Апертура камеры что это такое
Апертура: что это, и почему она важна для смартфона?
Апертура камеры – что это вообще такое? И почему это значение указывают после числа пикселей в фотоматрице смартфона? Не знаете? Давайте разбираться, попутно выясняя, какая из апертур лучше.
Что такое апертура?
По-простому, апертура – это зрачок. Свет идет сквозь роговицу (линзу), проходит сквозь зрачок (апертуру/диафрагму) и попадает на зрительный нерв (фотоматрицу). Зачем в этой цепочке апертура? Да затем, чтобы дозировать световое излучение. Чем она больше (зрачок расширяется), тем больше света попадет на матрицу (зрительный нерв).
Апертура f 2.0 — что это значит? В чем измеряют апертуру?
По законам математики максимальное значение апертуры достигается при минимальном значении делителя – числового коэффициента, расположенного справа. То есть апертура 2.0 (f/2.0) предполагает большую степень «расширения» зрачка-диафрагмы, чем апертура 2.2 (f/2.2). И чем больше число справа, тем меньше степень раскрытия апертуры.
Как размер апертуры влияет на качество снимка?
Большая апертура позволяет шторкам объектива раскрыться по максимуму, пропуская на сенсор очень большую порцию света. Маленькая апертура означает, что шторки объектива приоткрылись не полностью, и пропустили на матрицу минимум света.
Как это влияет на качество снимка? Да самым прямым образом! Большая апертура при ярком свете, скорее всего, испортит (засветит) кадр. Попробуйте сфотографироваться с солнцем за спиной, и вы увидите все последствия слишком большой апертуры. Однако возможна и другая ситуация, когда слишком маленькое значение апертуры не позволяет матрице захватить достаточную порцию света и снимок получается темным.
То есть хорошая апертура не может быть ни большой, ни маленькой. Она должна соответствовать конкретным условиям съемки. Однако в условиях плохой освещенности нужна максимально большая апертура, чтобы уловить максимум света. И забывать об этом не стоит.
Маленькая апертура – это совсем плохо?
Не совсем. При небольших апертурах – от f 4.0 — f 8.0 и ниже – наблюдается интересная возможность увеличить глубину резкости матрицы. Чем меньше апертура, тем больше объектов оказываются в фокусе камеры. Поэтому малые величины апертуры любят все поклонники пейзажной фотографии и портретисты, желающие получить четкие снимки без размытия контуров и прочих шумов.
В итоге, выбирая между апертурой f 2.0 и f 2.2, что лучше сказать невозможно. Первое значение гарантирует возможности улучшить качество фото в темном помещении. Второе – обещает увеличить резкость снимка.
Выбираем смартфон по апертуре камеры
Беда любой камеры любого смартфона – это очень незначительный физический размер фотоматрицы (зрительного нерва мобильного устройства). Поэтому стандартная апертура основной камеры – f 2.0 или f 2.2. Ставить меньшее значение диафрагмы не решится ни один производитель смартфонов, уважающий своих клиентов. В этом случае фото в помещениях будут абсолютно нечитаемыми.
Слишком большое значение f-числа смартфону тоже не нужно. Маленькую матрицу легко пересытить светом, испортив баланс снимка. Впрочем, в последнее время появились аппараты со сдвоенной камерой и апертурой в f/1.7, что очень неплохо для смартфона с увеличенной фотоматрицей. Качество снимков в помещении у таких смартфонов находится на недосягаемой высоте.
А какая апертура у флагманов?
На данный момент чемпионами по значению f-чисел являются следующие смартфоны:
| Смартфон | Апертура камеры | |
|---|---|---|
| 1 | Samsung Galaxy S7 and S7 Edge | f/1.7 |
| 2 | LG V20 | f/1.8 |
| 3 | iPhone 7 Plus | f/1.8 |
| 4 | LG G5 | f/1.8 |
| 5 | Nexus 6P | f/2.0 |
| 6 | Google Pixel XL | f/2.0 |
У остальных, в том числе и у хваленого Huawei Mate 9 апертура не превышает f/2.2.
Что такое апертура камеры и для чего она нужна
На протяжении последних лет каждый раз при анонсе смартфонов разработчики говорят о характеристиках камеры и почти всегда среди них проскакивает слово «апертура». Не за горами анонс Galaxy S9, когда мы услышим это слово снова.
Если говорить максимально упрощённо, апертура камеры — отверстие, через которое проходит свет. В фотоаппаратах это отверстие находится перед линзами, и слово «апертура» обозначает одну из настроек камеры. Апертура — один из трёх «столпов» фотосъёмки вместе с ISO и скоростью затвора. Апертура важна по многим причинам — о них мы и расскажем в этой статье.
«Любовный треугольник» фотографии
Три основных параметра вместе известны как треугольник экспозиции. Каждый из них оказывает огромное влияние на качество изображения. Они влияют не только на экспозицию (яркость фотографии), как можно подумать, исходя из их общего названия.
Все три параметра должны быть сбалансированы, поэтому нельзя говорить об одном из них, не принимая во внимание другие. Камера должна быть способной запечатлеть нужный момент, точно передать свет, правильно определить края объектов. За это и отвечают апертура, скорость затвора и ISO. Рассмотрим, что представляет собой каждый из параметров.
ISO — показатель чувствительности сенсорной матрицы к свету. Когда фотографы использовали плёнку с разным значением ISO, менять этот параметр экспозиции было невозможно. Современные цифровые камеры дают возможность контролировать чувствительность матрицы к свету. Фотограф регулирует интенсивность света, что облегчает работу матрицы — результат при этом остаётся столь же качественным.
В теории, чем меньше значение ISO, тем меньше цифрового шума, который предстоит убирать во время обработки после съёмки. Когда программное обеспечение удаляет лишние пиксели, оно получает информацию от пикселей, находящихся рядом — то есть действует почти наугад. Чем меньше программе приходится «гадать», тем более качественной получается фотография.
Нет смысла использовать очень низкое значение ISO, поскольку скорость затвора и апертура не смогут соответствовать ему.
При увеличении значения ISO повышается чувствительность матрицы к свету — а значит, можно снимать при менее интенсивном освещении.
Фотографу важно запомнить три вещи:
Скорость затвора (выдержка)
Этот параметр отвечает за то, насколько долго затвор остаётся открытым при съёмке фото или видео. Когда затвор открыт, свет падает на сенсорную матрицу, поэтому при высокой скорости затвора света может не хватать — как следствие, экспозиция снизится. Чем ниже скорость затвора, тем выше экспозиция — а ведь именно от неё зависит, насколько яркой получится фотография.
Когда затвор открыт, матрица собирает все данные о том, что находится в кадре. Если предмет в кадре движется, фото оказывается размытым — поэтому в большинстве случаев при быстром затворе получаются более чёткие изображения.
У каждой камеры есть затвор — даже у тех, что на телефонах. Плёночные фотоаппараты оснащены механизмом для спуска и закрытия затвора, а в цифровых камерах небольшие матрицы просто собирают данные на протяжении заданного промежутка времени. Именно поэтому звук затвора можно включать или отключать, хотя на самом деле не происходит никакого механического движения. Характерный звук генерируется программой.
Апертура
Апертура является показателем того, насколько открыт или закрыт объектив, и измеряется в f-стопах. Значение апертуры — отношение фокусной длины к диаметру отверстия перед объективом. Чем ниже значение, тем шире апертура и тем больше света попадает на матрицу.
Апертура, как и остальные два параметра, влияет на чёткость изображения. Изменение разных параметров экспозиции влияет на различные характеристики изображения. При изменении ISO повышается цифровой шум, изменение скорости затвора влечет за собой увеличение степени размытия, изменения апертуры влияют на глубину изображения.
Портретная съёмка
Может возникнуть вопрос: почему бы не сделать апертуру камеры минимальной, чтобы она собирала весь возможный свет? Дело в том, что при этом фотографии будут слишком яркими, а глубина изображения окажется совсем небольшой.
Глубина изображения представляет собой расстояние между самым близким и самым удалённым объектами в фокусе. Камера способна фокусироваться только в одной точке. Всё за пределами этой точки находится не в фокусе и размывается.
Заключение
Теперь вы чуть больше знаете об апертуре и о том, как она влияет на качество ваших фотографий. В следующий раз, читая обзор очередного смартфона, вы будете понимать, что значение апертуры самом по себе не имеет значения — его можно рассматривать только вместе с другими параметрами камеры.
Апертура камеры в смартфоне — что это и как работает
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:
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.
Руководство по апертуре камеры смартфона: что на самом деле способен показатель F1.7?
F2.0, F1.7 или даже F1.4: в последние годы так называемые термины «апертура», «фокусное расстояние», или «f-число», касающиеся смартфонов, стали популярным маркетинговым инструментом.
Но что на самом деле представляет собой понятие «апертура» на камерах смартфонов? И как фокусное расстояние влияет на качество изображения?
Что такое апертура и фокусное расстояние?
Термины «апертура» (также известный как «f-число») и «фокусное расстояние» обычно трактуются неправильно. Точным термином будет «фокусное расстояние», который описывает фокусное расстояние системы к диаметру входного зрачка. Это соотношение обычно выражается в виде дроби, нормализованной к числителю один в обозначениях «f / 1,8» или «1: 1,8».
С другой стороны, f-число является обратной величиной этой дроби и записывается как F1.8. Очень часто упоминаемая «апертура» является разговорным языком и используется различными способами для обозначения f-числа. Так как мы не являемся научной публикацией на Google+, мы также будем придерживаться лингвистического использования понятия «апертура».
Примечание. При расчете фокусного расстояния входной зрачок измеряется в миллиметрах, так же, как и фокусное расстояние. Поэтому результат в любом случае не имеет точных чисел.
Почему апертура важна для камер смартфонов?
Апертура играет важную роль в фотографии смартфонных камер, особенно в следующих двух аспектах:
Что означает апертура в камере смартфона?
Те, кто хочет изучить камеру своего смартфона и апертуру, которая является ее неотъемлемой частью, должны понять такой важный момент: фокусное расстояние и (приблизительный) диаметр объектива, по сути, не одно и то же. Апертура с числом 2 будет означать входной зрачок, диаметром 12,5 миллиметра, при фокусном расстоянии 25 миллиметров. Однако вы не найдете многосантиметровый объектив ни на одном из существующих смартфонов.
Выглядит большим, но это далеко от 12-миллиметрового входного зрачка: Xiaomi Mi 10.
Причина в том, что производители всегда указывают фокусное расстояние, которое было преобразовано в 35-миллиметровый эквивалент. По сравнению с 35-мм камерой реальное оптическое фокусное расстояние системы линз смартфона намного меньше из-за фотосеносоров небольших размеров. Например, диагональное измерение сенсора с диагональю 1 / 1,7 дюйма в 4,55 раза меньше, чем у 35-мм или полнокадрового сенсора. Точно так же камера смартфона с сенсором 1/1,7 дюйма требует фокусного расстояния, которое в 4,55 раза меньше для достижения аналогичного угла обзора.
Это соотношение между диагональным измерением 35-мм фотосенсора и сравниваемым фотосенсором называется коэффициентом кадрирования или форматным коэффициентом. Фактическое фокусное расстояние, умноженное на коэффициент кадрирования приводит к эквиваленту фокусного расстояния 35 мм.
Так как глубина резкости камеры зависит от фокусного расстояния и апертуры, теперь также ясно, почему вы не можете получить ничего похожего на красивый эффект размытия с числом F1,8 и эквивалентным фокусным расстоянием 50 мм, как вы можете сделать это с помощью цифровой зеркальной камеры с F1.8. Фактическое фокусное расстояние остается определяющим, когда дело касается глубины резкости, и обычно оно составляет от 5 до 15 миллиметров. И именно поэтому эффект боке обычно программно ориентирован.
Постепенное увеличение размера фотосенсора в камерах смартфонов сопровождалось увеличением фокусного расстояния, даже при широкоугольной съемке. Это приводит к меньшей глубине резкости, что можно увидеть на этой фотографии бургера, сделанной камерой Oppo Find X2.
Почему F1.8 лучше, чем F2.4?
В то время как размер апертуры оказывает значительное влияние на эффект боке в полноразмерных камерах, этот эффект незначителен в смартфонах. Это связано с тем, что камеры смартфонов обычно не имеют возможности регулировать размер диафрагмы для использования в качестве творческого варианта дизайна. Но мы вернемся к этой идее позже.
Вместо этого основное внимание уделяется интенсивности света. Например, переход с F2.4 до F1.7 означает, что у смартфона в два раза больше доступного света для фотографии. Это, в свою очередь, дает дорогу для дополнительного освещения:
Так в чем же разница между F1.8 и F2.0? На самом деле, в данном случае нет большой разницы. В итоговом качестве изображения алгоритмы обработки изображений играют гораздо большую роль в эпоху цифровой фотографии.
В этом примере показано влияние чувствительности ISO на качество изображения.
Почему телеобъективы на смартфонах так несовершенны?
Кстати, приведенные выше детали также объясняют, почему телеобъективы в смартфонах обычно дают странные результаты. Поскольку фокусные расстояния сравнительно велики, интенсивность света, в основном, меньше, по сравнению с широкоугольными объективами. Например, телеобъектив Samsung Galaxy S20 Ultra имеет показатель всего F3.5, но, в то же время, телеобъективы гораздо более чувствительны к дрожанию камеры.
Как правило, для 10,3-миллиметрового телеобъектива в S20 Ultra требуется выдержка примерно в четыре раза больше, чем у основного 26-миллиметрового фотосенсора (при условии, что система оптической стабилизации изображения одинаково хорошо работает на обоих). В то же время, разница между F3.5 и F1.8 также приводит к уменьшению количества света на четверть. Чтобы компенсировать это при идентичных условиях освещения, необходимо, например, увеличить чувствительность ISO с цифры
100 до 1600. С учетом, как правило, гораздо меньших телеобъективов, становится ясно, что это не будет работать.
При хорошем освещении телеобъективы Galaxy S20 Ultra по-прежнему на достойном уровне. Фотосенсор начального топового уровня IMX586, работающий в паре с ними, вносит и свою лепту в качество снимков.
Размер апертуры и качество изображения: много света, меньше резкости
Прежде чем ваш мозг передохнет, мы хотели бы обсудить один последний аспект размера апертуры: качество оптического изображения. Создать так называемый «быстрый объектив» намного сложнее, чем просто поместить большой кусок стекла перед фотосенсором. Хотя свет не полностью преломляется до середины линзы, изгиб на пути света к краю всегда сильнее.
Противные цветовые полосы: хроматические аберрации имеют тенденцию быть фиолетовыми или зелеными в цвете. Realme X3 SuperZoom может делать их в двух цветах одновременно.
К сожалению, у света есть неприятное свойство, когда показатель преломления зависит от длины волны. То, что кажется сложным, можно легко объяснить с помощью солнечного света, который отражается через окно и создает радугу в вашей гостиной. Это явление становится все сильнее и сильнее с более высокой степенью преломления света, а, следовательно, с большей апертурой, и его становится все сложнее исправить.
В техническом жаргоне цветовые полосы, образованные таким образом, известны как «хроматические аберрации». Они обычно сильнее на краю изображения, чем в середине, и встречаются в основном при высококонтрастных переходах, например на ветвях перед ярким небом.
Чтобы не переоценивать спецификацию, получая плохие отзывы, когда дело доходит до фотосъемки, Samsung включила в некоторые из своих ведущих смартфонов механический затвор. Этот затвор покрывает край линзы при хороших условиях освещения, чтобы минимизировать такие ошибки изображения.
Чтобы избежать аберраций, Samsung оснастила свой Galaxy S9 + механической апертурой, которая уменьшает входной зрачок и, таким образом, увеличивает значение апертуры с F1,5 до F2,4.
Резюме: много шума из ничего
Так нужно ли нам уделять слишком большое внимание тому, что Samsung, Huawei и другие компании продают нам свои рекордные уровни освещенности? Конечно, нет. Поскольку различия между F1.7 и F1.8 незначительны, другие функции камеры играют здесь гораздо большую роль, например, используемый сенсор изображения и программные алгоритмы.
Вам помогла данная статья? Какие еще аспекты смартфонов и особенно их камер вас интересуют? С нетерпением ждем ваших комментариев!