На что влияет размер матрицы в камере: Размер матрицы. Что это такое?

что важнее для камеры смартфона?

Если вы любите фотографировать, а ваш основной инструмент – смартфон, то одна из характеристик, на которую вы, скорее всего, обращаете особое внимание, – это количество мегапикселей камеры устройства. А вы уверены, что именно этот показатель определяет качество изображения?

Если вы сравните зеркальные и беззеркальные фотоаппараты со смартфонами, то обнаружите, что камеры даже некоторых бюджетных мобильных устройств имеют большее число пикселей. Однако при этом качество изображения, которое они выдают, всё равно хуже.

В этой статье мы разберёмся, что важнее: количество пикселей или размер матрицы.

Содержание

• 1 Как работает фотоматрица?
• 2 Действительно ли количество мегапикселей так важно?
• 3 Как размер матрицы влияет на изображение?
  • 3.1 Повышенный шум
  • 3.2 Снимки при слабом освещении
  • 3.3 Глубина резкости
  • 3.4 Угол обзора
  • 3.5 Более доступная и лёгкая система
• 4 Обработка изображения тоже имеет значение
• 5 В заключение

Как работает фотоматрица?

Прежде чем углубиться в эту тему, давайте сначала выясним, что же такое фотоматрица и как она работает.

Цифровая камера в момент съёмки преобразовывает свет в электрические сигналы. Для этого она с помощью объектива фокусирует свет на светочувствительном сенсоре, или матрице, которая, в свою очередь, состоит из множества меньших элементов. Их мы называем пикселями. Каждый пиксель отмеряет определённое количество света и преобразует его в сигнал. Далее чип камеры улавливает сигнал от каждого пикселя и создаёт из них изображение.

Весь этот процесс, конечно, сложнее, чем мы описали, но в этом суть работы цифровых камер.

Действительно ли количество мегапикселей так важно?

Исходя из того, что каждый отдельный пиксель улавливает свет, многие утверждают, что их количество имеет значение. И это в некоторой степени верно. В конце концов, от количества пикселей будет зависеть размер напечатанной фотографии. Например, при идеальном разрешении 300 dpi (300 пикселей на дюйм) с камеры 8 Мп вы можете распечатать фотографию размером 20×25 см. При большем формате изображение начнёт размываться.

Однако сегодня мы редко распечатываем фотографии и в основном храним их на устройствах, чтобы делиться с друзьями. Так что для смартфона камера на 64 Мп – это излишество. Флагманские беззеркальные и зеркальные фотоаппараты Canon, к примеру, имеют всего 24 Мп и 20 Мп соответственно. Даже на профессиональных среднеформатных камерах от Hasselblad разрешение не превышает 50 Мп.

Как размер матрицы влияет на изображение?

Помните, что пиксели – это составляющие фотоматрицы. Поэтому, если втиснуть 108 миллионов пикселей в сенсор размером 1/1.33″, эти точки получатся очень маленькими. А когда уменьшается размер пикселей, сокращается и количество света, которое они захватывают, что в итоге влияет на качество изображения. Ниже рассмотрим главные недостатки такого формата и его достоинства, если они есть.

Повышенный шум

Когда уменьшается количество света, которое захватывает определённый пиксель, увеличивается соотношение сигнала к шуму этого отдельного пикселя. Дело в том, что шум будет в любом случае, но его уровень можно понизить, заполнив матрицу реальными световыми сигналами. Однако если на вашей камере очень маленькие пиксели (а такое бывает при их огромном количестве на сравнительно небольшой матрице), света будет недостаточно, чтобы перекрыть уже присутствующий шум.

Снимки при слабом освещении

Если у камеры маленькая матрица, снимки при слабом освещении получаются плохими, поскольку такой сенсор захватывает меньше света при заданной выдержке. Таким образом, чтобы запечатлеть реальную картинку, камера либо задействует больше мощности для увеличения ISO (тем самым повышая уровень шума), либо увеличит выдержку, чтобы собрать больше света (а для этого нужен штатив или не дрожащие руки).

Глубина резкости

У матриц меньшего размера глубина резкости, как правило, больше. Всё потому, что маленький сенсор захватывает меньшую площадь. Например, если вы хотите сфотографировать цветок, вам придётся отступить чуть дальше, чтобы запечатлеть его целиком.

Однако камера с большой матрицей захватывает большую площадь. В этом случае, если захотите сфотографировать цветок во весь экран, придётся подойти ближе к нему, либо настроить фокусное расстояние. Глубина резкости изображения будет меньше, и ваш объект выделится из фона.

Угол обзора

Чем меньше размер матрицы камеры, тем более узкий у неё угол обзора. К примеру, если вы хотите запечатлеть широкую сцену на камеру с маленьким сенсором, вам придётся задействовать более широкий объектив. Однако широкий объектив в этом случае может привести к искажениям, похожим на эффект «рыбий глаз».

Более доступная и лёгкая система

Единственным преимуществом маленькой фотоматрицы является её стоимость и компактность. Поскольку такие сенсоры потребляют меньше энергии и ресурсов, они, как правило, более доступны по цене по сравнению с большими матрицами.

Кроме того, за счёт компактного размера их удобнее размещать в более тонких устройствах, включая смартфоны, так, чтобы не выступала массивная камера. А ещё маленькой матрице нужен объектив меньшего диаметра, что тоже соответствует конструкции смартфона.

Обработка изображения тоже имеет значение

Производители смартфонов по-прежнему стремятся вместить в их камеры как можно больше пикселей, несмотря на очевидные недостатки такого подхода. Тут дело не только в том, чтобы наделить свои устройства более впечатляющими характеристиками, но и в желании воспользоваться преимуществами вычислительной фотографии.

Со многими недостатками маленьких матриц можно справиться с помощью мощных чипов и искусственного интеллекта, которые обеспечивают превосходную обработку изображений. Вот почему современные смартфоны выдают качественные снимки, даже несмотря на небольшой размер фотоматрицы.

Например, на устройствах Pixel 6 и iPhone 13 ProMax получаются одни из лучших снимков на сегодняшний день. Их изображения, как правило, чистые и без шумов. Даже ночные снимки получаются чёткими. И хотя искусственное боке на этих смартфонах ещё не дотягивает до настоящего, с каждым годом этот эффект становится более усовершенствованным.

Некоторые производители всё же увеличивают размер матрицы в своих смартфонах с каждым новым поколением. Взять, к примеру, iPhone. Размер пикселя iPhone 11 Pro Max составляет 1,4 мкм, в то время как на iPhone 12 Pro Max стоит матрица с пикселями 1,7 мкм. А у iPhone 13 Pro Max размер пикселя ещё больше – 1,9 мкм, благодаря чему его камера считается одной из лучших на сегодняшний день среди смартфонов.

В заключение

Производители смартфонов постоянно пытаются впечатлить потенциальных покупателей камерами с большим количеством мегапикселей. Но помните, что это вовсе не показатель хорошего качества изображения. Есть ведь бюджетные устройства с камерами разрешением целых 48 МП, но при этом их фотографии оставляют желать лучшего.

Многие производители добавляют невероятные цифры и прочие профессиональные термины в спецификации к своим продуктам, чтобы они выглядели более круто и продвинуто. Так что, выбирая смартфон, вы должны знать, на какие характеристики обращать внимание, а какие не так уж важны. Если вы покупаете смартфон ради хорошей камеры, не поленитесь также поискать в интернете отзывы покупателей с примерами реальных изображений, чтобы сделать правильный выбор.

По материалам www.makeuseof.com

Разрешение матрицы. Цифровая фотография. Трюки и эффекты

Разрешение матрицы. Цифровая фотография. Трюки и эффекты

ВикиЧтение

Цифровая фотография. Трюки и эффекты
Гурский Юрий Анатольевич

Содержание

Разрешение матрицы

Мы знаем, что матрица состоит из мельчайших светочувствительных элементов. Количество таких элементов в матрице – это и есть ее разрешение. Разрешение матрицы получают умножением количества элементов по горизонтали и вертикали. Самые распространенные пиксельные значения разрешения камеры соответствуют тем, которые применяются в компьютерных мониторах: 1024 х 768, 1280 х 1024, 1600 х 1200 и т. д. Первое число означает количество пикселов по горизонтали, второе – по вертикали. Перемножив их, получим разрешение камеры. К примеру, трехмегапиксельная цифровая фотокамера позволяет получить снимок с разрешением 2000 х 1500 точек.

Недостаточное разрешение камеры означает недостаток информации для правильного отображения снимка: если такую фотографию увеличить до определенных размеров, то она «распадется» на точки (вернее, на квадратики-пикселы). Округлые и искривленные границы предметов при этом окажутся как бы состоящими из ступенек (рис. 3.2). Недостаточное разрешение также может вызывать искажение цветов.

Рис. 3.2. В случае недостаточного разрешения цифровое изображение распадается на пикселы

Значит, чем больше мегапикселов, тем лучше камера и фотографии? И да, и нет. Если разрешение вашей камеры невелико и вы предполагаете разместить сделанную этой камерой картинку в Интернете, то проблем, скорее всего, не будет. Другое дело, если вы хотите увеличить изображение и распечатать. Снимки, сделанные шестимегапиксельной камерой, сохраняют хорошее качество в формате 21 х 16 см. Тому, кто покупает свою первую цифровую камеру, за количеством пикселов гнаться не стоит – для обычного семейного фотоальбома, для отпускных фотографий или съемки вечеринок достаточно четырех или пяти миллионов пикселов (то есть четырех или пяти мегапикселов). Но для того, чтобы распечатать изображение большего размера, разрешения камеры может оказаться недостаточно (табл. 3.1).

Таблица 3.1. Зависимость максимальных размеров выводимого на печать изображения от разрешения цифровой камеры

В последнее десятилетие разработка матриц стремительно развивается и столь же быстро дешевеют цифровые камеры. На рынке уже давно идет «мегапиксельная гонка». Камеры с разрешением меньше пяти мегапикселов сегодня уже практически не выпускают. Рынок цифровых камер и диапазон их характеристик изменяются так стремительно, что восьми– и даже десятимегапиксельные камеры, совсем недавно считавшиеся полупрофессиональными, сегодня относят к потребительскому классу.

И все же чем больше мегапикселов, тем больше возможностей! Одних возможностей больше, а других – меньше. Гонясь за высоким разрешением, не следует забывать, что с ростом количества пикселов матрицы увеличивается объем создаваемого камерой файла изображения. Если снимки, сделанные четырехмегапиксельной камерой, «весят» около 1940 Кбайт, то из шестимегапиксельной камеры выходят фотографии размером примерно 3800 Кбайт – почти в 2 раза больше! Разница же в качестве изображения ощущается только при печати большого формата.

Секрет

Одинаковых матриц не бывает, как не бывает одинаковых человеческих глаз. А это значит, что не бывает совершенно одинаковых камер. Попрактиковавшись, вы постепенно изучите «характер» своей камеры и будете знать ее особенности гораздо лучше, чем разработчик и производитель.

Разрешением матрицы ее характеристики не исчерпываются. Есть еще три не менее важных показателя: физический размер матрицы, ее динамический диапазон и уровень шумов.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

6.1. Разрешение экрана

6.1. Разрешение экрана Если не знаете, что такое разрешение экрана и зачем оно вообще нужно, то в данном разделе мы проведем теоретическую подготовку.Под разрешением экрана следует понимать то количество точек по горизонтали и вертикали, с помощью которых формируется

§ 69. Разрешение картинок

§ 69. Разрешение картинок 16 июня 2001Попробуем разобраться в одном из самых больших заблуждений человечества за всю историю существования экранной графики.Дело в том, что у электронного изображения вообще нет разрешения. Разрешение (точнее, разрешающая способность) может

§ 132.

Низкое разрешение

§ 132. Низкое разрешение 28 мая 2006Применительно к человеку понятие разрешение может означать способность различать стили, объекты, здания, цвета, шрифты, голоса и так далее.Любое образование ставит целью повысить разрешение в выбранной области. Художники долго рисуют

R.6.8 Разрешение неоднозначности

R.6.8 Разрешение неоднозначности Существует неоднозначность в грамматике языка, касающаяся оператора-выражения и описания, а именно, оператор-выражение, содержащий как самое левое подвыражение явное преобразование типа, заданное в функциональном стиле (§R.5.2.3), может быть

8.1.8. Реализация разреженной матрицы

8.1.8. Реализация разреженной матрицы Иногда бывает нужен массив, в котором определена лишь небольшая часть элементов, а остальные не определены вовсе или (даже чаще) равны 0. Подобная разреженная матрица потребляет так много памяти зря, что были найдены способы более

9.4.1. Реализация графа в виде матрицы смежности

9.4.1. Реализация графа в виде матрицы смежности Нижеприведенный пример основан на двух предыдущих. В листинге 9.3 неориентированный граф реализован в виде матрицы смежности с помощью класса ZArray (см. раздел 8.1.26). Это нужно для того, чтобы новые элементы по умолчанию получали

11.14. Реализация динамической матрицы

11.14. Реализация динамической матрицы ПроблемаТребуется реализовать числовые матрицы, размерности которых (количество строк и столбцов) неизвестны на этапе компиляции.РешениеВ примере 11.28 показана универсальная и эффективная реализация класса динамической матрицы,

11.15. Реализация статической матрицы

11. 15. Реализация статической матрицы ПроблемаТребуется эффективно реализовать матрицу, когда ее размерность (т.е. количество строк и столбцов) постоянна и известна на этапе компиляции.РешениеКогда размерность матрицы известна на этапе компиляции, компилятор может легко

Разрешение

Разрешение Величина под названием «разрешение» является «связующим звеном» между логическим и физическим размером. Она определяет соотношение между ними и позволяет судить о качестве изображения.Измеряя разрешение, мы фактически измеряем размер одного пиксела.

Физический размер матрицы

Физический размер матрицы Выбирая цифровую камеру, неплохо поинтересоваться физическим размером ее матрицы, ведь именно эта характеристика определяет качество камеры. Чем сенсор больше, тем больше он содержит ПЗС-элементов, тем выше его разрешение и, следовательно,

Динамический диапазон матрицы

Динамический диапазон матрицы Динамический диапазон светочувствительной матрицы – это ее способность воспринимать градации каждого из цветов. Говоря проще, динамический диапазон определяет, сколько ступеней разности контраста может увидеть и зафиксировать матрица.

Облет повисшего объекта, или Эффект «Матрицы»

Облет повисшего объекта, или Эффект «Матрицы» Несмотря на современные достижения компьютерной техники, для получения некоторых визуальных эффектов используются старые проверенные методы фотографии. Казалось бы, что общего может иметь фотография с таким современным

Чистка матрицы зеркальной камеры

Чистка матрицы зеркальной камеры У владельцев зеркальных камер к радости от возможности смены объективов прибавляется забота о чистоте матрицы. Что делать, если вы заметили на снимках ровной светлой поверхности соринки и пятна? В некоторых моделях зеркальных камер

Чистка матрицы зеркальной камеры

Чистка матрицы зеркальной камеры В зеркальной камере, в отличие от компактной, приходится чистить матрицу.

Хотите вы или нет, но рано или поздно на матрицу попадает пыль, мелкие соринки. Насколько скоро это произойдет, зависит от частоты смены объективов, условий

ТЕМА НОМЕРА: Реформирование матрицы

ТЕМА НОМЕРА: Реформирование матрицы Автор: Леонид Левкович-МаслюкГде-то в конце 1980-х или начале 1990-х я читал в «Независимой газете» обзор событий в мире книг. Автор отмечал, что на прилавках появилось оригинальнейшее сочинение по истории древнего мира, которое написал

Параметры камеры Webot по умолчанию, такие как размер пикселя и фокус

Задавать вопрос

спросил 2 года, 6 месяцев назад

Изменено 2 года, 6 месяцев назад

Просмотрено 450 раз

Я использую две камеры без объектива или каких-либо других настроек, в веб-бот для измерения положения объекта. Чтобы применить локализацию, мне нужно знать длину фокуса, которая равна расстоянию от центра камеры до центра плоскости изображения , а именно f. Я вижу параметр фокуса в узле камеры, но когда я устанавливаю его NULL по умолчанию, изображение остается нормальным. Таким образом, я считаю, что этот параметр не имеет никакого отношения к f. Кроме того, мне нужно знать ширину и высоту пикселя в изображении, а именно dx и dy соответственно. Но я понятия не имею, как получить эту информацию.

Это модель калибровки, которую я использовал, где c означает камеру, а w означает мировую координату. Мне нужно вычислить xw,yw,zw из u,v. Для идеальной камеры гама равна 0, u0, v0 — это только половина разрешения. Так что мои проблемы существуют в fx и fy.

• калибровка камеры
• webots

Прежде всего важно знать, что в Webots пиксели квадратные, поэтому dx и dy эквивалентны.

Затем в узле «Камера» вы найдете «fieldOfView», который даст вам горизонтальное поле зрения, используя разрешение камеры, вы также можете вычислить вертикальное поле зрения:

 2 * atan(tan(fieldOfView * 0. 5)/(разрешениеX/разрешениеY))
 

Наконец, вы также можете получить плоскость ближней проекции из поля «ближняя» нода «Камера».

Также обратите внимание, что камеры Webots являются обычными камерами OpenGL, поэтому вы можете найти дополнительную информацию о матрице проекции OpenGL, например, здесь: http://www.songho.ca/opengl/gl_projectionmatrix.html

4

Зарегистрируйтесь или войдите в систему

Зарегистрируйтесь с помощью Google

Зарегистрироваться через Facebook

Зарегистрируйтесь, используя адрес электронной почты и пароль

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но не отображается

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но не отображается

Princeton Engineering — Исследователи уменьшают камеру до размера соляной крупинки

Камеры микроразмера обладают большим потенциалом для выявления проблем в человеческом теле и позволяют использовать сенсоры для сверхмалых роботов, но прошлые подходы фиксировали нечеткие, искаженные изображения с ограниченными полями зрения.

Теперь исследователи из Принстонского и Вашингтонского университетов преодолели эти препятствия с помощью сверхкомпактной камеры размером с крупную крупинку соли. Новая система может создавать четкие полноцветные изображения наравне с объективом обычной составной камеры, объем которого в 500 000 раз больше, сообщили исследователи в статье, опубликованной 29 ноября.в коммуникациях природы.

Благодаря совместной конструкции аппаратного обеспечения камеры и вычислительной обработки система может обеспечить минимально инвазивную эндоскопию с помощью медицинских роботов для диагностики и лечения заболеваний, а также улучшить визуализацию для других роботов с ограничениями по размеру и весу. Массивы из тысяч таких камер можно было бы использовать для полноценных съемок, превращая поверхности в камеры.

В то время как традиционная камера использует серию изогнутых стеклянных или пластиковых линз для фокусировки световых лучей, новая оптическая система основана на технологии, называемой метаповерхностью, которая может быть изготовлена ​​так же, как компьютерный чип. Метаповерхность шириной всего полмиллиметра усеяна 1,6 миллионами цилиндрических штифтов, каждый размером примерно с вирус иммунодефицита человека (ВИЧ).

Каждый столб имеет уникальную геометрию и функционирует как оптическая антенна. Изменение конструкции каждой стойки необходимо для правильного формирования всего оптического волнового фронта. С помощью алгоритмов, основанных на машинном обучении, взаимодействие стоек со светом объединяется для получения изображений самого высокого качества и самого широкого поля зрения для полноцветной метаповерхностной камеры, разработанной на сегодняшний день.

Предыдущие микрокамеры (слева) снимали нечеткие, искаженные изображения с ограниченным полем зрения. Новая система, называемая нейронной нанооптикой (справа), может создавать четкие полноцветные изображения наравне с обычным составным объективом камеры. Изображение предоставлено исследователями

Ключевым нововведением при создании камеры стала интегрированная конструкция оптической поверхности и алгоритмы обработки сигналов, формирующие изображение. Это повысило производительность камеры в условиях естественного освещения, в отличие от предыдущих камер с метаповерхностью, которым требовался чистый лазерный свет лаборатории или другие идеальные условия для получения высококачественных изображений, сказал Феликс Хайде, старший автор исследования и доцент компьютерных наук. науки в Принстоне.

Исследователи сравнили изображения, полученные с помощью их системы, с результатами предыдущих камер метаповерхности, а также с изображениями, полученными обычной составной оптикой, в которой используется серия из шести преломляющих линз. Если не считать небольшого размытия по краям кадра, изображения с наноразмерной камеры были сравнимы с изображениями, полученными с помощью традиционных объективов, объем которых более чем в 500 000 раз больше.

Другие сверхкомпактные метаповерхностные линзы страдали от серьезных искажений изображения, небольших полей зрения и ограниченной способности улавливать полный спектр видимого света — это называется RGB-изображением, поскольку оно объединяет красный, зеленый и синий цвета для получения различных оттенков.

«Спроектировать и настроить эти маленькие наноструктуры так, чтобы они делали то, что вы хотите, было непросто», — сказал Итан Ценг, доктор компьютерных наук. студент Принстона, который руководил исследованием. «Для этой конкретной задачи захвата изображений RGB с большим полем зрения ранее было неясно, как совместно спроектировать миллионы наноструктур вместе с алгоритмами постобработки».

Соавтор Шейн Колберн решил эту задачу, создав вычислительный симулятор для автоматизации тестирования различных конфигураций наноантенн. По словам Колберна, из-за количества антенн и сложности их взаимодействия со светом этот тип моделирования может использовать «огромные объемы памяти и времени». Он разработал модель для эффективной аппроксимации возможностей создания изображений метаповерхностей с достаточной точностью.

Колберн вел работу как доктор философии. студент факультета электротехники и вычислительной техники Вашингтонского университета (UW ECE), где в настоящее время является доцентом. Он также руководит проектированием систем в Tunoptix, компании из Сиэтла, занимающейся коммерциализацией технологий визуализации метаповерхностей. Tunoptix был соучредителем консультанта по диплому Колберна Арки Маджумдар, доцента Вашингтонского университета на факультетах ECE и физики и соавтора исследования.

Соавтор Джеймс Уайтхед, доктор философии. студент UW ECE изготовил метаповерхности на основе нитрида кремния, стеклоподобного материала, совместимого со стандартными методами производства полупроводников, используемых для компьютерных чипов. линзы в обычных фотоаппаратах.

«Хотя подход к оптическому проектированию не нов, это первая система, использующая поверхностную оптическую технологию в передней части и нейронную обработку в задней части», — сказал Джозеф Мейт, консультант Mait-Optik и бывший старший научный сотрудник и главный научный сотрудник Исследовательской лаборатории армии США.

«Значимость опубликованной работы заключается в выполнении геркулесовой задачи по совместному проектированию размера, формы и расположения миллионов элементов метаповерхности и параметров обработки после обнаружения для достижения желаемой производительности изображения», — добавил Мейт, который был не участвует в исследовании.