Диафрагма в камере смартфона: все, что нужно знать. Фотографируем смартфоном: апертура камеры

Многие из вас используют свой смартфон, как основную камеру. Это и не странно, ведь цифровые зеркальные фотоаппараты не дешевые, да и не очень мобильные, в отличии от обычных телефонов. Если вы профессионально не занимаетесь съемкой фото и видео, вам вообще не нужен такой фотоаппарат. А для повседневных фото в Instagram — и телефон сойдет.

Хорошая новость: камеры в флагманских смартфонах сегодня по качеству не сильно уступают «зеркалкам», а мода на двойные камеры вообще позволяет делать фотографии в портретном режиме неотличимыми от таковых сделанных на цифровую камеру. Более того, камеры эволюционируют и становятся лучше с каждым годом даже в бюджетных смартфонах.

Апертура — это одна из характеристик камеры в вашем смартфоне, о который вы могли слышать и видели этот параметр в характеристиках телефона. Обычно, она обозначается как f/2.0, f/1.8, f/1.7 и f/1.6. Считается, чем меньше вторая цифра в обозначении, тем лучше фотографирует камера, но так ли это на самом деле? В этой статье на Galagram рассказываем в об апертуре в современных смартфонах.

Что влияет на качество фотографии

Вы могли слышать популярную фразу: «Чем больше света получает камера, тем лучше получается фотография». И это, в какой-то степени, верно. К примеру, в цифровых камерах — чем лучше датчик и объектив, тем лучше вы получите итоговый снимок (или видео). В смартфонах действует примерно тот же принцип, но есть некоторые отличия.

Так как датчик изображения и объектив в вашем телефоне занимают совсем мало места (в отличии от зеркального фотоаппарата), камера получает меньше света, чем на обычный фотоаппарат. Некоторые производители стараются исправить эту ситуацию установкой датчика с более крупными пикселями с размерами 1.15-1.25 мкм, которые должны захватить больше света.

Широкая апертура не всегда означает максимальное качество снимка

Но светочувствительная матрица составляет лишь половину уравнения идеальной фотографии. На второй чаше весов — оптика и линзы, через которые свет и попадает на датчик изображения. Здесь и подключается в работу такое понятие, как апертура.

Что такое апертура в смартфоне

И так, что же такое апертура или диафрагма в смартфоне? Понятие апертуры определяется размером отверстия, с помощью которого свет может попасть в камеру. Этот параметр обозначается, как «f/2.0» (цифры могут быть другими) и измеряется соотношением фокусного расстояния, деленного на размер отверстия.

Таким образом, чем меньше f, тем больше размер отверстия и тем больше света попадает через оптику на датчик изображения. Как вы и сами знаете, фотография сделанная при хорошем освещении даже на бюджетный смартфон: яркая, насыщенная, отчетливая и не имеет шумов.

Еще одна полезная штука в широкой диафрагме: это более быстрый спуск затвора и более четкая и стабильная фотография, без скачков и размытых участков. Когда камера получает много света, она меньше «думает», прежде чем сделать снимок. Некоторые производители добавляют в камеры современных смартфонов технологию оптической стабилизации изображения (OIS), что позволяет добиться еще более качественных снимков при среднем и плохом освещении.

Какая диафрагма лучше: f/2.2, f/2.0 или f/1.6

Датчик изображения в смартфоне находится очень близок к системе из оптических линз, что гораздо ближе, чем у зеркальных фотоаппаратов. Это приводит к тому, что фокусное расстояние в телефоне значительно короче, чем у профессиональных камер.

Поскольку мы знаем, что в уравнении идеальной фотографии применяется фокусное расстояние, деленное на размер отверстия, это помогает объяснить, почему камеры в смартфонах имеют более широкую диафрагму, чем у традиционных «зеркалок». Несмотря на более широкую фиксированную диафрагму, камера вашего телефона не всегда лучше подходят для захвата максимального количества света.

Апертура в смартфоне отличается от диафрагмы в цифровой камере

Таким образом, чем больше апертура в телефоне — тем лучше. В идеальном случае, камера должна иметь и широкую диафрагму и сенсор с большими пикселями 1.25-1.55 мкм. Но вот в чем еще одна проблема — в телефоне диафрагма имеет фиксированный размер и не меняется, в отличии от DLSR камер, когда вы крутите объектив.

Как получается эффект глубины резкости Боке

Более широкая диафрагма в цифровой камере позволяет более качественно выделить эффект глубины резкости (Боке или размытие фона). Но ваш смартфон имеет фиксированную диафрагму и маленький датчик, который расположен близко к оптике. Поэтому добавиться эффекта Боке на телефоне значительно сложнее, особенно, когда фон находится близко к главному объекту съемки в фокусе.

Для сравнения, камера смартфона с апертурой f/2.2 позволяет добиться глубины поля, как на фотоаппарате с диафрагмой f/13 или f/14. На практике получается совсем небольшое размытие. Современные телефоны, которые умеют делать снимки с размытым фоном, обычно используют для этого специальные программные алгоритмы, а не реальную работу оптики.

Оптика и качество линз

Еще одна важная характеристика камеры смартфона — это объектив. Да, мы привыкли называть объективами большую сменную оптику для фотоаппаратов, но в вашем телефон он тоже есть. Пускай объектив в смартфоне и гораздо меньше традиционных, но он тоже состоит из оптических линз. Если объектив грязный или линзы имеют плохую прозрачность, матрица получит меньше света в итоге.

Качество объектива становится особенно важным у смартфонов в широкими апертурами, вроде f/1.6. Ведь на более широком отверстии становится сложнее сфокусировать весь свет на датчике изображения. Здесь и появляются так называемые абразивные искажения .

Телефоны с широкой диафрагмой по определению менее сфокусированы на определенной части сцены, чем устройства с более закрытой диафрагмой и, следовательно, более подвержены проблемам и фокусировкой и искажениями.

Абразивное искажение проявляется во множестве эффектов. Они включают следующие моменты: сферическую аберрацию (уменьшенная прозрачности и резкости), размытость фотографии, кривизна поля (потеря фокуса по краям), искажение (выпуклость изображения или вогнутость) и хроматическая аберрация (несфокусированные цвета и искажение белого цвета).

Объективы в смартфонах построены из нескольких корректирующих групп линз, которые предназначенных для точного фокусирования света и уменьшения этих аберраций. Более дешевые объективы имеют меньше линз и, следовательно, более подвержены проблемам. Материалы оптики также играют важную роль.

О качестве линз сложно судить по их спецификациям, а многие производители телефонов вообще не упоминают об этом. К счастью, некоторые известные оптические компании сейчас активно интегрируются в камеры смартфонов, в частности мы с вами знаем о таких случаях: Leica и Huawei, Carl Zeiss и Nokia HMD Global. Компания LG тоже внедрила новый объектив «Crystal Clear Lens» с 6 линзами во флагман V30 для обработки более широкой диафрагмы камеры.

Выводы: на что обратить внимание

Надеемся, что после прочтения этой статьи вы поняли, что такое апертура. Если подытожить все выше сказанное, широкая диафрагма не всегда означает лучшее качество снимков. На итоговую картинку влияет еще и размер матрицы, количество света, которое попадает на датчик изображения, софт и конечно же оптика камеры в вашем смартфоне. Залог хорошей камеры простой, это следующие параметры:

• широкая апертура
• большие пиксели и размер матрицы
• слаженная работа софта и железа
• качественная оптическая система

Поэтому, когда вы выбираете себе смартфон, лучше протестировать его камеру вручную перед покупкой, чтобы убедиться в его реальном качестве снимков. Не стоит зацикливаться только на цифрах f/1.8 и f/1.6, ведь у качественной камеры не только широкая апертура, но и все остальные системы работают качественно в комплекте.

При выборе смартфона с хорошей камерой нужно обращать внимание на многочисленные ее параметры. С разрешением все просто: чем больше мегапикселей – тем лучше теоретическая максимальная детализация снимка. С размерами матрицы и отдельных пикселей тоже все просто: чем они больше – тем больше света улавливает, и тем выше будет четкость при недостатке освещения. А вот диафрагма или апертура – это характеристика, которая труднее поддается пониманию. Например, тот факт, что меньшая цифра – это зачастую лучше, озадачивает многих.

Диафрагма (апертура) – это отверстие в объективе камеры, через которое поступает свет на матрицу. В описании смартфонов эти слова используются, как синонимы, но они имеют несколько разное происхождение. Термин «диафрагма» изначально относился к физической детали объектива, диафрагменной шторке, регулирующей размеры светопропускного отверстия. А «апертура» - это характеристика, указывающая на характеристики этой шторки.

Объектив зеркалки с изменяемой диафрагмой

Так как в мобильных камерах эта деталь отсутствует, оба термина применяются именно во втором значении. Также в качестве синонима терминов «апертура» и «диафрагма» часто применяется слово «светосила». В описании камер смартфонов все эти понятия характеризуют способность оптики пропускать свет.

В чем измеряется диафрагма (апертура) камеры смартфона

Значение диафрагмы (апертуры) камеры смартфона является относительной величиной, выражающейся через фокусное расстояние.

Фокусное расстояние – это расстояние между матрицей и оптическим центром объектива, то есть точкой, в которой сходятся лучи света, попадающие сквозь линзы внутрь модуля камеры. Значение светосилы позволяет определить, насколько эффективно улавливает свет камера, в сравнение с другими.

Расположение диафрагмы камеры смартфона

Числовое значение апертуры – это производная величина, указывающая соотношение ФФР (физического фокусного расстояния) и диаметра отверстия в объективе. Записывается оно в формате дроби f/X, где f – ФФР, а X – делитель. Популярное значение диафрагмы f/2 означает, что диаметр отверстия камеры в два раза меньше, чем фокусное расстояние. Если ФФР равно 4 мм (это тоже одно из популярных значений, так как больше получить от модуля, высотой около 6 мм, не выйдет), то при апертуре f/2 диаметр глазка объектива составит 2 мм. Если фокусное расстояние составляет 5,6 мм, а диафрагма – f/2,8 (такие параметры 12 лет назад имел камерафон Nokia N73), то 5,6/2,8=2, то есть, «зрачок» опять имеет диаметр 2 миллиметра.

Разные значения апертуры. Диаметр отверстий выдержан в одном масштабе.

На что влияет значение апертуры

Так как диафрагменное число указывает на диаметр отверстия объектива, то от его значения зависит количество света, попадающее на матрицу. Чем больше отверстие – тем больше будет света. Именно из-за того, что число после дроби – это делитель, чем оно меньше – тем больше будет физический диаметр «зрачка». Ведь если поделить 4 на 1,8 (f/1,8), то получим 2,22 мм, а деление 4 на 2,2 (f/2,2) даст уже 1,82 мм.

Если вспомнить формулу площади круга πr 2 (а r – это половина диаметра) и провести расчет, можно определить разницу в светопропускной способности. Для отверстия диаметром 2,22 мм площадь составит 3,48 мм2, а для 1,82 мм – 2,85 мм2. Поделив первое на второе, получаем разницу в 1,22 раза, то есть, оптика с апертурой f/1,8 пропускает на 22% больше света, чем с f/2,2.

Из-за того, что разные камеры имеют разное ФФР (у смартфона это несколько миллиметров, а у зеркалки – в 10-100 раз больше), сравнивать по апертуре очень разные фотокамеры нельзя. Например, смартфон с матрицей 1/3" при значении апертуры f/2 улавливает такое же количество света, как полноформатная зеркалка с диафрагмой f/13-f/15. Однако если сенсоры камер сравниваемых смартфонов близки по параметрам или идентичны (как в тех же и , на примере которых и проведены расчеты выше), то разница в светосиле позволяет оценить разницу в светопропускной способности.

Время, когда качество камеры смартфона измеряли мегапикселями, прошло.

На смену этому параметру пришли более важные: светосила (диафрагма), фокусное расстояние, физический размер матрицы, возможности программного обеспечения камеры и другие. Большая часть фотографий сегодня делается именно камерой мобильного телефона, и при выборе нового гаджета ей уделяют немало внимания. Производители все чаще делают акцент на светосиле камеры смартфона. Если в характеристиках светосила объектива все чаще демонстрируется как преимущество, то о размере матрицы информации практически нет.

Что такое диафрагма?

В спецификациях диафрагма обозначается буквой f, и чем меньше значение, тем считается лучше. Например, если два смартфона имеют диафрагму f/1.7 и f/2.2, то при прочих равных первый должен сделать снимок более светлым и четким.

Диафрагма определяет размер отверстия, сквозь которое свет попадает на матрицу. Чем этот параметр будет меньше, тем больше света пройдет через объектив. Не менее важным параметром считается размер матрицы: если он минимален, то диафрагма не поможет сделать качественный снимок в темноте.

Актуальное значение диафрагмы

Значение параметра светосилы в среднем ценовом сегменте сегодня составляет 2. Этого достаточно, чтобы делать качественные детализированные фото в сумерках или темном помещении.

Увеличение диафрагменного числа приводит к уменьшению глубины резкости. Таким образом можно добиться размытия фона на портретных снимках, выделив объект на первом плане. Этот эффект получил название Боке и активно рекламируется как фишка современных гаджетов.

На смартфонах с поддержкой зуммирования указывается два значения диафрагмы в зависимости от степени зума. Первое число характеризует предельную диафрагму при съемке с максимальным углом, второй показатель указывает на граничное значение диафрагмы при съемке на телеобъективе. С изменением масштабирования меняется и уровень диафрагмы, поэтому указывается два значения параметра.

Современные смартфоны по значению светосилы уже достигли среднебюджетных фотоаппаратов «мыльниц», но при идентичном числе диафрагмы, размер матриц отличается в пользу фотоаппаратов. Несмотря на развитие технологий мобильной съемки, они выигрывают за счет размера матриц и других компонентов.

Это значит, что маркетологи в Samsung не зря едят свой хлеб. Чем производители смартфонов занимались последние годы? Они методично расширяли диафрагму, чтобы на микроскопический сенсор телефона попадало больше света. Они пришли к пониманию, что высокое разрешение (16-21 Мп) с маленькими пикселями (0,9-1,1 мкм) работает хуже среднего разрешения (12-13 Мп) с пикселями побольше (1,25-1,4 мкм) – при 12-13 Мп детализация сохраняется, но света увеличенные пиксели собирают больше. Также почти все компании успешно освоили систему оптической стабилизации, что, в частности, позволило выставлять больше выдержку, дабы матрица успевала захватить больше света. То есть компании делали все для того, чтобы малюсенький сенсор получал как можно больше света.

Передовые фотофлагманы 2017 года имеют светосилу f/1.6 (LG V30, Huawei Mate 10), f/1.7 (Samsung Galaxy S8, HTC U11), f/1.8 (iPhone X, Pixel 2). По последним слухам, в Galaxy S9 будет механически регулируемая диафрагма со значениями f/1.5 и f/2.4. Несмотря на предположения, промежуточные значения выставлять будет нельзя, то есть в распоряжении пользователя будет два режима – для дня и для ночи. Аналогичное решение применяется в раскладушке Samsung W2018, которая продается эксклюзивно в Китае. Посмотрите гифку:

То, что камеры смартфонов эволюционируют, безусловно, радует. И я рад, что Samsung, чьи флагманы Galaxy легко входят в Топ-3 лучших смартфонов для фото-, видеосъемки, взяла на себя роль лидера направления (или пытается взять). Однако радость по ожидаемому скачку в качестве фото, как мне кажется, преждевременная. Во-первых, между f/1.5 и текущим f/1.7 у того же Galaxy Note 8 не такая уж и большая разница, если учесть размеры модуля камеры. Да и где восторженные возгласы по камере LG V30 с f/1.6? Их нет, потому что светосила радикально не изменила качество фото в сравнении с тем же G6 (f/1.8). Во-вторых, я вижу очень мало сценариев, где f/2.4 будет показывать себя лучше f/1.5. Ночные клубы, дом, макро, ночные пейзажи, портреты, съемка подвижных объектов и динамичных сцен? Для всех этих сюжетов предпочтительнее f/1.5, то есть действует правило «чем больше света (меньше выдержка, меньше ISO) – тем лучше».

Если у вас есть на руках iPhone X, то можете провести небольшой тест – снять что-то в помещении (или даже на улице) на разные камеры (ширик и телевик), попытавшись выстроить одинаковое фокусное расстояние. Вы удивитесь, насколько фото с камеры с f/2.4 более шумные в сравнении с f/1.8 даже при хорошем свете.

Тестируем флагманские камеры “вслепую”, чтобы убедиться: количество мегапикселей не определяет качество снимка. А также разбираемся в технических характеристиках камер - на что действительно стоит обращать внимание при выборе нового смартфона.

Покупатель действует по принципу “Чем больше мегапикселей, тем лучше!”, не глядя на другие характеристики. И покупает раскрученный стереотип, а не качественную технику. Проведём эксперимент. Перед вами 3 образца фотографий на флагманские смартфоны 2015 года, и три типичных сцены фотосъёмки. Ответьте:

1. Какой снимок вам кажется более качественным в каждом из случаев?
2. Как думаете, сколько мегапикселей в камере, на которую он был снят?

Макросъёмка цветка

Съёмка в условиях плохой освещённости

Подобные тесты относят к “слепым оцениваниям”. Мы нарочно не указали производителей смартфонов, чтобы бренды не мусолили глаза. Ну, как вам картинка?

Снимки сделаны на:

• HTC One (M9) - 20 Мп;
• LG G4 - 16 Мп;
• Samsung GALAXY S6 edge - 16 Мп;
• Sony Xperia Z3+ - 20,7 Мп.

Кто ваш лидер в “слепом оценивании”? Наш - Samsung GALAXY S6 edge. Заметьте: ни один из смартфонов не справился со всеми тремя снимками “на отлично”. Потому:

Вывод 1

Большее количество мегапикселей не улучшает качество фотографий. На этом сказывается масса других факторов, включительно с мегапиксельностью.

Вывод 2

Крайне сложно найти идеальный смартфон для всех сценариев съёмки. Будьте готовы к тому, что камера, снимающая потрясающе детализированные кадры при дневном освещении, вечерние тесты завалит или плохо снимет макро, например.

Как выбрать смартфон с хорошей камерой, если количество МП - не главное?

Есть 4 ключевых характеристики и ещё тонна дополнительных. Запомните! Смартфон с хорошей камерой выбирают по:

• размеру пикселей/матрицы;
• апертуре;
• системе стабилизации изображения;
• пост-обработке снимков, собственном ПО камеры.

Что это вообще всё такое?

Пиксели и матрица

Матрица камеры смартфона - это масса светочувствительных ячеек. Вы нажимаете кнопку спуска затвора, в ячейки попадает свет - абракадабра! - получается фотография. Одинаковое количество мегапикселей не означает одинаковое количество ячеек. У тех же LG G4 и Samsung GALAXY S6 edge - по 16 Мп, и кадр состоит у обоих из 5312х2988 пикселей (модели используют сенсор Sony). А вот кадр на Huawei Mate 8 при 16 Мп - из 4608х3456 пикселей.

Матрицы камер разного размера: у LG G4 и Samsung GALAXY S6 edge - 1/2.6 дюймов, а у Huawei Mate 8 - 1/2.8 дюймов. Меньшая матрица - значит, и размер светочувствительных ячеек тоже меньше. Меньшие ячейки получают меньше света: попавший на матрицу свет быстро их заполняет, а излишки “растекаются” по соседним ячейкам. Отсюда неточности в передаче деталей и “цветовые пятна”.

Флагманы, традиционно, - смартфоны с мощной камерой. Размер сенсора у 12 Мп камеры iPhone 6s Plus - 1/3’’. В Huawei Nexus 6P , Android-флагмане Google, также встроена 12 Мп камера, но с сенсором 1/2.3’’. Меньший индекс после дроби - больший размер сенсора, а значит, теоретически, лучшая съёмка. Вот такая путаница 🙂

На заметку: У камерофона Nokia Lumia 1020 - 41 Мп и матрица размером 1/1.5″. Это практически максимум для размера сенсора в смартфонах.

Чем больше сенсор, тем лучше (чем меньше индекс после дроби, тем лучше).

Апертура

С апертурой (светочувствительностью ) - точно так же: чем меньше индекс, тем лучше. Значение f/х.y показывает сколько света может уловить камера на отведённый промежуток времени, насколько может открыться диафрагма камеры, чтобы сделать классный снимок в условиях недостаточной освещённости. Максимальные значения апертуры сегодня - f/1.7 (у Samsung GALAXY S7 и GALAXY S7 edge ) и f/1.8 (новый флагман 2016 LG G5, LG G4, смартфон LG V10, Xiaomi Mi 4 и Mi 4 LTE).

Чаще можно встретить модели с f/2.0 (Sony Xperia Z5 ) и f/2.2 (iPhone 6s Plus ), но в данном сегменте количество моделей переваливает за сотню.

Чем меньше индекс апертуры, тем лучше.