Tại sao cuộc đua về megapixel trong điện thoại thông minh là vô lý

2024 Tác giả: Malcolm Clapton | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2023-12-17 04:15

Chất lượng ảnh phụ thuộc vào nhiều đặc điểm nên camera 48 megapixel vẫn chưa nói lên được điều gì.

Cách hoạt động của camera trên điện thoại thông minh

Máy ảnh là một thứ phức tạp: nó kết hợp cảm biến, hệ thống quang học, bộ điều khiển và các thành phần phụ trợ khác, cũng như phần mềm để xử lý ảnh và video. Chúng ta hãy xem xét từng yếu tố chi tiết hơn.

Ma trận

Ma trận là một vi mạch hình chữ nhật bao gồm các phần tử nhạy sáng - pixel. Mỗi pixel chứa ba subpixel. Một điểm ảnh phụ chỉ truyền các bước sóng nhất định: cho màu đỏ, xanh lục hoặc xanh lam (đỏ, lục, lam). Mô hình màu này được gọi là RGB.

Ngoài ra, ma trận có thể là đơn sắc, không có bộ lọc màu. Số photon rơi trên mỗi pixel của nó nhiều gấp ba lần. Nhờ đó, ảnh đen trắng sắc nét hơn. Những ma trận như vậy có thể được sử dụng để nâng cao hình ảnh màu từ một mô-đun máy ảnh khác.

Một trong những đặc điểm chính của ma trận là độ phân giải. Nó phản ánh có bao nhiêu pixel phù hợp trên nó.

Ống kính

Ống kính điện thoại thông minh nhỏ bé gần như là một món đồ trang sức. Một hệ thống hiếm bao gồm 4–5 phần tử - thường là 7–8 hoặc nhiều hơn.

Trong điện thoại thông minh có nhiều camera, mỗi ma trận sẽ có ống kính riêng. Mỗi người trong số họ giải quyết vấn đề của riêng mình:

• Ống kính tele (tele) là cần thiết để chụp từ khoảng cách xa.
• Góc rộng (shirik) sẽ giúp vừa với nhiều đối tượng hơn trong khung - điều này rất hữu ích cho ảnh nhóm và chụp ảnh kiến trúc.
• phổ quát ống kính sẽ cho phép bạn chụp tốt bất kỳ đối tượng nào: từ chân dung đến phong cảnh.
• Ống kính Varifocal (thu phóng) có thể đưa đối tượng đến gần hơn.

Thấu kính cho ống kính của điện thoại thông minh được làm bằng thủy tinh hoặc polyme đặc biệt. Nếu độ trong suốt của chúng không đạt đến mức lý tưởng và các yếu tố không được phù hợp tốt, thì đừng mong đợi những bức ảnh đẹp. Ngay cả khi ống kính di chuyển một vài micron, hệ thống quang học sẽ làm mất nét.

Cơ hoành

Màng chắn là lỗ thông qua đó ánh sáng đi vào máy ảnh. Cảm biến có thể nhận được bao nhiêu ánh sáng tùy thuộc vào nó. Giá trị khẩu độ được xuất ở định dạng f / 1, 7.

Hệ thống ổn định

Tính năng ổn định bù trừ cho hiện tượng nhòe do rung máy, chẳng hạn như khi chụp ảnh cầm tay thay vì sử dụng chân máy. Nó có thể có hai loại:

• Quang học. Một hệ thống cơ điện tử trung thực giữ máy ảnh ở một vị trí (ít nhất là nó cố gắng). Nó cung cấp cho bạn những bức ảnh sắc nét hơn với độ nhiễu tối thiểu và hầu như loại bỏ nhu cầu xử lý phần mềm.
• Điện tử. Đây là các thuật toán phần mềm. Máy ảnh vẫn rung, nhưng bằng cách phân tích một số khung hình, ít nhiều sẽ tạo ra một kết quả tốt hơn.

Hệ thống lấy nét tự động

Tự động lấy nét tự xác định khoảng cách đến đối tượng và điều chỉnh các thông số quang học của máy ảnh cho phù hợp. Ba loại hệ thống được sử dụng trong điện thoại thông minh hiện đại:

• Giai đoạn. Cảm biến đặc biệt thu thập các tia sáng tại các điểm khác nhau trong khung hình. Sau đó, ánh sáng được tách thành hai luồng và được gửi đến một cảm biến ánh sáng để xác định khoảng cách đến vật thể. Ưu điểm: độ chính xác và tốc độ làm việc cao. Nhược điểm: giá cao, sự phức tạp của thiết kế và cài đặt của nó.
• Tương phản. Sự tương phản của cảnh được phân tích. Bằng cách dịch chuyển các ống kính, máy ảnh sẽ cố gắng tối đa hóa độ tương phản của đối tượng so với hậu cảnh. Ưu điểm: kích thước nhỏ gọn và giá thành rẻ. Nhược điểm: Hệ thống chậm hơn và không thích hợp cho các cảnh động.
• Hỗn hợp. Kết hợp lấy nét theo pha và tương phản để có được kết quả tốt nhất.

Phần mềm

Phần mềm cũng có thể được coi là một phần của máy ảnh, vì nó liên quan trực tiếp đến việc thu được kết quả chụp. Ngày nay, không có điện thoại thông minh nào cung cấp cho bạn khung hình như chúng vốn có mà không cần xử lý phần mềm. Các thuật toán phức tạp, thường sử dụng cơ sở dữ liệu khổng lồ hoặc công nghệ trí tuệ nhân tạo, chỉnh sửa từng bức ảnh để "làm cho bạn đẹp".

Hình ảnh thô sẽ không đủ sáng hoặc đủ rõ. Phần mềm loại bỏ hiện tượng thừa sáng, xóa bỏ vùng tối, cải thiện màu sắc, tăng độ sắc nét. Và nó thực hiện tất cả những điều này một cách tự động và rất nhanh chóng.

Nhưng cũng có một mặt trái của đồng xu. Khả năng giảm nhiễu tích cực có thể làm cho ảnh chụp vào lúc chạng vạng có vẻ sần sùi - như thể nó có nhiều đốm nhỏ. Điều này làm giảm độ chi tiết và làm cho màu sắc không tự nhiên.

Số lượng pixel ảnh hưởng gì?

Các thông số kỹ thuật chi tiết của điện thoại thông minh thường chỉ ra kích thước vật lý của ma trận camera - như 1/2, 6 ″. Trên trang web của nhà sản xuất, bạn có thể tìm thấy dữ liệu về kích thước pixel trong ma trận. Tham số này ảnh hưởng đến số điểm trong khung hình. Độ phân giải càng cao, các chi tiết được tái tạo càng tốt.

Nhưng nếu các điểm ảnh nhỏ, mỗi điểm ảnh nhận được ít ánh sáng và không thể xác định chính xác màu sắc của một điểm trong hình ảnh thực. Kết quả là, nhiễu xuất hiện trong ảnh.

Nhiễu là các chấm rải rác có màu sắc và độ sáng ngẫu nhiên. Ánh sáng càng kém và chất lượng của ma trận máy ảnh càng thấp, thì ảnh sẽ có nhiều nhiễu hơn.

Số của nó trong khung tỷ lệ với kích thước pixel hoặc bình phương của đường chéo ma trận. Nếu chúng ta so sánh hai ma trận với các pixel có kích thước là 1, 55 µm và 1, 1 µm, thì trong khung hình với ma trận đầu tiên sẽ có một nửa nhiễu.

Phạm vi động của ma trận cũng rất quan trọng - khả năng thu được toàn bộ quang phổ màu sắc và độ sáng của thế giới xung quanh. Loại rẻ thì phạm vi nhỏ, ảnh chụp ra nhạt nhòa, mờ ảo.

Tại sao các nhà sản xuất điện thoại thông minh lại theo đuổi pixel

Vì người mua luôn mong muốn điều gì nhất. Ngay cả khi trong một chiếc xe 300 con ngựa, bạn phải đứng trong tình trạng tắc đường hoặc chơi solitaire trên một máy tính chơi game tuyệt vời.

Bạn sẽ mua điện thoại thông minh nào với cùng mức giá: camera 12MP hay 48MP? Chọn thứ hai, bạn nhận được số megapixel nhiều hơn gấp bốn lần với cùng một khoản tiền. Nhưng ảnh của bạn sẽ không đẹp hơn gấp bốn lần.

Cảm biến có nhiều điểm ảnh nhỏ sẽ rẻ hơn cảm biến có điểm ảnh lớn và sẽ bán chạy hơn.

Ma trận lớn chiếm nhiều không gian hơn bên trong điện thoại thông minh. Hệ thống quang học cho chúng cũng nên lớn hơn. Theo đó, sẽ có ít không gian hơn cho các bộ phận còn lại trong cơ thể. Điện thoại thông minh sẽ dày hơn hoặc camera sẽ nhô ra ngoài. Nó sẽ phải được bảo vệ bằng kính cường lực hoặc kính sapphire. Và đây cũng là tiền.

Bán một chiếc điện thoại thông minh đắt tiền là rất khó. Việc đặt hàng ma trận với số lượng lớn pixel nhỏ và tiến hành chiến dịch tiếp thị rầm rộ sẽ dễ dàng hơn: thêm tem tự động “chụp bằng supermegaflagman 48MP” vào ảnh camera để mọi người biết rằng ai đó đã mua điện thoại thông minh mới. Và cho phép người hâm mộ và chuyên gia sử dụng máy ảnh DSLR.

Ví dụ, Nokia đã chớp lấy cơ hội và có được chiếc điện thoại thông minh huyền thoại Lumia 1020 với camera 41 megapixel. Và đây là năm 2013!

Chất lượng của bức ảnh thực sự phụ thuộc vào điều gì?

Kích thước ma trận và pixel

Nếu bạn chụp hai ma trận có cùng độ phân giải, thì ảnh có chất lượng tốt hơn sẽ có khả năng thu được với ma trận lớn hơn. Ở đó, các điểm ảnh lớn hơn, có nghĩa là có nhiều photon rơi vào mỗi một bức ảnh hơn khi chụp. Do đó, các subpixel có thể xác định chính xác hơn màu sắc của một điểm cụ thể.

Có vẻ như nếu trong một ma trận, các pixel có kích thước 1, 4 micrômet, và trong ma trận kia - 1, 2 micrômet, chúng thực tế giống nhau. Nhưng 17% là một sự khác biệt rõ ràng chắc chắn sẽ thể hiện ở chất lượng của ảnh và video, đặc biệt nếu bạn chụp trong điều kiện ánh sáng yếu.

Một điểm quan trọng khác là khoảng cách giữa các pixel liền kề. Trong các ma trận nhỏ, các nhà sản xuất thẳng thắn tiết kiệm. Trong những cái lớn hơn, chúng có thể cho phép bạn phân tách một cách định tính các pixel lân cận để chúng không ảnh hưởng đến nhau.

Kỹ thuật sản xuất

Các phương pháp mới giúp bạn có thể xác định chính xác hơn cường độ của thông lượng ánh sáng từ ít photon hơn, có nghĩa là bạn có thể đảm bảo độ nhiễu thấp và hiển thị màu sắc tốt, ngay cả khi bạn chụp vào lúc chạng vạng mà không có đèn flash.

Nhưng bạn cần đọc và phân tích. Ví dụ, điện thoại thông minh HTC One (M7) được cung cấp công nghệ UltraPixel. Nhà sản xuất hứa hẹn sẽ tăng chất lượng ảnh và video một cách nghiêm túc.

Trên thực tế, UltraPixels chỉ có kích thước lớn hơn 2 micron pixel. Đây có thể coi là một công nghệ mới? Không có khả năng. Để so sánh: Google Pixel, mà HTC cũng lắp ráp và từng được coi là một trong những điện thoại có camera tốt nhất trên thị trường, có ma trận với pixel 1,55 micron. Kích thước của máy ảnh không được tăng lên để không làm tăng độ dày của điện thoại thông minh. Độ phân giải ma trận 5 megapixel thậm chí còn nhỏ trong năm 2014. Kết quả là không có hàng đợi nào cho HTC One (M7).

Một ví dụ khác là các công nghệ như Super Pixel hoặc Quad Pixel. Bốn pixel liền kề của một ma trận lớn được kết hợp để thu được một bức ảnh có độ phân giải thấp hơn, nhưng có chất lượng tốt hơn. Giải pháp hoàn toàn là phần mềm. Nếu ma trận là như vậy, hiệu quả sẽ thấp.

Ổn định

Chống rung quang học luôn tốt hơn kỹ thuật số. Các thuật toán xử lý hậu kỳ vẫn sẽ được áp dụng cho khung hình, và sẽ tốt hơn nếu ban đầu nó sắc nét.

Phóng

Để đến gần chủ thể hơn trong khung, zoom quang học sẽ dịch chuyển các ống kính và chất lượng của ảnh thực tế không bị ảnh hưởng. Thu phóng kỹ thuật số kéo dài một phần của hình ảnh để lấp đầy toàn bộ khung hình. Tính năng này có sẵn trong bất kỳ trình chỉnh sửa ảnh nào, thường ngay cả trong một ứng dụng máy ảnh tiêu chuẩn. Do đó, không có ý nghĩa gì khi trả tiền cho zoom kỹ thuật số.

Hệ thống lấy nét tự động

AF tương phản là một hệ thống rẻ tiền dành cho các máy ảnh tầm thường. Tự động lấy nét theo pha phù hợp nếu bạn chụp trẻ em, mèo hoặc vận động viên đang chạy nhanh. Nhưng lựa chọn lý tưởng là một hệ thống hybrid kết hợp các ưu điểm của lấy nét theo pha và tự động lấy nét theo độ tương phản.

Cơ hoành

Vì điện thoại thông minh được sử dụng để chụp trong nhiều tình huống khác nhau, máy ảnh có khẩu độ lớn hơn sẽ có lợi: f / 1, 7 tốt hơn f / 2, 0. Giá trị càng cao (hoặc số sau dấu gạch chéo càng thấp), khẩu độ ống kính càng cao và càng hiệu quả. Làm việc vào lúc chạng vạng hoặc trong nhà.

Tên thương hiệu

Vâng, nó không chỉ là một công cụ quảng cáo. Điều xảy ra là cùng một ma trận được cài đặt trong điện thoại thông minh Trung Quốc và hàng đầu của thương hiệu A. Nhưng ảnh chụp đầu ra rất khác nhau.

Nếu nhà sản xuất không đầu tư công sức và tiền bạc vào việc phát triển linh kiện, công nghệ và phần mềm, bạn không nên mong đợi những khung hình đẹp, rõ nét. Ví dụ, nếu anh ta tiết kiệm mọi thứ, đeo ống kính rẻ tiền với độ trong suốt kém, điều này sẽ ảnh hưởng đến kết quả.

Những gì cần nhớ

• Hàng chục megapixel chủ yếu là tiếp thị. Chất lượng của ảnh và video không phụ thuộc trực tiếp vào chúng.
• Ngay cả 5 hoặc 8 megapixel cũng đủ để in một bức ảnh chất lượng tốt trên một tấm khổ ngang. Độ phân giải màn hình 4K của TV tiên tiến là khoảng 8-9 megapixel. Full HD - chỉ 2 megapixel.
• Điểm ảnh lớn hơn thu thập nhiều ánh sáng hơn. Kết quả là tạo ra một khung hình sắc nét, chi tiết tốt với khả năng tái tạo màu sắc tự nhiên và không bị nhiễu.
• Nếu bạn không muốn bận tâm đến lý thuyết, hãy đi thực hành. Các bài đánh giá so sánh về điện thoại thông minh và ảnh chụp từ máy ảnh (các mảnh có kích thước đầy đủ và được cắt - cắt và phóng to) sẽ giúp chúng ta có thể hiểu được tình trạng thực của sự việc.