Мегапиксели в смартфонах: почему мы больше не можем оценивать фотокамеры по их разрешению

Пришло время отказаться от количества мегапикселей как главного критерия оценки фотокамеры смартфона

Совсем недавно Samsung представил Galaxy S3 — долгожданного «наследника» Galaxy S2. Смартфон под управлением Ice Cream Sandwich с четырехъядерным процессором вызвал ажиотаж среди поклонников Android, однако 8-мегапиксельная камера показалась некоторым недостаточно крутой. Отчасти в этом виноваты слухи, что Galaxy S3 оснастят 12 мегапикселями, отчасти — достижения конкурентов: так, в распоряжении у HTC Titan II 16-мегапиксельная камера, а у 808 PureView от Nokia — вообще 41-мегапиксельная! Неудивительно, что с такими показателями аппарат наделал шума на Всемирном мобильном конгрессе в Барселоне.

Фотография, снятая на Nokia 808 PurView

Хотя 8 мегапикселей можно назвать стандартом для современных смартфонов, многие считают камеру с такими показателями вчерашним днем. Однако 5-мегапиксельная камера может быть лучше 8-мегапиксельной, просто для покупателей «пять» звучит не так хорошо, как «восемь», даже если камера делает потрясающие кадры. А если «восемь» звучит неплохо, то «двенадцать» — еще лучше. Хитрость в том (и это подтвердит вам любой, кто разбирается в фотографии), что количество мегапикселей само по себе мало что говорит о том, насколько хорошо будет снимать камера. Например, Samsung Focus с пятью мегапикселями делает хорошие фото, а Motorola Droid Razr с восемью разочаровывает. 5-мегапиксельная камера iPhone 4 лучше многих 8-мегапкисельных и демонстрирует особенно впечатляющие результаты при слабой освещенности.

Какова же формула идеальной камеры для смартфона? Она включает в себя характеристики всего модуля камеры в целом: не только размер линз и материал, из которого они сделаны, но и датчик освещенности, процессор обработки изображения, а также программное обеспечение, которое связывает все это воедино.

Ключевой ингредиент: матрица

Большинство опытных фотографов скажут вам, что матрица (или сенсор) — один из ключевых моментов оптической системы, потому что именно она захватывает свет. По существу, матрица для цифровой камеры — аналог материала, из которого сделана пленка, для аналоговой. Нет света — нет фото.

Свет проходит через линзы камеры и перехватывается матрицей, которая преобразует его в электронный сигнал. Из него процессор обработки изображений создает картинку, которую потом подвергает коррекции, чтобы избавить от типичных недостатков фотографий, например, убрать шум. Размер матрицы имеет значение: чем она больше, тем больше на ней пикселей, и чем больше пикселей, тем больше света матрице удастся захватить.



Фотография, снятая на iPhone 4S

Эксперты весьма красочно описывают связь между мегапикселями и качеством изображения. Их любимый образ — ведра воды. Представьте, что у вас есть ведра (пиксели) на асфальте (матрица). Вы хотите собрать в эти ведра как можно больше воды. Попробуем расширить аналогию «вода и ведра»: чем больше вверенный вам кусок асфальта, тем больше ведер (пикселей) вы можете на него поставить и тем больше воды (света) соберете. Более крупная матрица — это причина, по которой 8 мекапикселей у зеркалки лучше, чем 10 у смартфона. Количество пикселей может быть одинаковым, но у «взрослой» камеры они будут на большей площади и смогут собрать больше света. А больше света — это, как правило, меньше шума и более широкий динамический диапазон.

Проколы с мегапикселями

Теперь вам должно быть понятно, что желание запихнуть в матрицу как можно больше пикселей ошибочно, поскольку не ведет напрямую к повышению качества фото. Джон Эренсон, аналитик компании Gartner, вспоминает времена, когда индустрия мобильных телефонов совершила скачок от одного мегапикселя к двум. «Они сделали пиксели меньше, чтобы запихнуть большее количество в сенсор, размеры которого остались прежними», — говорит он, также прибегая к «водной» аналогии, но заменяя ведра на колодцы.

Вы помните, что свет попадает в колодцы, то есть захватывается светочувствительными частями матрицы. Так что если вы делаете колодцы мельче, свету становится сложнее добираться до светочувствительных частей. И что в итоге? Увеличивается шум. Таким образом, повышение разрешения себя не оправдывает.

Соотношение между количеством мегапикселей и физическим размером матрицы — вот причина того, почему некоторые 8-мегапиксельные камеры хуже 5-мегапиксельных. Увеличивать размер сенсора, находящего внутри тонких смартфонов, не удается, на него запихивают большее количество более мелких пикселей, которые в итоге захватывают меньше света, чем вы смогли бы получить с меньшим разрешением.

К сожалению, большинство производителей смартфонов не сообщают такую информацию, как размер сенсора, так что предсказать, как будет вести себя камера, зная лишь число мегапикселей, невозможно, остается только тестировать.

А как же насчет 41-мегапиксельного PureView от Nokia?

PureView с 41-мегапиксельной камерой действительно интересен. По словам Юхи Алакарху, заведующего в Nokia технологиями фотосъемки, хотя аппарат и разработан таким образом, чтобы захватывать до 41 мегапикселя, большинство пользователей видят 5-мегапиксельные снимки.

Как правило, при использовании цифрового зума вы кадрируете изображение и приближаете каждый пиксель. При этом «вылезают» шум, зернистость, страдают четкость и цвета. Nokia использует алгоритм, который называется oversampling — «избыточность». При разрешении Nokia PureView в 5-мегапикселей, установленном по умолчанию, он консолидирует информацию, захваченную семью мегапикселями, в одном. Они называют это «суперпиксель». Когда вы зумируете, вы просто видите часть изображения, уже захваченного сенсором. Этот метод должен привести к созданию цифровых изображений, пригодных для печати с более высоким разрешением, чем мы привыкли.



Nokia 808 PureView

На разработку технологии для PureView ушло пять лет. У аппарата достаточно крупный сенсор, приблизительно 2,7х3 см, что больше, чем у остальных самртфонов и даже некоторых «мыльниц», а также предусмотрены специальные алгоритмы обработки изображения, которые подавляют шумы.

Ключевой ингредиент номер два: процессор обработки изображения

Процессор обработки изображений играет важную роль наряду с линзами и матрицей. У большинства смартфонов высокого класса графические процессоры встроены в чип. Благодаря ускорению на аппаратном уровне, они позволяют генерировать изображения (при фотографировании, съемке и просмотре видео, во время игр), не нагружая основной процессор.

На Всемирном мобильном конгрессе HTC продемонстрировала HTC ImageChip — отдельный графический процессор для смартфонов семейства HTC One, который позволяет снимать серии фотографий с интервалом в 0,7 секунды. Чип, встроенный в HTC One V, HTC One S и HTC One X обеспечивает трем этим аппаратам, значительно различающимся между собой по другим показателям, одинаково высокое качество фотосъемки. Отдельный, не встроенный процессор объясняет, как HTC удалось обеспечить идентичные параметры фотографирования глобальной версии HTC One X с процессором Tegra 3 от Nvidia и американской с Snapdagon S4 от Qualcomm.

Процессор обработки изображений также отвечает за то, чтобы затвор камеры работал без задержки, снимая именно в тот момент, когда вы нажимаете на кнопку. В общем, процессор отвечает за то, что получится из света, собранного сенсором и переработанного в электронный сигнал, и что вы увидите на экране телефона. Отметим, что это один из самых субъективных моментов в фотографии: оценка результата зависит от того, как именно ваши глаза воспримут четкость, цветопередачу и т.д.

И это еще не все

Производители смартфонов все чаще встраивают в свою продукцию матрицы с задней подсветкой. Считается, что этот тип сенсора особенно хорошо показывает себя при низкой освещенности, то есть ассоциируется с высокой светочувствительностью. Тем не менее при ярком свете он может подпортить изображение.

Размер сенсора и качество процессора обработки изображения — ключевые элементы, влияющие на то, насколько хорошими выйдут фотографии, но важны и другие компоненты модуля камеры, а именно их качество. Более качественные детали должны обеспечить лучшие фото, но параллельно они и повышают цену модуля камеры. По словам аналитиков, использование деталей высшего качества приводит к удорожанию камеры в два раза, и понятно, что не все производители на это идут.

Удобство прежде всего

Несмотря на то, что на качество фотографий влияют физические параметры модуля камеры, описанные выше, нельзя отрицать, что для пользователей важнее всего общее впечатление — насколько удобно им будет снимать, сколько времени нужно камере, чтобы «проснуться», предусмотрены ли интересные эффекты, режимы съемки и просто «фенечки». HTC, например, оснащает некоторые свои аппараты функцией Amaze 4G, которая автоматически распознает улыбки и выбирает из серии фотографий те, которые считает наиболее удачными. Galaxy S3 от Samsung тоже будет предлагать похожие возможности.

Для многих пользователей возможность удобно делиться фотографиями не менее важна, чем количество мегапикселей. Недаром программа Instagram, позволяющая публиковать в Сети не блещущие качеством фотографии, завоевала безумную популярность. Чтобы выкладывать снимки на Facbook и в Google+, чем и занимается большинство любителей поснимать на смартфон (некоторые также рассылают их друзьям и родственникам по почте), восьми мигапикселей, а то и пяти, хватает с запасом.

Конечно, это не значит, что количество мегапикселей при выборе смартфона, если вам важна хорошая камера, нужно игнорировать. Просто важность этого показателя сильно преувеличена — есть и другие факторы, на которые стоит обратить внимание. И обязательно перед покупкой камеру нужно проверить в деле или хотя бы почитать обзоры.