Megapikselių karai: kodėl užtenka 12MP kameros?

Paskelbė:   Žilvinas Degutis | 2020-02-18
Megapikselių karai: kodėl užtenka 12MP kameros?
0 Pasidalinimai
166 Peržiūros

Jau 2020 m., o didieji rinkos žaidėjai vis dar naudoja 12MP pagrindines kameras savo naujuosiuose išmaniuose telefonuose – „Apple“, „Samsung“, „Google“, „Oppo“, „Xiaomi“, „Vivo“, „Sony“ ir kt. 2019 metais prasidėjo megapikselių lenktynės, mažesni dalyviai vienas po kito pristatinėjo 32MP, 48MP, 64MP ir net 108MP kameras, pastarąją savo naujausiame flagmane „Galaxy S20 Ultra“ panaudojo ir „Samsung“. Tiesa, lenktynes pradėjo „Huawei“ pristatydama „P20 Pro“ modelį su 40MP pagrindine kamera. Kodėl mažai kam nerūpėjo didinti kamerų skiriamąją gebą išmaniuosiuose telefonuose? Atsakymas paprasta: šiuo metu 12MP yra ideali išmaniųjų telefonų jutiklių skiriamoji geba.

Tam yra kelios priežastys – saugojimo vietos limitas, nuotraukos apdorojimo laikas, vaizdo kokybė prasto apšvietimo situacijose, video rezoliucija bei medžiagos peržiūros prietaisai taip pat turi įtakos pasirenkant kameros sensorių. Dar yra netiesioginiai kriterijai, lemiantys sensoriaus dydį – baterijos tarnavimo laikas, kameros programėlės sudėtingumas bei galimybės. Panagrinėkime kelis iš šių lemiančių faktorių, kad aiškiau suprastume, kodėl 12MP yra optimali išmaniųjų telefonų kamerų skiriamoji geba.

Daugiau pikselių – daugiau duomenų

Didesnis pikselių skaičius reiškia, kad reikia apdoroti daugiau duomenų, todėl apdorojimo laikas yra lėtesnis, energijos sąnaudos didesnės, o tai reiškia trumpesnį baterijos tarnavimo laiką. Tai ypač pastebima reiklesniuose scenarijuose, pavyzdžiui fotografuojant naktiniu ar portreto režimais, kai apdorojama kur kas daugiau duomenų, nei įprastai.

Didesnei skiriamąjai gebai reikia ne tik didesnės apdorojimo galios, bet ir didesnės atminties bei duomenų pralaidumo greičio. Šiais laikais vis mažiau telefonų turi „microSD“ kortelės lizdą, nes vis daugiau žmonių renkasi saugoti atsargines duomenų kopijas debesyje. Bet šis patogumas turi savo kainą, jei neturite spartaus ir neriboto mobilaus interneto, bei neprisijungiate prie „Wi-Fi“, jums gali kilti problemų įkeliant daugybę nuotraukų ar vaizdo įrašų. Be to, jei daug fotografuosite ir kelsite vaizdo įrašus, saugykla greitai užsipildys ir didesni debesų saugojimo planai kainuos papildomus pinigus.

Mūsų ekranai yra 10MP

Štai dar viena nepatogi tiesa, susijusi su megapikselių karštine: dauguma vartotojų nežiūri nuotraukų ar vaizdo įrašų, kuriais mes pasidaliname, didelės raiškos „Ultra HD 4K“ ekranuose. Net jei visi pasaulio žmonės turėtų tokias galimybes, matomo vaizdo skiriamoji geba yra apie 8.3MP (3720 x 2232).

12MP yra daugiau nei pakankama skiriamoji geba, kad matomas vaizdas būtų aiškus beveik bet kuriame įrenginyje - telefonų ekranuose, skaitmeniniuose foto rėmeliuose, kompiuteriuose, televizoriuose ir net naudojant projektorius! Norėdami maksimaliai išnaudoti 12MP vaizdą naudodami „Ultra HD“ ekraną, jį turėsite priartinti.

Įdomus faktas – dauguma geriausių profesionalių video fotoaparatų gamintojų naudoja 12MP sensorius, kuriais fiksuojami stebėtinos kokybės vaizdo įrašai, o kai kurios kino industrijoje naudojamos „RED“ kameros yra su 13.8MP skiriamąja geba.

Vaizdo įrašams fiksuoti pakanka 8.3MP

„Ultra HD 4K“ vaizdo įrašo standartas išmaniuosiuose telefonuose naudojamas daugiau nei penkerius metus. Net biudžetinės klasės išmanieji telefonai šiais laikais privalo tai sugebėti. Iš tikrųjų nereikia net 10MP filmuoti „Ultra HD“, o 12MP yra daugiau nei pakankama, kad biudžetinio  išmanaus telefono procesorius susidorotų su 4K raiškos medžiaga.

Naujausias „Qualcomm Snapdragon 865“ suteikia galimybę fiksuoti vaizdo įrašus 8K, taip pat tuo pasigyrė ir neseniai savo flagmanus pristatę „Samsung“ bei „Xiaomi“, tačiau net 8K vaizdo įrašui užfiksuoti nereikia 108MP, nereikia ir 64MP, jam pakanka 33MP, būtent tiek ir yra realiai naudojama pačio sensoriaus „Samsung Galaxy S20“ ir „Xiaomi Mi 10“ serijos telefonuose. Ar kada nors bandėte visus vaizdus fiksuoti 4K? Ar greitai užpildydavote telefono atmintį? Lukterėkite, kai išbandysite 8K.

Megapikseliai tai dar ne viskas

Pikselių skaičius nuotraukoje nėra lemiamas faktorius užtikrinantis nepriekaištingą kokybę, yra ir kiti veiksniai. Dinaminis diapazonas, spalvų tikslumas, tekstūrų aštrumas ir kokybė, vaizdo apdorojimo algoritmai ir vartotojo sąsaja yra gyvybiškai svarbūs veiksniai norint gauti nuostabų kadrą. Tai įtikinamai demonstruoja „Pixel 4“, „iPhone 11 Pro“ ar „Samsung Galaxy Note 10+“ išmanieji telefonai, kurių rezultatai kalba patys už save.

Palyginus 2016 m. ar net 2018 m. vienodas 12MP kameras su 2019 m., galima puikiai matyti, kokie svarbūs yra kiti fotografijos aspektai, fiksuojama daug daugiau spalvų informacijos, geresnis dinaminis diapazonas. Taip yra ne tik dėl naujausios techninės įrangos, bet ir dėl programinės įrangos šuolio į priekį apdorojimo srityje, o „HDR+“ technologija, apie kurią rašėme straipsnyje, padarė milžinišką įtaką mobiliai fotografijai.

Kai „Google Pixel“ telefonai pasikliauna paieškos milžino programinės įrangos algoritmais, daugelis kitų gamintojų naudoja kitokią techniką – „pixel binning“. Tai technologija, kuomet keturi šalia esantys pikseliai apjungiami į vieną, rezultate efektyvus pikselių skaičius sumažėja keturis kartus. Tai reiškia, kad „Huawei“ 40MP jutiklis fiksuoja 10MP vaizdą, „Xiaomi“ 48MP jutiklis fiksuoja 12MP vaizdą. Net naujausias „Samsung Galaxy S20 Ultra“ su 108MP sensoriumi, pagal nutylėjimą fiksuoja 12MP vaizdą, nes apjungia ne keturis, o devynis greta esančius pikselius.

Siekdami aiškesnės ir kokybiškesnės nuotraukos, gamintojai naudoja pikselių sujungimo technologiją, tačiau, norintiems užfiksuoti vaizdą maksimalia rezoliucija, palieka teisę pasirinkti fiksavimą naudojant visą sensorių nejungiant pikselių, tokiu būdu aukojamas šviesos fiksavimas šešėliuose ir ypač nakties metu, bei kenčia dinaminis diapazonas. Pikselių apjungimas pagerina šviesos kiekio, dinaminio diapazono, spalvų kiekio užfiksavimą – visa tai lygiai taip pat galima pasiekti naudojant didesnius foto pikselius. Taigi, pikselių apjungimas simuliuoja pikselio dydį ir jų kiekis dar nereiškia, jog kamera bus gera. Taip pat, naudojant šią technologiją, naudojama kur kas daugiau energijos resursų apdoroti informacijai, užtrunkama ilgiau, tad viskas turi savo kainą.

Ši technologija perspektyvi, progresuojant galingiems procesoriams skaičiavimo laikas sutrumpės, nuo gamintojo ir telefono modelio naudojamų skirtingų apdorojimo būdų sumažės energijos sunaudojimas, tačiau, dėl mažesnių pikselių, tai neišspręs fiksuojamos šviesos kiekio problemos.

Programinė įranga ir apdorojimo algoritmai

Jau anksčiau minėjau, kad kai kurios kompanijos pasirenka vystyti savo išmaniųjų telefonų kameras skaitmeniniu būdu. Dirbtinio intelekto (angl. AI) galimybes apdorojant vaizdus pradėjo naudoti daugybė kompanijų. Nesvarbu, ar kalbame apie „Google“, „Huawei“, „Apple“, „Samsung“ ar bet kurio kito gamintojo programinę įrangą, AI vaizdų apdorojimas vaidina didžiulį vaidmenį galutiniame rezultate, dėl ko vis mažiau priklausoma nuo didelio pikselių skaičiaus.

Šviesa ir pikselių dydis

Pasak fizikos, kuo didesnis pikselis, tuo daugiau šviesos jis gali užfiksuoti. Taigi, 12MP 1/1.2 colio sensorius padarys gerokai švaresnę ir ryškesnę nuotrauką, nei 48MP tokio pat 1/1.2 colio dydžio sensorius (turint galvoje, kad visi kiti parametrai identiški). Išmaniųjų telefonų viduje kiekis labai ribotas, dėl to įdėti didelį foto sensorių nėra galimybės ir jis yra suskaidomas į kuo daugiau pikselių, kas sumažina jų fizinį dydį, o kaip išsiaiškinome, kuo jis mažesnis, tuo mažiau šviesos į jį patenka.

Štai kodėl mes matome „Huawei“, „Xiaomi“, „Samsung“ ir kt. naudojant kiek įmanoma didesnius jutiklius su daug pikselių, kad juos apjungus galima būtų gauti didesnius. Naudojami nakties režimai tam, kad būtų galima kompensuoti jutiklio dydžio trūkumą, fotografuojant kelias ekspozicijas ir sujungiant jas kartu. Šie režimai gerokai pagerino nuotraukas silpname apšvietime, tačiau maži pikseliai negali paprieštarauti fizikai ir apkeisti didelius pikselius tokiame pačiame plote.

Kol kas pakanka 12MP

Atsižvelgiant į vartojimo ir techninius apribojimus, tokius kaip duomenų apdorojimo galia, laikymo vieta ir objektyvo kokybė, šiuo metu nėra būtinybės vaikytis aukštesnės skiriamosios gebos jutiklių. Didesni jutikliai su didesniais pikseliais labiau pagerina vaizdo kokybę nei grynas pikselių skaičius, o didesnis dėmesys optikai ir programinei įrangai jau leido žengti milžinišką pirmą žingsnį išmaniųjų telefonų kamerų pramonėje.

Kai aukštos skiriamosios gebos vaizdo įrašai (8K), jų peržiūros prietaisai, galingesni procesoriai ir greitesni atminties kaupikliai taps išmaniųjų technologijų rinkos standartais, mobili fotografija galės pagalvoti apie naują optimalų skiriamosios gebos standartą, tačiau iki tol 12MP kamera puikiai atitinka mūsų visų poreikius.


Parašyti komentarą