Que abertura é melhor para uma câmara móvel: F1.8, F2.0, ou F2.2?

A resposta à sua pergunta depende de uma análise completa do sistema, não apenas do f/número sozinho.

O primeiro ponto é corrigir dois mal-entendidos comuns que, infelizmente, se repetem em outras respostas à sua pergunta.

• f/número não é a abertura. Abertura é o diâmetro real da abertura da lente vista da frente da câmera. f/número é a relação entre a distância focal e a abertura.
• > O produto da abertura (não f/número) e o ângulo de visão determina a quantidade total de luz captada. Esta é a chave para a qualidade da imagem.

uma câmara'a capacidade da câmara de recolher a luz é o factor predominante para determinar o desempenho em condições de pouca luz. Tudo igual, a coleta de luz extra reduz o ruído da imagem, permite maior flexibilidade, como velocidade do obturador mais rápida para captura de movimento ou captura de luz mais baixa. Para o mesmo ângulo de visão, a capacidade de coleta de luz de uma combinação câmera/lente é proporcional à área de abertura.

O segundo ponto é entender a relação entre os parâmetros da câmera/lente de abertura, distância focal e tamanho do sensor com os parâmetros de campo de visão, profundidade de campo e ruído da imagem. Let's comparam algumas câmeras típicas de smartphone:

• LG G4: Uma lente f/1.8, distância focal equivalente a 28 mm, montada em um sensor de 16MP, 1/2.6 (5.79 mm x 4.01 mm). Relação de aspecto 16x9. Fator de corte 6.14.
• Apple iPhone 6: lente f/2.2, distância focal equivalente a 29mm, montada em um sensor de 8MP, 1/3.0 (4.89 x 3.67 mm). Relação de aspecto 4x3. Fator de corte 7.07.
• Samsung Galaxy S6 Edge: lente f/1.9, distância focal equivalente a 28mm, montada em um sensor de 16MP, 1/2.6 (5.79 mm x 4.01 mm). Relação de aspecto 16x9. Fator de corte 6.14.

O tamanho real da abertura de cada um é encontrado dividindo a distância focal equivalente pelo produto do fator de corte e f/número. Para estas três câmaras ...

• LG G4: Abertura = 28/(6.14*1.8) = 2.53 mm
• iPhone 6s: Abertura = 29/(7.07*2.2) = 1.80 mm
• Galaxy S6 Edge: Abertura = 28/(6.14*1.9)) = 2.40 mm

Nesta base, o LG G4 tem cerca de 2 vezes a capacidade de recolha de luz como o iPhone 6s. Nesta base, o LG G4 seria preferível.

P>Próximo considerar a profundidade de campo. O tamanho real da abertura determina o grau de desfocagem do fundo quando se procura esse efeito. Nessa base o LG G4 tem uma pequena vantagem sobre os outros dois. Definitivamente não se compara a câmeras maiores, onde uma abertura da lente de 10-20mm é bastante comum. Você não'não usa câmeras de smartphone para uma profundidade de campo rasa.

Para algumas situações você pode querer uma profundidade de campo profunda. Novamente a abertura é a chave. Para uma câmera focada em um objeto distante, o detalhe mínimo resolúvel em primeiro plano é igual à abertura da lente. Para este caso o iPhone tem uma pequena vantagem.

Finalmente, considere a qualidade da lente. Isto é muito mais difícil de prever porque o design da lente é uma questão complexa. Coisas como a qualidade dos elementos da lente, a capacidade de controlar o flare e a distorção são primordiais. Para isso você tem que olhar para relatórios detalhados de testes de lente.

Um limite fundamental na resolução é devido à difração da luz passando por uma abertura. Para luz vermelha de 750 nm de comprimento de onda em f/2,0, o pixel mínimo resolúvel (usando a fórmula Airy disk) é cerca de 1,22*0,75*2,0 = 1,8 microns. Os sensores de 16MP têm um tamanho de pixel de 1,2 microns, e o sensor do iPhone um tamanho de pixel de 1,5 microns. Portanto, mesmo que as lentes fossem perfeitas e de difração limitada, estas câmeras podem'não resolvem bem 8MP (muito menos 16MP) de detalhe de imagem. Mais MP don'não fazem muita diferença uma vez que você'ultrapassa cerca de 8MP. As limitações de captação de luz, qualidade de lente e difração têm muito mais a ver com a qualidade da imagem do que megapixels.

Gama dinâmica refere-se à capacidade do sensor de gravar uma ampla gama de valores tonais e está intimamente relacionada com o número máximo de fotoeletrônicos que um pixel pode armazenar, que, por sua vez, está ligado à área do pixel. Para estas três câmaras ...

• LG G4: Área Pixel = (5,79 mm x 4,01 mm)/16 MP = 1,45 microns quadrados
• iPhone 6s: Área Pixel = (4,89 x 3,67 mm)/8 = 2,24 sq. microns<
• Galaxy S6 Edge: Pixel Area = (5,79 mm x 4,01 mm)/16 MP = 1,45 sq. microns

Nesta base, o iPhone tem o potencial para uma gama dinâmica mais elevada. E devido aos limites de difração, não sofre realmente uma perda de resolução.

Para esta comparação particular, o sistema com a lente f/1.8 parece atraente com vantagens de captação de luz sobre os concorrentes, mas provavelmente nenhuma diferença real na resolução, e possivelmente uma gama menos dinâmica. Isto é consistente com os testes DXOmark para estes telefones. Uma comparação de smartphones com câmeras de ponto e disparo ou de formato maior produz diferenças muito mais dramáticas.