Rozmiar sensora w smartfonach - o co w tym chodzi?
Mobile

Rozmiar sensora w smartfonach - o co w tym chodzi?

Rozmiar matrycy w smartfonie, a jakość zdjęć. Sprawdziliśmy tę zależność, objaśniamy o co w tym chodzi.

Wielokrotnie spotykamy się z pytaniem w stylu: „Mój smartfon ma matrycę 1/2.3 cala - co to oznacza?”. Sprawa jest dość istotna, a przy okazji nieco skomplikowana i jak się okazuje - myląca. Czy powinniśmy ufać w stu procentach cyferkom podanym w specyfikacji lub niekiedy naniesionym na obudowę smartfona? Okazuje się, że... nie!

W zdecydowanej większości współczesnych smartfonów sensor światłoczuły jest maleńki. Jego format wielkości to zazwyczaj 1/3.2”, 1/3” lub 1/2.3”, ale warto uświadomić sobie, że wartości te nie odnoszą się bezpośrednio do przekątnej samego sensora.

Jakiś czas temu kamery telewizyjne nie przechwytywały obrazu optycznego czujnikami typu CCD, lecz znacznie prostszymi lampami elektronowymi (lampami analizującymi). Przetwarzały one światło na odpowiedni sygnał elektryczny. Taka typowa lampa zamknięta była w podłużnej, szklanej tubie o średnicy np. 1/2”, 2/3” lub 1”. Inżynierowie odkryli jednak szybko, że użyteczny obszar ma przekątną (a właściwie średnicę) wynoszącą w zaokrągleniu 2/3 średnicy tej szklanej tuby. Standard mimo swojej niedoskonałości pozostaje wykorzystywany do dziś. Z tego właśnie powodu sensor o formacie 1” nie ma realnej przekątnej 25,4 mm, lecz około 16 mm.

Dla przykładu sensor topowego Samsunga Galaxy S4 ma 1/3.2” (proporcje 4:3), czyli w teorii ok. 8 mm, ale w praktyce nieco mniej - ok. 5,7 mm. Dla porównania nowy iPhone 5S ma matrycę światłoczułą w rozmiarze 1/3” czyli odrobinę większą. Zasada pozostaje jednak ta sama: 1/3” to ok. 8,5 mm, ale sam sensor ma 6 mm przekątnej. Taki sam format matrycy ma np. Nokia Lumia 925

Na rynku są jednak dostępne smartfony, które dysponują większymi sensorami: Sony Xperia Z1 ma 1/2.3”, a Nokia Lumia 1020 znana ze swojego imponującego aparatu ma matrycę światłoczułą 1/1.5” czyli w przeliczeniu 2/3”. Wciąż jednak sensor Lumii 1020 nie ma realnej przekątnej wynoszącej ok. 16,9 mm, lecz ok. 11 mm.


Grafika nie przedstawia rzeczywistego rozmiaru sensorów, a jedynie ich proporcje

Czy rozmiar jest najważniejszy?

W przypadku niektórych smartfonów jest jednak pewien problem z ilością pikseli z których składa się sensor. Na przykład w Lumii 1020 jest ich ok. 40 milionów, więc siłą rzeczy muszą być one bardzo małe, aby zmieściły się na tak ograniczonej powierzchni. W praktyce mniejszy piksel łapie mniej światła, a więc generuje słabszy sygnał, który później trzeba sztucznie wzmacniać aby uzyskać jasny obraz. Innym wyjściem byłoby wydłużenie naświetlania przy niższym ISO, ale tryby manualne nie są często spotykane w smartfonach. Podbijanie sygnału (czułości) zazwyczaj prowadzi do zwiększenia ilości szumów monochromatycznych i kolorowych widocznych na zdjęciach. Szumy te producenci usuwają lub przynajmniej ograniczają przy użyciu specjalnych algorytmów.

Wielkość pikseli to jednak nie wszystko. Dużą rolę gra też jasność obiektywu oznaczana literką „f”. Im mniejsza jej wartość, tym większa ilość światła realnie dociera do matrycy. Tak więc optyka f/2.0 będzie realnie jaśniejsza od f/2.4, a ta będzie jaśniejsza np. od f/2.8 itd. Jeszcze inną kwestią jest ogólnie pojęta jakość obiektywu. Optyka plastikowa będzie zazwyczaj znacznie gorsza od szklanej (i przy okazji mniej odporna na zarysowania). Ilość oraz precyzja wykonania soczewek może mieć wpływ na aberracje, winietowanie i inne niepożądane zachowania.

Nierzadko bywa też tak, że dwaj różni producenci stosują jednakowy sensor w swoich smartfonach, a mimo to zdjęcia wykonane tymi urządzeniami cechują się odmienną jakością. Ważną rolę gra tutaj przetwarzanie sygnału. Niektórzy preferują silniejsze odszumianie i wyższy poziom wyostrzania, narażając się tym samym na widoczne artefakty. Inni z kolei wolą obraz bardziej naturalny, który może zawierać więcej szumu i być nieco bardziej rozmyty. Wszystko zależy od gustu. Naszym zdaniem im mniej ingerencji w sygnał, tym lepiej. Cieszy nas też fakt pojawiania się smartfonów umożliwiających zapisywanie zdjęć w formacie RAW. Daje on znacznie szersze możliwości edycji w programach takich jak Adobe Lightroom.

Podsumowując można śmiało stwierdzić, że rozmiar sensora jest bardzo ważny i zazwyczaj wpływa korzystnie na jakość zdjęć oraz głębię ostrości, ale zdecydowanie nie należy go przeceniać. Optymalne byłoby połączenie dużego sensora składającego się z umiarkowanej ilości pikseli, z dobrej jakości obiektywem o dużej jasności. Taki zestaw należałoby jeszcze dobrze oprogramować i umożliwić zapis w formacie RAW. Na dobrej drodze są współczesne smartfony i phablety Nokii, takie jak np. Lumia 1520,1020 czy 925. Do ideału wciąż im daleko, ale i tak stanowić mogą wzór dla wielu konkurentów.

Zobacz również:

 

Komentarze

10
Zaloguj się, aby skomentować
avatar
Komentowanie dostępne jest tylko dla zarejestrowanych użytkowników serwisu.
  • avatar
    Konto usunięte
    1
    Bardzo fajny artykuł, można się czegoś nauczyć o aparatach w smartphonach i kupować sprzęt z jeszcze większą świadomością :)
    • avatar
      Konto usunięte
      0
      Hmm, jestem mega zadowolony ze zdjęć robionych przez Z1 :)
      Kolejne softy tylko polepszają jakość.
      Aparaty w smartfonach są coraz lepsze ;)
      • avatar
        Konto usunięte
        0
        Ciekawe jaki sensor ma galaxy note3
        • avatar
          Konto usunięte
          0
          "Inni z kolei wolą obraz bardziej naturalny, który może zawierać więcej szumu i być nieco bardziej rozmyty. "
          Na odwrót, jeżeli nie odszumiamy to obraz jest ostrzejszy bo nie usuwamy detali razem z szumem.
          • avatar
            Damian_jo
            0
            A więc jasność f/2.2 , oraz wielkość 1/3.06" (co ciekawe,trochę jednak większa niż w S4)

            Jeszcze dorzucę (dla całej reszty osób) specyfikację:

            Key Photographic / Video Specifications

            13-megapixel backside-illuminated sensor
            F2.2 lens
            31mm equivalent focal length
            ISO 50-1000 (100-800 manually selectable)
            Image aspect ratio 4:3
            2-megapixel front camera
            LED flash
            1080p 30fps video recording (w tych ze snapdragonem jest to 1080p 30/60fps lub 4k 30fps)
            Dual-image capture
            Various filter and special modes
            Digital image stabilization
            4x digital zoom

            I taki cytacik:
            "The camera sensor on the Note 3 is unchanged from what you'll get with the Galaxy S4. It's the same 13 MP camera module with 1/3.06" sensor size and an aperture of f/2.2. The Galaxy Note 3 does get some extra features courtesy of the Snapdragon 800 chipset, such as smooth 1080p video recording at 60 fps and 4K video recording at 30 fps, both of which of much-appreciated and could prove to be quite cool, especially the 60 fps 1080p recording, which is much more fluid than the regular 1080p recording at 30 fps that's present with the GS4."
            • avatar
              kitamo
              0
              No w koncu moze ciemna masa zrozumie ze megapiksele to nie wszystko. Sam codziennie spotykam sie ze stereotypem typowego polaka-klienta ktoremu za chiny ludowe nie da sie wytlumaczyc ze dobry aparat cyfrowy z 5mpix moze robic lepsze zdjecia niz jego hiper duper telefon z 8mpix. Niestety takich typowych Januszy jest cala masa.
              • avatar
                kitamo
                0
                Aha - nie swpomnieliscie w artukule o czyms tak istotnym jak rozdzielczosc optyczna - jest to co prawda parametr ktory odnosi sie do optyki, ale jest to jede nz kluczowych elementow jesli idzie o dobrej jakosc zdjecie (mimo ze w rozmowie o kamerach w smartfonach jest on prawie pomijalny).
                Te szumy monochromatyczne i kolorowe o ktorych pisze autor to to takze prądy termiczne ktore powstaja na matrycy i wplywaja negatywnie na CCD/CMOS