mærke til: billedsensoren. At forstå, hvad den gør, hvordan den fungerer, og hvorfor dens størrelse er afgørende, gør hele forskellen mellem at købe baseret på reklamer og at købe klogt.
Hvorfor megapixels ikke er det sande mål for kvalitet
I årevis har vi vænnet os til primært at fokusere på antal megapixel Fra kameraet: jo højere megapixeltal, desto bedre ... i hvert fald virkede det sådan. Reklamer insisterede på, at et kamera med flere megapixel tog billeder af højere kvalitet, og mange producenter øgede antallet uden at røre ved det, der virkelig betød noget: størrelsen på sensoren og størrelsen på hver pixel.
En sensor er opbygget af millioner af bittesmå partikler siliciumhalvledere Disse kaldes fotosites eller fotodioder. Hver af dem omdanner det lys (fotoner), den modtager, til et elektrisk signal. I praksis svarer hvert fotosite til én pixel i det endelige billede. Når vi taler om megapixels, refererer vi blot til det samlede antal af disse punkter, ikke deres kvalitet.
Opløsningen (for eksempel 5472 x 3648 pixels i et kamera på omkring 20 megapixel) fortæller os det maksimale detaljeringsniveau og op til hvilken størrelse vi kan print eller klip ud uden at billedet falder fra hinanden. Men det fortæller os intet om støj, dynamisk område, ydeevne i svagt lys eller farvenøjagtighed. Alt dette afhænger i høj grad af sensorens fysiske størrelse og størrelsen på hver pixel.
Som en generel regel gælder det, at hvis vi sammenligner teknologier fra samme generation, gælder det, at jo større sensoren er, desto større er den samlede billedkvalitetSå hvorfor installerer de ikke den størst mulige sensor i alle enheder? Det er udelukkende af tekniske årsager: store sensorer er dyrere, optager mere plads og kræver større linser, hvilket kolliderer med ultratynde telefoner og stramme prismarginer.
Ud over resolutionen er det vigtigt at forstå to nøglebegreber: pixeltæthed (hvor mange megapixels der er pr. kvadratcentimeter sensor) og pixelstørrelsen (hvor stort hvert fotosite er, normalt i mikron). Med den samme sensorstørrelse betyder færre megapixels større pixels, der er i stand til at opfange mere lys og derfor giver bedre billedkvalitet.
Sådan fungerer en mobilkamerasensor rent faktisk
Din mobiltelefons kamera deler den samme underliggende teknologi som en digitalkamera Traditionelt. På den ene side er den optiske blok (sættet af linser), som er ansvarlig for at "organisere" og styre lyset uden at introducere for meget forvrængning eller kromatisk aberration. Dette lys passerer gennem linsen, når systemet åbner blænden, og går direkte til sensoren.
I analoge kameraer blev dette lys fikseret på en kemisk film med sølvsalte. I mobiltelefonen falder lyset på en lysfølsom celleopstillingDen digitale sensor. Hver celle tæller, hvor mange fotoner der er ankommet i løbet af eksponeringstiden, og genererer en spænding, der er proportional med den mængde lys. Denne information, pixel for pixel, omdannes derefter til digitale data, som telefonens billedprocessor (ISP) fortolker og behandler.
Sensorerne, vi finder i mobiltelefoner og kameraer, er i bund og grund af to familier: de gamle CCD (ladningskoblet enhed) og den dominerende CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor). CCD'er tilbød fremragende billedkvalitet i lang tid, men de var dyre, blev ret varme og krævede komplekse og klodsede kølesystemer, noget upraktisk i en tynd smartphone.
CMOS-sensorer, som blev født og perfektioneret i høj grad takket være NASAs miniaturiseringsindsats, revolutionerede markedet. De integrerer læse- og digitaliseringskredsløbet i selve chippen, hvilket gør dem mere effektive. billige at producere, de bruger mindre energi og de genererer mindre varme. Derudover giver de mulighed for at tilføje processorlogik i selve sensoren og er programmerbare, hvilket gør dem ideelle til mobile enheder, hvor plads- og energieffektivitet er afgørende.
Baseret på det er der opstået variationer, såsom sensorer. BSI (baggrundsbelyst sensor)Disse er meget almindelige i moderne smartphones. Her er strukturen omorganiseret, så lyset når fotodioderne med færre forhindringer, hvilket markant forbedrer ydeevnen under dårlige lysforhold. Resultatet: renere fotos med mindre støj, når lyset er sparsomt.
Måden cellerne er arrangeret på i arrayet spiller også en rolle. Der findes sensorer med lineære, trilineære og multi-array-fordelinger ... men i mobile enheder er den sædvanlige konfiguration en Bayer-matrix, som kombinerer farvefiltre placeret over hvert fotosite for at adskille hvidt lys i tre komponenter.
Bayer Matrix: RGGB, RYYB og kampen om at indfange mere lys
Lyset, der kommer ind i sensoren, er hvidt, men vi er nødt til at opdele det i farvekomponenter for at rekonstruere billedet. Til dette formål er hvert fotosite belagt med en lille farvefilter hvilket kun tillader en del af spektret at passere igennem. Den sædvanlige praksis er at opdele det i rød, grøn og blå (RGB) eller varianter som rød, gul og blå (RYB) og kombinere informationen fra flere fotosites for hver endelig pixel.
Den klassiske Bayer-matrix er RGGB: i en blok af fire fotosites har vi en rød, en blå og to grønne. Denne redundans af grøn er ikke tilfældig. Det menneskelige øje er mere følsomt over for den grønne kanal, og en fordobling af den giver os mulighed for at opnå Flere detaljer og mindre støj i det endelige billede. Kameraet kombinerer, ved hjælp af behandling, dataene fra disse fire fotosider for at generere en enkelt fuldfarvepixel.
Huawei besluttede i samarbejde med Leica at bryde med denne tradition i nogle af sine modeller ved at introducere sensorer. RYYB Super SpectrumI dette tilfælde har matricen et rødt fotosite, et blåt fotosite og to gule fotosites, der erstatter den redundante grønne kanal med en gul, der tillader en anden, bredere del af spektret at passere igennem.
Hvad fortæller dette os? Det betyder, at gule fotosider indfanger mere lys end grønne, så sensoren teoretisk set, Den indsamler mere lysinformation.Systemet fungerer nu mere som CMYK-printverdenen (hvor farvetænkning er subtraktiv) end den strengt additive RGB-model. For at rekonstruere et troværdigt billede skal behandlingen udføre flere beregninger: de røde og blå data kombineres med de gule for at udlede de endelige kanaler, hvilket kræver mere processorkraft og en betydelig mængde beregningsmæssig fotografering.
Denne ændring demonstrerer tydeligt branchens tendens: der er et kapløb om at presse hver en millimeter sensorplads for at få lys og detaljer. Men som det næsten altid er tilfældet, er der ingen gratis mirakler. Disse sensorer har brug for kraftfulde processorer og avancerede algoritmer at udnytte den maksimale mængde lys uden at ødelægge farven eller øge støjen.
Sensorstørrelse og pixelstørrelse: her er nøglen
Hvis vi skulle tage én vigtig konklusion med fra alt dette, burde det være denne: med lige teknologi, Jo større sensoren er, desto mere information kan der opfangesOg inden for den sensor gælder det, at jo større dens pixels (det vil sige fotosider) er, desto bedre vil kameraet yde, især når lyset er sparsomt.
Antallet af fotoner, en celle kan "tælle", er proportionalt med dens overfladeareal. En stor celle kan akkumulere mere ladning, før den mættes, end en lille, hvilket resulterer i et større dynamisk område (bedre detaljer i højlys og skygger), mindre støj og mere stabil farvegengivelse. Det er ikke tilfældigt, at seriøse tekniske specifikationer nævner... pixelstørrelse i mikron: 1,22 μm, 1,4 μm, 1,8 μm, 2 μm… jo højere tallet er, desto bedre, så længe vi sammenligner sensorer af samme generation.
Producenter arbejder inden for et meget begrænset fysisk område: kameramodulet skal passe ind i telefonens chassis, det må ikke stikke for meget ud, og det skal sameksistere med batteriet, bundkortet, højttalerne og andre komponenter. Derfor bringes der ofte ofre. sensor- eller pixelstørrelse at øge opløsningen i markedsføringen. Resultatet kan være et 64 eller 108 megapixel kamera med meget små pixels, der uden softwarehjælp yder dårligere om natten end et 12-megapixel kamera med store pixels.
For at afhjælpe dette problem anvender mange sensorer med høj opløsning teknikker til "pixel binning"eller pixelfusion." Under handelsnavne som Quad Bayer, Tetracell eller Light Fusion kombinerer sensoren fire fysiske pixels til en enkelt "virtuel" pixel, når billedet genereres. På denne måde producerer en 48-megapixelsensor 12-megapixel fotos med større lysindfangning og mindre støj ved at bruge flere fotosteder for hver endelig pixel.
Denne fusion sker på hardware- og/eller softwareniveau og kan normalt aktiveres eller deaktiveres fra kameraappen. Hvis vi aktiverer den fulde 48- eller 64-megapixel-tilstand, får vi flere detaljer til beskæringDette forringer dog ydeevnen i svagt lys. Hvis vi tillader telefonen at reducere opløsningen til en fjerdedel ved hjælp af pixelbinning, forbedres den samlede kvalitet, især om natten.
I den øvre ende af markedet ser vi allerede 1-tommer sensorer i nogle avancerede modeller fra mærker som Xiaomi og Huawei. Disse sensorer er ikke kun fysisk større, men de kan også udstyres med større pixelsDette forbedrer tydeligvis deres lysindsamlingskapacitet. Det betyder ikke automatisk, at de tager de bedste billeder på markedet, men det giver dem en objektiv fordel i råmaterialet: fotoner.
Sensorer, optik og processering: trioen, der bestemmer den endelige kvalitet
Fotografisk kvalitet afhænger ikke udelukkende af sensoren. Selvom det er den mest kritiske komponent, er der to andre søjler, der bærer betydelig vægt: linsekvalitet og billedbehandling. Et objektiv af dårlig kvalitet, dårligt polerede linser eller et dårligt design kan medføre kromatiske aberrationer, tab af skarphed i kanterne og geometrisk forvrængning, der ødelægger et motiv, uanset hvor god sensoren er.
Efter skuddet er affyret, træder behandlingen i spil, som i moderne mobiltelefoner er tæt forbundet med beregningsfotograferingInternetudbyderen og producentens software kombinerer flere optagelser, justerer støj, fjerner skygger, komprimerer højlys, korrigerer farver og anvender selektiv skarphed. Hvert mærke har sit eget karakteristiske præg: nogle prioriterer mere mættede farver og høj kontrast, mens andre sigter mod et blødere og mere naturligt look.
Sensorens fysiske størrelse er dog stadig vigtigere end ren opløsning. En større sensor, selv med færre megapixels, kan tilbyde billeder af højere kvalitet (især i dårlig belysning) end en mindre fyldt med bittesmå celler. Dette har ført til designbeslutninger, der har stødt sammen med kapløbet om megapixel, såsom HTC One M7 med 4 megapixel og enorme pixels, eller iPhones, der i årevis "forblev" på 8 eller 12 megapixel, men med stadig større sensorer.
I den anden ende har vi telefoner, der kan prale af 40, 50 eller flere megapixels, og endda 41-megapixel sensorer som den legendariske Nokia 808 PureView eller 40,1 megapixels i Lumia 1020, der brugte mere end nok opløsning at byde på tabsfri zoom og aggressiv beskæring. Hver tilgang har sine fordele, men du bør altid se på sensoren og pixelstørrelsen for virkelig at forstå, hvad du køber.
Typer af sensorer og deres rolle i moderne mobilfotografering
En moderne mobiltelefon har typisk ikke kun én sensor, men flere, der hver især er specialiseret til et specifikt formål. hovedsensor Det er normalt den højeste kvalitet (og ofte den største), da den håndterer størstedelen af brugerens fotos og videoer. Dens ydeevne i svagt lys, opløsning og dynamiske område definerer den samlede fotooplevelse.
Ved siden af ham dukker op vidvinkel sensorDenne sensor, der er ansvarlig for at udvide synsfeltet, er ideel til landskaber, arkitektur eller gruppebilleder. Den ofrer noget kantskarphed og nogle gange noget lys for at indfange mere af motivet. I high-end-modeller kan denne sensor også prale af god optik og en anstændig størrelse, hvilket gør den stadig nyttig i udfordrende situationer.
El sensor teleobjektiv Dette kommer i spil, når vi bruger optisk zoom. I modsætning til digital zoom (som beskærer og strækker billedet) giver telezoom os mulighed for at komme tættere på uden at miste detaljer, da forstørrelsen opnås med specifik optik. Her er sensor og pixelstørrelse igen afgørende: et meget langt teleobjektiv med en lille sensor kan fungere dårligt i skumringen, uanset hvor højt forstørrelsestallet annonceres.
I mange mobiltelefoner suppleres disse tre af ekstra funktioner som f.eks. dybdesensor (for at forbedre sløring i portrætter), farvetemperatursensorer (for bedre at justere hvidbalancen) eller endda dedikerede makrosensorer. Deres funktion er at supplere hovedsensoren, selvom nogle af disse roller ofte kan simuleres med software, der bruger selve hovedsensoren.
Billedstabilisering, uanset om den er optisk (OIS) eller elektronisk (EIS), skal også tages i betragtning. Selvom den ikke er en del af sensoren, arbejder den hånd i hånd med den for at reducere rystelser og vibrationerDette er vigtigt for at få mest muligt ud af lyset i nattescener uden at billedet bliver sløret, og for at optage jævn video.
Sådan vælger du en mobiltelefon med et kamera, der passer til dine reelle behov
Når man køber en telefon med fotografering i tankerne, handler det ikke om at ignorere megapixels, men om at sætte dem i kontekst. Hvis du normalt nyder dine billeder på din telefonskærm, på sociale medier eller på et Full HD-tv, så... få megapixels godt brugt Og med en generøs sensor har du mere end rigeligt. I disse tilfælde kan en stor 12- eller 16-megapixelsensor give dig bedre resultater i hverdagen end en 64-megapixelsensor med en lille sensor.
Men hvis du ofte udskriver på stort papir, har tendens til at skære aggressivt eller arbejder semiprofessionelt, så er det bestemt umagen værd at have en. højopløsningssensorForudsat at hele budgettet ikke er blevet brugt på at proppe bittesmå pixels ind i en latterligt lille sensor. Det er her, at sensorer på 40, 50 eller højere megapixel, sammen med en god fysisk størrelse og robust processorkraft, giver mening.
Uanset din situation er det værd at stille dig selv tre enkle spørgsmål: Under hvilke lysforhold tager jeg oftest billeder? Hvad gør jeg med mine billeder bagefter? Og er et større kameramodul den ekstra kvalitet værd? At besvare disse spørgsmål vil hjælpe dig med at prioritere. stor sensor og store pixels i modsætning til astronomiske opløsninger, som du i praksis ikke vil udnytte fuldt ud.
Glem endelig ikke, at den faktiske ydeevne også afhænger af sensor- og processorgenerationen. Det er meningsløst at sammenligne en moderne, avanceret BSI-sensor direkte med en ældre fra mange år siden, selvom de har samme størrelse. Når du sammenligner modeller, så prøv at sammenligne enheder fra samme generation. samme æra og rækkeviddeOg vær altid opmærksom på: sensorstørrelse, pixelstørrelse, objektivblænde og om den har optisk billedstabilisering.
I sidste ende ligger der bag ethvert godt billede taget med din telefon en hårfin balance mellem optik, sensor og software. Megapixels fortæller dig, hvor mange pixels et billede har, men det er Sensoren bestemmer, hvor meget lys, detaljer og dynamisk område der skal være. Du vil kunne drage fordel af det. Forståelsen af dets betydning giver dig mulighed for at se ud over reklamens påstande og vælge den næste kamerafokuserede smartphone, du putter i lommen, med omhu.
