Há algum tempo, os fabricantes de smartphones vêm aumentando as inovações tecnológicas no campo da fotografia. SuperSpectrum, HDR Plus, Dual Aperture, Dual Pixel, o que está por trás desses termos de marketing e como os fabricantes estão cada vez mais se aproximando da qualidade das câmeras reais? Explicamos tudo para você em nosso arquivo sobre a foto no seu smartphone.
Da esquerda para a direita: Galaxy S10, Pixel 3 e Huawei P30 Pro
Enquanto os chips mais potentes equipam alguns smartphones de gama média, que a autonomia mais longa às vezes é detida por dispositivos básicos ou que as inovações de design também são feitas em smartphones a 500 euros, é a foto que se tornou o fator de diferenciação do a maioria dos smartphones de última geração.
Para isso, os fabricantes de smartphones colocaram os pratos pequenos nos grandes. Eles não apenas pegaram as técnicas da fotografia digital tradicional, como encontramos na Canon, Nikon ou Panasonic, mas também foram mais longe. Devido ao pequeno tamanho dos sensores fotográficos em smartphones, a fotografia digital foi enriquecida com muitas inovações tecnológicas para compensar essa falha inerente, mesmo em smartphones. Detalhamos tudo isso em nosso arquivo.
Como funciona a fotografia digital?
A fotografia digital usa amplamente as mesmas idéias da fotografia de filme, pelo menos para capturar luz e, portanto, informações e ajustar a exposição.
Quanto mais luz uma câmera digital grava, mais exposição a foto terá. Por outro lado, quanto menos luz capturar, mais escura será a foto. Até agora, nada além de muito lógico.
Para gerenciar melhor a luz, as câmeras digitais usam quatro configurações distintas: tamanho do sensor, abertura focal, velocidade do obturador e sensibilidade ISO. Dependendo do tipo de foto que for tirada, vamos modificar mais ou menos este ou aquele parâmetro para adaptar a foto que queremos tirar não só à luz ambiente, mas também à ação na tela e ao tipo da foto (retrato, paisagem, macro, etc.).
Tamanho do sensor
O sensor de uma câmera não é medido em número de megapixels, longe disso. Um dos dados mais importantes é, na verdade, seu tamanho físico. Quanto maior for o sensor, maior será a superfície que pode capturar a luz. Na fotografia, os dispositivos com os maiores sensores, chamados full frame, são, portanto, geralmente os mais caros.
O Sony Alpha 7 III está equipado com um sensor de 24 × 36 mm denominado "full frame"
Abertura focal
Essa é a abertura do diafragma, a membrana que se retrai ou se abre dentro da lente para deixar a luz passar. A abertura é definida em f / x, sendo f o comprimento focal ex o diâmetro da pupila, ou seja, o espaço deixado pelo diafragma para deixar a luz entrar. Portanto, tenha cuidado ao ler uma planilha de dados, quanto maior a abertura, menor será o número atrás de f. Portanto, f / 16 é uma abertura muito pequena, enquanto f / 1,4 será uma grande abertura.
A abertura usada aqui, f / 16, é muito pequena, deixando pouca luz entrar no sensor.
A abertura é particularmente útil, em conjunto com o tamanho do sensor, para brincar com o desfoque do fundo. Quanto maior for a abertura - e, portanto, mais luz será gravada - mais o fundo atrás do objeto a ser fotografado ficará desfocado. Este é um parâmetro que pode ser interessante destacar em retratos por exemplo como pode ser visto nas fotos abaixo, tiradas com uma Panasonic Lumix GX7. A primeira é tirada com uma abertura de f / 16 e a segunda com uma abertura de f / 1,7:
Velocidade do obturador
Como o próprio nome sugere, a velocidade do obturador corresponde ao tempo durante o qual o sensor gravará a imagem a ser capturada. Quanto maior a velocidade, menos dados o sensor pode registrar e, portanto, mais escura é a foto. Por outro lado, uma velocidade lenta permitirá que a imagem seja gravada algumas vezes por vários segundos e, portanto, capture muito mais luz.
A velocidade do obturador pode desempenhar um papel importante no desfoque. Na verdade, se você segurar sua câmera na mão e quiser capturar objetos em movimento, será melhor ir em uma velocidade rápida, caso contrário, o objeto pode ficar borrado por ter se movido durante a captura. Por outro lado, se você deseja capturar raios de luz de um farol em uma ponte sobre uma rodovia no meio da noite, convém colocar sua câmera em um tripé e manter uma velocidade lenta.
Sensibilidade ISO
A sensibilidade vem dos filmes de prata usados antes da fotografia digital. Basicamente, esta é uma saturação artificial de luz, permitindo que seu dispositivo aumente o brilho sem realmente ter capturado mais luz. É medido em ISO com frequentemente as sensibilidades mais baixas em ISO 100 e a mais alta em mais de ISO 100.
Geralmente, essa é a última configuração a ser alterada durante a filmagem, se as outras não forem suficientes. Na verdade, ao aumentar a sensibilidade, o risco é gravar ruído digital, nomeadamente aberrações cromáticas que se caracterizam, por exemplo, por pontos azuis, verdes ou vermelhos num céu que se supõe ser negro.
Smartphones, mais limitados por seu pequeno sensor
Agora que você entende os princípios da exposição da câmera, pode esquecê-los e mudar para a fotografia de smartphone.
Na verdade, embora encontremos sensores de 13,2 × 8,8 mm (1 polegada), 17,3 × 13 mm (micro 4/3), 23,6 × 15,8 mm (APS-C) ou 36 × 24 mm (quadro completo) em câmeras, isso é longe de ser o caso em smartphones. Por exemplo, o Honor View 20 integra apenas um sensor principal de 6,4 × 4,8 mm. E este é um dos sensores de câmera mais largos do mercado, também usado no Mi 9 da Xiaomi.
O Xiaomi Mi 9
Com sensores tão pequenos, é necessariamente mais complicado registrar tanta luz do que com uma câmera sem espelho, SLR ou compacta especializada. Se a sensibilidade ou a velocidade do obturador permanecem critérios coerentes no smartphone - que muitas vezes você pode modificar no modo foto profissional - é muito menos o caso da abertura.
Indicar aberturas sem especificar o tamanho do fotossensor é de pouco interesse
Como vimos, a abertura depende sobretudo do tamanho do sensor. Quanto maior o sensor, mais efeitos uma mudança na abertura terá. Portanto, indicar aberturas de f / 2,2, f2,0, f / 1,8 ou mesmo f / 1,5, muitas vezes sem especificar o tamanho do fotossensor, é de pouco interesse. Também pudemos ver isso com o teste do Galaxy S9 no ano passado, um dos primeiros smartphones a oferecer uma abertura variável, a mudança da abertura de f / 2,4 para f / 1,5 n 'acaba tendo apenas um pequeno impacto na exposição final do tiro.
Tudo isso sem falar no fato de que a grande maioria dos smartphones atuais, com a notável exceção do Samsung Galaxy S e do Note desde o S9, oferecem apenas uma abertura fixa, já que o diafragma é fixo no módulo fotográfico.
Como os fabricantes superam essas deficiências
Entre os fabricantes de smartphones, era necessário fazer com essa restrição sensores menores do que os das câmeras digitais. Seria tecnicamente possível oferecer sensores maiores em um smartphone - a Panasonic fez isso com seu Lumix DMC-CM1 equipado com um sensor de uma polegada - mas o volume é claramente sentido.
Le Panasonic Lumix DMC-CM1
Também no passado, a HTC foi um dos primeiros fabricantes a se comunicar não sobre o número de megapixels de seus sensores, mas sobre o tamanho dos photosites, ou seja, de cada célula responsável pela captura de um pixel. Com o HTC One, em 2013, a fabricante taiwanesa destacou o tamanho de 2 microns de cada photosite, maior e, portanto, capaz de registrar mais luz.
A fotografia em smartphone hoje traz muito mais tecnologias do que a fotografia tradicional com câmera digital
Uma tendência que não durou muito, o Galaxy S10 oferecendo, por exemplo, photosites de 1,4 μm quando o Huawei P30 Pro se satisfaz com photosites de 1 μm.
No entanto, como os fabricantes de smartphones são limitados por restrições de tamanho do sensor, eles são forçados a ser mais inovadores. De muitas maneiras, a foto do smartphone hoje traz muito mais tecnologia do que a foto nos dispositivos digitais tradicionais.
Modificações do sensor para registrar mais luz
Para permitir que sensores do mesmo tamanho capturem mais luz, os fabricantes adicionaram alguns recursos ou algumas dicas sobre os sensores da câmera.
Sensores monocromáticos
A primeira delas é a utilização de um sensor monocromático de tons de cinza, além de sensores de cores RGB (vermelho / verde / azul). Este é um truque que tem sido usado em particular pela Huawei no P9, Mate 9, P10 e Mate 10 Pro, mas também pelo Essential no PH-1 ou pelo HMD no recente Nokia 9 PureView.
Três dos cinco sensores do Nokia 9 PureView são monocromáticos
A vantagem desses sensores monocromáticos é que eles não precisam se preocupar com as cores a serem registradas e, portanto, podem focar apenas na luz e nos detalhes. Na Huawei, os sensores monocromáticos eram, portanto, de maior definição do que os sensores de cores e possibilitavam, por exemplo, oferecer um zoom híbrido, mantendo um excelente nível de detalhe. Por sua vez, a HMD Global explica que um sensor monocromático pode registrar três vezes mais luz do que um sensor RGB, e que o uso de 3 sensores monocromáticos e 2 sensores de cor no Nokia 9 PureView pode capturar 10 vezes mais luz do que um único sensor RGB .
O sensor de cor RYB
Mas os sensores monocromáticos não são os únicos truques usados pelos construtores. Para seus novos P30 e P30 Pro, a Huawei decidiu usar um novo tipo de sensor fotográfico, chamado SuperSpectrum, que registrará não luzes vermelhas, verdes e azuis, mas vermelhas, amarelas e azuis. Assim, passamos de um sensor RGB a um sensor RYB.
Segundo informações da Huawei, essa escolha do sensor permitiria registrar até 40% mais luz do que no sensor do P20 Pro. Os photosites amarelos são, portanto, capazes de registrar luz vermelha e luz verde. Para então distinguir a luz amarela da luz verde, a Huawei confia na inteligência artificial. Voltaremos a isso.
Le pixel binning
Por fim, a outra tecnologia usada para melhorar o brilho dos sensores é a de binning de pixels. A ideia é, na verdade, oferecer sensores com um número muito grande de megapixels, como o sensor Sony IMX586 encontrado no Honor View 20 ou o Xiaomi Mi 9 com um total de 48 megapixels. No entanto, no modo padrão, as fotos que emergem do sensor são quatro vezes menores, apenas 12 megapixels.
O sensor IMX586 da Sony combinará pixels para torná-los mais brilhantes
O que aconteceu nesse ínterim? É muito simples. Na verdade, os photosites do sensor, teoricamente responsáveis por registrar um pixel cada, foram montados por quatro. Ao reunir os quatro pixels gravados para fazer apenas um, o smartphone irá então analisar qual é a cor média registrada e apagar as aberrações cromáticas de cada pixel. Uma boa maneira não só de gravar quatro vezes mais luz para o mesmo pixel como também de cancelar o ruído digital que pode resultar de um grande aumento na sensibilidade ISO.
Modo retrato e profundidade de gerenciamento de campo
Devido ao tamanho pequeno dos sensores fotográficos do smartphone e às variações insignificantes na abertura focal, a profundidade de campo é necessariamente alta nativamente em um smartphone. Concretamente, isso significa que, sem o processamento, seria fisicamente impossível oferecer um bom desfoque de fundo para fotos em modo retrato, permitindo que o rosto da pessoa fotografada fosse destacado, como é o caso de uma SLR por exemplo.
Felizmente, os tratamentos existem, graças a três possibilidades.
Modo retrato com dois sensores
Para saber onde está o assunto a manter em foco e qual área deve ser desfocada, você ainda precisa saber a profundidade da cena. Isso pode ser calculado pelo smartphone usando um segundo sensor. Assim, ao analisar as duas imagens posicionadas em dois locais distintos nas costas, será possível ao smartphone avaliar a diferença entre as duas imagens e, portanto, reconstruir parcialmente a cena em 3 D. O dispositivo será então capaz de compreender o que o assunto está em foco, em que o foco estava e quais áreas estão fora de foco. É para isso, por exemplo, que o segundo sensor na parte traseira do OnePlus 6T é usado.
Além disso, o Pixel 3 e o Pixel 3 XL do Google, que usam apenas um único sensor, alcançam o mesmo resultado. Para fazer isso, a empresa usa uma tecnologia que se qualifica como “dual pixel”. Para simplificar, cada photosites do Pixel 3 é dividido em dois photosites, um à esquerda e outro à direita. Isso permite que o smartphone grave duas imagens levemente deslocadas, analise a profundidade da cena usando paralaxe e destaque o assunto.
O modo retrato do Google Pixel 3 XL
Modo retrato com um único sensor
Um método um pouco menos confiável de oferecer o modo retrato com um único sensor é usar algoritmos simples. Este é frequentemente o caso com câmeras frontais, para selfies.
Os fabricantes que oferecem esse recurso, na verdade, contam apenas com os dados de um único sensor. Portanto, cabe ao processador e à renderização da imagem analisar a fotografia capturada para destacar o assunto e integrar o desfoque ao redor. Obviamente, devido a menos informações, nomeadamente sobre a profundidade, o resultado é muitas vezes menos preciso e muitas vezes acontece que o corte é aleatório, nomeadamente ao nível do cabelo ou dos óculos. Além disso, quando você deseja usar o modo retrato - ou abertura - em objetos, alguns smartphones como o iPhone XR podem evitá-lo, já que este modo só funciona em rostos.
Modo retrato com sensor ToF
Uma das mais recentes inovações no mundo da fotografia para smartphones é a do sensor ToF, denominado “tempo de voo”. Concretamente, trata-se de um sensor que irá analisar a velocidade em que um sinal luminoso emitido levará para ser transcrito na câmera. Ao analisar as diferentes medidas para diferentes pontos, o sensor permitirá estabelecer uma cartografia 3D da cena e, portanto, analisar a profundidade com precisão.
Le mode portrait du Huawei P30 Pro
Portanto, a câmera que usa um sensor ToF adicional será capaz de oferecer um modo retrato particularmente preciso, inclusive para as áreas mais complexas, como é o caso do Huawei P30 Pro.
Processamento de imagens e aprendizado de máquina
Já vimos isso antes, mas nos últimos anos, muitos fabricantes de smartphones tiveram apenas uma expressão na boca para falar sobre fotos: inteligência artificial. No Honor, por exemplo, chega a incluir as palavras "AI Camera" na parte de trás de certos smartphones, como o Honor 8X.
The Honor 8X
Concretamente, existem várias formas de IA. Pode ser um simples reconhecimento de cena, o que tornará o modo automático ainda mais automático, ajustando os parâmetros dependendo se você está tirando um retrato, uma foto de comida ou uma paisagem. Na Huawei e Honor, o modo IA possibilita assim aumentar, por exemplo, o azul do céu ao tirar uma foto de paisagem para destacá-la ainda mais na imagem, ou para acentuar o verde da vegetação . Na Samsung, é graças ao reconhecimento de cena e, portanto, ao modo IA que poderemos mudar para o modo noturno no Galaxy S10.
Porém, pode acontecer que seja uma inteligência artificial ainda mais avançada, com aprendizado de máquina. É o caso, por exemplo, do Pixel 3 do Google. Os servidores do Google hospedam bilhões de imagens e o Pixel 3 é capaz, graças a essas imagens, de reconstruir parcialmente o que se pode esperar de uma foto. É assim que o Super Res Zoom do Pixel 3 é capaz de aumentar artificialmente o nível de detalhe de uma foto, mantendo uma aparência natural, já que foi baseado para fazer isso em milhões de imagens do mesmo tipo.
Várias fotos para melhor faixa dinâmica
Na fotografia, a faixa dinâmica é a diferença entre as áreas mais brilhantes de uma imagem e as áreas mais escuras. Em um dispositivo com baixo alcance dinâmico, será impossível ter o azul do céu e as cores dos prédios iluminados corretamente ao mesmo tempo: ou o céu ficará todo branco, como se queimado pela luz, ou os prédios. será preto, afogado pelas sombras.
Foto no modo HDR tirada com o OnePlus 6T
Felizmente, para aumentar essa faixa dinâmica, os fabricantes integraram os modos HDR (faixa dinâmica alta ou faixa dinâmica alta) em suas câmeras. É uma técnica resultante diretamente da fotografia digital. Concretamente, você só precisa tirar várias fotos com várias exposições diferentes e, em seguida, costurá-las em um software de edição de imagem para garantir que todas as áreas da foto serão expostas corretamente. No exemplo de nossa foto de paisagem, por exemplo, o céu ficará azul na foto menos exposta e o prédio ficará bem iluminado na foto mais exposta. Ao combinar as duas fotos, obtemos a foto perfeita.
Em smartphones, HDR é ainda mais interessante porque é integrado como padrão em smartphones. Não há necessidade de passar por software de edição de fotos, a renderização é calculada nativamente pelo processador do smartphone.
Normalmente, os smartphones fazem várias fotos consecutivas, cada uma com uma exposição diferente. Problema, a renderização às vezes pode ficar borrada, a câmera pode se mover de uma foto para outra, assim como o assunto da foto. Para remediar isso, a HMD Global integrou cinco câmeras que tiram a mesma foto ao mesmo tempo em seu Nokia 9 PureView.
Modo noturno, um modo HDR +++++++++
Nos últimos anos, os fabricantes começaram a integrar o modo noturno no aplicativo de fotos dos smartphones. Pode ser encontrado, por exemplo, no Huawei Mate 20, P30 ou P30 Pro, mas também no Xiaomi, OnePlus ou especialmente no Google com seus pixels.
Uma foto do Galaxy S9 com pouca luz
Concretamente, várias tecnologias podem ser usadas para este modo de tiro noturno. Na Samsung, por exemplo, para o modo “Super Low Light” do Galaxy S9, o smartphone simplesmente iria até a sensibilidade ISO e capturaria 12 imagens diferentes. O smartphone então se preocupou em compará-los para identificar lugares onde o ruído digital poderia aparecer. Tudo o que ele precisava fazer era remover os artefatos que apareciam apenas em uma foto e não nas outras 11, em seguida, combiná-los para produzir uma foto com pouca luz.
Na Huawei, o modo noturno é mais como um modo HDR otimizado. O smartphone abrirá o obturador por vários segundos para capturar o máximo de luz possível e, portanto, informações. Graças ao software de estabilização AIS, o smartphone é então capaz de analisar o movimento de sua mão e, portanto, cancelar o desfoque durante o processamento da imagem. Assim, não é necessário usar tripé ou largar o smartphone como é o caso do OnePlus, por exemplo. O mesmo vale para assuntos em movimento, com o smartphone conseguindo manter apenas a primeira imagem estática das pessoas.
Primeira foto: o que vejo
Segunda foto: o que o # Pixel3 vê no modo noturno pic.twitter.com/G2nyDmPGBa
- Ulrich Rozier? (@UlrichRozier) 13 de março de 2019
Finalmente, do lado dos smartphones Google Pixel, novamente o modo Night Sight. é semelhante a um modo HDR. A ideia é capturar várias imagens em exposições diferentes, dependendo do movimento e brilho da cena, e então combiná-las não apenas para cancelar o ruído digital, mas também para remover o desfoque da foto final. Por fim, usando o aprendizado de máquina, o smartphone será capaz de fazer o balanço de branco automaticamente referindo-se a imagens do mesmo tipo.
Zoom com lentes de comprimento focal fixo
Há dois anos, os fabricantes multiplicam os sensores na parte traseira dos smartphones, mas também a ótica. Se vimos que esta multiplicação de câmeras poderia ser usada para captar mais luz graças a sensores monocromáticos, ou para oferecer um modo retrato, um dos usos mais recentes é a integração de zooms ópticos.
Os fabricantes podem realmente oferecer zooms qualificados como x2, x3, x5 ou até x10, como é o caso do Huawei P30 Pro. Porém, tenha cuidado: do jeito que está, esse número não significa muito.
Um zoom é definido como a diferença entre a distância focal mais curta e a mais longa. Em termos concretos, quanto menor for o comprimento focal, maior será o ângulo de visão. Por outro lado, uma distância focal longa permitirá que você tenha um campo de visão mais fraco e, portanto, enxergue mais longe.
A grande maioria das fotos tiradas com um smartphone é grande angular
Hoje, a grande maioria - senão todos - dos smartphones do mercado oferece uma câmera principal com lente grande angular, equivalente a 24 a 28 mm. Esta grande angular é qualificada como tal porque oferece uma distância focal menor que 50 mm, a distância focal definida como padrão. Atenção: o grande angular não deve ser confundido com o ultra grande angular de que falaremos um pouco abaixo.
Além dessa lente grande angular, veremos a aparência da ótica descrita como "zoom" x2, x3 ou x5. Geralmente é um zoom dependendo da distância focal da lente principal. Assim, no Samsung Galaxy S10, o zoom ótico x2 é na verdade um zoom ótico com uma distância focal equivalente a 52 mm.
O mesmo vale para as lentes ultra grande angular que podem ser encontradas no Xiaomi Mi 9, Huawei P30 Pro (fotos acima) ou Galaxy S10. Como o nome sugere, são ópticas com um ângulo ainda maior - e, portanto, uma distância focal menor - do que nas câmeras principais. Assim, o ângulo ultra grande do Galaxy S10 permite que você baixe a uma distância focal equivalente a 13 mm, enquanto a do P30 é limitada a 16 mm. O primeiro, portanto, oferece um campo de visão de 120 °, enquanto o segundo permite um campo de visão de 107 °.
No geral, com raras exceções - como o Samsung Galaxy S4 Zoom - não há um verdadeiro zoom óptico progressivo em smartphones. O nível de zoom óptico é escalonado, ao alternar de uma lente para outra. Todo o resto é um zoom híbrido. Entre a grande angular e a telefoto, as imagens serão, por exemplo, calculadas pelo smartphone para definir a nitidez a partir dos dados dos dois sensores.
Quais são os melhores smartphones para fotografia em 2021?
Para muitos, a parte da foto é muito importante na hora de escolher um novo telefone. Quais estão fazendo o melhor? Aqui está nossa seleção dos melhores fotofones.
