Telefoni kaamerad

Telefoni kaamerad on ehituselt ja olemuselt väga sarnased digifotoaparaadile, kuid kasutamise ja kaasas kandmise mugavdamiseks on kaamerate disaini ja ehitust ikkagi muudetud.

Tähtsamad näitajad

Telefoni kaamera sensor

Sensori suurus

Sensori suurus määrab, kui palju valgust on kaameral saadaval pildi loomiseks. Kuigi lahutusvõime mõjutab detailide hulka, on valguse hulk, mis määrab kaamera omadused halvas valguses, säriaja ja isegi teravuse. Sellepärast näevad 16 MP(megapiksel) ja 20 MP DSLR-kaamerate pildid paremad välja kui tänapäeva 200 MP nutitelefonide omad. Üldiselt mida suurem andur, seda rohkem valgust see kindla säriaja, ISO (valgustundlikkus) ja avaga püüab. Kuigi väikese andurite puudusi saab kompenseerida pikema säriajaga rohkem valgust püüdes, muudab see pildid tundlikumaks värisemisele ja stseeni liikumisest põhjustatud hägususele. Hägusus vähendab pildi teravust olenemata anduri eraldusvõimest. Sarnaselt on laiema avaga objektiivide ehitamine keerulisem ilma aberratsiooni, näiteks kromaatilise aberratsiooni, tekitamata. Hetke suurimad sensorid telefonides on umbes 1 tollise diagonaaliga.

Lahutus

Tihti võrdlevad inimesed kaamerate kvaliteeti lähtuvalt megapikslite arvust(lahutusvõime), arvates, et rohkem megapiksleid tähendab paremat kaamerat. Kuid see arvamus on eksitav, sest pikslite arv ei ole ainus oluline faktor. Pikslite suurus on oluline valguse mõõtmisel, ning väiksemale pikslile langeb vähem valgust. Seetõttu võib suure megapiksliarvuga kaamera olla mürarikkam, eriti kui sensor on väike. Tegelikult on sageli kvaliteetsete piltide jäädvustamiseks piisava 12 MP sensor, eriti kui arvestada hilisemaid vajadusi, näiteks välja printimiseks. Seega on oluline mitte keskenduda ainult megapikslite arvule, vaid ka pikslite suurusele ja sensori suurusele.

Samas on suurem lahutusvõime ka vahel kasuks, kuna võimaldab suurema lahutusega pilte teha ning sellest tekkivaid probleeme saab vähendada piksleid grupeerides, arvestades piksligruppi ühe pikslina.

Fookuskaugus

Fookuskaugus on optilise süsteemi peapunkti ja fookuse(kaamerates sensor) vaheline kaugus. Fookuskaugus mõjutab nii optilist suurendust kui ka vaatevälja. See on muudetav, kas läätsi objektiivis liigutades, neid lisades või eemaldades (erandlikult ka läätse kuju muutes). Suurema fookuskaugusega objektiivid suurendavad rohkem, on väiksema vaateväljaga ning suurema teravussügavusega(-ulatusega) (Kaugusvahemik ruumis, avast mõõdetuna, mis paistab inimsilmale fookuses olevat.) ning lühemad vastupidi.

Sensorite suuruste näited

Fookuskauguse ja vaatevälja seos

Ava erinevad suurused

Ava suurus(apertuur)

Ava reguleerib valguse hulka, mis läbib objektiivi ja jõuab kaamerasse, ning see omakorda mõjutab teravussügavust(-ulatust). Lahtisem ava tekitab häguse tausta, rõhutades fookuses olevat objekti, samal ajal kui kitsam ava sobib makrofotograafia ja maastike jaoks. Tihti väljendatakse kui fookuskauguse suhet ava suurusega ehk mitu korda on ava väiksem fookuskaugusest, näiteks f/1.4, f/2, f/2.8 või f/4, selles loendis ava suurus, sellega ka püütava valguse hulk, väheneb iga sammuga 2 korda, kuna suhet arvestatakse ava raadiusega, mille ruut seostub ava suurusega.

Kaamerate tüübid

Lainurk

Tugevalt moonutatud pilt

See on kahtlemata kõige tavalisem kaameratüüp, mida leidub enamikus nutitelefonides. Varasemalt, kui oli vaid üks tagakaamera, oli kaameral lainurkobjektiiv. Tänapäeval on enamiku telefonide parimate näitajatega peamiseks kaameraks just lainurkkaamera. Isegi esikaameral on sageli lainurk objektiiv. Nutitelefonide lainurkkaamera fookuskaugus jääb vahemikku 17 mm kuni 40 mm. See lühike fookuskaugus annab kaamerale laia vaatevälja, sellest ka nimi. Lainurk kaamera on ideaalne maastike, grupifotode või muude olukordade jäädvustamiseks.

Ülilainurk

Ülilainurkkaameral on veelgi laiem vaateväli kui tavalisel lainurkobjektiivil. Siiski pole sellist tüüpi kaamerad niivõrd levinud, eriti ainsa kaamerana. Mõnedel nutitelefonidel on kahekordne esikaamerakomplekt, kus ülilainurkkaamera on teise kaamerana peakaamera kõrval. See võimaldab teha selfisid, mis mahutab rohkem inimesi või stseeni kaadrisse. Ülilainurk telefoni kaamera fookuskaugus on umbes 9 mm kuni 18 mm. Selle vaateväli on kuni umbes 120 kraadi. Ülilainurk objektiivide miinuseks on see, et mida laiem on nende vaateväli, seda moonutatumad näevad välja pildi äärtes asuvad objektid. See loob efekti, mida tuntakse kalasilmana. Head mobiilikaamerad suudavad moonutust parandada. Lisaks sellele tekitavad väikese fookuskaugusega objektiivid kromaatilist aberratsiooni.

Telefoto

Telefotokaamera on oluliselt pikema fookuskaugusega kui lainurkkaamera. Enamikel juhtudel on see kaks kuni viis korda suurem. See annab mobiilkaamerale 2 kuni 5 kordse optilise suurenduse. Telefotokaameral võib nutitelefonis olla fookuskaugus vahemikus 50 mm kuni 150 mm. Seega, kui peakaameral on 26 mm ja telefotokaameral on 52 mm fookuskaugusega objektiiv, on optiliseks suurenduseks 2 korda. Kuna telefotoobjektiividel on lainurkobjektiividega võrreldes pikem fookuskaugus, on neil kitsam vaateväli. Seetõttu moonutab see objekte ka vähem. Telefotokaamerad on suuruse tõttu piiratud madala suumifaktoriga. Üle 5x optilise suumimise saamiseks oleks vaja objektiivi pikendada.

Periskoop

Periskoopkaamerad on olemuselt väga sarnased telefotokaamerale, kuid on ehitatud telefoni sisse nagu periskoobid, et ava ja sensori vahelist kaugust suurendada. See võimaldab ehitada veel parema optilise suurendusega kaameraid. Periskoopkaameral on sarnased plussid ja miinused telefotokaameraga, aga tema suurendus jääb umbes 10 lähedale.

Makro

Näide makro pildist

Makrokaamera on kasulik, kui on tarvis jäädvustada objekti väikseid detaile. Nutitelefoni makrokaamera erineb telefoto- ja periskoopkaameratest selles, et see ei suumi kaugele, vaid hoopis suurendab lähedal olevaid objekte, nagu suurendusklaas. Enamiku nutitelefoni makrokaamerate tehnilised andmed ei ole nii muljetavaldavad kui teised kaamerad telefonis. Tegelikult pole praegu palju telefoni makrokaameraid üle 5MP. Seetõttu võib tunduda, telefoni makrokaamera on kasutu, kuid see pole tõsi. Hea foto tegemiseks ei pea kaameral olema liialt megapiksleid.

Monokroom

Kuna värvide tuvastamiseks kasutatakse filtreid (vaata värvid), siis läheb osa valgusest nii raisku. Selle vältimiseks kasutatakse monokroomseid, siin mustvalgeid, kaameraid. Mustvalgel pildil on täpsem info pikslite heleduse kohta, sellepärast kasutab telefon seda vahel ka teiste kaameratega pildistades, et detailsust parandada, ning mõnikord saab ka selle kaameraga mustvalgeid pilte teha, mitte ei pea värvilisi pilte selliseks töötlema.

3-D (Sügavus)

3-D kaamerat kasutatakse ruumi kohta infot saamiseks. Lastes madala võimsusega laseriga ruumi punkte ja mõõtes aega, millal need kaamerani tagasi jõuavad saab arvutada nende kaugust. Selle kaameraga enamasti pilti teha ei saa, aga see on abiks erinevate efektide loomisel ning pakub ka AR võimalusi, näiteks ruumiliste piltide loomine.

Tehnoloogia

Bayeri filter

Suurendus

Väga vähesed telefonid on ehitatud nii, et nende kaamerate suurendust saab muuta, kuna see teeks toote kallimaks, lisaks paksust ning muudaks kasutamist ebamugavamaks. Sellepärast ongi telefonidel mitu kaamerat, mis võimaldavad erinevate suurenduste vahel valida. Nendest tehtud pilte saab ka digitaalselt suurendada, suuremat pilti väiksemaks kärpides, kuid nii väheneb pildi lahutus ning detaile läheb kaduma. Ehk telefoniga saab vaid mõnelt kauguselt head pilti teha ning suurendamiseks kasutatakse enamasti digitaalset suurendust.

Värvid

Algne pilt Bayeri filtrit kasutades ja töötluse tulemus

Kaamerate sensorid tuvastavad ainult heledust. Seetõttu kasutatakse värvide saamiseks filtreid, mis on asetatud sensorile. Filtrite paigutamiseks on erinevaid mustreid, kuid tuntuim neist on Bayeri filter, kus rohelised filtrid katavad pool sensorist nii, et ainult nende nurgad puutuvad kokku ning nende vahel on vaheldumisi ridades punased ja sinised filtrid. Nii saadakse osaliselt värviline pilt, aga kõik pikslid on nii ainult ühte värvi. Sellepärast hajutatakse mõõdetud värvid vastavalt algoritmile pildi peal laiali.

Fookustamine

Automaatne fookustamine (AF) on funktsioon, mis võimaldab digitaalkaameratel ja nutitelefonidel automaatselt pildi fookustamist konkreetsele punktile või subjektile, vajades selleks minimaalset kasutaja sisendit.

Passiivne AF

Passiivne AF tugineb valgusele ja stseeni kontrastsusele, et määrata ja reguleerida kaamera fookust. Järgnevalt on mõned neist välja toodud kiiruse kasvamise järgi järjestatult.

• CDAF Kontrasti tuvastamise AF mis tugineb stseeni valguse ja pimeduse vahelise kontrasti kasutamisel fookuse seadistamiseks.
• PDAF Faasituvastus AF tugineb fookusandmete kogumisel ja analüüsimisel sensori osade pikslite asemel olevate faasi tuvastamise fotodioodidega. On piisava kiirusega, et liikuvat inimest fookustada.
• DPAF Kahe piksli AF on olemuselt väga sarnane PDAFga kuid sensori iga piksli peal on kaks faasituvastus sensorit.

Aktiivne AF

Aktiivne AF, nagu laserfookustamine, kasutab kauguse mõõtmiseks infrapuna. See meetod toimib võrreldes passiivsetega ka pimedas hästi, kuid see nõuab lisaelektroonikat ja on kallim.

Hübriidne AF

Hübriidne AF on kombinatsioon kahest või enamast automaatse fookustamise meetodist, võimaldades kiiret ja täpset fookustamist erinevates olukordades.

Manuaalne

Fookustada saab ka manuaalselt, kuid see on ajakulukam ja tehniliselt keerukam. Sellegipoolest on hea pildi saamiseks see vahel vajalik ning vajadusel saab seda teha.

Vaata ka

• Digitaalne peegelkaamera

• Objektiiv
• Aberratsioon
• JPEG