Interpolacija digitalne slike. Šta je interpolacija kamere u telefonu i čemu služi? kako napraviti interpolaciju kamere na androidu

Kamera mobilnog telefona

Već nekoliko godina proizvođači kombinuju mobilne telefone sa digitalnim fotoaparatima. Ovakva kamera se naziva digitalna jer se slika dobijena uz njenu pomoć sastoji od tačaka, a kvalitet i kvantitet tih tačaka može se opisati brojevima, pa samim tim i pohraniti na moderne digitalne medije. U skladu s tim, kvalitet digitalnog fotoaparata obično je određen maksimalnim brojem tačaka u kojima kamera može pohraniti rezultirajuću sliku. Naravno, za profesionalne, zasebno napravljene kamere, bitni su i mnogi drugi parametri, poput kvaliteta optike, veličine matrice osjetljive na svjetlost koja direktno prima analognu sliku iz objektiva, principa rada same matrice ( CMOS, CCD) i još mnogo toga. Za kamere koje su napravljene u kućištu za telefon i nemaju kvalitetnu optiku, imaju minimalne veličine matrice i druge slične trikove minimizacije, glavni parametar je maksimalan broj tačaka na kojima kamera može percipirati sliku iz objektiva. Ali mnoge kamere mogu pohraniti sliku u memoriju telefona u višoj rezoluciji, to se zove interpolacija. Tokom interpolacije, slika dobijena fizički i realno se programski povećava do dimenzija koje su deklarirali trgovci. Takva se operacija može izvesti na bilo kojem računaru, tako da je prisustvo takve funkcije kao što je interpolacija vrlo sumnjivo u bilo kojem ne samo telefonu, već i kameri. Dakle, kada birate telefon sa najboljom kamerom, nemojte biti lijeni da pročitate opis svakog uređaja na internetu kako ne biste naletjeli na interpolacionu sliku.

Kvalitet kamere ili veličina slike obično se mjeri u megapikselima. Po našem mišljenju to će biti: milioni bodova. Što više tačaka matrica fotoaparata može digitalizovati sliku, to je u principu bolje. Uz ostale stvari jednake, možemo pretpostaviti da kamera od 4 megapiksela snima, a ne 2, naravno, ima tu i drugih karakteristika, ali nešto bolje od kamere od dva megapiksela. Ipak, treba napomenuti da postoje slučajevi kada se, uz dobru optiku, visokokvalitetna matrica digitalizira bolje od svog nekvalitetnog multipikselskog parnjaka.

Obično postoje kamere od 0,3 megapiksela (640x480), 1,3 megapiksela (1280x960), 2 megapiksela (1600x1200) i 4 megapiksela (2304x1728). Nedostatak normalnog blica i visokokvalitetne optike čine čak i fotografiju od četiri megapiksela još uvijek nedovoljno kvalitetnom za štampanje slike na fotografskom papiru. Nedostaci će biti vidljivi golim okom. Međutim, uz dobro prirodno (sunčevo) osvjetljenje, kamera od 1,3 megapiksela već je u stanju da kreira sliku koja se, kada se ispruženom rukom štampa na standardnom foto papiru 10x15, neće razlikovati od slike koju pravi dobar fotoaparat.

Članak je objavljen na stranici Mobile life iz Dolche-Mobile.Ru

Tržište mobilnih telefona prepuno je modela sa kamerama velike rezolucije. Postoje čak i relativno jeftini pametni telefoni sa senzorima rezolucije 16-20 megapiksela. Neznani kupac juri za "kul" kamerom i preferira telefon sa višom rezolucijom kamere. Ni ne shvaća da nasjeda na mamac trgovca i prodavaca.

Šta je dozvola?

Rezolucija kamere je parametar koji ukazuje na konačnu veličinu slike. On samo određuje kolika će biti rezultujuća slika, odnosno njena širina i visina u pikselima. Važno: kvalitet slike se ne mijenja. Fotografija može ispasti loše kvalitete, ali velika zbog rezolucije.

Rezolucija ne utiče na kvalitet. Bilo je nemoguće ne spomenuti ovo u kontekstu interpolacije kamere pametnog telefona. Sada možemo preći direktno na stvar.

Šta je interpolacija kamere u telefonu?

Interpolacija kamere je umjetno povećanje rezolucije slike. To su slike, a ne To jest, ovo je poseban softver, zahvaljujući kojem se slika rezolucije 8 megapiksela interpolira na 13 megapiksela ili više (ili manje).

Ako povučemo analogiju, onda je interpolacija kamere slična ili dvogledu. Ovi uređaji povećavaju sliku, ali je ne čine boljom ili detaljnijom. Dakle, ako je interpolacija naznačena u karakteristikama telefona, onda stvarna rezolucija kamere može biti niža od deklarisane. Nije loše ili dobro, jednostavno jeste.

čemu služi?

Interpolacija je izmišljena da bi se povećala veličina slike, ništa više. Sada je ovo trik marketera i proizvođača koji pokušavaju prodati proizvod. Oni koriste velike brojeve kako bi označili rezoluciju kamere telefona na reklamnom posteru i pozicionirali je kao prednost ili nešto dobro. Ne samo da sama rezolucija ne utiče na kvalitet fotografija, već se može i interpolirati.

Doslovno prije 3-4 godine mnogi proizvođači su jurili za brojem megapiksela i na razne načine pokušavali da ih uguraju u svoje pametne telefone sa što više senzora. Tako su se pojavili pametni telefoni sa kamerama rezolucije 5, 8, 12, 15, 21 megapiksela. Istovremeno, mogli su da slikaju kao najjeftinije posude za sapun, ali su kupci, vidjevši naljepnicu "18 MP kamera", odmah poželjeli kupiti takav telefon. Sa pojavom interpolacije, postalo je lakše prodavati takve pametne telefone zbog mogućnosti umjetnog dodavanja megapiksela kameri. Naravno, kvalitet fotografije je vremenom počeo da se poboljšava, ali definitivno ne zbog rezolucije ili interpolacije, već zbog prirodnog napretka u smislu razvoja senzora i softvera.

Tehnička strana

Šta je tehnički interpolacija kamere u telefonu, jer sav gornji tekst opisuje samo glavnu ideju?

Uz pomoć posebnog softvera na slici se „crtaju“ novi pikseli. Na primjer, da biste povećali sliku za 2 puta, nakon svake linije piksela slike dodaje se nova linija. Svaki piksel u ovom novom redu ispunjen je bojom. Boja ispune se izračunava posebnim algoritmom. Prvi način je da popunite novu liniju bojama koje imaju najbliži pikseli. Rezultat takve obrade bit će užasan, ali takva metoda zahtijeva minimum računskih operacija.

Najčešće korištena metoda je druga. Odnosno, originalnoj slici se dodaju novi redovi piksela. Svaki piksel je ispunjen bojom, koja se zauzvrat izračunava kao prosjek susjednih piksela. Ova metoda daje najbolje rezultate, ali zahtijeva više računskih operacija.

Srećom, moderni mobilni procesori su brzi, a u praksi korisnik ne primjećuje kako program uređuje sliku, pokušavajući umjetno povećati njenu veličinu.

Postoje mnoge napredne interpolacijske metode i algoritmi koji se stalno poboljšavaju: poboljšane su granice prijelaza između boja, linije postaju preciznije i jasnije. Nije važno kako su svi ovi algoritmi izgrađeni. Sama ideja o interpolaciji kamere je banalna i malo je vjerovatno da će se ukorijeniti u bliskoj budućnosti. Interpolacijom nije moguće napraviti sliku detaljnijom, dodati nove detalje ili je poboljšati na bilo koji drugi način. Samo u filmovima mala zamućena slika postaje jasna nakon primjene nekoliko filtera. U praksi to ne može biti.

Da li vam je potrebna interpolacija?

Mnogi korisnici iz neznanja postavljaju pitanja na raznim forumima o tome kako napraviti interpolaciju kamere, vjerujući da će to poboljšati kvalitet slike. Zapravo, interpolacija ne samo da ne poboljšava kvalitetu slike, već je može čak i pogoršati, jer će se fotografijama dodati novi pikseli, a zbog ne uvijek preciznog proračuna boja za popunjavanje može postojati nedetaljna područja. , zrnatost na fotografiji. Kao rezultat, kvaliteta pada.

Dakle, interpolacija u telefonu je marketinški trik koji je potpuno nepotreban. Može povećati ne samo rezoluciju fotografije, već i cijenu samog pametnog telefona. Nemojte nasjedati na trikove prodavača i proizvođača.

Senzori su uređaji koji određuju samo sive tonove (gradacije intenziteta svjetlosti - od potpuno bijele do potpuno crne). Da bi kamera razlikovala boje, niz filtera u boji se postavlja na silicijum pomoću procesa fotolitografije. U onim senzorima gdje se koriste mikroleće, filteri se postavljaju između sočiva i fotodetektora. Skeneri koji koriste trilinearne CCD-ove (tri CCD-a jedan pored drugog koji reaguju na crvenu, plavu i zelenu, respektivno) ili vrhunski digitalni fotoaparati koji također koriste tri senzora imaju specifičnu boju svjetlosti filtriranu na svaki senzor. (Imajte na umu da neke kamere sa više senzora koriste kombinacije više boja u filterima, a ne standardne tri). Ali za uređaje sa jednim senzorom, poput većine potrošačkih digitalnih fotoaparata, za obradu različitih boja koriste se nizovi filtera u boji (CFA).

Da bi svaki piksel imao svoju primarnu boju, iznad njega se postavlja filter odgovarajuće boje. Fotoni, prije nego što udare u piksel, prvo prolaze kroz filter koji propušta samo valove svoje boje. Filter će jednostavno apsorbirati svjetlost različite dužine. Naučnici su utvrdili da se bilo koja boja u spektru može dobiti miješanjem samo nekoliko primarnih boja. U RGB modelu postoje tri takve boje.

Svaka aplikacija razvija svoj vlastiti niz filtera boja. Ali u većini senzora digitalnih fotoaparata, Bayerovi filteri za uzorke su najpopularniji. Ovu tehnologiju je 1970-ih izumio Kodak kada su radili istraživanje razdvajanja svemira. U ovom sistemu, filteri su isprepleteni, u šahovnici, a broj zelenih filtera je dvostruko veći od crvenih ili plavih. Raspored je takav da se crveni i plavi filteri nalaze između zelenih.

Ovaj kvantitativni omjer se objašnjava strukturom ljudskog oka - osjetljivije je na zeleno svjetlo. A uzorak šahovnice osigurava da slike budu iste boje bez obzira na to kako držite kameru (vertikalno ili horizontalno). Prilikom čitanja informacija s takvog senzora, boje se ispisuju uzastopno u redovima. Prvi red bi trebao biti BGBGBG, sljedeći red bi trebao biti GRGRGR, i tako dalje. Ova tehnologija se zove sekvencijalni RGB (sekvencijalni RGB).

U CCD kamerama, kombinacija sva tri signala zajedno se ne odvija na senzoru, već u uređaju za snimanje, nakon što je signal konvertovan iz analognog u digitalni. Kod CMOS senzora, ovo poravnanje se može odvijati direktno na čipu. U svakom slučaju, primarne boje svakog filtera su matematički interpolirane, uzimajući u obzir boje susjednih filtera. Imajte na umu da je na bilo kojoj slici većina tačaka mješavina primarnih boja, a samo nekoliko zapravo predstavlja čistu crvenu, plavu ili zelenu.

Na primjer, da bi se odredio utjecaj susjednih piksela na boju središnjeg, matrica piksela veličine 3x3 će biti obrađena tokom linearne interpolacije. Uzmimo, na primjer, najjednostavniji slučaj - tri piksela - s plavim, crvenim i plavim filterima, smještenim u jednom redu (BRB). Pretpostavimo da pokušavate dobiti rezultujuću vrijednost boje crvenog piksela. Ako su sve boje jednake, tada se boja središnjeg piksela izračunava matematički kao dva dijela plave na jedan dio crvene. Zapravo, čak i jednostavni algoritmi linearne interpolacije su mnogo složeniji, uzimaju u obzir vrijednosti svih okolnih piksela. Ako je interpolacija loša, tada na granicama promjene boje postoje zubi (ili se pojavljuju artefakti u boji).

Imajte na umu da se riječ "rezolucija" u polju digitalne grafike koristi pogrešno. Puristi (ili pedanti, kako god želite) upoznati sa fotografijom i optikom znaju da je rezolucija mjera sposobnosti ljudskog oka ili instrumenta da razlikuje pojedinačne linije na mreži rezolucije, kao što je ISO mreža prikazana ispod. Ali u kompjuterskoj industriji, uobičajeno je da se broj piksela naziva rezolucijom, a pošto je to tako, slijedit ćemo i tu konvenciju. Uostalom, čak i programeri rezoluciju nazivaju brojem piksela u senzoru.


Hajde da prebrojimo?

Veličina datoteke slike ovisi o broju piksela (rezoluciji). Što je više piksela, veća je datoteka. Na primjer, slika VGA senzora (640x480 ili 307200 aktivnih piksela) će zauzeti oko 900 kilobajta u nekomprimiranom obliku. (307200 piksela x 3 bajta (R-G-B) = 921600 bajtova, što je oko 900 kilobajta) Slika senzora od 16 MP zauzet će oko 48 megabajta.

Čini se da je takva stvar - izbrojati broj piksela u senzoru kako bi se odredila veličina rezultirajuće slike. Međutim, proizvođači kamera dolaze do gomile različitih brojeva, i svaki put tvrde da je to prava rezolucija kamere.

Ukupan broj piksela uključuje sve piksele koji fizički postoje u senzoru. Ali samo oni koji su uključeni u dobivanje slike smatraju se aktivnim. Oko pet posto svih piksela neće doprinijeti slici. To su ili neispravni pikseli ili pikseli koje kamera koristi u drugu svrhu. Na primjer, mogu postojati maske za određivanje nivoa tamne struje ili za određivanje omjera širine i visine slike.

Format okvira - odnos između širine i visine senzora. Na nekim senzorima, poput onih sa rezolucijom od 640x480, ovaj omjer je 1,34:1, što odgovara omjeru širine i visine većine kompjuterskih monitora. To znači da će slike koje kreiraju takvi senzori tačno stati na ekran monitora, bez prethodnog izrezivanja. U mnogim uređajima format okvira odgovara formatu tradicionalnog filma od 35 mm, gdje je omjer 1:1,5. Ovo vam omogućava da snimate slike standardne veličine i oblika.


Interpolacija rezolucije

Pored optičke rezolucije (stvarne sposobnosti piksela da reaguju na fotone), postoji i rezolucija povećana hardverskim i softverskim sistemom koristeći interpolacijske algoritame. Kao i kod interpolacije boja, interpolacija rezolucije matematički analizira podatke susjednih piksela. U ovom slučaju, međuvrijednosti se stvaraju kao rezultat interpolacije. Takvo "ugrađivanje" novih podataka može se obaviti prilično glatko, dok će interpolirani podaci biti nešto između, između stvarnih optičkih podataka. Ali ponekad se tijekom takve operacije mogu pojaviti razne smetnje, artefakti i izobličenja, zbog čega će se kvaliteta slike samo pogoršati. Stoga mnogi pesimisti smatraju da interpolacija rezolucije uopće nije način da se poboljša kvalitet slike, već samo metoda za povećanje datoteka. Prilikom odabira uređaja obratite pažnju koja je rezolucija naznačena. Nemojte se previše uzbuđivati ​​zbog visoke interpolirane rezolucije. (Označeno je kao interpolirano ili poboljšano).

Drugi proces obrade slike na softverskom nivou je poduzorkovanje. U stvari, ovo je proces obrnut od interpolacije. Ovaj proces se provodi u fazi obrade slike, nakon što su podaci prebačeni iz analognog u digitalni oblik. Ovo briše podatke različitih piksela. U CMOS senzorima, ova operacija se može izvesti na samom čipu, privremeno onemogućujući čitanje određenih linija piksela ili čitanje podataka samo iz odabranih piksela.

Poduzorkovanje obavlja dvije funkcije. Prvo, za zbijanje podataka - za pohranjivanje više slika u memoriji određene veličine. Što je manji broj piksela, to je manja veličina datoteke i više slika možete stati na memorijsku karticu ili u internu memoriju uređaja, a rjeđe morate preuzimati fotografije na računar ili mijenjati memorijske kartice.

Druga funkcija ovog procesa je stvaranje slika određene veličine za određene svrhe. Kamere sa senzorom od 2MP su sasvim sposobne da naprave snimak standardne fotografije veličine 8x10 inča. Ali ako pokušate poslati takvu fotografiju poštom, to će značajno povećati veličinu slova. Downsampling vam omogućava da obradite sliku tako da izgleda normalno na monitorima vaših prijatelja (ako ne težite detaljima) i istovremeno šalje dovoljno brzo čak i na mašinama sa sporom vezom.

Sada kada smo upoznati s radom senzora i načinom na koji se proizvodi slika, zaronimo malo dublje i dotaknimo se složenijih situacija koje se javljaju u digitalnoj fotografiji.

Interpolacija kamere je umjetno povećanje rezolucije slike. To je slika, a ne veličina matrice. Odnosno, ovo je poseban softver, zahvaljujući kojem se slika rezolucije 8 megapiksela interpolira na 13 megapiksela ili više (ili manje). Po analogiji, interpolacija kamere je poput povećala ili dvogleda. Ovi uređaji povećavaju sliku, ali je ne čine boljom ili detaljnijom. Dakle, ako je interpolacija naznačena u karakteristikama telefona, onda stvarna rezolucija kamere može biti niža od deklarisane. Nije loše ili dobro, jednostavno jeste.

Interpolacija je izmišljena da bi se povećala veličina slike, ništa više. Sada je ovo trik marketera i proizvođača koji pokušavaju prodati proizvod. Oni koriste velike brojeve kako bi označili rezoluciju kamere telefona na reklamnom posteru i pozicionirali je kao prednost ili nešto dobro. Ne samo da sama rezolucija ne utiče na kvalitet fotografija, već se može i interpolirati.

Doslovno prije 3-4 godine mnogi proizvođači su jurili za brojem megapiksela i na razne načine pokušavali da ih uguraju u svoje pametne telefone sa što više senzora. Tako su se pojavili pametni telefoni sa kamerama rezolucije 5, 8, 12, 15, 21 megapiksela. Istovremeno, mogli su da slikaju kao najjeftinije posude za sapun, ali su kupci, vidjevši naljepnicu "18 MP kamera", odmah poželjeli kupiti takav telefon. Sa pojavom interpolacije, postalo je lakše prodavati takve pametne telefone zbog mogućnosti umjetnog dodavanja megapiksela kameri. Naravno, kvalitet fotografije je vremenom počeo da se poboljšava, ali definitivno ne zbog rezolucije ili interpolacije, već zbog prirodnog napretka u smislu razvoja senzora i softvera.

Šta je tehnički interpolacija kamere u telefonu, jer sav gornji tekst opisuje samo glavnu ideju?

Uz pomoć posebnog softvera na slici se „crtaju“ novi pikseli. Na primjer, da biste povećali sliku za 2 puta, nakon svake linije piksela slike dodaje se nova linija. Svaki piksel u ovom novom redu ispunjen je bojom. Boja ispune se izračunava posebnim algoritmom. Prvi način je da popunite novu liniju bojama koje imaju najbliži pikseli. Rezultat takve obrade bit će užasan, ali takva metoda zahtijeva minimum računskih operacija.

Najčešće korištena metoda je druga. Odnosno, originalnoj slici se dodaju novi redovi piksela. Svaki piksel je ispunjen bojom, koja se zauzvrat izračunava kao prosjek susjednih piksela. Ova metoda daje najbolje rezultate, ali zahtijeva više računskih operacija. Srećom, moderni mobilni procesori su brzi, a u praksi korisnik ne primjećuje kako program uređuje sliku, pokušavajući umjetno povećati njenu veličinu. Interpolacija kamere pametnog telefona Postoji mnogo naprednih metoda i algoritama interpolacije koji se stalno poboljšavaju: granice prijelaza između boja su poboljšane, linije postaju preciznije i jasnije. Nije važno kako su svi ovi algoritmi izgrađeni. Sama ideja o interpolaciji kamere je banalna i malo je vjerovatno da će se ukorijeniti u bliskoj budućnosti. Interpolacijom nije moguće napraviti sliku detaljnijom, dodati nove detalje ili je poboljšati na bilo koji drugi način. Samo u filmovima mala zamućena slika postaje jasna nakon primjene nekoliko filtera. U praksi to ne može biti.
.html

Pametni telefon ima kameru od 8 MPix. Šta znači interpolacija do 13 MPix?

    Dobar dan.

    To znači da će vaš pametni telefon proširiti fotografiju/sliku snimljenu kamerom od 8 MPix na 13 MPix. A to se postiže činjenicom da se pravi pikseli pomiču i dodaju dodatni.

    Ali, ako uporedimo kvalitet slike/fotografije snimljene na 13 MP i 8 MP sa interpolacijom do 13, onda će kvalitet druge biti osjetno lošiji.

    Da objasnim na jednostavan način, prilikom kreiranja fotografije, pametni procesor dodaje svoje piksele aktivnim pikselima matrice, takoreći izračunava sliku i iscrtava je do veličine od 13 MP.. Na izlazu , imamo matricu od 8 i fotografiju rezolucije 13 MP. Kvalitet se ne popravlja mnogo.

    To znači da kamera može snimiti sliku do 8 MPIX, ali može programski povećati sliku do 12 MPIX. Dakle, programski se povećava, ali slika ne postaje bolja, slika će i dalje biti tačno 8 MPIX. Ovo je čist trik proizvođača i takvi pametni telefoni su skuplji.

    Ovaj koncept podrazumijeva da će kamera vašeg uređaja i dalje snimati fotografije na 8 MPIX, ali je sada moguće programski povećati na 13 MPIX. Istovremeno, kvalitet ne postaje bolji. Samo što se prostor između piksela začepi, to je sve.

    To znači da u tvojoj ćeliji, kako je bilo 8 MPIX, ostaju isti - ni više ni manje, a sve ostalo je marketinški trik, naučno zavaravanje naroda da bi se roba prodavala po višoj cijeni i ništa više . Ova funkcija je beskorisna, kvalitet fotografije se gubi tokom interpolacije.

    Na kineskim pametnim telefonima ovo se sada koristi stalno, samo je senzor kamere od 13mp mnogo skuplji od 8mp, zbog čega su ga stavili na 8mp, ali aplikacija za kameru razvlači rezultujuću sliku, kao rezultat toga, kvalitet od ovih 13mp će biti znatno lošiji ako pogledate originalnu rezoluciju.

    Po mom mišljenju, ova funkcija je općenito beskorisna, jer je 8mp sasvim dovoljno za pametni telefon, u principu, meni je dovoljno 3mp, glavna stvar je da je sama kamera visokog kvaliteta.

    Interpolacija kamere je trik proizvođača, pa oni umjetno naduvaju cijenu pametnog telefona.

    Ako imate kameru od 8 MPIX, onda ona može snimiti odgovarajuću sliku, interpolacija ne poboljšava kvalitet fotografije, već samo povećava veličinu fotografije na 13 megapiksela.

    Činjenica je da je prava kamera u takvim telefonima 8 megapiksela. Ali uz pomoć internih programa, slika se rasteže na 13 megapiksela. U stvari, ne dostiže pravih 13 megapiksela.

    Interpolacija megapiksela je vrsta softverskog razmazivanja slike. Pravi pikseli se pomiču, a između njih se ubacuju dodatni, s bojom prosječne vrijednosti od razdvojenih boja. Gluposti, beskorisna samoobmana. Kvalitet se ne poboljšava.

  • Interpolacija je način pronalaženja međuvrijednosti

    Ako se sve ovo prevede na ljudskiji jezik, primjenjiv na vaše pitanje, onda će ispasti sljedeće:

    • softver može obraditi (uvećati, rastegnuti)) datoteke do 13 MPIX.
  • Do 13 MPix - može biti 8 MPix stvarnih, kao što je vaš. Ili prave od 5 MPix. Softver za kameru interpolira grafički proizvod kamere do 13 MPix bez poboljšanja slike, već elektronskim povećanjem. Jednostavno rečeno, kao lupa ili dvogled. Kvalitet se ne mijenja.