Что такое апертура и как она влияет на качество снимков?

Вполне вероятно, многие из вас используют свой смартфон в качестве фотокамеры. Даже те, у кого есть зеркальный фотоаппарат, не станут спорить с удобством наличия хорошей компактной камеры в кармане. Качества снимков, сделанных флагманскими смартфонами, более чем достаточно для съёмки большинства повседневных моментов. Тем временем, производители не останавливаются.

В дополнение к тенденции появления двойных, а затем и тройных камер, последние несколько поколений смартфонов предлагают и камеры с более широкой апертурой камеры. Но что же такое апертура или диафрагма? Давайте это выясним.

Смартфоны с диафрагмой f/1.8 и выше стали не столь редкими, хотя раньше этот параметр считался солидным даже для объективов профессионального уровня. Pixel 4, Huawei Mate 30 Pro и iPhone 11 могут похвастаться апертурой такого типа. Да, в спецификациях это звучит впечатляюще, но действительно ли этот параметр настолько улучшает качество снимков?

Что такое апертура: свет решает всё

В целом, фотография основана на получении нужного количества света, и хорошее правило для оценки качества камеры - выяснить, насколько она хорошо захватывает свет. Первоклассный сенсор в паре с безупречным объективом - идеальная комбинация для зеркальной DSLR-камеры, но о смартфонах можно сказать то же самое.

Небольшой форм-фактор смартфона означает, что линзы и сенсоры меньше по размеру, поэтому их достигает меньшее количество света, а это влияет на конечное качество изображения. Производители смартфонов довольно часто стали использовать сенсоры с большими размерами пикселей (от 1,2 мкм до 1,55 мкм), чтобы улучшить результаты съёмки. Не менее важный пункт - понять, сколько света проходит через объектив, чтобы достичь тех самых пикселей. И здесь работает диафрагма.

Разберёмся с f-стопами

Хорошо, так что же такое диафрагма или апертура? Диафрагма определяется размером отверстия, через которое свет может попасть в камеру. Она измеряется в f-числах или так называемых f-стопах, которые представляют собой отношение фокусного расстояния, делённое на размер отверстия. Таким образом, чем меньше f-число, тем шире отверстие и, следовательно, больше света может достигать датчика, что приводит к лучшему освещению и меньшему шуму. Если вы сузите апертуру на полный стоп - (ƒ/2 до ƒ/2.8, ƒ/4 до ƒ/5.8 и т. д.) - вы уменьшите площадь светосбора вдвое.

Это даёт преимущество, заключающееся в уменьшении времени экспозиции, необходимого для заданного количества света. В результате уменьшается размытость при съёмке в движении или от дрогнувших рук, что, в комбинации с OIS, значительно улучшает результаты. Итак, если вы хотите запечатлеть идеальный неподвижный кадр, более широкая апертура поможет вам достичь этого.

Камеры смартфона расположены очень близко к объективу, гораздо ближе, чем в зеркалках. Фокус камеры находится там, где свет с помощью объектива сходится на сенсоре, и, соответственно, камеры смартфонов имеют более короткие фокусные расстояния, чем обычные фотокамеры. Поскольку мы знаем, что значение диафрагмы - это фокусное расстояние, делённое на размер отверстия, становится понятно, почему у телефонных камер диафрагма шире, чем у большинства объективов DSLR, хотя они не обязательно лучше захватывают свет.

Говоря о объективах, любители фотографии часто ассоциируют более широкую диафрагму с меньшей глубиной резкости, что позволяет получить приятный мягкий эффект боке. Однако, в случае смартфонов у нас есть фиксированная апертура, меньший сенсор, расположенный близко к объективу, и достаточно широкий угол обзора, поэтому глубина резкости телефонной камеры никогда не будет настолько маленькой.

Камера смартфона f / 2.2 на самом деле обеспечивает только глубину резкости, эквивалентную диафрагме f /13 или f /14 на зеркальной камере, что приводит к лишь небольшому размытию. Современные телефоны с улучшенными эффектами боке на самом деле полагаются на программное обеспечение, а не на диафрагму.

Хотя широкая диафрагма ещё не является гарантией качества камеры, меньшее значение диафрагмы обеспечивает больше света для сенсора, что уменьшает время срабатывания затвора для уменьшения размытости и уменьшает шум.

Это значение всегда следует рассматривать в сочетании с размером в пикселях, так как для более крупных пикселей необязательно требуется более широкая апертура для захвата достаточного количества света. Тем не менее, небольшие пиксели и небольшая диафрагма являются верным признаком того, что при низкой освещённости у вас возникнут проблемы.

Качество объектива: откуда берутся искажения

Не менее важным, но часто игнорируемым компонентом камеры смартфона является объектив, и, как и всё прочее, он может быть различным по качеству. В конце концов, вы и сами наверняка замечали, что грязный объектив делает плохие снимки. Из этого следует, что стекло объектива с плохой чёткостью или прозрачностью уменьшает количество света, попадающего на сенсор, и, следовательно, ухудшает качество изображения.

Смартфоны, использующие очень широкую апертуру, требуют особого внимания к дизайну объектива, чтобы избежать искажений аберрации и бликов, которые встречаются в не так редко. Согласитесь, намного сложнее точно сфокусировать свет, когда он проходит через более широкое отверстие, поэтому при изготовлении линз нужно проявлять еще максимальную аккуратность.

Аберрационное искажение приводит к ряду проблем, которые возникают, когда объектив не может точно сфокусировать свет. Телефоны с широкой диафрагмой по определению менее сфокусированы на определенной части сцены, чем аппараты с узкой, и поэтому более подвержены проблемам.

Аберрационное искажение бывает разным: сферическая аберрация (пониженная четкость и резкость), кома (размытие или искажение), кривизна поля (потеря фокуса на краях), искажение (выпуклость или вогнутость изображения) и хроматическая аберрация (несфокусированные цвета и разделённый белый свет).

Объективы камеры, в том числе и в смартфонах, состоят из нескольких «корректирующих групп», предназначенных для правильной фокусировки света и уменьшения аберраций. Более дешёвые линзы, как правило, имеют меньше групп и, следовательно, более проблемны. Материалы линзы также играют важную роль: стекло более высокого качества и многократные покрытия обеспечивают лучшую коррекцию и меньшее искажение. Фотографы иногда называют их «быстрыми» объективами.

О качестве объектива сложно судить по номерам или спецификациям, плюс, многие производители телефонов даже не упоминают об этом. К сожалению, плохое качество линз делает рассуждения о диафрагме и размерах пикселей бесполезными, поскольку влияет на всё. Но на рынке смартфонов сейчас появились известные компании-производители оптики, в том числе Zeiss, Leica и другие - и это огромный плюс.

В заключение стоит сказать, что качество линз не менее важно, чем другие факторы, но оценить его сложно без тестирования камеры.

Итог

Как вы, наверное, уже поняли, диафрагма - это ещё не всё. Как и в большинстве областей фотографии, при принятии решения о покупке смартфона она не станет определяющим параметром, поскольку само по себе это не показатель качества. Тем не менее, она предлагает ряд преимуществ, в том числе возможность лучшего захвата кадров при низкой освещённости и более высокой скорости затвора.

Для креативных фанатов фотосъёмки более широкая диафрагма не даст ничего особенного с точки зрения интересных возможностей, помимо шансов на более качественные снимки. Как вы понимаете, объективы закреплены в смартфоне, а небольшой размер сенсоров означает, что вы никогда не увидите столько деталей и не получите такое размытие, которое нужно для идеального портрета. В настоящее время большинство камер смартфонов, которые предлагают эффекты боке, делают их с помощью программного обеспечения и / или второй камеры. Широкоугольные и зум-камеры являются более интересными вариантами для таких снимков.

При этом маленькие сенсоры смартфонов по-прежнему чувствительны к слабому освещению, а более широкая диафрагма в сочетании с отличными объективом и сенсором помогает снизить уровень шума и улучшить качество картинки.