[Из песочницы] Сравнение качества фотографий, сделанных на телефоны с различной конфигурацией сенсоров
В настоящее время чуть ли не каждый месяц выходит какой-то смартфон в котором очередной вендор обязательно вносит «революционные» изменения, начиная от внешнего вида (материал, цвет, формы, габариты) и заканчивая начинкой (процессор, дисплей, камеры, различные интерфейсы). Так получилось, что я сторонник устройств «всё-в-одном», если сценарий применения оборудования не связан с профессиональной деятельностью или же не сильно ограничивает функциональные возможности, которые мне интересны.
Одна из главных характеристик в смартфоне для меня это камера. Фактически особо ничего нового на рынке я не наблюдал после появления Nokia Lumia 1020. До уровня 1020, которая обладает матрицей 1/1.5 дюйма с разрешением 41МП никто не мог дотянуться (пожалуй в ряде сценариев, не могут дотянуться и сейчас). Из года в год все вендоры выпускали схожие устройство, просто потихоньку наращивая количество мегапикселей, при этом физический размер сенсора оставался, как правило, неизменным, что в свою очередь помимо роста уровня детализации (которая к слову не всегда была высокой) вносило множество минусов, например, требования к минимальному освещению, большое количество шумов, искажения и т.д. Поскольку с каждым годом, процессоры в мобильных устройствах становятся всё более производительными, смартфоны обрастали различными «интеллектуальными» функциями. Пожалуй лучше всех тут отметился Google со своей серией телефонов Google Pixel. Компания представила свой режим HDR и постоянно его улучшает.
Однако ситуация начала меняться буквально в последний год-два. Когда производители пришли к выводу, что одним из эффективных способов улучшения качества изображения является увеличение количество сенсоров. Одним из отличившихся телефонов в этом сегменте является Huawei P20 Pro, обладателем которого я и являюсь. Я не стану расписывать его особенности и характеристики, так как в сети без труда возможно найти всю имеющуюся информацию. Стоит отметить, что количество информации не то чтобы много, а даже слишком много. Для меня разница в фото очевидна, так как я «перешёл» на Huawei P20 Pro с Sony Z3 Dual, который был приобретён мною в 2015 году.
В то же время мне всегда хотелось как-то более полноценно и самостоятельно сравнить устройства с одной и несколькими камерами в рамках 1–2х поколений. И такая возможность мне подвернулась. Есть у меня один знакомый товарищ, который является фактически фанатом компании Sony, и откровенно недолюбливающий китайских производителей оборудования.
Было согласовано сравнить два устройства — Huawei P20 Pro и Sony XZ2 в следующих режимах (максимум два фото на один режим):
1а) Тест камеры на авто настройках, без каких-либо манипуляций.
1 б) Тест камеры при любых ручных настройках.
1в) Тест камеры в максимальном разрешении в режиме RAW с любыми последующими манипуляциями, в том числе в стороннем приложении.
2) Тест камеры в режиме серийной съемки при движении объекта (после поиска движущихся объектов, остановились на автомобилях, которые едут по дороге).
3а) режим HDR при наличии тёмных и светлых участков на картинке.
3 б) режим HDR при недостаточных условиях освещения.
4) ночной режим, если таковой имеется.
5) макросъемка.
6) зуммирование 3х, 5х, 10х.
7) режим bokeh.
8) Тест камеры на авто настройках при ходьбе*.
Тут стоит отметить, что про режим вспомнили фактически после тестов. Сделал только один кадр из доступных двух без фокусировки, получился смаз.
Поразмыслив над сценарием пришёл к выводу, что при движении, так или иначе человек будет использовать «серийную съёмку» (которая была протестирована) для исключения риска получить «плохой кадр», в итоге решил, что смысла продолжать такой тест нет.
После начала тестирования, возникла идея параллельно проверить качество работы AI, который по моему убеждению чаще портит картинку, нежели улучшает.
Устройства, участвовавшие в тестировании:
Huawei P20 Pro (CLT-L29), f/w: 9.0.0.232(C10E2R1P12)
Sony XZ2 (H8266), f/w: 52.0.A.8.25_0_0
Тест камеры на АВТО настройках, без каких-либо манипуляций
У Huawei P20 Pro это 10Мп, в то время как у Sony — 12Мп.
Фото получились очень похожими, разницу сложно увидеть даже с приближением. При этом всё-таки при приближении видно, что детализация у Sony чуть-чуть выше. Сказывается более высокое разрешение сделанной фотографии. Интересная деталь заключается в том, что Huawei P20 Pro немного «зеленит» картинку, видимо это эффект от наличия светофильтра со схемой RGGB. В свою очередь у Sony оттенки как правило «теплее», и одни и те же деревья на фото смотрятся более «по-осеннему».
При активации AI у P20 Pro, цвета на фото получаются очень сочными, но при этом значительно менее естественными. Отмечу, что AI на последних прошивках стал значительно менее агрессивен, и в некоторых сценариях его возможно даже использовать.
Тест камеры при любых ручных настройках
В этом сценарии я использовал «Pro» режим, выбрав разрешение 40Мп. Других манипуляций я не делал, параметры ISO, выдержки, EV и т.д. были на АВТО.
Обладатель устройства Sony XZ2 также выбрал макс. разрешение и понизил EV, судя по свойствам изображения.
40Мп режим у Huawei на мой взгляд является самым спорным режимом у устройства. С одной стороны, более высокое разрешение, должно дать на выходе более высокую детализацию и дополнительно присутствует возможность получить картинку в RAW. А с другой стороны режим обладает существенными ограничениями и недоработками.
- Пожалуй самый главный минус — физические ограничения. 40Мп сенсор ограничен относительно простым объективом, который в свою очередь нивелирует преимущество высокого разрешения картинки, добавляя, при этом хроматические аберрации. Хотя опять же в последних прошивках виден очень хороший прогресс в устранении проблемы искажений.
- Более высокие требования к наличию источников света (что логично), и как следствие большое количество шумов, при его недостатке.
- Сильное сжатие у 40 Мп режима, что фактически делает данный режим бессмысленным в ряде сценариев. На последних прошивках ситуацию существенно улучшили, что радует, тем не менее, иногда 40 МП фото сжимаются до 7–8 Мб в JPEG. Для меня остаётся загадкой, почему производитель не добавил регулировку степени сжатия.
- Невозможность полноценно использовать технологию RHDR. Иногда «склейка» всё-таки активируется при больших перепадах света и теней (в АВТО режиме), но результат уступает тому, как это реализовано у 10 Мп режима.
Поскольку у habrastorage присутствуют ограничения на размер фото, я разместил ссылки на фотографии на своём Google диске.
При создании фото, владелец Sony Xperia XZ2 видимо решил для получения «светлой картинки» и более естественных оттенков сфокусироваться на тёмный участок, и скомпенсировать засвет коррекцией »-0.33 EV». Фото получилось действительно более естественным, но виден явный засвет.
Несмотря на более тёмную картинку, детализация у Huawei немного выше, различные надписи видны более чётко. Тем не менее, при более чем 2х кратной разнице в разрешении фото, отличий в детализации не велики. Конструктивные особенности объектива и сильное сжатие значительно сокращают потенциал камеры у Huawei.
Как и в предыдущем режиме, при активации AI у P20Pro, цвета на фото получаются очень сочными, но менее естественными.
Тест камеры в максимальном разрешении в RAW и сжатием через Adobe Lightroom CC
Из-за ограничений в 40Мп режиме у P20 Pro, смысла в использовании данного режима не было бы никакого, если бы не возможность получить фото в RAW формате. Основное преимущество которого состоит в том, что картинку очень легко редактировать сторонними приложениями. Один уважаемый пользователь под ником AS4U на форуме 4PDA создал очень качественные профили для Huawei P20 Pro, которые возможно применять в Adobe Lightroom CC. Несмотря на малое количество профилей они охватывают основные сценарии съёмки.
Я использовал профиль «AS4U P20 Pro 25 OneClick» в Adobe Lightroom CC, поднял немного параметры детализации, резкозти, контраста, чуть сместил tint и значительно повысил clarity. На редактирование у меня ушло менее одной минуты. Далее сделал сжатие в JPEG с наивысшим качеством.
Уверен, что если поэкспериментировать с качеством, то возможно добиться более хороших результатов.
Цвета после обработки RAW через Adobe LightRoom менее яркие, но значительно более естественные.
Детализация также немного выше при сжатии через Adobe LightRoom.
Тест камеры в режиме серийной съемки при движении объекта
Серийная съёмка представляет собой весьма эффективный инструмент для получения фото в тех условиях, когда высока вероятность «смаза». Например, когда движется объект, на который фокусируется аппарат, или когда движется сам человек с устройством, чтобы удержать объект в кадре, или комбинированный сценарий.
В данном случае, смартфонами обнаруживали автомобили и сопровождали их таким образом, чтобы транспортные средства всегда находились в кадре.
В данном случае «мыльную картинку» у Sony видно даже без увеличения. Стоит отметить, что возможно это просто не совсем удачная выборка со стороны владельца Sony XZ2, выбирали достаточно спешно. Но на мой взгляд, у Huawei есть весомое преимущество из-за крупной матрицы 1/1,73» и режима 2×2 binning. В результате данных особенностей, выдержка при съёмке была 1/900 сек против 1/400 сек, что значительно уменьшает вероятность получения «смаза».
При увеличении, разница уже очевидна.
Режим HDR при наличии тёмных и светлых участков на картинке + ночной режим
Пожалуй, один из самых актуальных режимов для меня. Очень часто сталкиваюсь с ситуацией, что на сцене присутствуют какие-то источники света (солнце, фонарь, отблеск от объекта и т.д.) либо разные участки имеют большую разницу в освещении (сцена в помещении напротив окна днём). Мне конечно хотелось бы сравнить Huawei с Google Pixel. Но такого устройства у меня и знакомых, к сожалению, нет.
- HDR в качестве дополнительной опции. На мой взгляд самый ненужный режим, который судя по всему работает на программном уровне. В ряде сценариях, толку от него нет никакого.
- RHDR, срабатывает только в автоматическом режиме. Значительно более эффективен, для компенсации тёмных/светлых участков по сравнению с предыдущим. Я полагаю, что в этом режиме устройство делает склейку из 2-х кадров с разной выдержкой. Минусом является то, что он срабатывает не всегда, поэтому иногда приходится изменять EV, для «принудительного включения» RHDR. Чаще всего, я использую именно этот режим HDR.
- Режим «Night», пожалуй, это одно из главных преимуществ последних устройств Huawei. С помощью данной опции возможно получить приемлемую картинку практически при отсутствии каких-либо источников света. Минусом является то, что процесс получения склейки из нескольких кадров занимает 5 секунд, что по сути исключает возможность съёмки движущихся объектов. Для примера, также выложу фото в данном режиме.
Есть ещё особенность, что в режимах RHDR и Night устройство создаёт картинку с насыщенными цветами и завышает резкость на границе объектов. Но данная особенность свойственна многим смартфонам, которые я видел.
Это тот случай, когда разницу можно легко увидеть невооружённым глазом.
В данном случае у Sony виден явный засвет и менее качественная проработка теней.
Здесь легко увидеть разницу в корректном отображении цветов, а также хорошо видны облака.
Ещё после просмотра тестов с HDR в DxOMark, я сразу увидел плохую отработку HDR. Подумал, что это недостоверная информация, или просто неудачное фото. Но когда увидел результаты своими глазами, убедился, что динамический диапазон является слабой стороной у смартфонов Sony.
Режим HDR при недостаточном режиме освещения + ночной режим
В данном режиме было сделано сравнение Huawei P20 Pro (RHDR и Night) и Sony XZ2 фактически ночью.
Разницу возможно увидеть также весьма наглядно.
Режим «Night» у P20 Pro позволяет увидеть то, что находится внутри трамваев.
Макросъемка
К сожалению, было сложно найти что-то толковое для макросъёмки, в итоге решили сфотографироваться на листьях, на ветке дерева.
Решил применить режимы «Aperture» (для эксперимента) и «Auto» c включенным AI при 10MP.
Поигравшись с апертурой после создания фото, я понял, что для съёмки объектов вблизи, он фактически бесполезен. Даже если выставить опцию 0,95, размытие будет более сильным, нежели обычный Auto.
Пожалуй это тот редкий случай, когда AI действительно сделал картинку более «интересной», пусть и менее реалистичной.
На данном фото картинка у Sony получилась более реалистичной и немного более детализированной (прежде всего за счёт более высокого разрешения).
Я решил не делать фото в 40Мп режиме в данном сценарии понадеявшись на широкий динамический диапазон в 10Мп и получилось так, как получилось. Отмечу, что на Huawei также удобно делать макро, используя 3х оптическое увеличение, картинка получается очень детализированной. По работе применял неоднократно, например для получения маркировок мелких деталей на плате. Но вот для сценария съёмки листика на дереве, такой режим подходит мало.
Зуммирование: 3х, 5х, 10х в дневное время суток
Пожалуй, практически все современные смартфоны обладают как минимум 2 сенсорами на обратной стороне. Один из них чаще всего представляет собой телеобъектив с увеличенным фокусным расстоянием благодаря чему возможно получить более качественные снимки объектов на удалённом расстоянии.
У Huawei P20 Pro — 3 сенсора: Основной 40Мп, телеобъектив 8Мп с оптическим увеличением 3х, ч/б 20Мп.
У Sony XZ2 — только один сенсор 19Мп, что сильно ограничивает возможности устройства.
На снимках, которые размещены выше, наглядно видно разницу между Sony и Huawei.
Многие люди наверняка подумают, зачем нужен телеобъектив с достаточно низким разрешением 8Мп, что в 5 раз меньше основного! Физические размеры матрицы у телеобъектива также весьма скромные — ¼.4» против 1/1.73» у основного. Если у телефонов были бы объективы, как у полноценных фотоаппаратов, то возможно разницы в подобных условиях между цифровым и оптическим увеличением 3х не было бы. Но во всех сценариях телеобъектив был качественнее кропа от 40Мп картинки с 3х цифровым увеличением.
Режим Bokeh
На мой взгляд, это один из самых неоднозначных режимов в любом смартфоне.
На фото Sony заметно больше «шарпа» и более «тёплого», менее естественного оттенка.
Решил провести небольшой эксперимент, не стал убирать настройки «бьютификации» и отключать AI на Huawei. На мой взгляд результат получился весьма неплохой!
Фото сделанное на Sony в данном случае более естественное, при этом ПО не совсем корректно «размыло» фон. Видимо, сказывается наличие только одного сенсора.
Краткие выводы:
- Современные смартфоны, обладающие сенсорами высокого разрешения не получают значительного преимущества с точки зрения детализации, прежде всего из-за физических ограничений и габаритов самого телефона.
- Технология pixel binning показывает очень хорошие результаты в условиях недостаточного освещения и в целом улучшает широкий динамический диапазон картинки.
- Наличие телеобъектива у современных смартфонов позволяет существенно увеличить качество фотографий в тех сценариях, где есть необходимость использовать зуммирование.
- Наличие доп. сенсора (в данном случае Ч/Б) позволяет получить более качественные эффекты размытия фона. Если закрыть чем-то Ч/Б сенсор, то ряд эффектов будут недоступны физически.
Личные наблюдения:
- Наличие Ч/Б сенсора позволяет ощутимо снизить шумы и немного увеличить широкий динамический диапазон. Недавно воспользовался возможностью сравнить фото, которые были получены с помощью Huawei P20 Pro и Huawei Mate 20 Pro. Конфигурация сенсоров идентична кроме Ч/Б сенсора, который был заменён у Mate 20 Pro с целью получения широкоугольного обзора. На мой взгляд, замена Ч/Б сенсора — решение весьма спорное.
- В который раз убеждаюсь в том, что по возможности лучше всегда фотографировать в RAW формате с последующей обработкой и пересжатием в Adobe. К тому же через Adobe легче компенсировать промахи софта с избытком зелёного оттенка от применения фильтра Байера RGGB.
- Несмотря на прогресс в улучшении работы AI у Huawei, в большинстве случаев картинка получается достаточно «ядовитой» по цветам. Радует то, что функцию возможно отключить в отличие от того же Sony.
