Stačí snímač v smartfóne? Aký je rozdiel oproti tomu v skutočnom fotoaparáte?

Fotoaparáty v smartfónoch sa za posledné roky výrazne zlepšili. To je fakt. No zlepšili sa iba vďaka tomu, že výrobcovia snímačov majú skúsenosti s čipmi pre klasické fotoaparáty. A zlepšujú sa aj tam.

Stále tak platí, že snímač v klasickom fotoaparáte, ideálne aspoň s veľkosťou APS-C, je násobne lepší ako snímač v smartfóne. Slovo násobne by bolo pritom dobré ešte podčiarknuť. Prečo?

Pozrime sa na snímače, teda tie relatívne malé kremíkové plôšky s fotocitlivými diódami, vďaka ktorým už niekoľko desiatok rokov premieňame analógový svet do sveta digitálneho, podrobnejšie. Dlhé roky poznáme dva typy snímačov – CCD a CMOS. CCD, teda Charge-Coupled Device, dnes už v žiadnom novom fotoaparáte či smartfóne nenájdete.

Zato CMOS, teda Complementary Metal-Oxide Semiconductor, snímače nájdete prakticky všade. Dokonca aj tam, kde by ste ich nečakali. Napríklad aj v robotických vysávačoch, detských hračkách, smart hodinkách, či iných najrôznejších meračoch. Tie sú však extrémne malé, s malým rozlíšením. Tam viac netreba.

Ak sa ale vrátime k bežným snímačom, ktoré sú vo fotoaparátoch, bavíme sa o pomerne veľkých kúskoch, kde majú prevahu tzv. APS-C a full-frame snímače. Samozrejme, existujú aj iné snímače, napríklad Micro 4/3 či stredný formát. Venovať sa ale budeme najrozšírenejšiemu, a teda APS-C (Advanced Photo System type-C) snímaču. V skratke ide o polovičnú veľkosť full-frame snímača, resp. 35 mm políčka. Stále je ale dostatočne veľký na tvorenie kvalitných záberov.

Na veľkosti záleží!

V prípade snímačov vo fotoaparátoch to platí viac ako kdekoľvek inde. Platia tu totiž fyzikálne zákony, ktoré dnes nevieme oklamať ani tým, že vo veľkom využívame umelú inteligenciu, resp. strojové učenie na doladenie vytvorených záberov.

Aktuálne jeden z najlepších fotomobilov sveta, Apple iPhone 16 Pro, resp. jeho väčšia verzia 16 Pro Max, majú hlavný snímač od Sony s veľkosťou 1/1,28″. To predstavuje zhruba plochu s veľkosťou 10,3 x 7,7 mm, teda 79,3 mm². Má 48 Mpx rozlíšenie. Viac aktuálne nepotrebujeme vedieť.

Snímač v inej vlajkovej lodi súčasnosti, Samsungu Galaxy S24 Ultra, má veľkosť 1/1,3″ (cca 10 x 7,5 mm = 75 mm²) a 200 Mpx rozlíšenie. Sony Xperia 1 VI, najnovšia vlajková loď japonského výrobcu, ktorý vyrába aj samotné snímače pre väčšinu svetového trhu, má 1/1,35″ (cca 9,5 x 7,1 mm = 67,5 mm²) CMOS snímač s rozlíšením 48 Mpx.

Fyzicky najväčšie snímače montujú do svojich top-end smartfónov Číňania. V takých kúskoch ako Xiaomi 14 Ultra, Huawei Pura 70 Ultra, Oppo Find X7 Ultra či Vivo X100 Pro nájdete až 1″ CMOS snímače s rozlíšením 50 Mpx. Takéto snímače majú veľkosť 13,2 x 8,8 mm, inak povedané, majú plochu 116 mm².

A viete akú veľkosť má APS-C CMOS snímač? Zhruba 24 x 16 mm, čo je vyše 384 mm²! To je 4,8-krát viac, ako je plocha vraj špičkového snímača v iPhone 16 Pro, nehovoriac o tom, že je to 5,1-krát viac, ako v Samsung Galaxy S24 Ultra a až 5,7-krát viac ako v prípade Sony Xperia 1 VI!

Keď to zaokrúhlime, tak súčasné top-end smartfóny majú 5x menší snímač ako základné snímače v moderných CSC fotoaparátoch, napríklad Nikon Z50II. Aby ste si to vedeli predstaviť, pripravili sme aj priame porovnanie veľkostí oboch snímačov:

A teraz sa skúste ešte bez ďalšieho vysvetľovania zamyslieť, ktorý snímač bude lepší? Ktorý ponúkne lepší záber scény a teda i výslednú fotografiu či video…? Fyziku a fyzikálne zákony zatiaľ oklamať nevieme, odpoveď je teda celkom jasná.

V čom je problém?

V prípade fotoaparátov zohráva obrovskú úlohu aj optika, nielen ako samostatná vedná disciplína. Optika je totiž to prvé, cez čo putuje na fotocitlivý snímač to, čo vidíte a to, čo chcete odfotiť či natočiť. Veľmi jednoducho povedané, svetlo dopadá na snímač cez optické členy objektívu.

Už tu vzniká obrovský rozdiel medzi fotoaparátmi v smartfónoch a fotoaparátmi typu Nikon Z50II. Kým objektívy pre Z50II majú niekoľko pomerne masívnych optických členov, v prípade smartfónov sa bavíme o miniatúrnych optických členoch naskladaných extrémne blízko seba. Nech sú už naše súčasné schopnosti výroby akékoľvek pokročilé, nie sme schopní do miniatúrneho objektívu naskladať tak kvalitné optické členy, ako aj do úplne základného objektívu pre CSC fotoaparát. Navyše v prípade fotoaparátov ako je Nikon Z50II si viete objektívy meniť za iné a tým ešte viac meniť či zlepšovať schopnosti už aj tak pomerne veľkého snímača s dostatočným rozlíšením.

Keď svetlo preletí optikou, pristáva na spomínanom snímači, kde sú už fotocitlivé diódy (pixely), ktoré ho spracujú na digitálny obraz. Kým Nikon Z50II má 20,9 Mpx, teda 20 900 000 fotocitlivých bodov, ktoré sú rozložené na ploche 384 mm², taký Samsung Galaxy S24 Ultra ich má 200 000 000 na snímači s veľkosťou 75 mm². Ktoré pixely sú väčšie? Ktoré zachytia viac svetla? Logicky, tie väčšie, nie tie, ktorých je viac.

Výrobcovia smartfónov sa tak uchýlili k tomu, že namiesto veľkosti snímača radšej hovoria o veľkosti jednotlivých pixelov v μm. Táto pre bežného človeka nič nehovoriaca veličina je ďalším výmyslom marketérov. Pre zaujímavosť, v súčasnosti majú smartfóny veľkosť pixelu na úrovni okolo 1,1 μm – 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 pixelu len 0,6 μm! 

Ak sa pozrieme na už spomínaný fotoaparát Nikon Z50II, ten má veľkosť pixelu 4,3 μm. To je 7,1x viac ako má smartfón Samsungu, resp. 3,5x viac ako má iPhone 16 Pro. Aj preto Samsung (i prakticky všetci ďalší výrobcovia) využívajú techniku zvanú pixel binning. Ide o vrituálne spájanie okolitých pixelov (fotodiód) dokopy. 48 alebo 50 Mpx snímače využívajú na jeden výsledný pixel obrazu 4 fotodiódy a teda pixely majú akoby napríklad 2,2 – 3,2 μm. Vo výsledku ale nikdy nedostanete 50, 100 či 200 Mpx zábery, ale len 12, či 12,5 Mpx fotografie. Zrazu už 20,9 Mpx z Nikon Z50II nie je vôbec málo, však?

Celkom zaujímavým rozdielom, skôr ale z praxe, je fotenie do RAW. V prípade smartfónov na tento bezstratový formát prakticky zabudnite. Jediný smartfón, ktorý si vie zapamätať, že má fotiť do RAW aj po vypnutí aplikácie fotoaparátu, je Apple iPhone. V prípade ostatných, Android smartfónov, musíte pri každom zapnutí appky fotoaparátu zapínať aj tzv. režim Pro, v ktorom je fotenie do RAW. Neuveriteľná otrava.

Potom tu prichádza vhod aj otázka ohľadom dát. Pri 50 Mpx snímači sa bavíme o rozlíšení 8 192 x 6 144 px, pri 200 Mpx snímači je to až 16 300 x 12 250 px! Nebyť Pixel Binningu, viete si predstaviť veľkosť súborov (fotografií) čo i len v JPEGu v takomto rozlíšení? A čo také RAW? Desiatky MB, v prípade 200 Mpx čipu pokojne aj nad 100 MB.

Zaujímavým rozdielom je aj citlivosť snímača, teda je schopnosť efektívne zachytávať svetlo a vytvoriť z neho obraz. Laicky povedané – čím vyššie číslo citlivosti, tým vo väčšej tme dokáže snímač zachytávať obraz. Citlivosť sa vyjadruje pomocou ISO.

Kým bežné snímače typu APS-C majú citlivosť na úrovni ISO 100 – ISO 25 600, resp. až pokojne ISO 102 400 v rozšírenom režime, v prípade smartfónov sme radi za ISO 3 200, resp. ISO 12 800 v rozšírenom režime. Mimochodom, Nikon Z50II má citlivosť snímača od ISO 100 do ISO 51 200, v rozšírenom režime je to štvornásobok, teda ISO 204 800!

Aj toto číslo ukazuje ako výrazne zaostávajú snímače v smartfónoch za snímačmi v CSC fotoaparátoch. A to sme ešte nespomenuli stabilizáciu obrazu. Kým k Nikonu Z50II si môžete pripojiť prakticky akýkoľvek stabilizovaný objektív, v smartfónoch sa musíte spoliehať na mikroskopickú stabilizáciu v objektíve, alebo na pomoc digitálnej stabilizácie. Aj tu je obrovský rozdiel, či sú stabilizované viaceré optické členy, akú majú svetelnosť a teda koľko svetla dokážu poslať na snímač. V praxi je tak viac ako isté, že krajšie a ostrejšie zábery budú z „veľkých“ fotoaparátov ako z malých snímačov v smartfónoch.

Jednducho fyziku oklamať nevieme, nech marketéri a komunikačné oddelenia výrobcov smartfónov robia čo len na svete chcú. Smartfóny nikdy kvalitou záberov nedobehnú kvalitu výstupov z reálnych fotoaparátov.

Zároveň by sme nemali zabúdať aj na drobnosti ako fotenie počas jasného počasia, kedy na displeji smartfónu nevidíme prakticky nič. Tu prichádza viac ako vhod elektronický hľadáčik, vďaka ktorému vidíme scénu aj v tom najjasnejšom počasí či počas veľkého prítmia.

Rovnako je dôležité upozorniť aj na to, že smartfón má batériu na všetko, na volanie, písanie správ, sledovanie internetu či sociálnych sietí, navigovanie, platenie, ale aj fotografovanie či natáčanie videa. Ak ale veľa fotíme či natáčame, výdrža batérie smartfónu ide výrazne dole. Na druhej strane pokiaľ sa nám vybije batéria vo fotoaparáte, stačí mať v batohu náhradnú plne nabitú a môžeme pokračovať.

Len pre zaujímavosť, pozrite si rozdiely medzi zábermi z iPhonu 16 Pro a Nikon Z50II (vľavo je vždy fotka z iPhone 16 Pro, vpravo vždy z Nikon Z50II, v oboch prípadoch zmenšené pre potreby webu). Podstatne viac rozdielov aj s 100 % porovnaním detailov v najrôznejších podmienkach si ukážeme v ďalších častiach tohto špeciálneho seriálu s Nikon Z50II. Rovnako sa v nich bližšie pozrieme aj na rozdiely zoomu medzi fotoaparátom a smartfónom.

Z50II ponúka výrazne krajšie a prirodzenejšie podanie farieb, detaily sú podstatne ostrejšie a kvalitnejšie ako v prípade záberu z iPhonu 16 Pro.

Podobný prípad ako ten vyššie, iPhone stavil na chladné tóny a tak je záber možno s modrejšou oblohou, no aj vzhľadom na čas fotenia (zlatá hodinka) s neprirodzenými farbami, nehovoriac o umelom dofarbení oblohy, čo jasne vidieť na oblohe okolo a za stromami.

Záber s presvitajúcim protisvetlom iPhone opäť umelo stmavil, aby vynikla obloha a bola modrejšia ako v skutočnosti. Vznikol tak akýsi opar, ktorý v skutočnosti nebol. Pri priblížení vidieť aj stratu detailov na lopatkách veterných turbín.

Opäť neprirodzené, chladné podanie farieb v prípade iPhonu, opäť dotvorená modrá oloha, ale aspoň s menším halo efektom okolo korún stromov. Pri priblížení záberu (ukážeme si v ďalších častiach seriálu) vidieť značnú stratu detailov, od okien, cez strechu až po tmavé časti záberu pod hradom.

Záberv v protisvetle ukazuje optickú chybu objektívu v iPhone. Kým v podaní Nikonu Z50II má slnko „lúče“ do všetkých strán, slnko v podaní iPhonu vytvorilo dvojitý halo efekt (odrazy svetla na vnútorných šošovkách objektívu). Tiež si všimite masívnu stratu detailov na moste či stromoch.

Pri nočnom zábere azda najviac vidieť ako iPhone využíva vyhladzovanie. Strechy v podhradí sú ako nakreslené, farby až príliš ťahané do teplých tónov, pri priblížení vidieť straty detailov práve kvôli vyhladzovaniu šumu po použitej vysokej citlivosti ISO.

Článok vznikol v spolupráci so spoločnosťou Nikon.