Почему камера на 50 Мп может снимать лучше, чем сенсор на 108 Мп?

Камеры стали одним из ключевых факторов продаж современных смартфонов. Почти все бренды сегодня стараются втиснуть как можно больше мегапикселей, чтобы заманить потребителей и любителей мобильной фотографии. Сейчас подавляющее большинство смартфонов поставляется с камерами на 48, 64, 108 и даже 200 Мп, но далеко не всё зависит от количества пикселей.

Итак, что на самом деле стоит за 108-Мп камерами смартфонов, и каковы их преимущества и недостатки?

Наверняка вы уже знаете, что камера состоит из сенсора, который улавливает свет для создания фотографий. Эти датчики разделены на миллионы пикселей для индивидуального захвата света. Например, камера на 12 Мп захватывает 12 млн пикселей, а сенсор на 108 Мп может похвастаться колоссальными 108 млн пикселей. Логично, что большее количество пикселей позволяет захватывать больше информации, а следовательно, эти камеры выдают более детальное изображение, которое можно увеличить или распечатать в большом масштабе, не теряя при этом качество.

На первый взгляд всё выглядит довольно просто, но, увы, физику не обманешь. Для этого производители камерных модулей придумали технологию биннинга пикселей.

Что такой биннинг пикселей?

Поскольку в современных смартфонах пространство под модули камеры ограничено и физически разместить в корпусах большие сенсоры невозможно, компании решили пойти на небольшое ухищрение — объединить несколько пикселей в один. Соответсвенно, увеличение количества пикселей в сенсоре приводит к уменьшению их размера.

Поскольку каждый пиксель необходим для захвата информации о свете, меньший размер приводит к меньшей чёткости и большему цветовому шуму в условиях слабого освещения. Чтобы решить эту проблему, производители смартфонов используют специальные методы объединения пикселей. Основная идея биннинга заключается в объединении данных из соседних пикселей в один для повышения общего качества изображения.

Простейший пример биннинга: допустим, у вас есть коробка для шоколадок, в которой можно хранить 10 конфет. Если бы каждая конфета была вдвое меньше, вы могли бы держать 20 конфет в этой коробке, не увеличивая ее вместимость. Как видите, общий объём конфет можно изменить, только увеличив саму коробку.

Разные компании используют различные методы биннинга:

Samsung Galaxy S23 Ultra оснащён камерой на 200 Мп с 1/1,3-дюймовым сенсором, размер каждого пикселя которого составляет 0,6 мкм. Южнокорейский бренд использует биннинг пикселей Tetra²pixel для объединения 16 пикселей в 1 суперпиксель с размером 2,4 мкм.
В iPhone 14 Pro Max установлена камера на 48 Мп с 1/1,28-дюймовым сенсором, где размер каждого пикселя составляет 1,22 мкм. Apple задействует более стандартный биннинг 4-к-1, образуя суперпиксель с результирующим размером 2,44 мкм.
Xiaomi в своих смартфонах использует технологию Tetracell для камер на 108 Мп. Она объединяет четыре пикселей в один, что дает 27-Мп изображения с размером пикселя 1,6 мкм.

Технология биннинга помогает камере компенсировать меньшие размеры пикселей, особенно при слабом освещении. В результате он обеспечивает более яркие и чёткие изображения с большим динамическим диапазоном и меньшим уровнем шума.

Камеры на 108 Мп имеют определённые плюсы и минусы. Начнем с того, что они позволяют делать потрясающие снимки при дневном свете с высоким уровнем детализации, которые не будут размываться при увеличении. Но при слабом освещении результат может вас огорчить, потому что тут многое зависит от программной обработки. Опять же тут много зависит от размера самого сенсора: камера на 108 Мп с 1/1,67-дюймовым сенсором в realme 10 Pro (0,64 мкм пикселей) будет снимать хуже 1/1,9-дюймового сенсора на 12 Мп в iPhone 14 (1,9 мкм пикселей).

Отдельно стоит отметить, что изображения с высоким разрешением часто приводят к медленной обработке и очень большому размеру файла. Например, стандартная фотография на 12 Мп весит ~2-5 МБ. В то же время размер изображения в разрешении 108 Мп может составить ~20-30 МБ. Вот почему большинство смартфонов с большим количеством мегапикселей по умолчанию используют биннинг пикселей для захвата изображений в более низком разрешением.

Кроме того, мобильная фотография в сегодняшнем виде полагается и на ряд других факторов, таких как цветопередача, динамический диапазон, диафрагма, обработка нейропроцессором смартфона и многое другое. Именно поэтому условные Pixel и iPhone с камерами по 12/48 Мп выдают более качественные изображения по сравнению с конкурентами, в которых установлены камеры на 108 или даже 200 Мп.

Вместо заключения

Наличие большего количества мегапикселей действительно полезно для достижения очень высокого уровня детализации, но опять же, такие факторы, как обработка изображения, размер сенсора, размер пикселя, диафрагма и другие, одинаково важны для определения качества изображения.

В любом случае при выборе смартфона для съёмки мы советуем не отталкиваться только от «маркетинговых мегапикселей».