Aparaty w smartfonach. Część 2 

Wybieramy kadr. Naciskamy spust. Światło przelatuje przez soczewki obiektywu i trafia na serce aparatu - matrycę.Chwilę później, na wyświetlaczu widzimy gotowe zdjęcie. Mimo że zazwyczaj tego nie zauważamy, w czasie tej chwili oprogramowanie aparatu wykonuje ogromną ilość pracy. Zacznijmy jednak od początku czyli upadku światła na matrycę naszego urządzenia.

Każdy piksel w aparacie cyfrowym składa się z czterech subpikseli: zielonego, czerwonego, zielonego oraz niebieskiego. W poprzednim zdaniu nie ma pomyłki - w przeciwieństwie do innych kolorów składowych, dla zielonego przypada aż dwa subpiksele. Każdy subpiksel mierzy natężenie światła dla swojego koloru i przekazuje te dane do procesora którego zadaniem jest...

Czyli "mieszanie" kolorów. Zajmuje się tym specjalne oprogramowanie którego celem jest możliwie najwierniejsze oddanie kolorystyki każdego piksela.

Jest to zadanie niezmiernie trudne. Mimo lat pracy i doświadczeń programistów, oprogramowanie zajmujące się demozaikowaniem wciąż nie jest doskonałe i jeszcze długo nie będzie. Dlatego właśnie kolory na zdjęciach czasami wyglądają nienaturalnie - część danych aparat musi sam wymyślić.

Zdemozaikowane zdjęcie jest przekazywane dalej.

Zdjęcie po demoizakowaniu z pewnością nie przypadło nam do gustu. Szczególnie jeśli jest to zdjęcie ze smartfona wyposażonego w malutką matrycę i obiektyw pełen wad optycznych. Dlatego, kolejne oprogramowanie zajmuje się upiększaniem zdjęcia oraz usuwaniem wszelkiego rodzaju wad optycznych i zakłóceń. Poniżej wypiszę kilka zmian które zachodzą na zdjęciu w czasie tego procesu.

Odszumianie

Czułość matrycy na światło jest podawana jako ISO. Najniższa czułość w smartfonie to zazwyczaj 50 lub 100 a najwyższa od 800 do 4000. Im wyższa czułość tym więcej światła może przechwycić matryca, jest na nie bardziej czuła. Niestety podwyższanie ISO ma swoją wadę - im czułość wyższa, tym większy szum na zdjęciach. Proces usuwania cyfrowego ziarna nazywany jest odszumianiem. Podczas niego, usuwany jest szum na kanale luminacji (ziarno kolorowe) oraz chrominacji (ziarno monochromatyczne). O ile to ostatnie nie jest jeszcze tak złe, dodaje nawet niektórym zdjęciom niezwykły charakter, to szum kolorowy wygląda paskudnie. Usuwanie ziarna ma niestety wadę - zdjęcie jest rozmazywane by ukryć szum, traci na ostrości. Proces odszumiania zwany jest czasem "pożeraczem szczegółów". Dobrze jest jeśli producent nie stosuje zbyt mocnego algorytmu odszumiającego - w przeciwnym razie fotografia zaczyna przypominać akwarelę. Myślę, że lepiej już mieć zdjęcie zaszumione ale ze szczegółami niż pozbawione i tego i tego. Warto zwracać uwagę na siłę tego procesu w recenzjach smartfonów.

Wyostrzanie

Tak jak pisałem w poprzednim artykule, smarfonowe obiektywy to tylko kawałki odpowiednio wyprofilowanego szkła. Ponieważ plastik nie przepuszcza światła tak dobrze jak szkło, zdjęcia są mocno rozmyte. Odpowiednie oprogramowanie zajmuję się jego wyostrzeniem. W czasie tego procesu należy ponownie wymyślić część danych tak by na zdjęciu można było ujrzeć więcej szczegółów. Algorytmy stosowane w smartfonach są obecnie dość dobre, zazwyczaj wyostrzają zdjęcia na normalnym poziomie. Zbyt mocne wyostrzenie może spowodować powstanie artefaktów oraz pojawienie się ziarna.

Wzmocnienie kolorów i kontrastu

Ponieważ zdjęcia po demozaikowaniu, są dość wyblakłe należy odpowiednio wzmocnić kolory i kontrast tak, by zdjęcie wyglądało atrakcyjniej. Czasami producenci przesadzają ze zbytnią saturacją kolorów przez co zdjęcie przestaje wyglądać naturalnie.

Usuwanie wad optycznych obiektywu

Żaden obiektyw nie jest idealny, a szczególnie ten znajdujący się w smartfonie. Dlatego trzeba programowo usunąć kilka wad optycznych z których główne to dystorsja czyli wygięcie perspektywy oraz winietowanie. Usuwane są również inne wady - trudno określić dokładnie jakie ponieważ każdy obiektyw jest inny ma więc inne problemy.

Pod koniec zdjęcie jest kompresowane i zapisywane jako gotowy plik JPEG. Zdjęcie w tym formacie możemy obejrzeć na niemal każdym urządzeniu lub łatwo udostępnić w internecie. Niestety kompresja przynosi negatywne skutki w postaci pogorszenia jakości. Dlatego właśnie powstał inny format - RAW.

Plik RAW zawiera całość informacji sczytanych z matrycy. Zdjęcie nie jest nawet demozaikowane - dokonuje się tego oraz wszelkich innych poprawek w specjalnych programach na komputerze takich jak Lightroom czy RAWTherapee.

Dzięki temu mamy pełną kontrolę nad tym jak zdjęcie będzie wyglądało - ponieważ to my dokonujemy wszelkich operacji na zdjęciu a nie bezduszne oprogramowanie smartfona. Niestety, zapis RAW-ów dostępny jest tylko w dwóch smartfonach - Lumii 1020 oraz Lumii 1520. Mam nadzieję że w przyszłości trafi na inne smartfony oraz systemy. Prawdopodobnie już w kolejnym wydaniu Androida doczekamy się obsługi tego typu plików.

Na szczęście producenci zaczęli przykładać coraz większą uwagę do tego aspektu. Świetnym przykładem może być Lumia 920 która na początku rozczarowywała jakością zdjęć dziennych. Po aktualizacji która przyniosła nowe algorytmy obróbki, jakość zdjęć z jej aparatu uległa poprawie. Pokazuje to jak wiele może zdziałać dobre oprogramowanie.

Mimo ogromnego postępu aparatów w smartfonach który dokonał się w ciągu ostatnich kilku lat, jest wiele rzeczy które można poprawić. Poniżej wypiszę czego oczekiwałbym od producentów.

Większych matryc

O korzyściach płynących z posiadania większej matrycy w aparacie pisałem w poprzednim poradniku. Oczekiwałbym by producenci zaczęli stosować sensory wielkości 1/2.3" lub jeszcze większe. Przyniosłoby to ogromną poprawę jakości zdjęć.

Zaprzestanie megapikselowego wyścigu

Rozumiem że więcej megapikseli wygląda na ulotce promocyjnej lepiej, ale czy naprawdę nie czas już zatrzymać ten głupi wyścig? Cóż, tego się chyba nie doczekam. Już teraz na powierzchnie wielkości połowy paznokcia małego palca wciskane jest 20 a nawet 40 Megapikseli. Cieszę się że chociaż Apple powiększając matrycę w iPhone 5S zastosowało tą samą rozdzielczość co w poprzedniku. Przyniosło to sporą poprawę jakości zdjęć. Naprawdę, 8 - 13 Mpx w zupełności wystarczy.

RAW-ów

Dla każdego pasjonata mobilnej fotografii, możliwość pełnej kontroli nad zdjęciem od początku do końca była by wspaniałą opcją. Mam nadzieję że producenci to zrozumieją i czym prędzej zastosują opcję zapisu RAW-ów w swoich smartfonach bo jak na razie chcąc możliwości tego typu plików musiałbym kupić jeden z dwóch smartfonów Nokii.

Większej kontroli

Chciałbym by w innych smartfonach pojawiły się takie opcje jakie oferuje aplikacja Nokia Camera czyli kontroli nad czasem naświetlenia oraz resztą parametrów.

Stabilizacji optycznej

Coraz więcej smartfonów jest w nią wyposażonych i z tego faktu niezmiernie się cieszę. Stabilizacja sprawia że zdjęcia w ciemności są znacznie lepiej naświetlone, poprawia też jakość filmów niwelując drgania rąk.

Lepszych przednich kamer

Producenci niestety nie przykładają większej wagi do przednich kamer w swoich smartfonach. A szkoda bo kamera do wideorozmów dobrej jakości jest naprawdę przydatna. Nie tylko do robienia sobie kolejnej sweet-foci na Facebooka :)