Čo všetko by ste mali vedieť o fotoaparáte v smartfóne? Sledujte

V súčasnej dobe je azda jediným rozdielnom medzi smartfónmi fotoaparát. Mnohí ale vidia iba rozlíšenie, no ostatné, často aj podstatne podstatnejšie parametre prehliadajú.

Poďme sa preto pozrieť na to, s čím všetkým sa môžete pri fotoaparáte v smartfóne stretnúť a čo jednotlivé prvky hovoria o možnom výsledku, teda fotografii či videu.

Časy kedy sme pri smartfónoch sledovali iba rozlíšenie fotoaparátu sú veľmi dávno preč. Stále však existuje obrovská báza používateľov, ktorí reagujú iba na to. Niet sa preto čomu čudovať, že výrobcovia prichádzajú so stále vyšším a vyšším číslom pri rozlíšení. Dočkali sme sa 50 Mpx, 100 Mpx ba dokonca aj 200 Mpx snímačov. Už len málokomu napadne, že je to úplná zbytočnosť a s kvalitou výslednej fotografie to už vôbec nesúvisí? Prečo? Lebo fyzika. A tú oklamať stále nevieme. O čom je vlastne reč?

Rozlíšenie

Pozrime sa najskôr na tú najčastejšie omieľanú veličinu pri fotoaparátoch v smartfónoch. Rozlíšenie hovorí o počte pixlov (fotodiódy reagujúce na svetlo, ktoré premieňajú na elektrický signál) na konkrétnom snímači, resp. snímačoch, ktoré výrobca do smartfónu osadil. Pri 50 Mpx rozlíšení sa bavíme o rozlíšení 8 192 x 6 144 px, pri 200 Mpx je to až 16 300 x 12 250 px! Aké mikroskopické musia byť jednotlivé pixely…

Viete aké rozlíšenie má najnovšia vlajková loď, profesionálny fotoaparát Canon EOS R1? 24 Mpx (6 000 x 4 000 px). Na snímači s veľkosťou označovanou ako Full-frame. Čo myslíte, z čoho budú kvalitnejšie zábery?

Veľkosť čipu

Toto je výrazne dôležitejší parameter ako rozlíšenie. Pritom veľmi úzko spolu súvisia. Kým v minulosti (nie tak dávnej) boli snímače s veľkosťou 1/2,3″ a 1/2,5″ rozšíreným štandardom, dnes sa v top-end smartfónoch vieme stretnúť so snímačmi s veľkosťou až 1″ (Xiaomi 14 Ultra, Huawei Pura 70 Ultra, Oppo Find X7 Ultra, Vivo X100 Pro…)! A to je už poriadne veľký snímač. A keďže fyzika nepustí, čím väčší snímač (nie rozlíšenie), tým viac svetla vie prijať a spracovať a tým kvalitnejší záber vo výsledku získame, aj počas horších svetelných podmienok (prítmie, večer, tma…).

Mimochodom, vyššie spomíname veľkosti hlavných fotoaparátov. Tie ostatné, od selfie kamery, cez ultraširokouhlý až po zoomový majú často výrazne menšie rozmery.

Pre zaujímavosť, takéto veľké snímače sme mali včera a dnes vo vlajkových lodiach v porovnaní s „veľkými“ fotoaparátmi a profesionálmi s full-frame snímačmi.

Veľkosť pixelu (…μm)

S rozlíšením a veľkosťou snímača potom súvisí aj veľkosť pixelu, teda fotodiódy, ktorá spracováva svetlo a premieňa ho na elektrický signál, ktorý nakoniec vytvorí digitálny obraz snímanej scény. Občas totiž výrobcovia odmietajú povedať aký veľký snímač do svojho smartfónu osadili a radšej čarujú s veľkosťou pixelu. Táto pre bežného človeka nič nehovoriaca veličina je ďalším výmyslom marketérov. Čím väčšie, tým lepšie.

V súčasnosti majú smartfóny veľkosť pixelu na úrovni okolo 1,1 μm, 1,2 μm, 1,3 μm až po 1,6 μm v prípade spomínaného 1″ snímača vo vybraných čínskych top-end modeloch. Taký Samsung Galaxy S24 Ultra s 200 Mpx snímačom má ale veľkosť pixeliu len 0,6 μm!

Ak sa pozrieme na profesionálne fotoaparáty, tie majú veľkosť pixelu okolo 5-6 μm. To je takmer 10x viac ako má najnovší smartfón Samsungu. Aj preto Samsung (i prakticky všetci ďalší výrobcovia) využívajú techniku zvanú pixel binning. Ide o spájanie okolitých pixlov (fotodiód) dokopy. 48 alebo 50 Mpx snímače využívajú na jeden výsledný pixel obrazu 4 fotodiódy a teda majú akoby napríklad až do 3,2 μm fotodiódu, 200 Mpx snímač od Samsungu spája informácie až 8 pixelov (diód) do jedného výsledného pixelu, ktorý vidíte na displeji. Vo výsledku tak nikdy nedostanete 50, 100 či 200 Mpx zábery, ale len 12, či 12,5 Mpx fotografie.

Prečo toto ale výrobcovia pri marketingovej komunikácii zamlčia? Prečo radšej nevyrobia 12 či 12,5 Mpx snímače, ktoré by vo výsledku nemuseli spájať pixely pre lepší výsledok? Dôvodom môže byť aj práca s obrazom a zoom.

Zoom

Toto je jedna z ďalších vlastností, pri ktorých sa už roky výrobcovia predbiehajú. Lebo predsa čím väčší zoom, tým lepšie. No reálne používate zoomovanie pri fotografovaní? Možno aj áno, to vám nikto neberie. A možno ste v priebehu rokov postrehli, že sa akosi zlepšilo.

Na svedomí to majú práve snímače s obrovskými rozlíšeniami. Napríklad 50 Mpx snímač síce využíva pixel binning, no v prípade, že chcete priblížiť vzdialenú scénu, snímač je schopný vyrezať časť obrazu a ponúknuť vám priblíženie bez straty kvality. Teoreticky by sme na 50 Mpx snímači mohli mať 4-násobný zoom, pričom fotografia by stále mala 12,5 Mpx. Kvalita by síce klesla, no stále nie tak ako keď v minulosti digitálne priblíženie iba zväčšovalo existujúci záber.

Zoom ale nevyužívame iba digitálny. Výrobcom aj používateľom ide hlavne o ten optický. A ten dosiahneme iba vďaka objektívu s určitým ohniskom.

Objektív

Najskôr si ale povedzme, čo je vlastne objektív. Ide o sústavu optických členov (šošoviek), ktoré majú isté vlastnosti. Je prakticky nereálne vyrobiť objektív z jedného či dvoch členov bez toho, aby neprodukoval nejaké optické chyby. Práve preto sa do objektívov používajú rôzne typy šošoviek, ktoré tieto optické chyby naprávajú. V praxi potom platí, že čím viac šošoviek, tým lepšia kvalita objektívu.

Svetelnosť (f/…)

S tým zas súvisí svetelnosť objektívu, ktorú nám udáva tzv. clonové číslo. Toto číslo udáva, koľko svetla dokáže prejsť cez objektív na snímač. Tu sú čísla ale hore nohami a čím nižšie číslo, tým lepšie. Ak totiž máme dva identické objektívy a jeden má svetelnosť f/1,6 a druhý f/1,9, lepší bude ten s nižším clonovým číslom.

Ohnisková vzdialenosť (…mm)

Medzi ďalšie vlastnosti a veličiny, s ktorými sa stretnete pri fotoaparátoch smartfónov (ale aj bežných fotoaparátov) je ohnisková vzdialenosť, alebo skrátene ohnisko. Hoci tu boli pokusy o vytvorenie variabilnej ohniskovej vzdialenosti, teda zoomu ako sme ho poznali napríklad pri kompaktných fotoaparátoch, dnes sa jej už nevenuje žiadny výrobca. Namiesto toho na zadnej strane smartfónu nájdeme dva, tri či dokonca štyri a viac objektívov. Každý je pritom iný, každý má svoju fixnú ohniskovú vzdialenosť.

Základom je zhruba 24 mm pre hlavný fotoaparát. Tu môžete nájsť mierne odchýlky od 23 do 26 mm, no tých pár mm nehrá rolu. Mimochodom, bavíme sa o prepočte milimetrov na kinofilm, no tým vás hlbšie nebudeme zaťažovať.

Druhý veľmi často používaný objekív je širokouhlý, resp. ultraširokouhlý. Ten máva okolo 14-16 mm ohnisko a dokáže zachytiť podstatne širší záber. V aplikácii fotoaparátu potom môžete vidieť priblíženie 0,6x alebo 0,7x.

Tretím objektívom býva zväčša ten „zoomový“. Má 2-3x zoom, teda cca 48 až 75 mm ohnisko, ktoré je tiež fixné. Po novom sa ale stretávame aj s väčším zoomom, resp. vyššou ohniskovou vzdialenosťou, a to vďaka periskopickým objektívom, ktoré sú uložené „naležato“. Také vedia ponúknuť pokojne aj 10-násobný zoom, resp. vyše 200 mm ohnisko.

Uhol záberu

Mnohí výrobcovia namiesto určenia ohniskovej vzdialenosti ultraširokouhlého objektívu v prepočte na kinofilm (popisované vyššie), radšej napíšu uhol záberu. Ani táto veličina ale bežnému človeku nič nepovie. Alebo viete, aký široký bude záber pri 120° uhle záberu? Ťažko. No ak vám poviem, že ľudské oko má zhruba 85°-95° uhol záberu, už budete vedieť, že ide o čosi širší záber. Reálne vám to ale nič poriadne nepovie. Tu ale platí, že čím vyššie číslo v uhle záberu, tým väčšiu scénu odfotíte. Na druhej strane ale hrozí, že čím širokouhlejší objektív, tým viac optických chýb bude na okraji, hlavne môžu byť rozostrené a rozmazané.

Zaostrovanie

S tým súvisí zaostrovanie, ktorých dnes poznáme niekoľko typov. Základné a to najhoršie je tzv. detekcia kontrastu. Veľmi zjednodušene povedané, v tomto prípade snímač, objektív a procesor riešia na základe zosnímaného obrazu, kedy je medzi predmetom pred objektívom a jeho okolím najväčší kontrast. Táto forma autofókusu je ale najpomalšia. Využívala sa hlavne pri lacných fotoaparátoch a teda i v smartfónoch.

Existuje však aj podstatne rýchlejšia forma autofókusu – detekcia fázového posunu. V tomto prípade body autofókusu v snímači využívajú posun fázy medzi dvomi obrazmi na detegovanie bodu zaostrenia. Niekoľko rokov však existujú snímače s funkciou Dual Pixel (ktorú vymyslel Canon), kedy každý jeden pixel na snímači môže byť zároveň aj ostriaci bod pre fázový posun. Detekcia fázového posunu sa označuje aj aj PDAF (Phase Detection Auto Focus).

Viaceré smartfóny na presné a hlavne rýchle zaostrovanie využívajú aj laser. Namiesto toho, aby snímač čakal, kým na senzor dopadne svetlo ako pri detekcii kontrastu alebo PDAF, samotný systém laserového autofókusu vysiela svetlo smerom k objektom pred ním. Zároveň systém počíta čas kým dopadne svetelný lúč na objekt a podľa toho počíta vzdialenosť od predmetu. Na základe toho vie potom systém nastaviť optiku, aby bol obraz ostrý. Laserový autofókus má byť tým najrýchlejším a zároveň najpresnejším, pretože vie výborne zaostrovať aj v zlých svetelných podmienkach. Aj preto väčšinou sa (minimálne pri vlajkových lodiach) využívajú kombinácie týchto autofókusov.

Stabilizácia

Na to, aby aj v horších svetelných podmienkach bol obraz ostrý, nestačí len dobrý autofókus, ale je nutná aj stabilizácia. Vo fotoaparátoch poznáme optickú (OIS), hardvérovú a digitálnu (EIS). V prípade smartfónov ale nie je miesto na to, aby bol hardvérovo stabilizovaný snímač, a tak sa musíme spoliehať len na optickú stabilizáciu, alebo stabilizáciu digitálnu.

Optická je celkom jasná, stabilizované sú optické členy v šošovke. A keďže to nie je lacné ani jednoduché vyrobiť, stabilizovaný býva zväčša len optika hlavného fotoaparátu. Iba máloktoré vlajkové lode majú stabilizované aj ostatné objektívy. Ak majú, je obrovská šanca, že vaše zábery budú ostré a bez roztrasenia.

Digitálna stabilizácia je založená na vyhodnocovaní dát z akcelerometra (pohybový senzor v smartfóne) a samotného obrazu, ktorý sa procesor snaží neustále vyrovnávať.

Azda najlepšia je kombinácia oboch, hlavne vo videu, kde ale je pomerne časté, že v režime video funguje iba digitálna stabilizácia. Toto si musíte overiť pri svojom vysnenom smartfóne. Výrobcovia ale celkom často zamlčujú aký typ stabilizácie a či vôbec nejaký je.