Что такое интерполяция камеры на Android смартфоне?
Home » F.A.Q. » Что такое интерполяция камеры на Android смартфоне?
En Ua
Что такое интерполяция камеры?
У всех современных смартфонов есть встроенные камеры, позволяющие увеличивать полученные изображения при помощи специальных алгоритмов. С математической точки зрения интерполяция представляет собой способ обнаружения промежуточных значений числа по имеющемуся набору дискретных параметров.
Эффект интерполяции чем-то напоминает действие лупы. Программное обеспечение смартфона не увеличивает чёткость и резкость изображения. Оно просто расширяет картинку до требуемого размера. Некоторые производители смартфонов пишут на упаковке своих изделий, что встроенная камера имеет разрешение «до 21 Мп».
Типы интерполяции
Метод ближайшего соседа
Метод считается базовым и относится к категории простейших алгоритмов. Параметры пикселя определяются на основе одной ближайшей точки. В результате математических расчётов размер каждого пикселя увеличивается в два раза. Использование метода ближайшего пикселя не требует больших вычислительных мощностей.
Билинейная интерполяция
Значение пикселя определяется на основе данных о четырёх ближайших точках, зафиксированных камерой. Результатом вычислений становится взвешенное усреднение параметров 4 пикселей, которые окружают исходную точку. Билинейная интерполяция позволяет сглаживать переходы между цветовыми границами предметов. Изображения, полученные с использованием этого метода, значительно превосходят по качеству картинки, интерполированные методом ближайшего пикселя.
Бикубическая интерполяция
Значение цвета искомой точки вычисляется на основе параметров 16 ближайших пикселей.
Чтобы не задавать лишних вопросов:
- Как сохранить фото и видео с Instagram на смартфон?
- Что такое NFC или «умная визитка» на современных гаджетах? [Инструкция]
- Как получить скидку или как выгодно покупать на AliExpress?
Плюсы и минусы
В фантастических фильмах часто показывают, как камера фиксирует лицо прохожего и передаёт цифровую информацию компьютеру. Машина увеличивает изображение, распознаёт фотографию и находит человека в базе данных. В реальной жизни интерполяция не добавляет изображению новых деталей. Она просто увеличивает исходную картинку при помощи математического алгоритма, улучшая её качество до приемлемого уровня.
Дефекты интерполяции
Наиболее частыми дефектами, возникающими при масштабировании изображений, считаются:
- Ступенчатость;
- Размытость;
- Эффект ореола (гало).
Все интерполяционные алгоритмы позволяют соблюдать определённый баланс перечисленных дефектов. Уменьшение ступенчатости обязательно вызовет увеличение размытости изображения и появления гало. Усиление резкости изображения приведёт к повышению размытости картинки и т. д. Кроме перечисленных дефектов интерполяция может вызвать различные графические «шумы», которые можно наблюдать при максимальном увеличении изображения. Речь идёт о появлении «случайных» пикселей и несвойственных данному предмету текстур.
Что это — интерполяция камеры в телефоне и для чего она нужна?
Рынок мобильных телефонов заполнен моделями с камерами с огромными разрешениями. Встречаются даже относительно недорогие смартфоны с сенсорами разрешением 16-20 Мп. Незнающий покупатель гонится за «крутой» камерой и отдает предпочтение тому телефону, у которого разрешение камеры выше.
Он даже и не догадывается, что попадается на удочку маркетологов и продавцов.
Что такое разрешение?
Разрешение камеры — это параметр, который указывает на конечный размер изображения. Он определяет только то, насколько полученное изображение будет большим, то есть его ширину и высоту в пикселях. Важно: качество картинки при этом не изменяется. Фотография может получиться некачественной, но большой из-за разрешения.
Разрешение не влияет на качество. Нельзя было не упомянуть об этом в контексте интерполяции камеры смартфона. Теперь можно переходить непосредственно к сути.
Что такое интерполяция камеры в телефоне?
Интерполяция камеры — это искусственное увеличение разрешения изображения. Именно изображения, а не размера матрицы. То есть это специальное программное обеспечение, благодаря которому снимок с разрешением 8 Мп интерполируется до 13 Мп или больше (или меньше).
Если проводить аналогию, то интерполяция камеры подобна увеличительному стеклу или биноклю.
Эти устройства увеличивают изображение, но не делают его более качественным или детализированным. Так что если в характеристиках к телефону указана интерполяция, то фактическое разрешение камеры может быть ниже заявленного. Это не плохо и не хорошо, это просто есть.
Для чего это нужно?
Интерполяцию придумали для увеличения размера изображения, не более того. Сейчас это уловка маркетологов и производителей, которые пытаются продать продукт. Они большими цифрами указывают на рекламном постере разрешение камеры телефона и позиционируют это как преимущество или нечто хорошее. Мало того, что само по себе разрешение не оказывает влияния на качество фотографий, так оно еще может быть интерполировано.
Буквально 3-4 года тому назад многие производители гнались за количеством мегапикселей и разными способами пытались впихнуть их в свои смартфоны сенсоры с как можно большим числом. Так появлялись смартфоны с камерами с разрешением 5, 8, 12, 15, 21 Мп. Фотографировать они при этом могли как самые дешевые мыльницы, но покупатели, увидев наклейку «Камера на 18 Мп», сразу хотели купить такой телефон.
С появлением интерполяции продавать такие смартфоны стало проще из-за возможности искусственно добавить мегапикселей камере. Конечно, качество фото со временем начало расти, но точно не из-за разрешения или интерполяции, а из-за естественного прогресса в плане разработки сенсоров и программного обеспечения.
Техническая сторона
Что такое интерполяция камеры в телефоне технически, ведь весь текст выше описывал только основную идею?
С помощью специального программного обеспечения на изображении «рисуются» новые пиксели. Например, для увеличения изображения в 2 раза после каждой строки пикселей картинки добавляется новая строка. Каждый пиксель в этой новой строке заполняется цветом. Цвет заливки высчитывается специальным алгоритмом. Самый первый способ — залить новую строку цветами, которыми обладают ближайшие пиксели. Результат такой обработки будет ужасным, но зато подобный способ требует минимум вычислительных операций.
Чаще всего используется другой метод. То есть на исходное изображение добавляются новые строки пикселей.
Каждый пиксель заливается цветом, который, в свою очередь, вычисляется как среднее значение соседних пикселей. Этот способ дает лучшие результаты, но требует больше вычислительных операций.
Благо, современные мобильные процессоры быстры, и на практике пользователь не замечает, как программа редактирует изображение, пытаясь искусственно увеличить его размер.
Есть много продвинутых способов и алгоритмов интерполяции, которые совершенствуются постоянно: улучшаются границы перехода между цветами, линии становятся более точными и четкими. Неважно, как построены все эти алгоритмы. Сама идея интерполяции камеры банальна и вряд ли приживется в ближайшем будущем. С помощью интерполяции невозможно сделать изображение более детализированным, добавить новые детали или улучшить его каким-либо еще образом. Только в фильмах маленькая размытая картинка после наложения пары фильтров становится четкой. На практике такого быть не может.
Нужна ли вам интерполяция?
Многие пользователи по своему незнанию задают на разных форумах вопросы, как сделать интерполяцию камеры, полагая, что это улучшит качество изображений.
На самом деле интерполяция не только не улучшит качество картинки, но даже может сделать хуже, ведь к фотографиям будут добавляться новые пиксели, и из-за не всегда точного вычисления цветов для заливки на фото могут быть недетализированные участки, зернистость. В результате качество падает.
Так что интерполяция в телефоне — это маркетинговая уловка, которая совершенно не нужна. Она может увеличивать не только разрешение фото, но и стоимость самого смартфона. Не попадайтесь на уловки продавцов и производителей.
Что такое интерполяция камеры Android-смартфона?
Главная » Часто задаваемые вопросы » Что такое интерполяция камеры Android-смартфона?
Россия
Определение интерполяции камеры?
Все современные смартфоны имеют встроенные камеры, которые позволяют увеличивать изображения с помощью специальных алгоритмов.
В математике интерполяция — это метод вычисления промежуточного значения чисел с использованием имеющегося набора дискретных параметров.
Интерполяция имеет тот же эффект, что и экранная лупа. На самом деле ПО для смартфона не увеличивает резкость и четкость изображения. Он просто расширяет изображение до нужного размера. Некоторые производители смартфонов указывают в описании товара на упаковке, что встроенная камера имеет разрешение «до 21 мегапикселя». Скорее всего, указанная информация относится к интерполяции изображения низкого качества.
Типы интерполяции
Метод интерполяции ближайшего соседа
Это широко используемый (базовый) метод интерполяции, относящийся к категории простейших алгоритмов. Согласно этому методу параметры пикселя определяются на основе параметров одной ближайшей точки. В результате математических расчетов удается удвоить размер каждого пикселя. Использование метода интерполяции ближайшего пикселя не требует больших вычислительных мощностей.
Билинейная интерполяция
Значение каждого пикселя определяется на основе параметров четырех ближайших точек, зафиксированных камерой. Результатом вычислений становится средневзвешенное значение 4 пикселей, окружающих начальную точку. Билинейная интерполяция позволяет сгладить переходы цветовых границ объектов. Полученные этим методом изображения имеют гораздо лучшее качество и четкость по сравнению с изображениями, интерполированными методом ближайшего пикселя.
Бикубическая интерполяция
Значение начальной точки определяется на основе параметров шестнадцати ближайших точек. Ближайшие точки имеют преобладающее значение в процессе расчета. Программное обеспечение современных смартфонов часто использует метод бикубической интерполяции, так как он помогает добиться высокого качества изображения. Использование такого метода требует значительной мощности процессора и высокого разрешения встроенной камеры.
вернуться в меню ↑Не задавать вопросов:
- Самый быстрый способ удалить панель инструментов Google Search с главного экрана Android
- Регулировка громкости с помощью инженерного меню Android
Плюсы и минусы
В фантастических фильмах во многих эпизодах показано, как камера фиксирует изображение прохожего и передает цифровую информацию на компьютер.
Недостатки интерполяции
Наиболее распространенные дефекты, возникающие при масштабировании изображения:
- Псевдоним;
- Размытие;
- Эффект ореола.
Все методы интерполяции позволяют соблюсти определенный баланс всех перечисленных дефектов. Например, уменьшение эффекта алиасинга приведет к увеличению размытия и эффекта ореола. Повышение резкости изображения приведет к размытости и т. д. Помимо указанных дефектов, интерполяция может вызывать различные графические «шумы», проявляющиеся при максимальном увеличении изображения. В этом случае на изображении могут появиться «случайные» пиксели и не относящиеся к теме текстуры.
Что такое объединение пикселей? Все, что вам нужно знать
В последние несколько лет термин «биннинг пикселей» регулярно всплывает при разговоре о фотографии со смартфона. Этот термин не вызывает волнения, но сегодня эта функция используется во многих телефонах. Это значительно улучшает ваши фотографии.
Важность пикселей или фотосайтов
Чтобы понять объединение пикселей, мы должны понять, что такое пиксель в данном контексте. Рассматриваемые пиксели также известны как фотосайты, и они представляют собой физические элементы на датчике камеры, которые улавливают свет для создания изображений.
Размер пикселя обычно измеряется в микронах (миллионных долях метра), при этом все, что меньше одного микрона, считается маленьким. Например, у основной камеры Samsung Galaxy S21 пиксели размером 1,8 микрона, у Xiaomi Mi 11 Ultra — 1,4 микрона, а у OnePlus 9 — 1,12 микрона.
Как правило, пиксели должны быть большими, так как более крупный пиксель может захватывать больше света, чем меньший пиксель.
Возможность захватить больше света означает лучшее качество изображения как в темном пабе, так и в сумерках, когда свет имеет большое значение. Проблема в том, что датчики камеры смартфона должны быть маленькими, чтобы вписаться в современные тонкие рамки — если только вы не возражаете против гигантского выступа камеры.
Наличие сенсора смартфона меньшего размера означает, что пиксели также должны быть маленькими, если только вы не используете меньшее количество пикселей (т. е. сенсор с более низким разрешением). Другой подход заключается в использовании большего количества пикселей (т. е. сенсора с более высоким разрешением), но вам придется либо увеличить размер сенсора, либо уменьшить пиксели еще сильнее. Уменьшение пикселей отрицательно скажется на возможностях при слабом освещении. Вот где биннинг пикселей может иметь значение.
Также: Важные термины фотографии, которые вы должны выучить
Метод объединения пикселей
Samsung Isocell
Подводя итог в одном предложении, объединение пикселей — это процесс объединения данных четырех пикселей в один.
Таким образом, датчик камеры с крошечными 0,9-микронными пикселями будет давать результаты, сравнимые с камерой с 1,8-микронными пикселями.
Думайте о сенсоре камеры как о дворе, а о пикселях/фотосайтах — как о ведрах, собирающих дождь во дворе. Вы можете разместить во дворе множество маленьких ведер или несколько больших ведер. Пиксельное объединение по сути эквивалентно объединению всех маленьких сегментов в один гигантский сегмент, когда это необходимо.
Прочтите: Мнение. Вот почему телефона с 12-мегапиксельной камерой более чем достаточно. Это означает, что объединенный снимок с 48-мегапиксельной камеры на самом деле 12-мегапиксельный. 64-мегапиксельная камера делает 16-мегапиксельные снимки. Точно так же объединенный снимок на 16-мегапиксельной камере составляет всего 4 МП.
Биннинг пикселей, как правило, возможен благодаря использованию четырехъядерного фильтра на сенсорах камеры. Фильтр Байера — это цветовой фильтр, используемый во всех датчиках цифровых камер, расположенный поверх пикселей/фотосайтов и фиксирующий изображение с красными, зелеными и синими цветами.
Стандартный фильтр Байера состоит из 50 % зеленых фильтров, 25 % красных фильтров и 25 % синих фильтров. Согласно ресурсу фотографии Cambridge in Color, такое расположение призвано имитировать человеческий глаз, чувствительный к зеленому свету. Как только пользователь снимает изображение, камера интерполирует и обрабатывает его, чтобы получить окончательное полноцветное изображение.
Квадро-байерный фильтр группирует эти цвета в кластеры по четыре, а затем использует программную обработку преобразования массива для объединения пикселей. Расположение кластеров обеспечивает дополнительную легкую информацию в процессе преобразования массива. Это лучше, чем просто интерполяция/масштабирование до 48MP или 64MP.
Посмотрите на изображение выше, чтобы увидеть, как работает четырехъядерный фильтр. Заметили, как группировка различных цветов отличается от традиционного фильтра Байера? Вы также заметите, что ему по-прежнему удается предлагать 50% зеленых фильтров, 25% красных фильтров и 25% синих фильтров.
Применяя четырехъядерный фильтр Байера и объединение пикселей, вы получаете преимущества снимков сверхвысокого разрешения в дневное время и фотографий низкого разрешения с объединением пикселей ночью. Эти объединенные ночные снимки должны быть ярче и давать меньше шума по сравнению с обычными снимками в полном разрешении.
Биннинг пикселей — это способ, с помощью которого производители предлагают множество мегапикселей, не слишком сильно влияя на производительность при слабом освещении.
В последние год или два мы также стали свидетелями появления объединения пикселей «девять в одном» (получившего название «без объединения») на некоторых сенсорах 108-мегапиксельных камер. Это очень похоже на биннинг «четыре в одном», описанный выше, но объединяет данные из девяти соседних пикселей в один. Таким образом, 108-мегапиксельная камера с пикселями 0,8 микрон может создавать изображения, сравнимые с камерой с пикселями 2,4 микрона.
Как и в случае объединения пикселей четыре в одном, объединение пикселей девять в одном также приводит к тому, что конечное изображение оказывается намного ниже исходного разрешения сенсора.
В то время как при объединении пикселей «четыре в одном» выходное разрешение делится на четыре, снимок без объединения пикселей делится на девять.
Другим недостатком объединения пикселей в целом является то, что цветовое разрешение (и, следовательно, точность цветопередачи) теоретически пострадает. Таким образом, алгоритмы мозаики должны заполнить эти пробелы в точности цвета, чтобы обеспечить точные результаты для конечного изображения.
Кто сейчас использует объединение пикселей?
Dhruv Bhutani / Android Authority
Если у производителя есть телефон с очень большим количеством MP, то, скорее всего, он использует биннинг пикселей. Известные устройства включают Xiaomi Mi 11, Redmi Note 10, серию Google Pixel 6, Samsung Galaxy S21 Ultra, OnePlus Nord CE и Samsung Galaxy A32.
Мы также видели, как многие бренды используют пиксельный биннинг в своих селфи-камерах. Обычно они используют датчики на 20, 24, 32 и даже 44 мегапикселя на передней панели.
Обычно они позволяют пользователям переключаться между режимами с пиксельным бинированием и полным разрешением.
В прошлом мы видели такие телефоны, как LG V30s, которые даже рекламировали объединение пикселей «четыре в одном» для 16-мегапиксельной задней камеры. К сожалению, это означает, что у вас остается финальное изображение с разрешением 4 МП, что приводит к значительному снижению разрешаемых деталей. Камеры с более высоким разрешением больше подходят для биннинга пикселей (особенно на тыловых камерах), так как выходное разрешение не низкое.
Убывающая отдача?
Samsung
У нас есть один вопрос: когда это становится случаем убывающей отдачи? Насколько маленькими могут быть пиксели датчика камеры и сколько мегапикселей производители могут втиснуть в крошечный датчик смартфона, прежде чем объединение пикселей не будет иметь значения?
Что ж, возможно, мы скоро узнаем об этом, поскольку в начале этого года Samsung объявила о выпуске 200-мегапиксельного сенсора для камеры смартфона HP1.
Этот размер сенсора также означает, что у вас маленькие пиксели размером 0,64 микрона. Это очень мало, но Samsung заявляет, что его 200-мегапиксельный датчик способен на два типа объединения пикселей. Он может выполнять объединение «четыре в одном» для создания снимка, сравнимого с 50-мегапиксельной камерой с размером пикселя 1,28 микрона, или выполнять объединение «16-в-одном» для получения изображения, эквивалентного 12,5-мегапиксельной камере с размером пикселя 2,56 микрона.
Компания Samsung продемонстрировала, что объединение пикселей девять в одном может работать на ее 108-мегапиксельных телефонах. Он по-прежнему обеспечивает детализированные изображения при слабом освещении, которые выдерживают борьбу с конкурирующими телефонами. Но все 108-мегапиксельные телефоны компании имеют тот же размер пикселя (и, следовательно, теоретическую светочувствительность), что и обычные 48-мегапиксельные и 64-мегапиксельные датчики.
Несмотря на то, что сенсоры камер с разрешением 200 Мп+ не получили широкого распространения, современные камеры с разрешением 48 Мп, 50 Мп и 108 Мп уже обеспечивают впечатляющее качество изображения. Когда мы объединяем это с постоянно улучшающимися интеллектуальными возможностями обработки изображений, улучшенными сверхширокоугольными камерами, более совершенным зумом и улучшенным кремнием, будущее фотографии на смартфонах по-прежнему выглядит хорошо.
n
Объединение пикселей — это прекрасно, но хорошая фотография камерой смартфона — это прежде всего получение красивых снимков. Для достижения такой согласованности требуется нечто большее, чем объединение пикселей. Помогают такие вещи, как вычислительная фотография, несколько настроек камеры, сверхвысокое разрешение, ночной режим, HDR и другие реализации.