Een van de belangrijkste kenmerken van smartphones is de camera. Of het nu gaat om het fotograferen van mensen, landschappen, bloemen of eten, kopers eisen tegenwoordig een kwaliteitscamera achter hun toestel. Naarmate ze elk jaar beter worden, hebben velen voor velen de stand-alone point-and-shoot-camera's vervangen als een apparaat voor dagelijkse fotografie, omdat ze toegankelijker en compacter zijn voor jou. De camera aan de voorzijde wordt ook steeds belangrijker met de 'selfies'-trend in sociale media en diensten zoals Snapchat.

16 megapixel camera aan de achterkant van de Samsung Galaxy S5

Maar wat is er aan de hand met het maken van een smartphonecamera? Welke hardware gebruiken bedrijven? Wat betekenen de pixelafmetingen en f-stops eigenlijk? In dit artikel zal ik de hardware van smartphonecamera's, elementaire fotografietermen en interessante vergelijkingen onderweg onderzoeken.

Basisprincipes van camerahardware

Laten we beginnen met de basiscomponenten waaruit de camera bestaat. Smartphonecamera's hebben, net als bijna alle camera's op de markt, twee hoofdcomponenten waaruit de cameramodule bestaat: de sensor en de lens. Zonder deze beide essentiële onderdelen, zul je het moeilijk hebben om foto's te maken, dus ze worden vaak samengevoegd tot een enkele eenheid die via een lintkabel aan het moederbord van de smartphone is bevestigd.







De cameramodule van deze Galaxy S5; Een Samsung S5K2P2XX 1 / 2.6 ”sensor met f / 2.2 lens. Foto: iFixit.

De sensor is het deel van de camera dat het beeld "vangt". Het is een complexe geïntegreerde schakeling die meestal fotodetectoren bevat, de basiscomponent die licht vangt, evenals versterkers, transistors en vaak een vorm van verwerkingshardware en energiebeheer. Wanneer de camerasoftware van de smartphone een afbeelding opvraagt, levert de sensor alle benodigde gegevens.




Smartphone-camerasensoren gebruiken bijna universeel CMOS-technologie (complementaire metaaloxide-halfgeleider), een vorm van de hierboven beschreven I actieve pixelsensor. De andere gangbare sensortechnologie, de CCD (Charge Coupled Device), verbruikt in het verleden veel stroom en is duur voor gebruik in smartphones, ook al zijn CCD-sensoren van hogere kwaliteit.




Een relatief eenvoudige verklaring voor hoe een CMOS-sensor werkt, is dat fotodetectoren die overeenkomen met elke pixel in de afbeelding, analoge informatie vastleggen over de fotonen (lichtpakketjes) die erop vallen. Deze informatie over de helderheid van de fotonen wordt gereproduceerd en omgezet in een digitaal signaal. Om kleurgegevens te verkrijgen, wordt een RGBG Bayer-filter gelaagd over een reeks fotodetectoren, en een interpolatiesoftware-algoritme produceert het uiteindelijke, kleurenbeeld.




Het aantal megapixels dat een camera heeft, verwijst rechtstreeks naar het aantal fotodetectoren in de sensorarray. Een sensor van acht megapixels betekent bijvoorbeeld dat er acht miljoen fotodetectoren in de array zitten.

De lens focust het licht op de sensor zodat het beeld er scherp en helder uitziet. Hoewel het mogelijk is om een ​​lensloze camera te gebruiken, zal de resulterende foto alleen een wazige kleur zijn wanneer fotonen vanuit alle hoeken de sensor raken. In principe heb je een lens nodig zodat het licht van het grote podium voor de camera kan worden verminderd en gefocust om te passen bij het kleine formaat van de sensor.




Een hausse in de maak van de PureView-camera van Nokia

De lens is een verzameling van meerdere kunststof of glaselementen met glas die doorgaans een hogere kwaliteit, scherper resultaat opleveren. Elk element heeft een specifieke functie bij het focusseren van het licht op de sensor, of het nu het licht vormt zodat het in het algemeen overeenkomt met de grootte van de sensor, problemen verhelpt of het uiteindelijke focuspunt levert.

In een autofocuscamera beweegt het laatste lenselement (of de verzameling van meerdere elementen) dankzij de motorondersteuning dichter bij of weg van de sensor. Hierdoor kunnen verschillende delen van het beeld scherp worden weergegeven en is dit een van de essentiële kenmerken van een praktisch camerasysteem.

De lenselementen werken samen met een diafragma, dat een gat is voor de sensor van een bepaalde grootte waardoor gefocusseerd licht passeert. De grootte van het gaatje bepaalt hoeveel licht door de sensor gaat en hoe scherp en scherp het beeld zal zijn; iets waar ik later in dit artikel over zal praten. In tegenstelling tot professionele camera's en sommige point-and-shoot-camera's, is het diafragma in een smartphonecamera altijd vast, wat betekent dat het onmogelijk is om de lichtopvangende eigenschappen van de lens aan te passen om het uiterlijk van het beeld te veranderen.

Deze foto is gemaakt met een Samsung Galaxy S5 bij ISO 40, 1 / 580s, f / 2.2

De afstand tussen de lenselementen en de sensor staat bekend als de brandpuntsafstand. Deze afstand bepaalt zowel de effectieve vergroting van het camerasysteem als het gezichtsveld. Een korte brandpuntsafstand is gelijk aan een groothoeklens met weinig vergroting, of andersom.

Hoe ver de lens van de sensor moet zijn, hangt af van de grootte van de sensor en welke functie u wilt dat de lens uitvoert. Smartphonecamera's gebruiken bijna universeel groothoeklenzen en kleine sensoren, wat betekent dat hun brandpuntsafstand minder dan 5 mm is.

Dit is een basisoverzicht van waaruit een smartphonecamera bestaat. Zoals je misschien hebt opgemerkt, lijkt het erg op een menselijk oog, waarbij de sensor het netvlies is en de lens ... nou ja ... lens. Dit is het moment om dieper te kijken.