Por que os iPhones são fabricados com câmeras de baixa megapixel?

Considerar o smartphone. A Apple tem trabalhado muito para tornar a magreza de um telemóvel premium numa figura de mérito. Isso, infelizmente, funciona contra tudo que você gostaria de ter em uma boa câmera.

Para um, pegue a distância focal de uma lente. Você pode colocar uma lente que focalize a 4mm em um telefone que tenha 7mm de espessura. Você não pode colocar uma lente de 6mm em um telefone de 7mm... simplesmente não há espaço. A fim de proporcionar uma visão de ângulo amplo bastante normal, a Apple está restrita ao tamanho do sensor. Na verdade, eles ainda usam um sensor de 1/3″ (17,30mm²), um dos menores em qualquer telefone premium. Os telefones de 20Mpixel da Sony usam um sensor de 1/2.3″ (28,50mm²). Mas todos os smartphones usam pequenos sensores de imagem.

Por isso existe um tradeoff inerente entre a resolução e o tamanho do pixel, dado que o tamanho do sensor não pode ser alterado muito. À medida que os pixels ficam maiores, eles se tornam mais sensíveis, capazes de maior alcance dinâmico, menos sujeitos a ruídos. À medida que ficam menores, perdem sensibilidade e alcance dinâmico e, produzindo um sinal mais fraco, precisam de mais amplificação e, portanto, exibem mais ruído.

Então, as câmeras smartphone são uma troca, sempre. No passado, muitos fabricantes utilizaram sensores maiores que a Apple, a maioria ainda o faz, embora poucos tão dramáticos como a Sony. A maioria das empresas também não estão empurrando até 20Mpixel, já que isso só provou ser muito barulhento com pouca luz. No iPhone 6, a Apple passou de um sensor de 1/3.2″ 8Mpixel para um sensor de 1/3″ 12Mpixel, mas em 2015, a maioria das câmaras de topo eram sensores de 16Mpixel a 1/2.5-1/2.6″. Em 2016, elas praticamente convergiram em 12Mpixel.

Na verdade, todas as câmeras com melhor classificação em 2016 e até agora em 2017 têm sensores de 12Mpixel. É sabido pelos fotógrafos há algum tempo que 12Mpixel é mais ou menos o mínimo necessário para uma câmera digital séria nesta era, mas mesmo isso é mais do que a maioria das pessoas precisa para um snapshooter como um telefone com câmera. Olhando para as classificações DxO, a câmera mais bem avaliada é o HTC U11 (90), seguido pelo Google Pixel (89), HTC 10, Samsung Galaxy S8 e S7 Edge, e o Sony Xperia X (88), todos exceto o Sony a 12Mpixel ... o Xperia X tem aquele impressionante chip sensor 1/2.3″. Além disso, todas essas câmeras com a melhor classificação foram para lentes mais rápidas, de f/2,0 a f/1,7, o que, como os pixels maiores, permite mais luz para dentro, para um sinal mais forte. O problema aí.... uma lente mais rápida tem que ser mais larga. A lente da objectiva frontal em algumas das minhas lentes pró-câmera são mais largas do que todo o meu smartphone. Em última análise, é tudo sobre luz.

Têm havido algumas tentativas de ir a câmaras ainda maiores, mas nenhuma muito bem sucedida. O Noika 1020 tinha uma câmera de 42Mpixel (38Mpixel efetivo) baseada em um sensor 1/1.5″ = 2/3″, o mesmo tamanho físico de algumas câmeras premium mais antigas e câmeras de tiro, embora com pixels muito, muito menores. Mas isso levou a um telefone com 10,4mm de espessura, com uma enorme câmera hump, muito grossa para a maioria das pessoas. Então nunca foi muito popular (não que o Windows Phone OS ajudasse muito), e a Nokia basicamente desistiu daquela idéia de câmera gigante mesmo antes de ser comprada pela Microsoft.

Talvez a melhor solução seja a abordagem modular... este é o telefone Moto Z com o módulo de câmera "True Zoom" da Hasselblad. Isso lhe dá uma câmera P&S verdadeira com um zoom real de 10x ligado ao seu smartphone quando você quiser, desligado quando você não quiser. Isto desporta um chip de 1/2.3″ com... você adivinhou... 12Mpixel de resolução. Mais uma vez, isso tem sido visto por muitos como a melhor troca para câmeras com pequenos chips.

E isso é mesmo antes de chegarmos à difração. Os smartphones mais antigos realmente flertaram com os problemas de difração, mas hoje, não é realmente um problema, pois todos eles têm lentes rápidas. Mas basicamente, sem entrar em muitos detalhes extras, a luz passando por uma abertura - como a sua lente - não foca até um ponto perfeito. Ela se dobra um pouco, então o que você obtém é um disco, e não um ponto de pefeito, de cada ponto da sua imagem. À medida que a abertura aumenta em número, esse disco - chamado Airy Disc depois de George Airy, o primeiro a fazer as contas - fica maior também. Quando o tamanho do disco é suficientemente grande para cobrir vários pixels, você começa a achar que sua resolução é limitada pela lente, não pelo sensor. Em resumo, não faz absolutamente nenhum sentido colocar um sensor de 20Mpixel em uma câmera que só pode fornecer uma honesta 12Mpixel com sua lente. Você encontrará muitas câmeras P&S de baixo custo com um sensor de 16-20Mpixel em 1/2.3″ e uma lente em f/3.0-f/4.0 em sua configuração mais rápida. O que você tem aí é uma câmera de 10-12MPixel com 4-10 "marketing megapixels".

Felizmente para os compradores de smartphones, os fabricantes ficaram honestos sobre megapixels vs. lentes há algum tempo, e isso não é uma preocupação real para os compradores de telefones. Mas é também uma razão adicional para que você não veja mais megapixels... Enfiar mais no sensor 1/3″ não vai ajudar.