⚡️Рассмотрим физику процесса фотографии. Вчера ночью у нас была гроза и был отличный шанс для оптических экспериментов. Я попробовал сравнение телефон VS фотоаппарат на кадре с одной точки. Без обработки, без фильтров. Одинаковое время выдержки (25 - 30 секунд).

Телефон ловит баги с рванным градиентом цвета. Кадр с фотоаппарата темнее, но всё равно выглядит качественнее. (Слева — Xiaomi 12X) (Справа — Sony ZV-E10). Почему фотоаппарат делает кадр лучше, без багов по градиенту? Именно такие баги возникают чаще всего в ночном небе. Телефон всегда создает иллюзию хорошего ночного кадра.

Главная причина — различный размер матрицы, а следовательно — различное количество пойманных фотонов.
1. Sony ZV-E10 имеет матрицу формата APS-C. Физический размер сенсора примерно 23.5 x 15.6 мм.
2. Xiaomi 12X имеет сенсор 1/1.56" (8.0 x 6.0 мм).
Т.е. площадь матрицы фотика примерно в 8 раз больше. Это значит, что при одинаковой выдержке и диафрагме, Sony собирает в 8 раз больше фотонов. Существует принцип дробового шума: чем меньше фотонов попадает на пиксель, тем выше относительный уровень шума. Маленькая матрица телефона вынуждена компенсировать нехватку света большим усилением сигнала (ISO). В результате — сильный шум. Матрица фотоаппарата получает более чистый сигнал, ей не нужно сильно выкручивать ISO.

А теперь поговорим о том, откуда появляется «рваный градиент» — те самые непонятные пятна на ночном небе. Это результат агрессивной работы алгоритмов телефона. Чтобы скрыть физический шум от маленькой матрицы, процессор телефона применяет агрессивное шумоподавление. Оно «размазывает» мелкие детали и пытается усреднить цвет пикселей. На плавных градиентах (ночное небо) это приводит к постеризации — цвет разбивается на отдельные крупные пятна, появляются резкие переходы. Потом телефон пытается вытянуть тени и сделать кадр ярче. Он сильно поднимает яркость теней, где как раз и накопился шум. Это делает артефакты еще более заметными.

Телефоны часто сохраняют JPEG в 8-битном цвете с сильным сжатием. Для плавных переходов ночного неба этого катастрофически не хватает. Камера Sony, даже снимая в JPEG, обрабатывает картинку более консервативно или сохраняет 14-битный RAW, где градиенты остаются плавными. Правда в этом случае я сразу снимал в JPEG на Sony (т.е. тоже было 8 бит на цвет). Почему JPEG с камеры выглядит лучше, если битность одинаковая? Оба устройства использовали 8 бит, но разницы кроется в качестве исходных данных до сжатия в JPEG. Даже при 8-битной глубине цвета в JPEG, градиенты на небе не будут «рассыпаться» на пятна, потому что в исходных данных не было того хаоса из шума, который приходится «замазывать» телефону. Процессор фотоаппарата обрабатывает изображение деликатно. Он не пытается так агрессивно, как телефон, вытянуть тени и повысить контраст на месте.

Чтобы получить нормальную яркость при том же времени выдержки, телефон вынужден применять аналоговое и цифровое усиление (ISO 3200, 6400 и выше). Камера Sony снимает с более консервативной экспозицией, чтобы сохранить светлые участки от пересвета. Она не пытается «вытянуть» тени на месте. Благодаря большому сенсору у нее огромный запас по динамическому диапазону. Даже если кадр выглядит темным, в нем нет «грязи», и при постобработке (поднятии теней) он раскроется чисто, без развала цвета.

А есть же еще и нагрев. Давайте дальше вспоминать физику. При выдержке 25-30 секунд матрица нагревается. У маленьких матриц телефонов тепловой шум выражен сильнее, и они хуже отводят тепло. Алгоритмы телефона пытаются бороться с этим программно, что снова приводит к артефактам.

Sony ZV-E10 выигрывает за счет физики (большая матрица = много света = чистый сигнал) и консервативной обработки. Xiaomi 12X проигрывает из-за физических ограничений (мало света) и агрессивной вычислительной фотографии (попытка спасти темный кадр ценой потери плавности цветовых переходов).

Для пейзажной и ночной съемки большие сенсоры до сих пор незаменимы. Там где недооцениваются законы физики, не могут ни редакторы, ни нейросети.

💡 Репетитор IT men // @mentor_it