Okostelefon kamera rekeszértéke: mit csinál valójában az F1.7?

A cikk tartalma:

• Mi az a rekesznyílás és a fókuszarány?
• Miért fontos az okostelefon kamerájának rekesznyílása?
• Mit jelent az okostelefon rekesznyílása?
• Miért jobb az F1.8, mint az F2.4?
• Rekesznyílás és képminőség: sok fény, kevés élesség

Mi a rekesznyílás és a rekesznyílás aránya?

A rekesznyílás, f-stop (más néven f-szám) és f-stop-arány kifejezéseket szigorúan véve általában helytelenül használják. A pontos kifejezés a „rekesz-arány” lenne, amely a rendszer gyújtótávolságát és a bejárati pupilla átmérőjét írja le. Ezt az arányt általában az „f/1,8” vagy „1:1,8” jelöléssel a számláló egyesére normalizált törtként fejezik ki.

Az f-stop viszont ennek a törtnek a reciproka, majd F1.8-ként írjuk le. A sokat emlegetett “rekesz” a köznyelv, és többféleképpen használják mind az f-stop, mind az f-szám jelzésére. Mivel nem vagyunk tudományos publikációk az AndroidPIT-nél, ragaszkodunk a „rekesz” nyelvi használatához is.

Megjegyzés: A blendearány kiszámításakor a belépő pupillát a gyújtótávolsághoz hasonlóan milliméterben kell mérni. Ezért az eredmény minden esetben dimenzió nélküli.

Miért fontos a rekesznyílás az okostelefonok kameráinál?

A rekesznyílás fontos szerepet játszik az okostelefonos fotózásban, különösen ezen a két ponton:

1. Minél kisebb az f-stop szám, annál több fény éri el a képérzékelőt. Ez logikus, mivel a bemeneti pupilla átmérője a nyílásarány nevezője. Tehát a kétszeres hosszúságú átmérő felére csökkenti az f-stop számot – például F4-ről F2-re. Ez a terület a pupilla átmérőjének négyzetétől függően változik, és másodfokú arányos összefüggésről van szó. Ez azt jelenti, hogy a rekesznyílás felezése négyszer annyi fényt jelent. A fénymennyiség megduplázódása viszont akkor következik be, ha a rekesznyílást elosztjuk kettő négyzetgyökével, például F2-ről F1,4-re.
2. Minél kisebb a rekesznyílás száma, annál kisebb a mélységélesség. Mivel az okostelefonok általában egy algoritmuson keresztül generálnak mélységélességet, ez a szempont marginális megjegyzés marad. Ha érdekel, hogyan jönnek létre az elmosódási effektusok az optikai rendszerekben, akkor ajánlom figyelmébe a következő cikket, még akkor is, ha elsősorban a szoftverek által előidézett bokeh effektusokról szól.

• Gyönyörű elmosódás okostelefonos portrékhoz: Hogyan működik a bokeh-effektus

Mit jelent az okostelefon rekesznyílása?

Azok, akik felfigyelnek okostelefonjuk kamerájára és a benne lévő rekeszre, egy dolgot valószínűleg észrevesznek: a gyújtótávolság és a (hozzávetőleges) lencseátmérő nem tűnik össze. A 2. rekesz 12,5 milliméteres bejárati pupillát jelentene 25 milliméteres gyújtótávolság mellett. Több centiméteres objektívet azonban egyik meglévő okostelefonon sem találsz.

Ennek az az oka, hogy a gyártók mindig megadják a gyújtótávolságot, amelyet 35 mm-re átszámítottak. Egy 35 mm-es kamerához képest az okostelefon objektívrendszerének valós optikai gyújtótávolsága az apró szenzorok miatt sokkal-sokkal kisebb. Egy 1/1,7 hüvelykes érzékelő átlós mérete például 4,55-ször kisebb, mint egy 35 mm-es vagy teljes képkockás érzékelőé. Hasonlóképpen, egy 1/1,7 hüvelykes érzékelővel rendelkező okostelefon-kamerához 4,55-szer kisebb gyújtótávra van szükség a hasonló látószög eléréséhez.

A 35 mm-es érzékelő átlós mérése és az összehasonlítandó érzékelő közötti arányt vágási tényezőnek vagy formátumtényezőnek nevezzük. A valós gyújtótávolság szorzata a Crop-Factor 35 mm-es gyújtótávolságot eredményez.

Mivel a fényképezőgép mélységélessége a gyújtótávolságtól és a rekesznyílástól függ, most már az is világos, hogy miért nem érheti el közel a gyönyörű elmosódást az F1,8-as és az 50 mm-rel egyenértékű gyújtótávolsággal, mint a DSLR-ével. az F1.8-nál. A tényleges gyújtótávolság továbbra is meghatározó a mélységélesség effektusainál, és általában 5 és 15 milliméter között mozog. És a bokeh effektus általában éppen ezért szoftverorientált.

De miért jobb az F1.8, mint az F2.4?

Míg a rekesznyílás mérete jelentős hatással van a bokeh-re a teljes értékű kamerákban, ez a hatás elhanyagolható az okostelefonokban. Ennek az az oka, hogy az okostelefonok kameráinak általában nincs lehetőségük a rekesznyílás méretének beállítására kreatív tervezési lehetőségként. De ezt a gondolatot később újra megvizsgáljuk.

Ehelyett a hangsúly a fény intenzitásán van. Az F2.4-ről F1.7-re való fejlesztés például azt jelenti, hogy az okostelefon kétszer annyi fényt kap a fényképhez. Ez pedig megnyitja az utat az opcionális világítás előtt:

1. Fele ISO érzékenységgel készült fénykép. A fele érzékenység a képjel kevésbé erősödését, kisebb képzajt jelent.
2. Fele záridővel készült fénykép. Ez csökkenti a fényképezőgép bemozdulásának kockázatát gyors mozgások vagy gyenge fényviszonyok esetén.

Tehát mi a különbség például az F1.8 és az F2.0 között? Reálisan nézve lényegtelen. Az így létrejövő képminőségben a számítógépes fényképezés korában sokkal nagyobb szerepet kapnak a képfeldolgozó algoritmusok.

Kifogások: Miért katasztrófa a teleobjektív az okostelefonokon

A fenti részletek egyébként azt is megmagyarázzák, hogy az okostelefonok teleobjektívei általában miért produkálnak furcsa eredményeket. Mivel a gyújtótávolságok viszonylag nagyok, a fényintenzitás többnyire sötétebb a nagylátószögű objektívekhez képest. A Samsung Galaxy S20 Ultra például csak a teleobjektívével éri el az F3.5-öt, ugyanakkor a teleobjektívek sokkal érzékenyebbek a fényképezőgép rázkódására.

Általános szabály, hogy az S20 Ultra 103 milliméteres teleobjektívje körülbelül négyszer gyorsabb záridőt igényel, mint a 26 milliméteres főérzékelő (ha az OIS mindkettőn egyformán jól működik). Ugyanakkor az F3,5 és F1,8 közötti különbség a fénymennyiség negyedére csökkenését is okozza. Ennek kompenzálására azonos fényviszonyok mellett szükséges például az ISO érzékenység ISO 100-ról ISO 1600-ra növelése. Az általában jóval kisebb telefotó-érzékelőket figyelembe véve egyértelművé válik, hogy ez nem fog működni.

Rekesznyílás mérete és képminőség: sok fény, kevés élesség

Mielőtt az agyad levegőt venne, szeretnék megvitatni a rekesznyílás egy utolsó szempontját: az optikai képminőséget. Egy gyors lencsét építeni sokkal bonyolultabb, mint egy hatalmas üvegdarabot az érzékelő elé csapni. Míg a fény nem törik meg teljesen a lencse közepére, a fényút széle felé hajló kanyarodása mindig erősebb.

Sajnos a fénynek megvan az a kellemetlen tulajdonsága, hogy a törésmutató a hullámhossztól függ. Ami bonyolultnak hangzik, az könnyen megmagyarázható az ablakon visszaverődő napfény segítségével, amely szivárványt hoz létre a nappaliban. Ez a jelenség egyre erősebbé válik a fénytörés magasabb fokával, ergo a nagyobb rekesznyílással – és egyre bonyolultabb a korrigálása.

A szakzsargonban az így kialakult színrojtokat “kromatikus aberrációknak” nevezik. Általában erősebbek a kép szélén, mint a közepén, és főleg nagy kontrasztú átmeneteknél fordulnak elő, pl. fényes égbolt előtti ágakon. Annak érdekében, hogy ne adják túlzásba a specifikációt azzal, hogy rossz kritikákat kapnak a fényképezésről, a Samsung mechanikus redőnyt szerelt be néhány zászlóshajó okostelefonjába. Ez jó fényviszonyok mellett lefedi az objektív szélét, hogy minimalizálja az ilyen képalkotási hibákat.

Összegzés: sok agyalás a semmi felett

Szóval hegyeznem kell a fülemet, amikor a Samsung, a Huawei és mások piacra dobják a rekordfényszintjüket? Nem. Mivel az F1.7 és az F1.8 közötti különbségek marginálisak – a fényképezőgép egyéb jellemzői sokkal nagyobb szerepet játszanak itt, mint például a képérzékelő és a használt szoftveralgoritmusok.

Hasznosnak találta ezt a cikket? Az okostelefonok és különösen a kameráik milyen egyéb vonatkozásai érdekelnek? Várom észrevételeiket!