У чому різниця між 48- і 108-Мп камерами смартфонів, якщо всі вони роблять 12-Мп знімки

Чому смартфони з 48 і 108-Мп камерами знімають в однаковій 48-Мп роздільній здатності, і чи є між ними різниця? Розбираємося в цьому разом із CHIP.

За останні роки роздільна здатність камер сучасних смартфонів помітно зросла, спершу діставшись позначки в 48 Мп, а потім підкоривши вершини в 64 Мп і 108 Мп. Однак фотографії в такій високій роздільній здатності потрібні далеко не всім користувачам, і переважна більшість гаджетів за замовчуванням знімають у куди скромніших 12 Мп. Так навіщо ж виробники так наполегливо збільшують роздільну здатність камер своїх смартфонів? Який сенс встановлювати в них 48-Мп і 108-Мп датчики, коли на виході виходять звичайні 12-Мп знімки, і чи є різниця в якості зйомки у 48- і 108-Мп камер? Розбираємося в цьому разом із CHIP.

Вся справа в пікселях

Один із ключових елементів камери – це матриця. А остання, своєю чергою, складається з пікселів – крихітних шматочків кремнію, які безпосередньо займаються вловлюванням світла з його подальшим перетворенням у зображення. Можна подумати, що чим більше в матриці таких пікселів, тим вищою є фактична роздільна здатність камери і якісніша картинка. Але на ділі все не так.

Розмір будь-якого сенсора обмежений, а особливо актуально це, коли ми говоримо про такий компактний гаджет, як смартфон. Тому для розміщення на обмеженій площі матриці більшої кількості пікселів виробникам доводиться зменшувати їхні розміри. А ви ж пам’ятаєте, що піксель уловлює світло? У підсумку виходить так, що чим менша площа пікселя, тим менше світла йому дістанеться, і тим нижчою буде його світлочутливість.

Наприклад, добре відомий за багатьма сучасними смартфонами сенсор Samsung Isocell HM2 має розмір 1/1.52 дюйма при дуже високій роздільній здатності 108 Мп, через що розміри його пікселів обмежені 0,7 мкм. Це дуже мало, і в теорії такий сенсор просто не може робити якісні фотографії в темряві. Але практика сильно розходиться з теорією, і насправді розробка Samsung дуже непогано показала себе в нічній зйомці. Чому це відбувається?

Піксельний біннінг

Тут у справу вступає технологія піксельного бінінгу, а якщо говорити простою мовою, об’єднання кількох сусідніх пікселів в один набагато більший “суперпіксель”, здатний вловити більше світла, підвищивши світлочутливість камери.

Звісно, йдеться не про фізичне, а про програмне об’єднання пікселів – “розумні” алгоритми просто об’єднують одержувану з них інформацію, і від коректної роботи таких алгоритмів багато в чому залежить якість одержуваних камерою фотографій. Самі ж пікселі залишаються на місці, а разом з ними нікуди не діваються і перегородки між цими пікселями. Для того ж, щоб міжпіксельний простір не заважав роботі алгоритмів, групу пікселів, що об’єднується, накривають невеликою лінзою, яка відіграє роль світлового фільтра, що переспрямовує світло так, щоб все воно потрапляло в чутливу зону пікселів.

Чому ж і 48-, і 108-Мп матриці знімають в однаковій роздільній здатності 12 Мп? Річ у тім, що в першому випадку технологія піксельного біннінгу використовується для об’єднання квадрата зі стороною з двох, а в 108-Мп – з трьох пікселів. У результаті, у того ж Xiaomi 11T зі 108-Мп сенсором Samsung Isocell HM2 розмір пікселів збільшується з 0,7 до 2,1 мкм, а у смартфона OnePlus Nord з 48-мегапіксельною камерою – з 0,8 до 1,6 мкм. Підсумкова ж роздільна здатність у камер цих смартфонів стає однаковою – 12 мегапікселів.

Яка роздільна здатність краща?

Однозначно відповісти на це питання практично неможливо. Річ у тім, що тут ключову роль відіграє вже не фізична роздільна здатність камери, а кілька інших чинників. Це і те, наскільки якісні програмні алгоритми використовуються в технології піксельного біннінгу, і те, які розміри вихідних пікселів, і, звичайно, розмір підсумкового “суперпікселя”. Ну а якщо всі зірки зійдуться, у вас може вийти ось така краса:

Можна сказати лише, що за інших рівних умов 108-мегапіксельна камера виграє у 48-мегапіксельної за рахунок вищої повної роздільної здатності – це стане в пригоді, наприклад, якщо вам потрібно отримати максимально деталізовану фотографію, а хороше освітлення дає змогу знімати з повною роздільною здатністю.

Інше питання в тому, що деякі смартфони просто не вміють цього робити, і іноді лише імітують зйомку з повною роздільною здатністю, розтягуючи 12-Мп картинку до 48 або 108 мегапікселів. Усе через те, що “природною” для гаджетів, які використовують піксельний біннінг, залишається зйомка з роздільною здатністю 12 МП. А для отримання 108-Мп або 48-Мп фото їм доводиться використовувати складні алгоритми відновлення кольору пікселів під груповими світловими фільтрами. Ці алгоритми надзвичайно складні, і вимагають чималих обчислювальних ресурсів, і їхнє використання часто вважається недоцільним – аж надто рідко простим користувачам потрібні фотографії в такій високій роздільній здатності.