В последнее время ”мегапиксельные войны” снова разгораются, чтобы заставить нас покупать телефон с большим разрешением. Если пару лет назад 108 мегапикселей казались нам чем-то фантастическим и даже избыточным, то теперь все немного изменилось, и мы говорим уже о 200 Мп. Такое разрешение пока не стало нормой, но уже продемонстрировано в рамках реальных моделей. Многим может показаться, что это хорошо и говорит об улучшении качества фотографий, но это не совсем так. Впрочем, отчасти улучшение все равно будет. Об этом и поговорим.

Камеры с большим разрешением становятся трендом. Но так ли это хорошо?

Кто делает камеры с самым большим разрешением

Производством таких модулей камеры занимаются Omnivision и Samsung. Они обладают разрешением примерно 16 000 x 12 000 пикселей и все это в корпусе разумного размера без его существенного увеличения. При этом новые модули настолько быстрые, что могут снимать 4K видео с частотой 120 кадров в секунду и даже 8K, но с меньшей частотой. При этом в случае с Omnivision каждый пиксель имеет размер всего 0,56 мкм в поперечнике. Это меньше длины волны красного света.

Гигантское количество пикселей Omnivision присоединяется к Samsung Isocell HP1 и Isocell HP3 в качестве сенсора с самым высоким разрешением, разработанного для смартфонов. По слухам, Samsung Galaxy S23 Ultra оснащен еще не анонсированной камерой Isocell HP2. О том, что нам это даст, мы поговорим чуть позже, а пока просто разберемся с большим разрешением снимков.

Почему надо снимать с большим разрешением

200 мегапикселей — это огромный объем данных, и, как любят рекламировать Omnivision и Samsung, это означает больше пикселей для фотографий и видео с высоким разрешением. Тем не менее, 200 Мп слишком много даже для 8K-видео (которому требуется только 33MP, и оно само по себе является избыточным форматом), и вы не увидите кристально чистых 200-мегапиксельных снимков, что бы ни говорили вам маркетологи этих компаний.

200 Мп уже никого не удивляют.

Сами по себе эти 200 Мп никому не нужны и не стоят того, чтобы обращать на них внимание. Но куда интереснее другие возможности, которые они дают своим пользователям. Например, объединение пикселей является основной частью их работы.

Как работает объединение пикселей

Omnivision и Samsung поддерживают биннинг по 4 и 16 ячейкам, что позволяет использовать эффективные размеры пикселей от 0,56 мкм до 1,12 мкм и 2,24 мкм соответственно. Хотя эти датчики с пиксельным бинированием не захватывают столько света, сколько собственные пиксели того же размера, эта гибкость позволяет телефонам создавать изображения с более высоким разрешением при хорошем освещении и меньшим шумом за счет уменьшения разрешения в плохо освещенном месте. Кроме того, добавление систем пиксельной фокусировки позволяет добиться более высокой наводки на резкость.

Преимущества телефонов с большим разрешением камеры

Для более высоких разрешений также требуется более высокая пропускная способность для передачи данных на процессор вашего телефона, и эту пропускную способность можно использовать для вывода более низких разрешений с более высокой частотой кадров.

Например, Omnivision OVB0A может выдавать разрешением 200 Мп при 8 кадрах в секунду, 50 Мп при 30 кадрах в секунду или 12,5 Мп при 120 кадрах в секунду с помощью объединения пикселей. Это позволяет вам снимать 8K 30 кадров в секунду и 4K 120 кадров в секунду без какой-либо программной интерполяции (искусственного увеличения разрешения), а также делать серийную съемку с приличным разрешением.

Частота кадров и пропускная способность данных также важны, когда речь идет о HDR. Теперь, когда HDR в видео поддерживается в высокопроизводительных датчиках и процессорах, быстрое считывание важно, чтобы избежать артефактов, особенно при высоких разрешениях. Например, Omnivision рекламирует видео 4K/60 со смещенной синхронизацией HDR с двумя экспозициями.

Также можно использовать несколько значений экспозиции на соседних пикселях, чтобы они выдавали картинку в разных диапазонах, которая потом сводится воедино и обеспечивает хорошую проработку и в тенях, и в светлых частях снимка.

Камера телефона все равно не будет снимать так как полнокадровая. И тем более, она не будет работать, как человеческий глаз.

Конечно, эти проблемы также могут быть решены с помощью более быстрых датчиков с более низким разрешением, поэтому они не являются исключительными для этих 200-мегапиксельных продуктов. Но они тоже могут это сделать, правда, по-своему. То есть большое разрешение важно не только само по себе, но и с точки зрения общей функциональности камеры.

Почему не надо покупать телефон с камерой большого разрешения

Как и во всех технологиях, где есть плюсы, часто бывают и минусы, и это определенно так, поскольку мы оцениваем 200-мегапиксельные смартфоны. Большая проблема с этими датчиками — крошечный размер пикселей.

Мы подробно рассказывали об этом ранее, так что сейчас достаточно сказать, что меньшие пиксели более подвержены шуму и склонны к плохому динамическому диапазону. Хотя объединение данных от соседних пикселей помогает, все еще существуют разделители ячеек, которые отражают и блокируют часть света, который в противном случае попал бы в более крупный пиксель. Проще говоря, исходный пиксель с фактическим размером 2,24 мкм захватывает больше света, чем эквивалентный пиксель (собранный из маленьких ячеек) того же размера 2,24 мкм.

Также возникает вопрос, могут ли сопутствующие объективы сфокусировать свет достаточно резко, чтобы обеспечить большую детализацию при таком огромном разрешении. Ведь плохой объектив как мутное стекло, которое может испортить любой вид за окном. Или как грязные очки, через которые вы будете видеть хуже, чем без них.

Датчики крошечных камер ограничены дифракцией при больших значениях апертуры, что требует объективов с большей апертурой, которые, как известно, трудно построить без искажений. Вот почему на этом этапе развития сложно добиться хорошего качества снимка при высоком разрешении.

Видео 8K — звучит красиво, но оно бессмысленно, если сенсор не может четко определить разрешение. В этом смысле стремление к более высоким разрешениям несколько противоречит другим тенденциям в отрасли, в частности, стремлению к превосходной производительности видео при слабом освещении, особенно в 4K и 8K.

Меньшие пиксели здесь не помогут даже с использованием возможностей биннинга. Эти датчики изображения также не больше, чем самые большие в отрасли, которые приближаются к отметке в 1 дюйм. А именно они могут захватить много света, и чем больше его размер, тем лучше, особенно в ночной фотографии или видео. Другими словами, увеличение количества мегапикселей, безусловно, не решит всех проблем, но у него точно есть свои преимущества.

Не лишним будет знать, что профессиональные видеокамеры имеют разрешение буквально в несколько мегапикселей, чтобы обеспечить картинку в FullHD или 4К. Зато сами пиксели большие и дают существенно меньше помех.

Есть также более инновационные решения для фотосъемки на камеру смартфона, чем просто увеличение разрешения. Например, перископическая камера Sony Xperia 1 IV с переменным фокусным расстоянием обеспечивает большую гибкость масштабирования с помощью всего одного датчика. Поднявшись на следующий уровень, мы, возможно, в конечном итоге сможем полностью отказаться от специальных зум-камер.

Телефон с камерой 200 Мп уже есть. Дальше будет только больше.

Другие бренды, такие как Oppo и Google, инвестируют в собственные конвейеры обработки изображений для запуска специальных алгоритмов, начиная от шумоподавления и заканчивая обработкой видео 4K. Не говоря уже о, казалось бы, бесконечных достижениях в вычислительной фотографии, благодаря которым наши фотографии выглядят лучше без каких-либо усилий с нашей стороны.

Присоединяйтесь к нам в Telegram!

Почему у дорогих телефонов Apple и Sony мало мегапикселей

Конечно, приятно иметь больше мегапикселей, и производители это знают, когда говорят нам об их количестве. Скоро смартфонов с камерами на 200 Мп будет достаточно много, чтобы это стало нормой. Но ведь не из экономии или неумения Apple и Sony используют сенсоры на 12 Мп. Там тоже есть тонкости объединения, но это уже детали.

В любом случае, разрешение — не синоним высокого качества камеры. Это только один из способов решить стоящие перед отраслью проблемы и привлечь покупателя. Поэтому не гонитесь за цифрами, а смотрите сравнения камер и изучайте их реальное качество. А еще помните, что в фотографии и видео главное — это свет. Без него технологии ничего не стоят, и чем больше его попадет на сенсор, тем лучше. И размер пикселя играет в этом очень важную роль.