Размер матрицы в смартфонах: Фотоматрица смартфонов / Просто о фото / G-Foto.

Фотоматрица смартфонов / Просто о фото / G-Foto.

Рассмотрим фотоматрицу смартфонов с технической точки зрения. В нашей базе представлены только те смартфоны, которые умеют снимать в формате DNG, то есть raw-файлы.

 

Размер пикселя

На нашем сайте размещена информация о смартфонах, которые сравнительно новые, их около 30 штук. Мы посмотрели какие у них матрицы и свели все данные в таблицы.

Пропорцию сторон матрицы мы взяли 4/3, то есть матрица с большей стороной в 4 см — имеет меньшую 3 см. Как оказалось, флагманские смартфоны имеют матрицы 1/2,3″; 1/2,4″; 1/2,6″; 1/2,8″; 1/3,0″.

Они выделены в нашей таблице, из которой можно видеть диагональ матриц в миллиметрах и их физический размер. А так же кроп, к которому мы перейдём чуть ниже.

Удивительно, но информацию по размеру матриц смартфонов, размеру пикселя на них мы не нашли на сайте производителей, а с трудом нашли в интернете. Сразу закралось подозрение, что от народа что-то скрывают очень важное.

Итак, важнейший показатель для съёмки фото и видео — это РАЗМЕР пикселя матрицы. Чем он меньше, тем меньше на него поступает света, а значит при равных условиях, должен стоять СВЕРХ мощный ОБРАБОТЧИК, чтобы усиливать этот поступивший на такой маленький пиксель такой маленький световой поток. То есть, чем меньше пиксель, тем хуже.

Есть предел, за которым уже невозможно поддерживать качество съёмки, а значит пиксель невозможно уменьшать бесконечно. Таким пределом некоторые называют размер 1.12 микрона.

Однако, сегодня в погоне за мегапикселями, компании сами себя загнали в угол, 8 Мп сегодня — это считается устаревшей и плохой камерой, а потому приходится делать камеры до 20 Мп. Красным мы обозначили реальные камеры реальных смартфонов.

Посмотрев на таблицу видим, что многие из смартфонов, выходят из того предела, что обозначили выше. Есть камеры с размером пикселя 1,10 микрона, 0,98 и 0,96 соответственно. Такие камеры покупать не желательно.

Снимать на смартфоны фото нельзя, вернее, можно, но их качество не будет выше обычных МЫЛЬНИЦ, потому как смартфоны — это и есть те самые мыльницы, которые фото мылят, а потому так и называются.

Мы считаем, что у самого плохого фотоаппарата размер пикселя 2 микрона, всё что меньше — это мыльницы, а не фототехника. Кстати, у самого лучшего по этому показателю фотоаппарата из нашей базы Nikon D2H, размер пикселя равен 9.7 микрона.

Ниже в таблице в ЛЕВОЙ её части приведены данные по размерам матриц в дюймах, их диагонали, сам размер матрицы и кроп. В правой части таблицы приведены размеры пикселя этих матриц в зависимости от того сколько мегапикселей производитель уместил в сенсор матрицы.

Фотоматрица с пропорцией сторон 4/3			Матрица (Мп)
Диагональ дюйм	Матрица мм	Кроп	8Мп	12Мп	16Мп	20Мп
			Пиксель (микрон)
1/2,0″	6,40×4,80	5,41	1,96	1,60	1,39	1,24
1/2,3″	6,16×4,62	5,62	1,89	1,54	1,33	1,19
1/2,4″	5,79×4,34	5,98	1,77	1,45	1,25	1,12
1/2,5″	5,42×4,06	6,39	1,66	1,35	1,17	1,05
1/2,6″	5,34×4,01	6,48	1,64	1,34	1,16	1,03
1/2,7″	5,26×3,95	6,58	1,61	1,32	1,14	1,02
1/2,8″	5,08×3,81	6,81	1,56	1,27	1,10	0,98
1/2,9″	4,80×3,60	7,22	1,47	1,20	1,04	0,93
1/3,0″	4,51×3,38	7,67	1,38	1,13	0,98	0,87
1/3,1″	4,48×3,36	7,73	1,37	1,12	0,97	0,87
1/3,2″	4,45×3,34	7,78	1,36	1,11	0,96	0,86

 

Кроп фотоматрицы смартфона

На смартфоны стали ставить светосильные объективы с хорошей диафрагмой, на данный момент f/1,7 — объясняют просто, что чем шире открыто отверстие объектива, тем больше попадёт на матрицу света, а значит снимок будет лучше и пиксели на матрице можно сделать ещё меньше.

 

Страница: 1

Добавить сообщение

Аноним

добавлено: 01.04.2021 14:16 [Сообщение № 1]

Realme 8 Pro получил 108-мегапиксельный модуль основной камеры. В нем установлена матрица нового поколения Samsung HM2 (Размер сенсора 1/1.52′, объектив — F/1.75).

Запись видео доступна в следующих режимах: 4К 30к/с, 1080p 60/30к/с, 1080р 240/120 к/с, 720p 240/960 к/с.

Размер пикселя 0.70 mkm

Ответ: крутой аппарат

Страница: 1

Текущая страница: 1

Всего сообщений: 1

 

 

Размеры матриц в камере смартфона: какие и где встречаются

О том, что не в мегапикселях счастье, уже знают многие пользователи цифровой фототехники. Данная характеристика говорит лишь о том, какие размеры будет иметь фото при просмотре на дисплее, но не более того. На качество получаемого кадра влияют значение апертуры (светосилы), фокусное расстояние, тип матрицы, наличие/отсутствие оптического зума и стабилизации, вид автофокуса, размеры матрицы. О последнем параметре и пойдет речь в нашем материале.

Матрица камеры смартфона – это заменитель пленки в аналоговых фотоаппаратах. Она представляет собой поверхность, покрытую микроскопическими светочувствительными транзисторами. Каждый из них улавливает часть отраженного от предметов света, пропущенного через объектив, и в зависимости от длины оптической волны регистрирует значение. Каждому оттенку соответствует своя частота и длина излучения, за счет этого достигается «запоминание» цвета. Таким образом матрица камеры передает информацию процессору, которая записывается в файл изображения.

Матрица, наряду с объективом, является главной деталью камеры смартфона. Мегапиксели – это количество транзисторов, размещенных на ее поверхности. То есть, цифра в 13 МП означает, что на матрице находится около 13 миллионов эффективных светочувствительных транзисторов.

Содержание

На что влияет размер матрицы

Производителям камер для смартфонов (самые известные из них – Sony, LG, Samsung, Philips, OmniVision) приходится искать компромиссы между габаритами и качеством матрицы. Дело в том, что при уменьшении размера пикселя, он начинает улавливать меньше света, становится менее чувствительным. А если оставить размеры пикселя прежними, наращивая их количество, то увеличится сам модуль камеры. В зеркалках это не страшно, а вот в смартфонах, толщиной 5-10 мм, каждый микрометр имеет значение.

В итоге в смартфонах, при увеличении мегапикселей, за счет миниатюризации транзисторов, каждый из них улавливает меньше света. Детализация картинки растет, но четкость изображения не меняется. В таких условиях камера на 8 МП не уступит камере на 16 МП, с таким же размером матрицы, а кое-где и обойдет ее.

Матрица камеры в смартфоне

Ультрапиксели

Ультрапиксели – это маркетинговый термин, введенный компанией HTC при презентации флагмана One M7. Под ним подразумевается матрица, разрешение которой специально уменьшено, с целью увеличения размеров пикселя до уровня полноценных фотоаппаратов. К примеру, упомянутый смартфон имел пиксели с размерами 2 мкм, что почти вдвое больше размеров транзисторов у традиционных матриц (1,1 мкм).

Еще в середине прошлого десятилетия, когда большинство смартфонов имели камеру на 0,3, 1,3 или 2 МП, увеличенные пиксели были обыденным делом. Таковыми обладали флагманы 2006 года Nokia N73 и N95, с пикселями на 5 мкм. Но массовая популяризация камер на 8-13 МП побудила HTC внедрить новый термин, дабы убедить клиентов, что их камера на 4 МП не хуже конкурентов на 8-13 МП.

Потом об ультрапикселях забыли, пока Samsung не выпустили на свет Galaxy S7, с технологией, которую объявили как UltraPixel, где размер пикселя был равен 1.4 мкм. Это позволило матрице захватывать больше света в темноте и делать более четкие снимки за счет увеличения матрицы, в сравнении с Galaxy S6.

Популярные размеры матриц в смартфонах

Размеры матриц цифровых фотокамер исторически принято измерять в дюймах. Но дюймы эти – не простые английские, а «видиконовые». Традиция их применения устоялась в прошлом столетии, когда кинокамеры были аналоговые. Регистрирующая ЭЛМ (электронно-лучевая мишень), именуемая видиконом, имела полезный размер, равный 2/3 от внешнего размера. Поэтому видиконовый дюйм равен 2/3 английского, или 17 мм. Матрица 1/3″ означает, что ее диагональ составляет одну третью от 17 мм, или около 5,66 мм.

1/4″

Самый маленький размер матрицы в камере смартфона, выпускаемого в современности. При таких габаритах матрица вмещает 8 миллионов транзисторов, стандартного размера 1,12 мкм. Такими камерами оснащаются бюджетные китайские смартфоны. Качество фотосъемки оставляет желать лучшего, зато достигается компактность. Поэтому подобными матрицами спереди оборудуют флагманские модели с передней камерой на 8 МП.

1/3,2″

Распространенный размер для камер с разрешением 8 МП, но увеличенным размером пикселя до 1,4 мкм. Такая матрица камеры ранее устанавливалась в Google Nexus 5, Meizu MX3, Moto G 2014. Сейчас подобная используется в бюджетных камерафонах (вроде UMI Rome X). Также она может устанавливаться в роли фронталки во флагманах, вроде ZTE Nubia Z9.

1/3″

Еще один ходовый размер матрицы, используемой во многих смартфонах. При сохранении стандартного размера пикселя 1,12 мкм, она обеспечивает разрешение 13 МП. Такими матрицами оснащены камеры Xiaomi Redmi Note 2 и 3, Mi 4c, Meizu M2 и M3 (как Mini, так и Note), Samsung Galaxy J5 2016, Samsung Galaxy S4 и многие другие. Отдельно выделяется Xiaomi Redmi Note 3 Pro, оснащенный матрицей такого размера, но с разрешением 16 МП. Уменьшение пикселя до 1 мкм позволило улучшить детализацию при ярком освещении, но сделало смартфоны хуже приспособленными к условиям средней и слабой освещенности.

Также стоит отметить iPhone 5s и 6, у которых размеры матрицы составляют 1/3″, но разрешение – всего 8 МП. За счет увеличенных пикселей эти смартфоны обеспечивают качество фото, не уступающее (а иногда и превосходящее) конкурентам с 13 и 16 МП. Такой же размер матрицы имеет и iPhone 6s, с разрешением 12 МП. Его показатели в этом плане немного превосходят конкурентов на 13 МП, так как габарит пикселя составляет 1,22 мкм (а не 1,12 мкм).

Снимок на камеру iPhone 6S

1/2,8″

Наиболее популярный размер матрицы камеры для смартфонов с 16 МП. Такие камеры встречаются у Xiaomi Max, OnePlus 3, Xiaomi Mi5. Эти смартфоны отличаются тем, что размер пикселя составляет 1,12 мкм. Почти 90 % устройств с 16 МП имеют матрицу размера 1/2,8″.

Cнимок на камеру Xiaomi Mi5

1/2,6″

Матрица 1/2,6″ – это уже «покушение» на класс реальных (а не маркетинговых) камерафонов. Такой оборудованы LG G4 (16 МП) и ZTE Nubia Z9. Также подобные матрицы встречаются в Samsung Galaxy S6 и S6 Edge, Note 5, Asus ZenFone 3 Ultra и другие флагманские устройства. Подобная камера (на 12 МП) использована в Samsung Galaxy S7, S7 Edge, Note 7, но с размером 1/2,6.

Снимок на смартфон LG G4

1/2,4″

Размер матрицы 1/2,4″ — это уже явный признак камерафона. Sony в своих 21-мегапикскльных камерах (как у Xperia Z1, Z2), а также Meizu MX4, MX5, сохраняют приемлемый размер пикселей 1,12 мкм, в угоду разрешению. Также такая матрица встречается в Moto X Force и других смартфонах.

1/2,3″

Фото с Sony Xperia Z1 Compact

Это уже «гигант» в мире мобильных камер. Наличие такой матрицы подразумевает, что производитель позаботился о разумном сочетании мегапикселей и размеров матрицы. Она встречается в Sony Xperia Z1 Compact, Xperia Z2 (оба – 21 МП). Такое сочетание позволяет добиться отличной детализации без особого ущерба четкости.

Более крупные матрицы камер

К сожалению, в прошлом остались матрицы, обладающие более крупными размерами. Сейчас они применяются только в фотоаппаратах (зеркальных, беззеркальных и мыльницах). Производители стараются поднять светочувствительность транзисторов матриц, улучшить их, но не всегда это возможно. Так как фокусное расстояние напрямую связано с размерами матрицы – увеличение оной приведет к росту высоты камеры. В век, когда превышать толщину смартфона более 10 мм становится моветоном и грешным делом – увидеть матрицы большего размера нам не суждено.

Популярный смартфон Xiaomi Redmi Note 9 Pro с отличной камерой

Размер пикселя и матрицы, ее разрешение и светосила в камере смартфона

Популярность смартфонов стремительно растет уже более 10 лет. Безусловно, компании адекватно реагируют на огромный спрос, постоянно совершенствуя свои модели. Традиционно конкурентоспособность любого устройства зависит от его цены, функциональности и технических характеристик. Цена и функциональность в этой статье не рассматриваются. Но в целом конкуренция вынуждает компании интенсивно расширять функционал и проводить гибкую ценовую политику. В результате современный бюджетный смартфон стоимостью в несколько сотен долларов уже дает возможности, кажущиеся безграничными по сравнению с моделями 5-летней давности.

Blackview MAX 1 Projector Мобильный телефон с функцией проектора, режим рабочего стола на Android Q 10 и складные смартфоны прекрасно иллюстрируют эту тенденцию. По сути, современный смартфон стал универсальным карманным компьютером с достаточно качественными мультимедийными функциями, включая камеру, проектор и т. д.

Конечно, конкурентоспособность требует постоянного совершенствования всех компонентов, включая производительность смартфона, камеру, память смартфона, ОС, экран и т.д. В частности, совершенствование камер развивается по двум направлениям.

Во-первых, компании увеличивают количество различных камер, расширяя возможности съемки. В результате современные многокамерные смартфоны обеспечивают высокое качество изображения при съемке практически в любых условиях. В список самых популярных дополнительных модулей входят камеры Ultra-Wide, Telefoto, Depth и ToF.

Сегодня даже в бюджетных моделях часто используется две камеры. Современные флагманы обычно имеют три и более модулей. Более того, Sony анонсировала смартфон с беспрецедентными 8 камерами.

Во-вторых, компании продолжают традиционно улучшать основные характеристики матриц и объективов. В данной статье предлагается более подробный анализ этого аспекта.

Разрешение, размер пикселя и апертура

Как известно, матрица формирует изображение с помощью светочувствительных ячеек (фотосенсоров). 1 МП соответствует миллиону фотосенсоров на матрице. Они определяют разрешение матрицы и напрямую влияют на качество изображения.

Еще несколько лет назад в смартфонах в основном использовались 0,5-мегапиксельные, 1,3-мегапиксельные или 2-мегапиксельные матрицы. Только у некоторых флагманов были 5-мегапиксельные камеры. Бурное развитие технологии производства фотосенсоров в корне изменило ситуацию. В современных моделях уже используются матрицы с разрешением от 8 МП до 40 МП и даже больше.

Размер пикселя напрямую влияет на количество поглощенных фотонов во время экспозиции. Соответственно эффективность захвата потока фотонов различна для матриц с разным размером пикселей. Этот фактор напрямую влияет на качество изображения. Его градации:

— 1,55 мкм-1,40 мкм — высокое качество даже при слабом освещении;

– 1,40 мкм-1,22 мкм – высокое качество при нормальном освещении, шум изображения при слабом освещении;

— 1,12 мкм или меньше — высокое качество только при ярком освещении.

Но увеличение размера пикселя при том же разрешении требует увеличения размера матрицы и оптики, что увеличивает толщину и ширину смартфона. Поэтому компании вынуждены постоянно искать компромиссные решения.

Яркие детализированные изображения требуют мощной светоотдачи, которая зависит от диафрагмы (степени открытости объектива).

Соответственно широкая апертура поглощает больше светового потока. Его размер обозначается буквой «f». Широкая диафрагма обеспечивает макросъемку, эффект боке и т. д.

Влияние диафрагмы на качество:

– f/2.6, f/2.4 – низкое качество;

— f/2.2, f/2.0 — обычно используются в бюджетных моделях;

— f/1.8, f/1.7, f/1.6 — оптимальная светосила.

Размер матрицы

Матрица представляет собой микросхему со светочувствительными фотодиодами. Как известно, фотодиод под действием света формирует электрический сигнал, который впоследствии преобразуется в цифровой сигнал. Фактически матрица выполняет функцию пленки в традиционных камерах. В дальнейшем информация об изображении поступает в процессор, который преобразует ее и отправляет в память смартфона. В среднем этот процесс длится 0,2-0,3 секунды.

При этом качество картинки напрямую зависит от размера матрицы.

В современных моделях используются матрицы со следующей диагональю:

– 1/3″ – бюджетные смартфоны;

– 1/2,9″, 1/2,8″ – модели среднего уровня;

— 1/2,6″, 1/2,3″ — флагманские смартфоны.

Например, диагональ 12-мегапиксельной матрицы Sony IMX386 в Xiaomi Mi Mix 2 составляет 1/2,9″ (6,2 мм), а размер пикселя — 1,25 мкм.

Соотношение размера матрицы и пикселя

Конечно, большое количество пикселей (разрешение) требует увеличения их плотности.

Но для постоянного размера матрицы это требует уменьшения размера пикселей с уменьшением поглощения света каждым из них. Таким образом, только выбор оптимального соотношения может обеспечить максимальное качество изображения.

Большинство компаний из маркетинговых соображений часто не указывают размер пикселей, указывая только разрешение матрицы. Но разрешение не характеризует эффективность светопоглощения и, как следствие, реальное качество изображений.

Сегодня компании экспериментируют с этим соотношением. Samsung Galaxy S6 отлично продемонстрировал очень удачное сочетание.

При тех же характеристиках явно выигрывает по сравнению с iPhone 6.

Кроме того, Samsung Galaxy S7, S8, S9 с 12-мегапиксельной матрицей также демонстрируют отличное качество за счет большого размера пикселя.

Технология Super Pixel (Quad Pixel, Quad Bayer, TetraCell)

Достигнув огромного разрешения (48 мегапикселей, 64 мегапикселя и более), компании начали искать другие способы дальнейшего улучшения камеры. В результате была разработана технология Super Pixel с использованием Pixel Binning. По сути, этот алгоритм объединяет четыре маленьких пикселя в один большой с помощью фильтров.

Почти все лидеры используют эту технологию. Sony называет это Quad Bayer, Samsung использует термин TetraCell.

Смешивание пикселей устраняет проблему слабого освещения. Алгоритм объединяет данные RAW из четырех пикселей в один эффективный суперпиксель, обеспечивая максимальное количество захваченного света при одновременном снижении шума изображения.

Конечно, это уменьшает фактическое разрешение изображения. Например, 24-мегапиксельная камера с технологией Super Pixel может обеспечить реальное разрешение всего 6 мегапикселей. Поэтому камеры с низким разрешением редко используют эту опцию. Его эффективность проявляется в 40-мегапиксельных матрицах и выше. В этом случае алгоритм улучшает качество в условиях низкой освещенности за счет уменьшения избыточного разрешения.

Помимо уменьшения разрешения, эта технология также устраняет вывод формата RAW (DNG) из-за потери данных при биннинге пикселей.

OIS и автофокус

Многие современные камеры используют OIS (оптическую стабилизацию изображения) для повышения четкости и улучшения фокусировки при съемке в движении или при слабом освещении.

Фактически OIS обеспечивает амортизацию для компенсации движений камеры во время движения. Механизм оптической стабилизации сглаживает дрожание рук или движения при ходьбе. Функционально OIS заменяет традиционный штатив.

В бюджетных моделях часто используется цифровая стабилизация вместо более эффективной и дорогой оптической. В этом случае алгоритм сглаживает градации смазанных кадров.

Кроме того, почти все современные камеры имеют автофокусировку на один или несколько объектов. Сегодня компании используют контрастный, фазовый и лазерный автофокус. Зато лазерный автофокус обеспечивает максимальную эффективность.

Вывод

1. Разрешение датчиков изображения в камерах смартфонов почти достигло своего максимума. Дальнейшее его увеличение уже ограничено уменьшением захваченного света из-за уменьшения размера пикселя. Судя по всему, дальнейшее совершенствование камер будет основываться на увеличении размера матрицы и совершенствовании алгоритмов обработки сигналов.

2. С другой стороны, даже среднебюджетные модели обеспечивают достаточно высокое качество для любительской фотосъемки. Многие дорогие смартфоны уже успешно конкурируют с традиционными камерами по качеству картинки.

В этом видеоролике демонстрируется новейший инновационный датчик изображения Sony IMX686 для смартфонов.

iphone — Является ли внутренняя матрица камеры одинаковой для одного и того же типа смартфона?

Задавать вопрос

спросил 5 лет, 11 месяцев назад

Изменено 5 лет, 11 месяцев назад

Просмотрено 1к раз

Я разрабатываю приложение дополненной реальности, и мне нужно сначала рассчитать внутренние параметры камеры (например, фокусное расстояние, параметры искажения). Так как мы ориентируемся на все смартфоны. Стабильность внутренней матрицы камеры очень критична.

Я знаю, что внутренняя матрица камеры зависит от камеры. Поскольку один и тот же тип смартфона использует один и тот же тип камеры, одинакова ли встроенная матрица камеры для одного и того же типа смартфона?

1) Если это так. Должна быть база данных внутренних параметров для всех типов смартфонов, так как такие параметры измеряются снова и снова. Существует ли такая база данных?

2) Если это не так, значит такие внутренние параметры не одинаковы для каждого смартфона. Измерить эти параметры для телефона каждого пользователя невозможно. Следующий вопрос заключается в том, как решить эту проблему, поскольку другие разработчики приложений также сталкиваются с этой проблемой.

Кроме того, как указано в разделе «Один и тот же внутренний параметр для одной и той же камеры?», можем ли мы предположить, что параметры для одного и того же типа телефона являются приемлемыми для задачи дополненной реальности.