сколько мм объектив в телефоне
Мобильная камера — параметры
📲 Параметры мобильной камеры — характеристики мобильной камеры и раскрытие понятий — что такое апертура, размер пикселя, размер сенсора и тд.
Камера стала важным пунктом при выборе современного смартфона. В результате покупатели хотят знать, какой камерой оснащен телефон, прежде чем подумать о покупке.
Сайты предоставляют полную информацию о характеристиках камер смартфонов, но мало кто на самом деле понимает, что они означают.
Такие термины, как мегапиксели, апертура и другие, часто встречаются при описании мобильных камер. Эта статья поможет вам разобраться в новых терминах. Во всех этих характеристиках действительно важно разбираться, и тогда камера телефона будет удовлетворять ваши потребности.
Часто в своих обзорах я пишу про параметры камеры у смартфонов, например, для Xiaomi Black Shark 2 Pro камера имеет такие параметры: 48 Мп, f/1.8, 27 мм, 1/2.0″, 0.8 микрон, PDAF, Laser AF. Давайте посмотрим что означает каждый параметр мобильной камеры в отдельности.
Количество мегапикселей
Если говорят, что камера имеет 12 Мп (мегапикселей), это означает, что полученное в результате цифровое изображение состоит из 12 миллионов крошечных квадратиков. Это известно как «разрешение», которое определяет детали изображения. Высокое разрешение означает более четкое изображение. Но одни только пиксели НЕ гарантируют лучшую производительность камеры. Есть много других факторов, которые влияют на качество изображения.
Размер матрицы (сенсора)
Возможно, самым большим фактором, влияющим на качество изображения, является сенсор или матрица. Прежде чем говорить о размерах сенсора, нужно сначала узнать, что это такое.
Когда срабатывает затвор камеры телефона, свет, идущий от объектива, попадает на сенсор, и, проще говоря, это электронное устройство захватывает информацию о свете и затем создает изображение из нее.
Чем больше датчик, тем больше света он может получить. Чем больше света он может получить, тем лучше качество изображения.
Сенсоры смартфонов намного меньше, чем у стандартных полно кадровых камер.
Размер датчика — это его физический размер, но разные производители используют разные методы измерения. Не вдаваясь в технические подробности, вам нужно понять, что чем он ближе к полному дюйму (1”) тем больше датчик.
Nokia подошла очень близко к этому с 808 PureView, который имел 1 / 1,2-дюймовый сенсор с 41 Мп! А S10 5G имеет только 1 / 2.55” сенсор, который очень даже хорош для смартфона.
Размер пикселя
Пиксели измеряются в микрометрах, часто называемых микронами, используя символ «m» или просто «». 1 миллиметр (мм) равен 1000 микрометров (мкм).
Чем больше пикселей вы вместите на датчик, тем меньше они получаются. Это не очень хорошая вещь, потому что меньшие пиксели более восприимчивы к цифровому шуму, особенно при слабом освещении.
С другой стороны, большие пиксели больше восприимчивы к свету и могут работать лучше при слабом освещении.
Датчик с размером пикселя 1,7 мкм намного превосходит датчик с крошечным размером пикселя всего 1,0 мкм.
Другими словами, 1 / 2,5 дюймовый сенсор с 12 миллионами пикселей (12 Мп) имеет пиксели большего размера, чем тот же сенсор с 20 миллионами пикселей (20 МП), помещенными в него. В этом случае датчик 12 МП может снимать лучше при слабом освещении. Тем не менее, 20 МП камера будет иметь большее разрешение.
Апертура
Как правило, диафрагма — это регулируемое отверстие между объективом и сенсором, которое контролирует, сколько света попадает на сенсор. Чем шире отверстие, тем больше света будет проходить и чем меньше отверстие, тем меньше света будет проходить.
Насколько открыта или закрыта апертура, измеряется в диафрагмах. Низкий f стоп (например, f / 2) означает более открытую апертуру. Чем выше f число, тем больше вы ограничиваете количество света, которое достигает сенсора.
На смартфонах диафрагма фиксируется, и число f меняется от телефона к телефону. Некоторые из них имеют фиксированную диафрагму f / 1.7, другие f / 2.2 или даже f / 1.4.
Причина фиксированной широко открытой диафрагмы заключается в том, что смартфонам необходимо пропускать как можно больше света, чтобы достичь своих крошечных объективов.
Интересно, что, последние телефоны Galaxy S-серии от Saumsung, начиная с S 9, имеют двойную апертуру.
Galaxy S10 5G может идти от диафрагмы от f / 1,5 до f / 2,4. Хотя он доступен только на очень немногих устройствах, это шаг вперед. Это только вопрос времени, прежде чем это станет нормой для всех производителей.
Линзы и фокусное расстояние
Когда свет распространяется, он движется параллельными линиями. Если перед ним поставить линзу, параллельные световые лучи будут сходиться и изгибаться в одну точку. В стандартной камере расстояние от места, где свет сходится в объективе до датчика, называется фокусным расстоянием, которое измеряется в миллиметрах (мм).
Разные линзы имеют разные фокусные расстояния. Фокусное расстояние в S10 5G составляет 26 мм, что типично для широкоугольного объектива. У него широкий угол обзора, что означает, что можно захватить больше сцены.
Большие фокусные расстояния означают уменьшенный угол обзора и большее увеличение.
Не все телефоны поставляются с тремя камерами с разными объективами. Раньше большинство смартфонов были только с одной камерой, но сейчас телефоны с 2 или 3 камерами стали обычным делом.
В однокамерных смартфонах объектив обычно представляет собой широкоугольный объектив. Смартфоны с двумя камерами обычно имеют широкоугольный объектив и телеобъектив. Фокусное расстояние и угол обзора этих объективов отличаются от телефона к телефону в зависимости от производителя.
Обратите внимание, что фокусное расстояние камеры смартфона, например, 26 мм, не является физическим расстоянием от центра объектива до места, где свет сходится на сенсоре смартфона. Скорее, это лишь визуальный эквивалент. Смартфоны слишком компактны, чтобы иметь большие физические фокусные расстояния.
Авто фокус
Авто фокус — это способность камеры самостоятельно получать четкое изображение.
Существует четыре вида:
Авто фокус обнаружения контраста (CDAF), лазерный авто фокус (Laser AF), фазовый авто фокус (PDAF), двойной пиксельный авто фокус (dual pixel PDAF).
Авто фокус обнаружения контраста.
Это самый распространенный метод большинства современных смартфонов. Столь распространенный, фактически, это обычно пишется как просто AF или авто фокус на большинстве спецификаций. Однако это не самая совершенная система.
С помощью CDAF камера смартфона перемещает объектив вперед и назад, пока не обнаружит точку, в которой изображение будет более контрастным и, следовательно, наиболее резким.
Хотя это и дает хорошие результаты, авто фокусировка с обнаружением контраста может быть очень медленной, и она плохо работает при слабом освещении, когда контраст сложнее обнаружить.
Лазерный авто фокус.
Это не популярная система авто фокуса по сравнению с CDAF. Телефон посылает инфракрасный луч по направлению к предмету, затем определяется расстояние до объекта путем расчета времени, которое потребовалось инфракрасному свету. И объектив перемещается в положение, в котором объект будет в фокусе.
Лазерная авто фокусировка хороша тем, что она очень быстрая и может работать так же хорошо в темноте. Однако лазер, который излучает телефон, довольно слабый и работает только вблизи.
Фазовый авто фокус.
Производители смартфонов высокого класса используют эту систему в своих флагманских устройствах из-за ее скорости и высокой эффективности.
При использовании PDAF небольшое количество пикселей обнаруживает фазы. Эти специальные пиксели сделаны специально для фокусировки и разбросаны по сенсору.
Используя данные всех пикселей обнаружения фазы, распределенных по датчику, алгоритм PDAF определяет, находится ли изображение в фокусе.
Двух-пиксельная авто фокусировка.
Компания Samsung представила так называемую «двух-пиксельную авто фокусировку» что, по сути, является улучшением авто фокуса с определением фазы.
В тех случаях, когда PDAF имеет только до 10% фотодиодов на датчике, разрешенных для определения фазы, двух-пиксельная авто фокусировка использует 100% из них. Это означает точную фокусировку со скоростью молнии.
Стабилизация изображения
Оптическая стабилизация (OIS) существует в описаниях характеристик многих смартфонов. Также есть EIS, что означает электронную стабилизацию изображения. Иногда телефон может быть оснащен обеими технологиями.
OIS — это «старая» технология в мире фотосъемки, но она завоевывает популярность в камерах смартфонов. В основном, оптическая стабилизация изображения противодействует небольшому движению и дрожанию камеры, перемещая датчик изображения или линзы.
Это встречное движение помогает уменьшить размытость на изображениях, вызванную неустойчивой обработкой. Учитывая, что на смартфоны почти всегда снимают руками и держать телефон идеально ровно бывает сложно, эта особенность имеет решающее значение. Но она дорогая и отнимает много пространства внутри смартфона.
EIS является скорее программно-зависимым эффектом постобработки, нежели механической функцией. Этот метод использует данные с гироскопа (если телефон оснащен таковым) или отслеживания точек на самом изображении. Записанные данные затем анализируются и используются для компенсации размытия, часто с помощью обрезки. EIS отлично подходит для создания качественного видео.
Как правило, в установке с тремя камерами вы найдете камеру с телеобъективом, широкоугольным объективом и сверхширокоугольным объективом. Все эти объективы имеют различное фокусное расстояние в зависимости от угла обзора, которое они обеспечивают. Когда вы увеличиваете или уменьшаете масштаб, телефон автоматически переключается на камеру с объективом, который даст вам нужный снимок.
Степень увеличения камеры смартфона определяется фокусным расстоянием телеобъектива. Взяв фокусное расстояние телеобъектива и разделив его на фокусное расстояние широкоугольного объектива, вы получите диапазон увеличения камеры. Например, в Galaxy S10 5G телеобъектив имеет фокусное расстояние 52 мм, а широкоугольный объектив имеет фокусное расстояние 26 мм. Это дает вам 2-кратный оптический зум.
Оптический зум лучше сохраняет изображение, чем цифровой аналог. Дело в том, что цифровое увеличение — это вовсе не увеличение, а скорее цифровое моделирование оптического увеличения. Благодаря цифровому зуму камера в основном обрезает изображение, а затем изменяет его под нужный размер.
Цифровой зум на самом деле является одной из причин, почему некоторые производители смартфонов оснащают свои камеры большим количеством мегапикселей. Чем больше мегапикселей у камеры, тем больше может быть увеличено изображение без заметного снижения качества изображения.
В цифровой фотографии ISO используется для измерения чувствительности сенсора камеры к свету. Чем ниже число, тем менее чувствителен сенсор к свету. Чем выше число, тем выше чувствительность.
В основном это означает, что при ярком освещении значение ISO должно быть низким, чтобы ограничить светочувствительность и избежать переэкспонированных снимков. Однако в условиях низкой освещенности для получения более яркого изображения необходим более высокий уровень ISO.
ISO камеры смартфона обычно устанавливается на «авто», но его можно настроить в ручном режиме. ISO 100 обычно считается «нормальной» или «стандартной» настройкой. То, насколько высоким может быть ISO, также зависит от производителя телефона.
ISO у Huawei P30 Pro может подняться до 409 600. Это даже выше, чем у Canon 5D Mark IV, который достигает 102 400.
Однако стоит отметить, что чем выше ISO, тем больше вероятность того, что вы увидите шум на своих фотографиях. Опять же, насколько высоко можно установить ISO, прежде чем заметить какой-либо шум, зависит от характеристик камеры.
Наличие большого динамического диапазона (HDR) позволяет вам захватывать изображения, на которых есть детали и отличный баланс между темными областями фотографии (известными как тени) и более светлыми (светлые). Таким образом, полученная картина не будет с отличной экспозицией.
Когда HDR включен, камера делает несколько снимков с разными уровнями экспозиции. Затем с помощью программных технологий фотографии объединяются в окончательную составную фотографию со сбалансированными бликами и тенями.
Вспышка
В камерах смартфонов есть различные типы вспышек, наиболее популярными из которых являются светодиодные. Эти светодиоды являются энергосберегающими и могут обеспечить непрерывное освещение.
Двойная светодиодная вспышка обеспечивает решение проблемы тона светодиодной вспышки благодаря использованию двух светодиодов разной цветовой температуры. Благодаря двойной светодиодной вспышке программное обеспечение телефона рассчитывает баланс между «теплым» и «холодным» светодиодами, чтобы создать вспышку, которая лучше подходит для окружающего освещения.
Другими вариантами этой системы вспышек являются тройная светодиодная и четырех светодиодная вспышка. Они работают аналогично двойной светодиодной вспышке. Некоторые производители дали специальные названия для своих технологий, таких как вспышка True Tone от Apple.
Датчик глубины
Датчик глубины используется с двойными камерами.
Основная камера работает вместе с дополнительной, которая создает трехмерную карту области. Поскольку эти две камеры имеют разные перспективы, система может рассчитать расстояние между объектами на изображении и отделить элементы переднего плана от элементов фона. Это также используется для распознавания лиц.
Одной из вещей, которая становится популярной в области глубинного зондирования, является камера ToF (Time-of-Flight). Камера ToF использует инфракрасный свет для сбора данных о глубине. Время, необходимое для отражения света, измеряется и используется для создания карты глубины.
Разрешение видео и частота кадров
Разрешение видео означает количество пикселей, которое устройство может отображать в каждом измерении.
Обычный фильм имеет 24 кадра в секунду, что, по сути, означает, что в каждую секунду 24 последовательных изображения отображаются последовательно. Чем выше частота кадров, тем плавнее выглядит видео. Сейчас многие смартфоны могу снять видео в 60 fps.
Высокая частота кадров, например, 960 кадров в секунду, идеально подходит для замедленного видео. С 960 снимками, снятыми за одну секунду, вы можете значительно замедлить видео и при этом получить четкое замедленное движение без размытия в движении.
Камера смартфона для «чайников» №2. Фокусное расстояние. Ох уж эти миллиметры…
В первой части статьи мы с вами разобрались с тем, что такое диафрагма камеры смартфона. Другими словами, мы научились понимать такие цифры, как f/1.8 или f/2.2, указываемые в характеристиках любого телефона. Также мы подробно проследили за тем, как картинка «попадает» в объектив камеры и каким образом свет вообще «переносит» изображение из одной точки в другую.
Но в конце первой части мы столкнулись с одной серьезной проблемой. Оказалось, само по себе значение диафрагмы (диафрагменное число) ничего не говорит о том, сколько света в реальности пропускает объектив смартфона и как сильно он может размыть фон при помощи оптики, а не алгоритмов.
Более того, все эти f/1.5, f/1.8, … только сбивают с толку людей, которые хоть немного разбираются в фотографии. Ведь они-то знают, что «настоящий» объектив с диафрагмой f/1.8 будет делать очень чистые (без шума) снимки с красивым размытием фона. А смартфон с такой же диафрагмой, почему-то, совершенно не размывает фон. В чем же дело?
Как мы уже выяснили, всё дело в том, что значение диафрагмы (f/1.8) является лишь относительным числом и не показывает реальный физический диаметр отверстия, через которое свет попадает в камеру. А именно диаметр отверстия влияет на глубину резкости и светосилу объектива.
У двух разных объективов с одинаковой диафрагмой f/1.8 могут быть совершенно разные по размеру отверстия, что хорошо видно на этой иллюстрации:
Но как же нам узнать реальный диаметр входного зрачка? Для этого нужно разобраться со вторым ключевым параметром — фокусным расстоянием объектива.
Напомню, вначале первой части статьи я приводил типичные характеристики любой камеры современного смартфона. Выглядят они примерно так:
Мы уже знаем, что значат f/1.8 или f/2.0, а сегодня научимся понимать значения 26 мм и 52 мм, выделенные жирным шрифтом выше. Это и есть фокусное расстояние.
Что такое фокусное расстояние?
Фокусное расстояние позволяет нам, не видя ни единого снимка, примерно понимать, как будут выглядеть фотографии в плане композиции, то есть, какой угол обзора будет в кадре.
Более того, зная только этот набор значений (например, 26 и 52 мм), можно с точностью сказать, во сколько раз смартфон с двумя камерами приближает картинку, то есть, какой у него оптический зум. В этом особенно полезно разбираться сегодня, когда производители подменяют понятия и вместо оптики указывают значения гибридного или цифрового зума.
Так что же такое фокусное расстояние и где в крошечной камере смартфона прячутся эти 26 или 52 миллиметра?
Итак, представьте, что какой-то объект находится бесконечно далеко от вас и все лучи света, отраженные от него, идут параллельно и попадают на линзу:
Линза сделана таким образом, чтобы все параллельные лучи света, проходя через нее и преломляясь, сходились в одной точке. Так вот, расстояние от центра линзы до точки, в которой все лучи пересекаются (сходятся) и называется фокусным расстоянием линзы:
Конечно, в случае со смартфоном всё сложнее, так как внутри его камеры находится не одна линза, а несколько (6 и более). И фокусное расстояние объектива высчитывается немножко по-другому, а именно, от его оптического центра до матрицы, на которой все лучи и фокусируются. Но я не буду подробно на этом останавливаться и объяснять, что такое оптический центр объектива, так как всё это не имеет принципиального значения. Для простоты понимания ограничимся только одной линзой, сути это не меняет.
Кто-то может спросить, а зачем вообще использовать так много линз в камере смартфона? Неужели одной будет недостаточно?
Дело в том, что одна линза дает слишком большие искажения. Это и потеря резкости (сферические аберрации), возникающая из-за того, что не все лучи идеально сходятся в одной точке. То есть, вместо картинки, которую я показал чуть выше, в реальности мы имеем что-то вроде этого:
Кроме того, показатель преломления света (как сильно луч меняет свое направление, проходя через линзу) зависит от длины волны. Чем короче волна, тем больше ее коэффициент преломления. Получается, синий свет (короткие волны) преломляется под бóльшим углом, чем красный (длинные волны). И вместо идеальной картинки мы снова получаем проблемы — хроматические аберрации (несуществующие цветные контуры различных объектов на фотографиях):
Для того, чтобы всё это исправить и сделать фотографию максимально качественной, используют множество линз специальной формы и с различным покрытием. Поэтому, зачастую, чем больше линз в камере смартфона, тем выше качество картинки.
Но вернемся к фокусному расстоянию. Так каким же образом расстояние от центра линзы до точки, в которой сходятся все лучи, влияет на угол обзора камеры и на ее оптическое приближение? На самом деле, все очень просто и интуитивно понятно.
Давайте сделаем снимок на смартфон, камера которого имеет фокусное расстояние 26 мм (это типичное фокусное расстояние для основной камеры любого смартфона):
Сейчас не пытайтесь понять, как производитель умудрился в корпусе толщиной 8 мм разместить камеру, у которой расстояние от линзы до матрицы составляет 26 миллиметров (а в Galaxy Note 20 Ultra и вовсе 130 мм). С этим мы разберемся чуточку позже.
На схеме выше показана ситуация, когда все лучи света параллельны друг другу. Это может быть только в том случае, если объект находится бесконечно далеко. Но в реальной жизни лучи отражаются от объектов под разными углами.
Нам важно знать лишь одну простую вещь — луч, прошедший через центр линзы, никак не преломляется. По сути, эти лучи и будут определять угол обзора (сколько объектов сможет захватить камера):
Когда мы сделаем снимок на такой смартфон, то получим следующий результат:
Что же произойдет, если мы увеличим фокусное расстояние объектива (расстояние от «линзы» до матрицы)? Лучи света, проходящие через центр линзы, будут пересекаться уже под другим углом и, соответственно, такая камера захватит гораздо меньше объектов в кадре:
Но так как размер снимка (матрицы камеры) остался прежним, то все эти объекты будут выглядеть крупнее:
На этом моменте я бы хотел немножко отойти в сторону и затронуть некоторые явления и заблуждения, связанные с фокусным расстоянием объектива.
Сжатие перспективы. Или почему широкоугольная камера так искажает лица!?
Используя пример с лучами, давайте рассмотрим такое явление, как сжатие перспективы. Для тех, кто не знаком с этим понятием, вкратце объясню. Когда вы снимаете что-то на объектив с длинным фокусным расстоянием, все объекты на фоне получаются более крупными, чем если бы вы снимали ту же сцену на объектив с коротким фокусным расстоянием.
К примеру, на следующих снимках расстояние между эльфом и домом одинаковое, но при съемке на объектив с длинным фокусным расстоянием, дом кажется гораздо ближе и крупнее:
Почему так происходит? «Очевидно же», что на фото слева дом гораздо дальше от эльфа! На самом деле, всё очень просто. Достаточно посмотреть, какой процент от общей высоты кадра будут занимать эльф и дом, если снимать их длиннофокусным объективом:
Выходит, высота эльфа составляет около 63% от высоты кадра, а высота дома — 72%. То есть разница между ними небольшая и на снимке кажется, будто эльф находится прямо возле дома.
Если сделать тот же снимок на объектив с коротким фокусным расстоянием, в кадр попадет гораздо больше объектов, так как угол обзора будет гораздо шире. Объектив с длинным фокусным расстоянием очень приближал картинку и мы видели в кадре только эльфа и дом.
Чтобы это исправить, то есть, чтобы получить ровно такую же композицию, нам нужно подойди к эльфу намного ближе. Но теперь и размеры объектов будут другими:
Эльф занимает те же 63% высоты кадра, что и раньше, но так как угол обзора объектива с коротким фокусным расстоянием намного шире, дом позади эльфа уже занимает всего 41% от общей высоты кадра. Теперь эльф на фото будет крупнее дома. Вот и весь секрет сжатия перспективы!
Получается, в реальности не фокусное расстояние влияет на перспективу, а расстояние от камеры до объекта съемки. Если бы мы стояли на одном месте и переключали камеры, то соотношение размеров эльфа и дома никак не менялось бы.
И здесь еще уместно вспомнить о проблемах при съемке портретов. Даже многие профессиональные фотографы ошибочно полагают, будто фокусное расстояние объектива как-то влияет на пропорции портрета. Хотя в действительности влияет только расстояние от камеры до объекта съемки.
Если мы снимаем портрет на объектив с длинным фокусным расстоянием (80 мм), то нам нужно отойти подальше и тогда все части лица (глаза, нос, уши) имеют правильные пропорции. Если же мы берем ультраширокоугольный объектив с фокусным расстоянием 13 мм, нам нужно подойти вплотную к человеку, чтобы сохранить композицию, то есть, чтобы лицо занимало ту же часть кадра, что и раньше.
Но в этом случае повторится ситуация с эльфом. Так как нос окажется ближе к объективу, он получится крупнее, и все пропорции «поплывут». Но, повторюсь, произойдет это только от того, что мы приблизили камеру к объекту, а не из-за каких-то мифических искажений, создаваемых объективом.
Оптическое приближение камеры смартфона
Как мы уже разобрали, чем длиннее фокусное расстояние объектива, тем меньше угол обзора камеры и тем сильнее она «приближает» все объекты. Соответственно, чем короче фокусное расстояние, тем шире угол обзора камеры и в кадр попадает больше объектов, но все они будут меньшего размера.
Чтобы определить, во сколько раз смартфон может приблизить картинку, достаточно разделить более длинное фокусное расстояние на более короткое. К примеру, если на смартфоне есть две камеры с объективами 26 и 52 мм, тогда он имеет 2-кратное оптическое приближение (52/26=2). Всё остальное — это алгоритмы или маркетинговая ерунда.
Для примера рассмотрим набор камер Galaxy Note 20 Ultra (обзор этого смартфона доступен на нашем сайте), обратим внимание только на фокусное расстояние объективов:
Основная камера имеет типичный для смартфона угол обзора, а вот фокусное расстояние ультраширокоугольной камеры (13 мм) в два раза короче. То есть, она имеет гораздо больший угол обзора. Телеобъектив же, напротив, имеет очень небольшой угол обзора, но приближает картинку относительно основной камеры в 5 раз (130/26=5). Но если оценивать оптический зум телеобъектива относительно ультраширокоугольной камеры, тогда получаем 10-кратное оптическое приближение (130/13=10).
Надеюсь, с этим вопросом всё понятно.
Выходит, теперь мы можем легко определить физический диаметр отверстия в объективе, просто разделив фокусное расстояние на диафрагму? А узнав это значение, мы сможем понять, в каком смартфоне установлена камера с более светосильным объективом.
К сожалению, в мире мобильных камер, помимо фокусного расстояния, существуют еще фокусы маркетологов, о чем и поговорим подробнее дальше.
Разоблачаем фокусы производителей смартфонов
Если мы разделим фокусное расстояние (130 мм) на диафрагму (f/3.0), то получится, что в телеобъективе Galaxy Note 20 Ultra не просто «отверстие», а огромная дыра диаметром >4 см. Вот как выглядел бы подобный смартфон, будь это правдой:
Да и каким чудом в аппарате, толщиной 8 мм и шириной 70 мм, могла уместиться камера, у которой расстояние от линзы до матрицы (фокусное расстояние) составляет 130 мм!? Здесь явно что-то не так!
На самом деле, никаких 130, 26 и даже 13 мм в объективах смартфонов нет. Но! Если вы возьмете профессиональный полнокадровый зеркальный фотоаппарат с объективом, фокусное расстояние которого действительно равняется 26 мм, и сделаете снимок, то обнаружите, что композиция кадра в точности соответствует тому, что выдаст смартфон со своим «фейковым» 26-мм фокусным расстоянием.
То есть, производитель смартфона не просто берет цифры из потолка, а указывает относительное фокусное расстояние объектива (относительно полнокадрового фотоаппарата). Благодаря этому можно объективно оценивать и сравнивать угол обзора (а также оптическое приближение) объектива любого смартфона и даже профессиональной камеры.
Если вы привыкли снимать портреты на большом фотоаппарате с объективом 80 мм, то, купив смартфон с камерой, у которой фокусное расстояние указано «80 мм», вы получите ровно ту же композицию (такое же приближение и угол обзора).
Относительное фокусное расстояние
Как же так получается? Каким образом камера смартфона так хорошо «имитирует» фокусное расстояние большой камеры, имея внутри корпуса всего несколько миллиметров свободного пространства?
Всё дело в размерах самой матрицы! Чтобы это наглядно показать, давайте посмотрим на угол обзора большого профессионального фотоаппарата с огромной матрицей и объективом, у которого фокусное расстояние на самом деле равняется 26 мм:
Как видите, в кадр попадают все объекты: дом, дерево и эльф. А теперь оставим всё как есть, только заменим большую матрицу зеркалки на крошечную матрицу смартфона и посмотрим, что произойдет:
Теперь лучи света будут пересекаться в центре под другим углом и у нас получится совершенно другая композиция — портрет эльфа.
Оставив реальное 26-миллиметровое фокусное расстояние, но заменив только матрицу, мы получили мощный телеобъектив, приближающий изображение в десятки раз. Теперь такой объектив ну никак нельзя сравнить с обычным 26-миллиметровым.
Чтобы это исправить, нужно значительно уменьшить реальное фокусное расстояние (расстояние от линзы до матрицы), сократив 26 мм до 3-4 мм. Тогда «восстановится» и первоначальный угол обзора:
Вот теперь крошечная матрица смартфона и 4-мм фокусное расстояние выдают в точности такое же изображение (по композиции), как и большая полнокадровая зеркалка с 26-миллиметровым объективом. Именно по этой причине производитель заявляет, что объектив смартфона имеет эквивалентное фокусное расстояние 26 миллиметров, хотя в действительности внутри корпуса нет и 6 мм.
Если же мы говорим об эквивалентном фокусном расстоянии в 130 мм (тот же телеобъектив Huawei P40 Pro, Vivo X50 Pro или Galaxy Note 20 Ultra), реальное фокусное расстояние будет составлять примерно 11-14 мм. В этом случае используется призма, преломляющая свет под углом 90 градусов, а сам объектив размещается не перпендикулярно корпусу, а вдоль него:
Но проблема с диафрагмой остается. Ведь, если производитель указывает эквивалентное фокусное расстояние, нужно указывать и такую же «эквивалентную» диафрагму, чтобы не вводить пользователей в заблуждение.
Согласитесь, одно дело увидеть объектив 80 мм f/1.8 (очень светосильный и дорогой объектив) и совсем другое — 80 мм f/22. Второй уже не кажется таким хорошим выбором, не так ли? В мире больших камер столь медленные объективы вообще не встречаются (медленные — потому, что они пропускают очень мало света и им нужно много времени, чтобы сделать хороший кадр при недостаточном освещении).
Если же производитель указывает диафрагму f/1.8, нужно указывать и реальное фокусное расстояние, например, 5 мм вместо эквивалентных 50 мм. Тогда любой пользователь легко определит диаметр отверстия объектива, разделив 5 на 1.8.
В общем, делается всё это умышленно, чтобы вызывать ложное ощущение очень светосильного объектива. Практически ни одна компания не указывает в характеристиках камеры смартфона реальное фокусное расстояние объектива, ограничиваясь лишь эквивалентными значениями.
Узнать реальное фокусное расстояние можно, разве что, посмотрев в Галерее смартфона сведения о сделанной фотографии (или поискав хорошенько в интернете):
Здесь мы видим диафрагму f/2.0 и фокусное расстояние 5.9 мм, то есть, реальный диаметр отверстия объектива этого смартфона составляет 2.95 мм (5.9/2).
Зная это значение, теперь можно корректно сравнивать светосилу этой камеры с любой другой.
Подводя итоги
И последнее, о чем хотелось бы напомнить. Ни фокусное расстояние, ни размер матрицы не имеют отношения к так называемому эффекту боке (размытие фона). Глубина резкости зависит исключительно от двух вещей: диаметра входного зрачка объектива и расстояния от камеры до объекта съемки.
Поэтому знайте, когда кто-то заявляет, что более крупная матрица в смартфоне «размывает» фон сильнее — это заблуждение. Размер матрицы косвенно влияет на размытие, но совершенно не так, как полагают многие люди. Об этом подробнее мы поговорим в следующих частях.
Итак, позвольте еще раз привести характеристики камеры случайного смартфона:
О том, что такое PDAF я рассказывал в отдельной статье, посвященной фазовому автофокусу (PDAF). Выходит, нам лишь остается разобраться с тем, что такое 1/3.4″, 12 Мп и 1.0 мкм.
Эти три значения связаны между собой, так как все они описывают саму матрицу — аналог пленки в «доисторические» времена. Но об этом мы поговорим в третьей части!
Алексей, глав. редактор Deep-Review
P.S. Не забудьте подписаться в Telegram на первый научно-популярный сайт о мобильных технологиях — Deep-Review, чтобы не пропустить очень интересные материалы, которые мы сейчас готовим!
Как бы вы оценили эту статью?
Нажмите на звездочку для оценки
Внизу страницы есть комментарии.
Напишите свое мнение там, чтобы его увидели все читатели!
Если Вы хотите только поставить оценку, укажите, что именно не так?
TWS-наушники для «чайников». Чем они отличаются и какие лучше выбрать?
Камеры смартфонов с матрицами Sony и Samsung. Что такое Tetracell и Quad Bayer?
Осторожно, AMOLED-экран! Всё, что нужно знать о вреде мерцания и ШИМ
Что такое энергия? Или таинственная материя, которую создают гаджеты
Сенсоры Samsung для «чайников». Часть 1. Матрицы 48 Мп и 50 Мп
Что такое сенсор глубины на смартфоне? Или почему портретный режим превратился в инструмент для обмана
Цветная революция: почему смартфоны с IPS-экранами терпят поражение?
Сон и фитнес-браслеты. Руководство для чайников
Здравствуйте, может быть я что то пропустил, или недопонял, но в фотографии диафрагма — это относительное отверстие объектива (реальное фокусное расстояние/диаметр отверстия). И если в смартфоне эта цифра выражает то же самое, то и светосила объектива смартфона к примеру 1,8 больше чем 2,3. И даже если указано эквивалентное фокусное расстояние, то диафрагма должна указываться как отношение реального фокусного к диаметру реальному.
Если я правильно понял Ваше возражение, то суть в следующем. Ни один производитель нигде не указывает реальное фокусное расстояние. На сайте производителя, в официальных спецификациях и рекламе всегда указывается относительное фокусное расстояние (например, 26 мм или 80 мм), но рядом всегда пишется диафрагма, рассчитанная как реальное фокусное расстояние деленное на реальный диаметр. Вот и получается ерунда, вроде 26 мм f/1.8 или 80 мм f/2.3. Это может вводить в заблуждение тех, кто пользовался раньше камерами и знали, что 80 мм f/2.3 — это очень хорошо.
светосила объектива смартфона к примеру 1,8 больше чем 2,3
Всё верно. Или в статье говорится об обратном?
Возможно, Вас смутила эта фраза: «Зная это значение, теперь можно корректно сравнивать светосилу этой камеры с любой другой». Здесь речь идет именно о том, чтобы сравнивать светосилу камеры смартфона с любой другой, включая зеркальные фотоаппараты и пр. То есть, чтобы человек видел в спецификациях смартфона «80 мм f/2.3» и автоматически понимал, что речь идет о «80 мм f/22».
Здравствуйте! Здесь у Samsung Galaxy Note 20 Ultra дается:
Основная камера: 26 мм
Ультраширокоугольная камера: 13 мм
Телеобъектив: 130 мм
У этой модели есть 50-кратный зум. Вы пишете, что это маркетинговая ерунда. Но при этом пишете, что эти все данные с фокусными расстояниями взяты относительно полнокадровой зеркалки. Даже если это так, то такая зеркалка с 130 мм объективом вообще не сможет дать такую близкую картину. Тут что-то явно не так. Подозреваю, что у камеры Note 20 Ultra есть кроп-фактор, причем немаленький.
Не уверен, что точно понял Ваше возражение, но в этой статье я более подробно и наглядно раскрываю тему кроп-фактора, фокусного расстояния и самой картинки: https://deep-review.com/articles/smartphones-specs-tricks/
В кратце, как 130 мм телеобъектив у Note 20 Ultra дает такое мощное приближение? Примеры в ютубе можете посмотреть. Просто полнокадровая зеркалка с 130 мм объективом не может так приблизить.
спасибо! открываете глаза на мир. давно была интересна вся эта область, но за неимением необходимости было лень разбираться. вы же преподнесли материал в увлекательной форме!
Лучшие технические обзоры в рунете. Но с одним вашим высказывание в корне не согласен. Снимаю 15 лет, 80% портреты и уверен, точнее знаю на 100% что на грипп влияют 3 параметра, светосила, фокусное и расстояние до объекта съёмки, вы же исключили фокусное, как так? Это же элементарно проверить, стоя на одном месте снять на 24 мм и на 70мм портрет и грипп будет абсолютно разный. По этой же причине человек снятый на 5х в смартфоне ( реальное фокусное 15мм) будет с таким же боке снятым на фулл фрейм камеру на настоящие 15 мм все с одной точки. Лично делал такой эксперимент.
Спасибо, Юрий, за Ваш комментарий! Уверен, этот вопрос будет интересен многим читателям, так что давайте разбираться, почему Ваш опыт подсказывает, что фокусное расстояние также влияет на глубину резко изображаемого пространства.
Как я и говорил в статье, на ГРИП напрямую влияют только 2 параметра: расстояние до объекта съемки и диаметр входного зрачка объектива. Большего ничего. Всё остальное, включая фокусное расстояние объектива, может повлиять на ГРИП только в том случае, если оно влияет на первых 2 параметра (или один из них).
Другими словами, если смена фокусного расстояния заставила Вас отойти дальше от объекта съемки или подойти ближе, тогда да, фокусное расстояние косвенно повлияло на ГРИП тем, что изменило 1-й основной параметр — расстояние до объекта съемки. Но это не Ваш случай, так как Вы тестируете разные фокусные расстояния, стоя на одном месте.
Значит, у Вас второй случай — изменение диаметра входного зрачка объектива (так как третьего быть не может). Когда Вы меняете объективы, то стараетесь для «чистоты эксперимента» установить одно и то же значение диафрагмы. И вот Вы делаете снимок на 24 мм f/4, а затем на 70 мм с таким же f/4. Кажется, что все параметры идентичны и меняется только фокусное расстояние.
Теперь давайте посмотрим, какой реальный размер «дырки» в каждом объективе (диаметр входного зрачка). В первом случае это 24мм/4 = 6 мм, а во втором — 70мм/4 = 17.5 мм. Получается, Вы не просто сменили фокусное расстояние, Вы в 3 раза увеличили диаметр входного зрачка объектива. Естественно, об идентичной ГРИП и речи быть не может.
Если же Вы хотите сравнить только фокусные расстояния, тогда придется не просто стоять на одном месте, но и сделать идентичную «дырку» на двух объективах. Только в таком случае Вы можете говорить о том, что сравнивали исключительно фокусные расстояния без влияния двух основных параметров, которые я обозначил в самом начале.
Чтобы сравнять оба диаметра входных зрачков, нужно либо открыть «дырку» сильнее на объективе 24 мм, либо прикрыть ее в 3 раза на объективе 70 мм. Давайте так и сделаем. Устанавливаем первый объектив (24 мм) на f/4, а второй (70 мм) на
f/11. Вот теперь у нас оба объектива имеют входные зрачки диаметром
6 мм (24мм/4=6 и 70мм/11=6.3). Можете сравнивать размытие фона. Оно будет идентичным, несмотря на разные фокусные расстояния.
P.S. про сравнение смартфона с зеркалкой не совсем понял, о чем идет речь. Реальные
15 мм фокусного расстояния на смартфоне будут соответствовать реальным
130 мм на фулл фрейм (на смартфоне же просто гигантский кроп-фактор).