Όλα για τις κάμερες των Κινητών τηλεφώνων!
Οι κάμερες των κινητών τηλεφώνων κυκλοφορούν για πάνω από 15 χρόνια και δεν είναι κάτι νέο για τους χρήστες κινητής τηλεφωνίας, αλλά ξέρετε όμως πώς λειτουργούν;
Kάμερα του Nokia Lumia 925 (Πηγή)
Λίγη Ιστορία
Η Sharp SH04, SCH-V200 της Samsung και η Kyocera VP-210 ήταν μεταξύ των πρώτων τηλεφώνων με κάμερα στην αγορά.
Το Kyocera VP-210 κυκλοφόρησε το 1999, είχε μια έγχρωμη TFT οθόνη 2 ιντσών και 0,11-megapixels μπροστινή κάμερα η οποία μπορούσε να επεξεργαστεί βίντεο 2 καρέ το δευτερόλεπτο και επίσης να λάβει 20 φωτογραφίες για να στείλετε μέσω e-mail.
Η φωτογραφική μηχανή SCH-V200 της Samsung θεωρήθηκε από πολλούς ως μια φωτογραφική μηχανή που συνυπήρχε στο σώμα του τηλεφώνου και χρησιμοποιούσε την μπαταρία του και όχι ένα πραγματικό κινητό τηλέφωνο με κάμερα, δεδομένου ότι δεν υπήρχαν λειτουργίες της κάμερας ενσωματωμένες στο τηλέφωνο και η χρήση ενός υπολογιστή ήταν απαραίτητη για να δείτε ή να κατεβάσετε τις φωτογραφίες. Ήταν ένα flip τηλέφωνο με οθόνη TFT-LCD 1,5 ιντσών, με ενσωματωμένη ψηφιακή φωτογραφική μηχανή στα 0,35 megapixels, ήταν σε θέση να βγάλει 20 φωτογραφίες.
Το SH04 Sharp κυκλοφόρησε στην Ιαπωνία από την J-Phone (τώρα SoftBank Mobile) το Νοέμβριο του 2000. Η SH04 είχε μια φωτογραφική μηχανή 0,11-megapixels και μπορούσε όχι μόνο να τραβήξει φωτογραφίες αλλά και να τις στείλει σε ηλεκτρονική μορφή.
Μερικές από τις καινοτομίες στις Κάμερες των κινητών
Ξεχωριστό πλήκτρο κλείστρου
Το Nokia N 70 κυκλοφόρησε το 2005, ήταν εξοπλισμένο με μια φωτογραφική μηχανή 2 MP, μαζί με φλας LED. Το ξεχωριστό πλήκτρο κλείστρου και η εντυπωσιακή για την εποχή κάμερα των 2 megapixel ήταν ιδανική για καλές φωτογραφίες τοπίου λόγω του της εργονομικής θέσης του κουμπιού κλείστρου.
Αυτόματη εστίαση
Το Sony Ericson K750 είχε αυτόματη εστίαση και φακό με κινητά μέρη που της έδινε προβάδισμα στον τομέα εστίαση. Κυκλοφόρησε το 2005 και είχεκάμερα 2 megapixel, αυτόματης εστίασης με φλας LED
Οπτικό ζουμ
Το Nokia N93 κυκλοφόρησε το 2006, η κάμερα του ήταν 3,15 megapixel, με οπτικά μέρη Carl Zeiss, οπτικό zoom 3X, αυτόματη εστίαση και φλας LED. Το ζουμ όμως έκανε τόσο πολύ θόρυβο που δυστυχώς ακουγόταν στα βίντεο που τραβούσε. Επίσης λόγω του ζουμ μειώθηκε η φωτεινότητα στον αισθητήρα.
Κινητό τηλέφωνο με 3D φωτογραφική μηχανή
Η HTC και η LG δημιούργησαν το 2011 κινητά τηλέφωνα με φωτογραφική μηχανή 3D. Είχαν διπλές κάμερες των 5MP για λήψη φωτογραφιών ή εγγραφή βίντεο σε στερεογραφική μορφή 3D. Δεδομένου ότι δεν υπήρχε ζήτηση η ιδέα έμεινε στα ράφια.
Το τρίγωνο της έκθεσης
Το τρίγωνο της έκθεσης δείχνει τη σχέση μεταξύ των μεταβλητών: Ταχύτητα κλείστρου, Ευαισθησία ISO και Άνοιγμα διαφράγματος.
Οι τρεις μεταβλητές είναι άρρηκτα συνδεδεμένες μεταξύ τους και η όποια μεταβολή της μιας επηρεάζει αυτομάτως την άλλη. Παρακάτω θα εξηγήσω τους όρους με περισσότερες λεπτομέρειες.
Προδιαγραφές και Όροι
Φακός
Σκοπός του φακού είναι να εστιάσει το φως πάνω στον αισθητήρα της κάμερας, αποτυπώνοντας την εικόνα όσο το δυνατόν πιο καθαρή και ευκρινές. Ο φακός αποτελείται από πολλαπλά στοιχεία γυαλιού ή πλαστικού. Είναι αυτονόητο ότι οι γυάλινοι φακοί δίνουν καλύτερες και πιο ζωντανές εικόνες αλλά φυσικά είναι και πιο ακριβοί.
Υπάρχουν δύο είδη φακών: Σταθερής εστίασης (fixed focus) και Αυτόματης εστίασης (auto focus). H αυτόματη εστίαση επιτυγχάνεται ως εξής: το τελικό στοιχείο ή ομάδα στοιχείων του φακού πρέπει να πλησιάσουν ή να απομακρυνθούν από τον αισθητήρα για να πάρουμε την καθαρότερη εικόνα.
Αυτόματη εστίαση
Η αυτόματη εστίαση σκοπό έχει να “ρυθμίσει” τον φακό έτσι ώστε να στείλει στον αισθητήρα το φως της περιοχής της εικόνας που έχουμε επιλέξει και θέλουμε να επικεντρωθεί η εστίαση. Η περιοχή εστίασης μπορεί να επιλεγεί αυτόματα από το λογισμικό της κάμερας ή στα περισσότερα κινητά πατώντας στην οθόνη για να επιλέξουμε μια συγκεκριμένη περιοχή. Στα κινητά η εστίαση μπορεί να είναι είτε με παθητικό τρόπο όπως η ανίχνευση αντίθεσης ή με ενεργό μηχανισμό όπως η μέτρηση με λέιζερ.
Με την ανίχνευση αντίθεσης μετακινούνται τα στοιχεία του φακού μέχρι η αντίθεση μεταξύ γειτονικών εικονοστοιχείων να είναι η μέγιστη δυνατή, σε συνθήκες όμως χαμηλού φωτισμού είναι πιο αργή και λιγότερο ακριβής.
Η εστίαση με λέιζερ είναι ταχύτερη και πιο ακριβής δεδομένου ότι η διάταξη του λέιζερ μετρά την απόσταση έως το αντικείμενο και “λέει” στα στοιχεία του φακού σε ποια θέση να πρέπει να τοποθετηθούν. Επειδή όμως το εύρος του λέιζερ είναι περιορισμένο, αν το αντικείμενό μας είναι μακριά τότε η μέθοδος της ανίχνευση αντίθεσης υπερτερεί έναντι του λέιζερ. Τα LG G3 και G4, καθώς και το OnePlus 2 χρησιμοποιούν εστίαση με λέιζερ.
Η μέθοδος Ανίχνευσης φάσης είναι η νεότερη μέθοδος και η πιο περίπλοκη. Χρησιμοποιεί ένα κυρτό φακό και στη συνέχεια συγκρίνει την θαμπάδα των εικόνων από τα δύο άκρα της καμπύλης για τον υπολογισμό της βέλτιστης εστίασης. Το Iphone 6 και το Samsung S5 χρησιμοποιούν αυτή τη μέθοδο.
Αισθητήρας κάμερας
Αισθητήρας 16-megapixel 1/2.3" OmniVision OV16820 CMOS (πηγή)
Ο αισθητήρας είναι το τμήμα της φωτογραφικής μηχανής που πραγματικά «συλλαμβάνει και αποτυπώνει» την εικόνα. Σχεδόν όλα τα κινητά τηλέφωνα με κάμερα χρησιμοποιούν σαν αισθητήρες συμπληρωματικούς ημιαγωγούς μετάλλου-οξειδίου (CMOS) λόγω του κόστους και των χαμηλότερων απαιτήσεων που έχουν από την μπαταρία.
Ο αισθητήρας CMOS είναι ένα πολύπλοκο ολοκληρωμένο κύκλωμα που αποτελείται από ενισχυτές, τρανζίστορ, φωτοανιχνευτές με κύριο ρόλο να συλλάβει το φως και συχνά να κάνει και μια μορφή επεξεργασίας και διαχείριση ενέργειας. Ο αισθητήρας παρέχει τα ανεπεξέργαστα δεδομένα στο λογισμικό της κάμερας του κινητού.
Ένας αισθητήρας 1 megapixel έχει συστοιχία με 1 εκατομμύριο φωτοανιχνευτές (pixel) . Όσο μεγαλύτερος σε επιφάνεια ο αισθητήρας τόσο μεγαλύτερη η δυνατότητα να συγκεντρώσει περισσότερο φως για τον ίδιο αριθμό megapixel και φυσικά τόσο βελτιώνεται η ποιότητα των εικόνων σε συνθήκες χαμηλού φωτισμού. Η διαφορά στους αισθητήρες με υψηλότερη αρίθμηση megapixel είναι ότι μπορούν να παράγουν εικόνες με περισσότερες λεπτομέρειες.
Παρακάτω σας παραθέτω την διαφορά μεγέθους των αισθητήρων από διάφορες κάμερες ώστε να γίνει κατανοητό το ότι δεν μπορούμε να έχουμε τις ίδιες απαιτήσεις πχ από τον αισθητήρα ενός κινητού που η επιφάνειά του είναι κατά δεκάδες φορές μικρότερος από τον αισθητήρα μιας dslr με τον ίδιο όμως αριθμό εικονοστοιχείων. Δείτε την διαφορά μεγέθους του αισθητήρα 1/2.3’’ ενός κινητού και μιας dslr full frame 35mm
(πηγή)
Εστιακό μήκος
Πηγή
Το εστιακό μήκος είναι η απόσταση μεταξύ του φακού και του αισθητήρα. Όσο μικραίνει αυτή η απόσταση τόσο μικρότερη μεγέθυνση του αντικειμένου έχουμε αλλά μεγαλώνει το οπτικό πεδίο. Οι κάμερες των κινητών έχουν μικρά εστιακά μήκη και μικρούς αισθητήρες λόγω χώρου με αποτέλεσμα ευρύ οπτικό πεδίο και λιγότερη μεγέθυνση.
Οπτικό πεδίο
Το οπτικό πεδίο είναι απλά η περιοχή που συλλαμβάνεται από την κάμερα.
Παράδειγμα διαφορετικών Οπτικών πεδίων (Πηγή)
Διάφραγμα και αριθμός f
Το Διάφραγμα είναι η οπή από όπου περνά το φως για να φτάσει στον αισθητήρα. Όσο πιο ανοιχτό το διάφραγμα τόσο περισσότερο φως μπορεί να περάσει μέσα. Η διαβάθμιση του διαφράγματος εκφράζεται σαν νούμερο f (ονομάζεται επίσης εστιακή αναλογία, f-stop ή σχετικό διάφραγμα) και προκύπτει από τον τύπο νούμερο f = F / D όπου F είναι η εστιακή απόσταση του φακού και D η διάμετρος του διαφράγματος. Όσο η εστιακή απόσταση μεγαλώνει ή όσο το διάφραγμα μικραίνει τόσο ο αριθμός f μεγαλώνει με αποτέλεσμα να μειώνεται η φωτεινότητα.
Μικρότερα νούμερα f επιτρέπουν μεγαλύτερη έκθεση διότι αντιπροσωπεύουν τα μεγαλύτερα ανοίγματα.
Πηγή
Το f επηρεάζει επίσης το βάθος πεδίου (DOF)depth of field.
Διάφραγμα και Βάθος πεδίου (DOF)
Σύμφωνα με την Google Βάθος πεδίου (DOF) είναι "η απόσταση μεταξύ του πλησιέστερου και του πλέον απομακρυσμένου σημείου μέσα στην οποία τα αντικείμενα είναι εστιασμένα (καθαρά)."
Πηγή
Ο γενικός κανόνας είναι: Όσο μεγαλύτερο διάφραγμα (μικρότερος αριθμός f) τόσο μικρότερο είναι το βάθος πεδίου DOF. Οι παρακάτω φωτογραφίες δείχνουν την επίδραση των διαφόρων μεγεθών διαφράγματος στο βάθος πεδίου DOF.
Πηγή
Πηγή
Μegapixels
Μια λέξη που έχει γίνει “καραμέλα” και οι περισσότεροι άνθρωποι χρησιμοποιούν στις μέρες μας. Περισσότερα megapixels μεταφράζονται σε φωτογραφίες με υψηλότερη ανάλυση και καλύτερη δυνατότητα μεγέθυνσης χωρίς να χάσει πάρα πολλές λεπτομέρειες. Γενικά όσο περισσότερα τα megapixels τόσο καλύτερα.
Όσο περισσότερα megapixels τόσο μεγαλύτερη η λεπτομέρεια, με αποτέλεσμα ευκρινέστερες και πιο λεπτομερείς εικόνες.
UltraPixels
Η αύξηση των εικονοστοιχείων αυτός κάθε αυτός δεν έχει νόημα γιατίπροσπαθώντας να χωρέσω στην ίδια επιφάνεια όλο και περισσότερα, τι κάνω, τους μικραίνω το μέγεθος άρα παίρνω λιγότερο φώς δεδομένου ότι η ίδια ποσότητα φωτός κατανέμεται μεταξύ περισσότερων εικονοστοιχείων. Μερικοί κατασκευαστές όπως η HTC λάνσαραν αισθητήρες με λιγότερα εικονοστοιχεία αλλά με μεγαλύτερο μέγεθος του κάθε εικονοστοιχείου, επιτρέποντας έτσι περισσότερο φως. Τους αισθητήρες αυτούς τους ονόμασαν αισθητήρες με UltraPixels. Αυτό βελτίωσε τις φωτογραφίες πουλαμβάνονται σε συνθήκες χαμηλού φωτισμού, αλλά οδήγησε σε μικρότερη λεπτομέρεια σε καλές συνθήκες φωτισμού.
Ταχύτητα κλείστρου
Το κλείστρο της κάμερας θα το παρομοιάσω με μια κουρτίνα που όταν την ανοίγω επιτρέπω στο φως να περάσει. Όσο περισσότερο χρόνο είναι το κλείστρο ανοιχτό τόσο περισσότερο φως θα περάσει στον αισθητήρα άρα τόσο πιο φωτεινή θα είναι η εικόνα. Αντίστοιχα όσο λιγότερο χρόνο ανοίξει τόσο πιο σκοτεινή θα είναι η εικόνα. Η ταχύτητα κλείστρου συνήθως μετριέται σε κλάσματα του δευτερολέπτου, αλλά σε μερικά κινητά υπάρχει η δυνατότητα να εκθέσουν σε μεγαλύτερους χρόνους. Για παράδειγμα κάποια τηλέφωνα Xiaomi μπορούν να εκθέσουν για 32sec.
Ο χρόνος όμως που παραμένει ανοιχτό το κλείστρο καθορίζει και το τι θα “γράψω” στον αισθητήρα από θέμα κίνησης.
Μεγάλοι χρόνοι έκθεσης, πολύ φως αλλά και πολύ “κουνημένες” φωτογραφίες.
Μικροί χρόνοι, λίγο φως αλλά “πάγωμα” της κίνησης
Ευαισθησία ISO
Το ISO είναι μια τυποποιημένη κλίμακα για τη μέτρηση της ευαισθησία στο φως. Στην κάμερα η ρύθμιση ISO καθορίζει το πόσο ευαίσθητος είναι ο αισθητήρας της κάμερας στο φως, σε χαμηλές ρυθμίσεις ISO ο αισθητήρας θα είναι λιγότερο ευαίσθητος στο φως, δίνοντας έτσι μια πιο σκοτεινή εικόνα. Αν και ακούγεται σαν μια εύκολη λύση να ορίσετε μια υψηλότερη ρύθμιση ISO για να τραβήξετε φωτογραφίες σε συνθήκες χαμηλού φωτισμού, αυτό όμως αυξάνει το θόρυβο στην τελική εικόνα. Έτσι, πρέπει να βρεθεί μια ισορροπία μεταξύ της ταχύτητας κλείστρου και της ρύθμισης ISO, για να πάρετε τη σωστή ευαισθησία στο διαθέσιμο φως, χωρίς θάμπωμα της εικόνας από μια πολύ αργή ταχύτητα κλείστρου ή θορύβου από μια πάρα πολύ υψηλή ρύθμιση ISO.
Σταθεροποίηση εικόνας
Επειδή είναι δύσκολο να κρατηθεί ένα κινητό τηλέφωνο τελείως ακίνητο κατά την λήψη μιας φωτογραφίας, η σταθεροποίηση εικόνας έρχεται για να βοηθήσει. Υπάρχουν σταθεροποιητές εικόνας hardware οι λεγόμενοι Οπτικοί σταθεροποιητές (optical image stabilization OIS)
Και οι σταθεροποιητές μέσω λογισμικού (electronic image stabilization EIS)
Οι Οπτικοί σταθεροποιητές OIS δίνουν καλύτερα αποτελέσματα αλλά βασίζονται σε υλικά που ανεβάζουν το κόστος και είναι δύσκολο λόγω χώρου να προσαρμοστούν στην μικρή φωτογραφική μηχανή ενός κινητού.
Οι Οπτικοί σταθεροποιητές OIS μετακινούν το φακό της φωτογραφικής μηχανής για να αντισταθμίσει την οποιαδήποτε κίνηση της κάμερας, αυτό μπορεί να γίνει με ένα γυροσκόπιο το οποίο παρακολουθεί τις κινήσεις της κάμερας και ηλεκτρομαγνήτες οι οποίοι κρατούν τα οπτικά μέρη της κάμερας όσο το δυνατόν πιο σταθερά, ενώ η κάμερα μπορεί να κουνιέται από το χέρι του χρήστη.
Oι σταθεροποιητές μέσω λογισμικού EIS από την άλλη πλευρά δεν έχoυν καμία υποστήριξη υλικού, αλλά λειτουργούν μέσω software, κάνοντας πράγματα όπως την αλλαγή των τιμών του ISO και της ταχύτητας του κλείστρου ή χρησιμοποιώντας τεχνικές όπως το “ burst shot” πολλές λήψεις η μία πίσω από την άλλη και επιλέγοντας τις εικόνες με το λιγότερο θάμπωμα.
Υψηλό δυναμικό εύρος (HDR High Dynamic Range)
Το Υψηλό δυναμικό εύρος HDR χρησιμοποιείται όταν έχουμε θέματα με υψηλή αντίθεση, πχ ένα κτίριο σε σκιά με φόντο ένα λαμπερό ουρανό. Σε τέτοιες περιπτώσεις κάνουμε λήψη 2 ή περισσοτέρων φωτογραφιών με διαφορετικές τιμές έκθεσης τις συνθέτουμε και κρατάμε στην τελική μας σύνθεση τα σωστά φωτισμένα σημεία της κάθε φωτογραφίας.
Το Υψηλό δυναμικό εύρος HDR μπορεί μερικές φορές να γίνει και μέσω λογισμικού, όπου η εικόνα γίνεται αυτόματα φωτεινότερη στις σκοτεινές περιοχές και πιο σκούρα στις φωτεινές περιοχές.
Εδώ ένα παράδειγμα με 4 φωτογραφίες
Οι οποίες μετά την σύνθεση έγιναν έτσι
Πηγή
Σύνοψη
Οι κάμερες των κινητών έχουν σχεδιαστεί για να είναι ευέλικτες και να προσαρμόζονται στην κάθε στιγμή , χωρίς όμως να είναι περίπλοκες. Οι αισθητήρες είναι μικροί λόγω του μικρού μεγέθους του κινητού, η εστιακή απόσταση των φακών και το διάφραγμα είναι τις περισσότερες φορές αν όχι όλες σταθερά, και τι σημαίνει αυτό πρακτικά; Δεν μπορείτε να “παίξετε” με το βάθος πεδίου, για τον απλούστατο λόγο ότι δεν υπάρχει ο χώρος να τα φιλοξενήσει.
Ο φακός είναι ευρυγώνιος έτσι ώστε να καλύπτει τον μέσο χρήστη για τις περισσότερες των περιπτώσεων. Είναι αυτονόητο ότι δεν υπάρχουν έξτρα και παρελκόμενα τα οποία μπορούν να προσαρμοστούν στην φωτογραφική του κινητού μας.
Φωτογραφία είναι η αξιοποίηση του διαθέσιμου φωτός και η αποτύπωσή του. Αυξήσετε την ταχύτητα του κλείστρου, λιγότερο φως θα φτάσει στον αισθητήρα της φωτογραφικής σας, για να αντισταθμίσετε, θα πρέπει είτε να αυξήσετε την ευαισθησία (ISO) ή να ανοίξετε το διάφραγμά σας (στα κινητά δεν αλλάζει). Θυμηθείτε το τρίγωνο της έκθεσης, αν πειράξω ένα από τα τρία πρέπει να αντισταθμίσω με κάποιο από τα άλλα δύο.
Καλές φωτογραφίες σε όλους
Σας ευχαριστώ για την ανάγνωση αυτού του νήματος το οποίο βασίστηκε στο νήμα του en.miui.com στο οποίο πρόσθεσα και δικά μου στοιχεία.
Παναγιώτης 17/7/2016
Πηγές:
pocketnow.com
techspot.com
techhive.com
photographyelement.com
gsmarena.com
photoaxe.com
fujifilm-blog.com
damienfournier.com
en.wikipedia.org
Οι κάμερες των κινητών τηλεφώνων κυκλοφορούν για πάνω από 15 χρόνια και δεν είναι κάτι νέο για τους χρήστες κινητής τηλεφωνίας, αλλά ξέρετε όμως πώς λειτουργούν;
Kάμερα του Nokia Lumia 925 (Πηγή)
Λίγη Ιστορία
Η Sharp SH04, SCH-V200 της Samsung και η Kyocera VP-210 ήταν μεταξύ των πρώτων τηλεφώνων με κάμερα στην αγορά.
Το Kyocera VP-210 κυκλοφόρησε το 1999, είχε μια έγχρωμη TFT οθόνη 2 ιντσών και 0,11-megapixels μπροστινή κάμερα η οποία μπορούσε να επεξεργαστεί βίντεο 2 καρέ το δευτερόλεπτο και επίσης να λάβει 20 φωτογραφίες για να στείλετε μέσω e-mail.
Το SH04 Sharp κυκλοφόρησε στην Ιαπωνία από την J-Phone (τώρα SoftBank Mobile) το Νοέμβριο του 2000. Η SH04 είχε μια φωτογραφική μηχανή 0,11-megapixels και μπορούσε όχι μόνο να τραβήξει φωτογραφίες αλλά και να τις στείλει σε ηλεκτρονική μορφή.
Μερικές από τις καινοτομίες στις Κάμερες των κινητών
Ξεχωριστό πλήκτρο κλείστρου
Αυτόματη εστίαση
Το Sony Ericson K750 είχε αυτόματη εστίαση και φακό με κινητά μέρη που της έδινε προβάδισμα στον τομέα εστίαση. Κυκλοφόρησε το 2005 και είχεκάμερα 2 megapixel, αυτόματης εστίασης με φλας LED
Οπτικό ζουμ
Το Nokia N93 κυκλοφόρησε το 2006, η κάμερα του ήταν 3,15 megapixel, με οπτικά μέρη Carl Zeiss, οπτικό zoom 3X, αυτόματη εστίαση και φλας LED. Το ζουμ όμως έκανε τόσο πολύ θόρυβο που δυστυχώς ακουγόταν στα βίντεο που τραβούσε. Επίσης λόγω του ζουμ μειώθηκε η φωτεινότητα στον αισθητήρα.
Κινητό τηλέφωνο με 3D φωτογραφική μηχανή
Η HTC και η LG δημιούργησαν το 2011 κινητά τηλέφωνα με φωτογραφική μηχανή 3D. Είχαν διπλές κάμερες των 5MP για λήψη φωτογραφιών ή εγγραφή βίντεο σε στερεογραφική μορφή 3D. Δεδομένου ότι δεν υπήρχε ζήτηση η ιδέα έμεινε στα ράφια.
Το τρίγωνο της έκθεσης
Το τρίγωνο της έκθεσης δείχνει τη σχέση μεταξύ των μεταβλητών: Ταχύτητα κλείστρου, Ευαισθησία ISO και Άνοιγμα διαφράγματος.
Οι τρεις μεταβλητές είναι άρρηκτα συνδεδεμένες μεταξύ τους και η όποια μεταβολή της μιας επηρεάζει αυτομάτως την άλλη. Παρακάτω θα εξηγήσω τους όρους με περισσότερες λεπτομέρειες.
Προδιαγραφές και Όροι
Φακός
Σκοπός του φακού είναι να εστιάσει το φως πάνω στον αισθητήρα της κάμερας, αποτυπώνοντας την εικόνα όσο το δυνατόν πιο καθαρή και ευκρινές. Ο φακός αποτελείται από πολλαπλά στοιχεία γυαλιού ή πλαστικού. Είναι αυτονόητο ότι οι γυάλινοι φακοί δίνουν καλύτερες και πιο ζωντανές εικόνες αλλά φυσικά είναι και πιο ακριβοί.
Υπάρχουν δύο είδη φακών: Σταθερής εστίασης (fixed focus) και Αυτόματης εστίασης (auto focus). H αυτόματη εστίαση επιτυγχάνεται ως εξής: το τελικό στοιχείο ή ομάδα στοιχείων του φακού πρέπει να πλησιάσουν ή να απομακρυνθούν από τον αισθητήρα για να πάρουμε την καθαρότερη εικόνα.
Αυτόματη εστίαση
Η αυτόματη εστίαση σκοπό έχει να “ρυθμίσει” τον φακό έτσι ώστε να στείλει στον αισθητήρα το φως της περιοχής της εικόνας που έχουμε επιλέξει και θέλουμε να επικεντρωθεί η εστίαση. Η περιοχή εστίασης μπορεί να επιλεγεί αυτόματα από το λογισμικό της κάμερας ή στα περισσότερα κινητά πατώντας στην οθόνη για να επιλέξουμε μια συγκεκριμένη περιοχή. Στα κινητά η εστίαση μπορεί να είναι είτε με παθητικό τρόπο όπως η ανίχνευση αντίθεσης ή με ενεργό μηχανισμό όπως η μέτρηση με λέιζερ.
Με την ανίχνευση αντίθεσης μετακινούνται τα στοιχεία του φακού μέχρι η αντίθεση μεταξύ γειτονικών εικονοστοιχείων να είναι η μέγιστη δυνατή, σε συνθήκες όμως χαμηλού φωτισμού είναι πιο αργή και λιγότερο ακριβής.
Η εστίαση με λέιζερ είναι ταχύτερη και πιο ακριβής δεδομένου ότι η διάταξη του λέιζερ μετρά την απόσταση έως το αντικείμενο και “λέει” στα στοιχεία του φακού σε ποια θέση να πρέπει να τοποθετηθούν. Επειδή όμως το εύρος του λέιζερ είναι περιορισμένο, αν το αντικείμενό μας είναι μακριά τότε η μέθοδος της ανίχνευση αντίθεσης υπερτερεί έναντι του λέιζερ. Τα LG G3 και G4, καθώς και το OnePlus 2 χρησιμοποιούν εστίαση με λέιζερ.
Η μέθοδος Ανίχνευσης φάσης είναι η νεότερη μέθοδος και η πιο περίπλοκη. Χρησιμοποιεί ένα κυρτό φακό και στη συνέχεια συγκρίνει την θαμπάδα των εικόνων από τα δύο άκρα της καμπύλης για τον υπολογισμό της βέλτιστης εστίασης. Το Iphone 6 και το Samsung S5 χρησιμοποιούν αυτή τη μέθοδο.
Αισθητήρας κάμερας
Αισθητήρας 16-megapixel 1/2.3" OmniVision OV16820 CMOS (πηγή)
Ο αισθητήρας είναι το τμήμα της φωτογραφικής μηχανής που πραγματικά «συλλαμβάνει και αποτυπώνει» την εικόνα. Σχεδόν όλα τα κινητά τηλέφωνα με κάμερα χρησιμοποιούν σαν αισθητήρες συμπληρωματικούς ημιαγωγούς μετάλλου-οξειδίου (CMOS) λόγω του κόστους και των χαμηλότερων απαιτήσεων που έχουν από την μπαταρία.
Ο αισθητήρας CMOS είναι ένα πολύπλοκο ολοκληρωμένο κύκλωμα που αποτελείται από ενισχυτές, τρανζίστορ, φωτοανιχνευτές με κύριο ρόλο να συλλάβει το φως και συχνά να κάνει και μια μορφή επεξεργασίας και διαχείριση ενέργειας. Ο αισθητήρας παρέχει τα ανεπεξέργαστα δεδομένα στο λογισμικό της κάμερας του κινητού.
Ένας αισθητήρας 1 megapixel έχει συστοιχία με 1 εκατομμύριο φωτοανιχνευτές (pixel) . Όσο μεγαλύτερος σε επιφάνεια ο αισθητήρας τόσο μεγαλύτερη η δυνατότητα να συγκεντρώσει περισσότερο φως για τον ίδιο αριθμό megapixel και φυσικά τόσο βελτιώνεται η ποιότητα των εικόνων σε συνθήκες χαμηλού φωτισμού. Η διαφορά στους αισθητήρες με υψηλότερη αρίθμηση megapixel είναι ότι μπορούν να παράγουν εικόνες με περισσότερες λεπτομέρειες.
Παρακάτω σας παραθέτω την διαφορά μεγέθους των αισθητήρων από διάφορες κάμερες ώστε να γίνει κατανοητό το ότι δεν μπορούμε να έχουμε τις ίδιες απαιτήσεις πχ από τον αισθητήρα ενός κινητού που η επιφάνειά του είναι κατά δεκάδες φορές μικρότερος από τον αισθητήρα μιας dslr με τον ίδιο όμως αριθμό εικονοστοιχείων. Δείτε την διαφορά μεγέθους του αισθητήρα 1/2.3’’ ενός κινητού και μιας dslr full frame 35mm
(πηγή)
Εστιακό μήκος
Πηγή
Το εστιακό μήκος είναι η απόσταση μεταξύ του φακού και του αισθητήρα. Όσο μικραίνει αυτή η απόσταση τόσο μικρότερη μεγέθυνση του αντικειμένου έχουμε αλλά μεγαλώνει το οπτικό πεδίο. Οι κάμερες των κινητών έχουν μικρά εστιακά μήκη και μικρούς αισθητήρες λόγω χώρου με αποτέλεσμα ευρύ οπτικό πεδίο και λιγότερη μεγέθυνση.
Οπτικό πεδίο
Το οπτικό πεδίο είναι απλά η περιοχή που συλλαμβάνεται από την κάμερα.
Παράδειγμα διαφορετικών Οπτικών πεδίων (Πηγή)
Διάφραγμα και αριθμός f
Το Διάφραγμα είναι η οπή από όπου περνά το φως για να φτάσει στον αισθητήρα. Όσο πιο ανοιχτό το διάφραγμα τόσο περισσότερο φως μπορεί να περάσει μέσα. Η διαβάθμιση του διαφράγματος εκφράζεται σαν νούμερο f (ονομάζεται επίσης εστιακή αναλογία, f-stop ή σχετικό διάφραγμα) και προκύπτει από τον τύπο νούμερο f = F / D όπου F είναι η εστιακή απόσταση του φακού και D η διάμετρος του διαφράγματος. Όσο η εστιακή απόσταση μεγαλώνει ή όσο το διάφραγμα μικραίνει τόσο ο αριθμός f μεγαλώνει με αποτέλεσμα να μειώνεται η φωτεινότητα.
Μικρότερα νούμερα f επιτρέπουν μεγαλύτερη έκθεση διότι αντιπροσωπεύουν τα μεγαλύτερα ανοίγματα.
Πηγή
Το f επηρεάζει επίσης το βάθος πεδίου (DOF)depth of field.
Διάφραγμα και Βάθος πεδίου (DOF)
Σύμφωνα με την Google Βάθος πεδίου (DOF) είναι "η απόσταση μεταξύ του πλησιέστερου και του πλέον απομακρυσμένου σημείου μέσα στην οποία τα αντικείμενα είναι εστιασμένα (καθαρά)."
Πηγή
Ο γενικός κανόνας είναι: Όσο μεγαλύτερο διάφραγμα (μικρότερος αριθμός f) τόσο μικρότερο είναι το βάθος πεδίου DOF. Οι παρακάτω φωτογραφίες δείχνουν την επίδραση των διαφόρων μεγεθών διαφράγματος στο βάθος πεδίου DOF.
Πηγή
Πηγή
Μegapixels
Μια λέξη που έχει γίνει “καραμέλα” και οι περισσότεροι άνθρωποι χρησιμοποιούν στις μέρες μας. Περισσότερα megapixels μεταφράζονται σε φωτογραφίες με υψηλότερη ανάλυση και καλύτερη δυνατότητα μεγέθυνσης χωρίς να χάσει πάρα πολλές λεπτομέρειες. Γενικά όσο περισσότερα τα megapixels τόσο καλύτερα.
Όσο περισσότερα megapixels τόσο μεγαλύτερη η λεπτομέρεια, με αποτέλεσμα ευκρινέστερες και πιο λεπτομερείς εικόνες.
UltraPixels
Η αύξηση των εικονοστοιχείων αυτός κάθε αυτός δεν έχει νόημα γιατίπροσπαθώντας να χωρέσω στην ίδια επιφάνεια όλο και περισσότερα, τι κάνω, τους μικραίνω το μέγεθος άρα παίρνω λιγότερο φώς δεδομένου ότι η ίδια ποσότητα φωτός κατανέμεται μεταξύ περισσότερων εικονοστοιχείων. Μερικοί κατασκευαστές όπως η HTC λάνσαραν αισθητήρες με λιγότερα εικονοστοιχεία αλλά με μεγαλύτερο μέγεθος του κάθε εικονοστοιχείου, επιτρέποντας έτσι περισσότερο φως. Τους αισθητήρες αυτούς τους ονόμασαν αισθητήρες με UltraPixels. Αυτό βελτίωσε τις φωτογραφίες πουλαμβάνονται σε συνθήκες χαμηλού φωτισμού, αλλά οδήγησε σε μικρότερη λεπτομέρεια σε καλές συνθήκες φωτισμού.
Ταχύτητα κλείστρου
Το κλείστρο της κάμερας θα το παρομοιάσω με μια κουρτίνα που όταν την ανοίγω επιτρέπω στο φως να περάσει. Όσο περισσότερο χρόνο είναι το κλείστρο ανοιχτό τόσο περισσότερο φως θα περάσει στον αισθητήρα άρα τόσο πιο φωτεινή θα είναι η εικόνα. Αντίστοιχα όσο λιγότερο χρόνο ανοίξει τόσο πιο σκοτεινή θα είναι η εικόνα. Η ταχύτητα κλείστρου συνήθως μετριέται σε κλάσματα του δευτερολέπτου, αλλά σε μερικά κινητά υπάρχει η δυνατότητα να εκθέσουν σε μεγαλύτερους χρόνους. Για παράδειγμα κάποια τηλέφωνα Xiaomi μπορούν να εκθέσουν για 32sec.
Ο χρόνος όμως που παραμένει ανοιχτό το κλείστρο καθορίζει και το τι θα “γράψω” στον αισθητήρα από θέμα κίνησης.
Μεγάλοι χρόνοι έκθεσης, πολύ φως αλλά και πολύ “κουνημένες” φωτογραφίες.
Μικροί χρόνοι, λίγο φως αλλά “πάγωμα” της κίνησης
Ευαισθησία ISO
Το ISO είναι μια τυποποιημένη κλίμακα για τη μέτρηση της ευαισθησία στο φως. Στην κάμερα η ρύθμιση ISO καθορίζει το πόσο ευαίσθητος είναι ο αισθητήρας της κάμερας στο φως, σε χαμηλές ρυθμίσεις ISO ο αισθητήρας θα είναι λιγότερο ευαίσθητος στο φως, δίνοντας έτσι μια πιο σκοτεινή εικόνα. Αν και ακούγεται σαν μια εύκολη λύση να ορίσετε μια υψηλότερη ρύθμιση ISO για να τραβήξετε φωτογραφίες σε συνθήκες χαμηλού φωτισμού, αυτό όμως αυξάνει το θόρυβο στην τελική εικόνα. Έτσι, πρέπει να βρεθεί μια ισορροπία μεταξύ της ταχύτητας κλείστρου και της ρύθμισης ISO, για να πάρετε τη σωστή ευαισθησία στο διαθέσιμο φως, χωρίς θάμπωμα της εικόνας από μια πολύ αργή ταχύτητα κλείστρου ή θορύβου από μια πάρα πολύ υψηλή ρύθμιση ISO.
Σταθεροποίηση εικόνας
Επειδή είναι δύσκολο να κρατηθεί ένα κινητό τηλέφωνο τελείως ακίνητο κατά την λήψη μιας φωτογραφίας, η σταθεροποίηση εικόνας έρχεται για να βοηθήσει. Υπάρχουν σταθεροποιητές εικόνας hardware οι λεγόμενοι Οπτικοί σταθεροποιητές (optical image stabilization OIS)
Και οι σταθεροποιητές μέσω λογισμικού (electronic image stabilization EIS)
Οι Οπτικοί σταθεροποιητές OIS δίνουν καλύτερα αποτελέσματα αλλά βασίζονται σε υλικά που ανεβάζουν το κόστος και είναι δύσκολο λόγω χώρου να προσαρμοστούν στην μικρή φωτογραφική μηχανή ενός κινητού.
Οι Οπτικοί σταθεροποιητές OIS μετακινούν το φακό της φωτογραφικής μηχανής για να αντισταθμίσει την οποιαδήποτε κίνηση της κάμερας, αυτό μπορεί να γίνει με ένα γυροσκόπιο το οποίο παρακολουθεί τις κινήσεις της κάμερας και ηλεκτρομαγνήτες οι οποίοι κρατούν τα οπτικά μέρη της κάμερας όσο το δυνατόν πιο σταθερά, ενώ η κάμερα μπορεί να κουνιέται από το χέρι του χρήστη.
Oι σταθεροποιητές μέσω λογισμικού EIS από την άλλη πλευρά δεν έχoυν καμία υποστήριξη υλικού, αλλά λειτουργούν μέσω software, κάνοντας πράγματα όπως την αλλαγή των τιμών του ISO και της ταχύτητας του κλείστρου ή χρησιμοποιώντας τεχνικές όπως το “ burst shot” πολλές λήψεις η μία πίσω από την άλλη και επιλέγοντας τις εικόνες με το λιγότερο θάμπωμα.
Υψηλό δυναμικό εύρος (HDR High Dynamic Range)
Το Υψηλό δυναμικό εύρος HDR χρησιμοποιείται όταν έχουμε θέματα με υψηλή αντίθεση, πχ ένα κτίριο σε σκιά με φόντο ένα λαμπερό ουρανό. Σε τέτοιες περιπτώσεις κάνουμε λήψη 2 ή περισσοτέρων φωτογραφιών με διαφορετικές τιμές έκθεσης τις συνθέτουμε και κρατάμε στην τελική μας σύνθεση τα σωστά φωτισμένα σημεία της κάθε φωτογραφίας.
Το Υψηλό δυναμικό εύρος HDR μπορεί μερικές φορές να γίνει και μέσω λογισμικού, όπου η εικόνα γίνεται αυτόματα φωτεινότερη στις σκοτεινές περιοχές και πιο σκούρα στις φωτεινές περιοχές.
Εδώ ένα παράδειγμα με 4 φωτογραφίες
Οι οποίες μετά την σύνθεση έγιναν έτσι
Πηγή
Σύνοψη
Οι κάμερες των κινητών έχουν σχεδιαστεί για να είναι ευέλικτες και να προσαρμόζονται στην κάθε στιγμή , χωρίς όμως να είναι περίπλοκες. Οι αισθητήρες είναι μικροί λόγω του μικρού μεγέθους του κινητού, η εστιακή απόσταση των φακών και το διάφραγμα είναι τις περισσότερες φορές αν όχι όλες σταθερά, και τι σημαίνει αυτό πρακτικά; Δεν μπορείτε να “παίξετε” με το βάθος πεδίου, για τον απλούστατο λόγο ότι δεν υπάρχει ο χώρος να τα φιλοξενήσει.
Ο φακός είναι ευρυγώνιος έτσι ώστε να καλύπτει τον μέσο χρήστη για τις περισσότερες των περιπτώσεων. Είναι αυτονόητο ότι δεν υπάρχουν έξτρα και παρελκόμενα τα οποία μπορούν να προσαρμοστούν στην φωτογραφική του κινητού μας.
Φωτογραφία είναι η αξιοποίηση του διαθέσιμου φωτός και η αποτύπωσή του. Αυξήσετε την ταχύτητα του κλείστρου, λιγότερο φως θα φτάσει στον αισθητήρα της φωτογραφικής σας, για να αντισταθμίσετε, θα πρέπει είτε να αυξήσετε την ευαισθησία (ISO) ή να ανοίξετε το διάφραγμά σας (στα κινητά δεν αλλάζει). Θυμηθείτε το τρίγωνο της έκθεσης, αν πειράξω ένα από τα τρία πρέπει να αντισταθμίσω με κάποιο από τα άλλα δύο.
Καλές φωτογραφίες σε όλους
Σας ευχαριστώ για την ανάγνωση αυτού του νήματος το οποίο βασίστηκε στο νήμα του en.miui.com στο οποίο πρόσθεσα και δικά μου στοιχεία.
Παναγιώτης 17/7/2016
Πηγές:
pocketnow.com
techspot.com
techhive.com
photographyelement.com
gsmarena.com
photoaxe.com
fujifilm-blog.com
damienfournier.com
en.wikipedia.org
