DxOMark показує, як далеко прийшли телефонні камери

Упродовж шести років DxOMark випробовував телефонні камери, побачив безліч великих покращень. У новому білому документі компанія займає час, щоб деталізувати, як різко нові технології поліпшили якість зображення телефону. Давайте уважніше.

Загальні показники різко зросли протягом багатьох років

У 2012 році найефективнішою камерою для смартфонів стала Nokia 808 PureView. Він накопичив те, що в той час було дуже високим значенням "Фото та відео" у 60-х роках (як повторно було використано протоколи 2017 року). Швидко перемотайте до сьогодні, де основні флагманські пристрої від Google, Huawei, Samsung та Apple знаходяться в одне волосся один від одного і тріскаються через 100 знаків.

Подолання фізичних обмежень: апаратні хитрощі, розумне програмне забезпечення

Сприйняття створення тонких телефонів з більшістю функцій означало, що сенсори та об'єктиви телефону настільки ж крихітні, як і будь-коли (насправді, менше, ніж у 808 PureView). Але, інноваційно в ряді областей обладнання та обробки зображень, виробники телефонів отримують набагато кращі зображення з їх крихітних камер. Папір DxOMark порине в поліпшення в декількох областях, включаючи шум, експозицію, HDR, автофокусування, стабілізацію та масштабування. Ми розбиваємо прогрес у деяких з них для вас.

Автофокус: більш розумне обладнання - це швидше фокусування

Хоча багато факторів, включаючи швидші процесори, сприяли швидшому автофокусування, деякі з найважливіших - це розумні нові апаратні функції. Одним з перших досягнень було виявлення фаз з використанням спеціальних областей датчика. Ця ж техніка була використана для різкого покращення роботи автофокусу в багатьох безколірних камерах. Перш ніж виявляти фазу, смартфони та дзеркальні камери обидва використовувалися набагато повільніше процесі аналізу кадрів та намагалися максимально збільшити контрастність у програмному забезпеченні. Google, пов'язане з фазовим розпізнаванням, з використанням лазерної глибини проміння часу польоту, для досягнення гарних результатів у своєму оригінальному пікселі.

Натискаючи технологію далі, Pixel 2 та кілька інших телефонів Android містять подвійний піксельний сенсор, де ліва і права половина кожного пікселя можуть бути прочитані окремо. Відносини між цими двома можуть бути використані як форма виявлення фаз. Проте, на відміну від традиційного виявлення фаз, кожен піксель в камері може взяти участь, тому у вас, по суті, є необмежені датчики фокусу. Apple не має доступу до подвійних піксельних сенсорів, що допомагає пояснити його нижчі оцінки автофокусу. Google йде далі, ніж його конкуренти, і використовує інформацію з подвійним пікселем для оцінки глибини, що дозволяє робити знімки в портретному режимі навіть за допомогою однієї камери.

Нижній шум означає кращі зображення

Малі датчики означають шум. Існує ніякого уникати цього, з огляду на характер напівпровідникової електроніки та фізики світла. Але існує безліч розумних прийомів, за допомогою яких виробники телефонів почали працювати.

Перший - кращі алгоритми шумозаглушення. Проблема зі зменшенням шуму полягає в тому, що ви також згладжуєте текстури на зображенні та втрачаєте деталі. Одним із способів це тимчасове зменшення шуму (TNR), що включає в себе змішування даних з декількох кадрів, щоб вирівняти шум. Швидкі процесори дозволяють вам це робити, не вводячи видимих ​​артефактів. Процесори запускають додаткові алгоритми обробки зображень, щоб точно вирівнювати зображення та приймати рішення про те, що слід включити до остаточного зображення. Наприклад, HDR + на пікселі 2 використовується до 10 кадрів, зроблених при 30 кадрах / с для створення остаточного зображення.

Додаткові методи зменшення шуму включають в себе введення кращої стабілізації, що дозволяє збільшити витримку затвора. Ширші діафрагми об'єктива також дозволяють отримати більше світла протягом тієї ж кількості часу. У пристроях із декількома камерами деякі конфігурації дозволяють використовувати дані з обох камер для створення одного зменшеного шуму зображення.

Інтелектуальне автоматичне висвітлення та HDR приходять на телефони

Але оскільки динамічний діапазон малих датчиків у телефонах досить обмежений, постачальники також почали знімати декілька зображень у вибух та використовувати їх для подальшого збільшення очевидного динамічного діапазону камери. Це пов'язано з експозицією, тому що різні компанії використовують різні алгоритми для захоплення HDR-сценок таким чином. Більшість із них використовують традиційну техніку брекетингу, що перескладає надекспозицію, недостатньо експоновану та еталонну зображення разом, а тональність, що відображає вирівняний результат. Google використовує нову техніку для захоплення всіх зображень з тим самим, дещо недостатньо налаштованим налаштуванням, а потім об'єднує їх, використовуючи технологію HDR +.

Збільшення відбувається, але все-таки ахіллесова п'ятка

Поговоріть з будь-яким дизайнером камер телефону, і вони будуть плакати межі фізики особливо важко, коли мова йде про додавання zoom на телефон камери. Використовуючи спеціальну другу камеру, вони можуть отримати від ширококутного до більш нормальної фокусної відстані, але в сучасному телефоні недостатньо глибини (z висоти) для довгих лінз. Вони настільки тонкі, навіть зігнута оптика, що використовується для запуску Light у своєму L16, буде занадто товстим. Святий Грааль може бути дифракційною оптикою, але поки якісне зображення не існує.

Тим не менше, навіть тут існуючі камери здатні значно поліпшити результати. Подвійні камери дозволяють обидва варіанти спеціального телеоб'єктива, як-от у деяких моделях від Apple, Google та інших, або для об'єднання кольорових та чорно-білих камер для більш детальної інформації, як це було реалізовано компанією Huawei у своєму Mate 10 Pro.

Нові технології означають нові тести

Удосконалення якості зображень не просто підштовхнули бали для тестів; їм потрібен цілий новий набір орієнтирів. У вересні DxOMark оновив оригінальний набір тестів мобільних камер 2012 на версію 2017 року, в якій представлені набагато складніші випробування для слабкого освітлення та зображень із рухом, а також додаткові тести для оцінки масштабу та ефектів глибини (боке). Оскільки результати не можна порівняти, DxOMark повторно протестував декілька попередніх телефонів для порівняння, і саме ті результати повторного тестування, які відображаються в діаграмах, використаних у цій статті.

З огляду на швидкий темп прийняття технології в камерах телефону, цілком імовірно, що це не буде останнім часом, коли потрібно оновлювати тести, щоб відобразити додаткові функції та використовувати випадки. Якщо ви хочете весело переглянути процес DxOMark використовує для вимірювання якості зображення камери, компанія опублікувала це коротке відео:

Зображення люб'язно надані DxOMark Image Labs. Тут можна прочитати весь білий документ.

Відмова від відповідальності: я широко працюю з DxOMark, і був залучений в елементи запуску нового сайту DxOMark Mobile.

Читати далі

Експерименти МКС показують, що видобуток космосу отримує 400 відсотків від бактерій

Нам знадобиться багато сировини для підтримки людських зусиль на інших планетах, а новий проект на Міжнародній космічній станції демонструє, як ми можемо зробити космічну видобуток на 400 відсотків ефективнішою.

Результати порівняльних показників показують, що Apple M1 перемагає кожен MacBook Pro на базі Intel

Новий SoC від M1 від Apple може перемогти кожну окрему систему Intel, яку він продає, принаймні за один ранній результат. Ми копаємось у цифрах та ймовірній конкурентній ситуації.

Тести Cyberpunk 2077 показують, що навіть найшвидший графічний процесор у світі не може грати на 4K

Напевно, Cyberpunk 2077 не міг виправдати ажіотаж після восьми років розробки, але проблеми з продуктивністю не допомагають.

Порівняння Apple M1, A14 показує відмінності в дизайні SoC

Новий аналіз M1 розбиває дизайн матриці порівняно зі смартфоном класу A14 SoC.