Porque é que uma câmara de iPhone é melhor do que a HTC, LG e Samsung?

Primeiro, quanto à validade da pergunta, que eu vejo questionada em algumas das respostas...

Quando o iPhone 8/X foi lançado, na verdade ele ocupou o primeiro lugar no site de testes de câmera DxOMark - The Reference for Image Quality for stills image quality (fotos em vez de vídeo), mas desde então tem sido um pouco encurtado por novos modelos da Huawei (P20) e ainda hoje do HTC U12+.

É comum que estes dispositivos continuem a saltar uns aos outros com novos modelos, por isso penso que a questão ainda é válida, mas talvez deva ser abordada de forma mais geral.

O que torna uma câmara boa, e uma melhor do que outra?

Excluindo todos os controles e bateria usados para operá-la, uma câmera é essencialmente composta de três partes primárias:

>ul>>li>Lente>li>Image Sensor>Image/Signal Processor>p> São todas importantes e as três precisam ser bem balanceadas umas com as outras para obter melhores resultados.

Lente

As propriedades mais importantes para uma lente são a sua fórmula óptica, a abertura (número F) e a qualidade do vidro (ou outro) de que a lente é construída.

A lente não é um pedaço de vidro mas muitos, chamados elementos, dos quais existem 6 no caso do iPhone. É seu trabalho projetar uma imagem bem focada, nítida de canto a canto, no sensor de imagem para gravação.

As fórmulas sempre contêm alguns compromissos devido à precisão de fabricação, tolerâncias e as propriedades da luz. Esses compromissos limitarão a quantidade de informação (a luz da cena) que a lente pode transmitir.

Se uma determinada lente só pode fornecer informação suficiente (clara) para uma imagem de 4MP, há pouco sentido em compará-la com um sensor de 8MP, 12MP ou 20MP. Se o fizesse, você obteria um tamanho de arquivo de imagem que fosse, digamos, 12MP, mas ele conteria apenas 4MP de detalhe da imagem, o resto seria desperdiçado.

Sites como o DXOmark, portanto não medem o tamanho do arquivo de imagem, mas o quanto de detalhe está nesse arquivo.

A abertura é uma abertura restrita dentro da lente através da qual a luz viaja. Somente a luz que passa por essa abertura alcançará o sensor e o restante será bloqueado.

O diâmetro da abertura portanto determina quanta luz a lente transmitirá.

O diâmetro é conhecido pelo seu número F. f/1.8 é considerado brilhante, f/2.8 ainda é razoavelmente brilhante, f/4 está ficando menos brilhante, e f/8 ainda menos.

Então por que não apenas fazer todas as lentes f/1.8 ou ainda mais brilhante (digamos f/1.4)?

Again it's a balancing act. Números F baixos (diâmetros maiores) deixam entrar mais luz, o que é bom (a fotografia é tudo sobre a luz) mas também vai mudar o quanto da cena parece estar em foco nítido, o que pode ser ruim para algumas cenas.

Números F mais baixos também podem levar a lentes maiores e fórmulas ópticas mais complexas para conseguir nitidez de canto a canto, o que afecta o tamanho, peso e custo.

Sensor

O trabalho do sensor é gravar a imagem a ser projectada pela lente.

O sensor precisa de receber luz suficiente para capturar informação suficiente para fazer uma boa imagem. Se não houver luz suficiente, o resultado será menos informação boa (sinal) e mais informação má (ruído aleatório). Isto é conhecido como a relação sinal/ruído.

O iPhone usa um sensor BSI empilhado produzido para eles pela Sony, mas para as especificações da Apple.

BSI significa Back Side Illuminated, que soa um pouco sem sentido no início, mas refere-se apenas a um processo de fabricação mais complicado, e mais caro, que resulta em um sensor onde mais da luz que encontra o caminho para o sensor, a partir da lente, pode ser usada para gravar a imagem.

Em projetos convencionais não-BSI, parte da superfície que a luz atinge é obscurecida pelo circuito eletrônico de leitura e assim é desperdiçada (não gravada). No BSI, parte do circuito é primeiro adicionado ao topo da pastilha de silício de onde é feita, como nos sensores convencionais, mas depois a pastilha é virada, e os componentes de gravação da luz são então adicionados ao que era a parte de trás da pastilha. Isto cria mais espaço para o componente de gravação, permitindo que mais luz seja gravada.

Likewise, o que originalmente era o lado frontal da pastilha, que agora não será mais o lado de recolha de luz, pode agora ter camadas adicionais de circuitos adicionados, e é a isto que a parte 'empilhada' do nome se refere. Este circuito extra permite, para um melhor/mais rápido armazenamento das informações gravadas. Esta disposição leva a um menor consumo de energia, menos calor e menos ruído.

Sensores também têm outras propriedades/características, como o filtro de cores (CFA), que pode impactar o quão bem certas cores podem ser gravadas em diferentes condições de iluminação. Juntamente com o sistema de processamento de imagem, isto faz parte da 'ciência da cor' da câmara

Processador de Imagem/Sinal

As lentes e o Sensor são limitados em tamanho devido à necessidade de caber no telefone. Isto tem um impacto directo na qualidade da imagem e é por isso que as câmaras digitais autónomas têm mantido um benefício de qualidade de imagem sobre as câmaras do telefone.

No entanto, como os telefones têm poderosos processadores e sensores de movimento à sua disposição, os fabricantes de telefones podem lutar contra isso utilizando um processamento mais sofisticado da informação e esta é a área onde os ganhos mais notáveis têm sido feitos nos últimos anos.

Não conheço os números do iPhone 8 mas no 6S o número é citado como sendo que a câmera está fazendo 24 bilhões de operações internas para gravar uma única foto!

Isso inclui analisar a cena e a iluminação, determinar quanto movimento está na cena, reconhecer rostos/olhos/smiles/pets etc, estabilizar a imagem, corrigir distorções e muito mais.

O resultado é que com um único clique, a cor fica ótima (o céu é azul, a grama é verde, a neve é branca, etc), o assunto está em foco, a exposição é precisa (não muito escura, não muito brilhante - automaticamente usando HDR para cenas de alto contraste) e até mesmo tirando várias imagens em rápida sucessão e selecionando automaticamente a melhor.

Para uso de câmeras autônomas, tentar dominar todos esses aspectos pode ser uma luta e exige que elas se tornem habilidosas e proficientes com os controles da câmera.

E não pára por aí, depois da imagem ser capturada ela é automaticamente processada para equilibrar a remoção de ruído e retenção de detalhes finos, e com o uso de IA e aprendizagem de máquina para aplicar níveis apropriados de contraste e saturação de cor apropriados à cena.

Tudo isso significa que a captura de belas imagens é mais fácil do que nunca e como resultado tem tido um impacto dramático na indústria de câmeras. O uso das câmeras compactas menores dedicadas diminuiu maciçamente e muitas marcas descontinuaram ou reduziram substancialmente sua produção.

As melhorias continuam, como o borrão de fundo simulado para retratos e a adição de câmeras duplas e até mesmo triplas no telefone, que começa a abordar a questão da retenção de alta qualidade de imagem enquanto faz zoom para close-ups, quanto mais avançadas as câmeras telefônicas estão agora começando a bater à porta das câmeras digitais de nível inferior de entusiastas também.