Pourquoi la course aux mégapixels dans les smartphones est absurde

Comment fonctionne la caméra du smartphone

Une caméra est une chose complexe: elle intègre un capteur, un système optique, un contrôleur et d'autres composants auxiliaires, ainsi que des logiciels de traitement photo et vidéo. Examinons chaque élément plus en détail.

Matrice

La matrice est un microcircuit rectangulaire composé d'éléments sensibles à la lumière - des pixels. Chaque pixel contient trois sous-pixels. Un sous-pixel ne transmet que des ondes d'une certaine longueur: pour le rouge, le vert ou le bleu (rouge, vert, bleu). Ce modèle de couleur est appelé RVB.

De plus, la matrice peut être monochrome, sans filtres de couleur. Trois fois plus de photons tombent sur chacun de ses pixels. Le résultat est des photos en noir et blanc plus nettes. De telles matrices peuvent être utilisées pour améliorer l'image couleur d'un autre module de caméra.

L'une des principales caractéristiques d'une matrice est la résolution. Il reflète le nombre de pixels qui y tiennent.

Lentille

Le minuscule objectif du smartphone est presque un bijou. Un système rare comprend 4 à 5 éléments - il y en a généralement 7 à 8 et plus.

Dans les smartphones avec plusieurs caméras, chaque matrice aura son propre objectif. Chacun d'eux résout son propre problème:

• Téléobjectif (téléobjectif) est nécessaire pour la prise de vue à longue distance.
• Grand angle (shirik) aidera à insérer plus d'objets dans le cadre - ceci est utile pour les photos de groupe et l'architecture de prise de vue.
• Universel l'objectif vous permettra de photographier moyennement bien n'importe quel sujet: du portrait au paysage.
• Lentille varifocale (zoom) peut rapprocher le sujet.

Les lentilles des lentilles des smartphones sont en verre ou en polymères spéciaux. Si leur transparence est loin d'être idéale et que les éléments ne sont pas correctement ajustés, ne vous attendez pas à de bonnes photos. Même si l'objectif bouge de quelques microns, le système optique se défocalisera.

Diaphragme

Le diaphragme est le trou par lequel la lumière pénètre dans la caméra. Il détermine la quantité de lumière que le capteur peut recevoir. La valeur d'ouverture est sortie au format f / 1.7.

Système de stabilisation

La stabilisation compense le flou dû au bougé de l'appareil photo, comme lors de la prise de vue à main levée plutôt que d'utiliser un trépied. Il peut être de deux types:

• Optique. Un système électromécanique honnête qui maintient physiquement la caméra dans une position (au moins essaie). Il vous donne des photos plus nettes avec un minimum de bruit et vous permet de faire presque sans traitement logiciel.
• Électronique. Ce sont des algorithmes logiciels. La caméra tremble encore, mais en analysant plusieurs images, un résultat plus ou moins décent est obtenu.

Système de mise au point automatique

L'autofocus lui-même détermine la distance à l'objet et ajuste les paramètres de l'optique de la caméra en conséquence. Les smartphones modernes utilisent trois types de systèmes:

• Phase. Des capteurs spéciaux collectent les rayons lumineux en différents points du cadre. La lumière est ensuite divisée en deux flux et envoyée à un capteur de lumière pour déterminer la distance à l'objet. Avantages: haute précision et rapidité de travail. Inconvénients: prix élevé, complexité du design et de ses réglages.
• Contraste. Le contraste de la scène est analysé. En déplaçant les objectifs, l'appareil photo essaie de maximiser le contraste du sujet par rapport à l'arrière-plan. Avantages: taille compacte et faible coût. Inconvénients: le système est plus lent et n'est pas bien adapté aux scènes dynamiques.
• Hybride. Combine la mise au point de phase et de contraste pour obtenir les meilleurs résultats.

Logiciel

Le logiciel peut également être considéré comme faisant partie de l'appareil photo, car il est directement impliqué dans l'obtention du résultat de la prise de vue. Aujourd'hui, pas un seul smartphone ne vous offre des cadres tels quels, sans traitement logiciel. Des algorithmes sophistiqués, utilisant souvent une vaste base de données ou une technologie d'intelligence artificielle, modifient chaque plan pour «vous rendre belle».

Les images brutes ne seront pas suffisamment lumineuses ou claires. Le logiciel supprime la surexposition, dessine les zones sombres, améliore les couleurs, augmente la netteté. Et il fait tout cela automatiquement et très rapidement.

Mais il y a aussi un inconvénient à la pièce. Une réduction agressive du bruit peut donner à une photo prise au crépuscule un aspect granuleux - comme si elle contenait de nombreux petits points. Cela dégrade les détails et rend les couleurs non naturelles.

Qu'est-ce que le nombre de pixels affecte?

Les caractéristiques détaillées d'un smartphone indiquent généralement la taille physique de la matrice de la caméra - quelque chose comme 1 / 2,6 ″. Sur le site Web du fabricant, vous pouvez trouver des données sur la taille des pixels dans la matrice. Ce paramètre affecte le nombre de points dans le cadre. Plus la résolution est élevée, meilleurs sont les détails reproduits.

Mais si les pixels sont petits, chacun d'eux reçoit peu de lumière et ne peut pas déterminer avec précision la couleur d'un point de l'image réelle. En conséquence, du bruit apparaît sur la photo.

Le bruit est constitué de points de couleur et de luminosité aléatoires dispersés dans le cadre. Plus l'éclairage est mauvais et la qualité de la matrice de la caméra est faible, plus la photo sera bruyante.

Son nombre dans le cadre est proportionnel à la taille du pixel ou au carré de la diagonale de la matrice. Si nous comparons deux matrices avec des points de 1,55 µm et 1,1 µm, alors la trame avec la première aura la moitié du bruit.

La plage dynamique de la matrice est également importante - sa capacité à capturer tout le spectre des couleurs et la luminosité du monde environnant. Les moins chers ont une petite portée et les photos sont fanées, nuageuses.

Pourquoi les fabricants de smartphones chassent les pixels

Parce que les acheteurs veulent toujours le plus. Même si dans une voiture pour 300 chevaux, vous devez vous tenir dans un embouteillage ou jouer au solitaire sur un ordinateur de jeu cool.

Quel smartphone achèteriez-vous pour le même prix: avec un appareil photo 12MP ou un appareil photo 48MP? En choisissant le second, vous obtenez quatre fois plus de mégapixels pour le même prix. Mais vos photos ne quadrupleront pas.

Un capteur avec un grand nombre de petits pixels est moins cher qu'un capteur avec de grands pixels et se vendra mieux.

Les grandes matrices prennent plus de place à l'intérieur du smartphone. Le système optique pour eux devrait également être plus grand. En conséquence, il y aura moins d'espace pour les parties restantes du corps. Le smartphone deviendra plus épais ou la caméra dépassera. Il devra être protégé avec du verre trempé ou saphir. Et c'est aussi de l'argent.

Vendre un smartphone gros et cher est difficile. Il est plus facile de commander des matrices avec un grand nombre de petits pixels et de mener une campagne marketing forte: sur la photo avec les caméras ajoutent un tampon automatique "tourné avec un supermegaflagman avec 48 mégapixels" afin que tout le monde sache que quelqu'un en a acheté un nouveau téléphone intelligent. Et laissez les fans et les professionnels utiliser les reflex numériques.

Bien que Nokia, par exemple, ait pris un risque et ait obtenu les légendaires smartphones Lumia 1020 avec des appareils photo de 41 mégapixels. Et c'est en 2013!

Ce qui détermine la qualité de la photo dans la réalité

Matrice et taille de pixel

Si vous prenez deux matrices de même résolution, alors les photos de meilleure qualité seront potentiellement obtenues avec la plus grande d'entre elles. Là, les pixels sont plus grands, ce qui signifie que plus de photons tombent sur chacun lors de la prise de vue. En conséquence, les sous-pixels peuvent déterminer avec plus de précision la couleur d'un point spécifique.

Il semblerait que si dans une matrice les pixels ont une taille de 1,4 microns, et dans l'autre - 1,2 microns, ils sont pratiquement les mêmes. Mais 17% est une différence tangible qui se manifestera certainement dans la qualité des photos et des vidéos, surtout si vous prenez des photos en basse lumière.

Un autre point important est la distance entre les pixels adjacents. Dans les petites matrices, les fabricants économisent franchement dessus. Dans les plus grands, ils peuvent vous permettre de séparer qualitativement les pixels voisins afin qu'ils ne s'affectent pas.

Technologie de production

De nouvelles méthodes permettent de déterminer plus précisément l'intensité du flux lumineux à partir d'un plus petit nombre de photons, et signifie assurer un faible bruit et une bonne reproduction des couleurs, même si vous photographiez au crépuscule sans éclat.

Mais vous devez lire et analyser. Par exemple, le smartphone HTC One (M7) offrait la technologie UltraPixel. Le fabricant a promis une sérieuse augmentation de la qualité des photos et des vidéos.

En fait, les UltraPixels se sont avérés être juste des pixels plus grands de 2 microns. Cela peut-il être considéré comme une nouvelle technologie? Improbable. A titre de comparaison: le Google Pixel, que HTC a également assemblé et qui à une époque était considéré comme l'un des meilleurs téléphones avec appareil photo du marché, avait une matrice de pixels de 1,55 microns. La taille de l'appareil photo n'a pas été augmentée pour ne pas augmenter l'épaisseur du smartphone. La résolution de la matrice de 5 mégapixels était faible même pour 2014. En conséquence, il n'y avait pas de files d'attente pour HTC One (M7).

Un autre exemple est celui des technologies comme Super Pixel ou Quad Pixel. Quatre pixels adjacents d'une grande matrice sont combinés pour obtenir une photo de résolution inférieure, mais de meilleure qualité. La solution est purement logicielle. Si la matrice est ainsi, l'efficacité sera faible.

Stabilisation

La stabilisation optique est toujours meilleure que le numérique. Les algorithmes de post-traitement s'appliqueront toujours à l'image, et il est préférable qu'elle soit nette au départ.

Zoom

Pour se rapprocher du sujet dans le cadre, le zoom optique décale les objectifs et la qualité de la photo n'est pratiquement pas affectée. Le zoom numérique étire une partie de l'image pour remplir tout le cadre. Cette fonction est disponible dans tout éditeur de photossouvent même dans une application de caméra standard. Par conséquent, il n'est pas logique de payer pour le zoom numérique.

Système de mise au point automatique

Contrast AF est un système peu coûteux pour les appareils photo médiocres. L'autofocus à détection de phase convient si vous photographiez des enfants, des chats ou des athlètes qui courent rapidement. Mais l'option idéale est un système hybride qui combine les avantages de la détection de phase et de l'autofocus à détection de contraste.

Diaphragme

Puisqu'un smartphone est utilisé pour la prise de vue dans une grande variété de situations, un appareil photo avec une plus grande ouverture en bénéficiera: f / 1,7 est meilleur que f / 2,0. Plus la valeur est élevée (ou plus le nombre après la barre oblique est bas), plus l'ouverture de l'objectif est élevée et plus il fonctionnera au crépuscule ou à l'intérieur.

Marque

Oui, ce n'est pas seulement un outil publicitaire. Il arrive que la même matrice soit installée dans le smartphone chinois et le produit phare de la marque A. Mais les plans de sortie sont très différents.

Si le fabricant n'investit pas ses efforts et ses ressources dans le développement de composants, de technologies et de logiciels, il ne faut pas s'attendre à de belles montures claires. S'il économise sur tout, par exemple, met des objectifs bon marché avec une mauvaise transparence, cela affectera le résultat.

À retenir

• Des dizaines de mégapixels sont principalement du marketing. La qualité des photos et des vidéos n'en dépend pas directement.
• Même 5 ou 8 mégapixels suffisent pour imprimer une image de bonne qualité sur une feuille de paysage. La résolution d'écran 4K d'un téléviseur avancé est d'environ 8 à 9 mégapixels. Full HD - seulement 2 mégapixels.
• Les pixels plus grands collectent plus de lumière. Le résultat est un cadre net et bien détaillé avec des couleurs naturelles et sans bruit.
• Si vous ne voulez pas vous soucier de la théorie, allez à la pratique. Des revues comparatives de smartphones et de photos d'appareils photo (pleine grandeur et recadrée - fragments coupés et agrandis) permettront de comprendre l'état réel des choses.