Bländarguide för smartphonekamera: vad gör F1.7 egentligen?

Innehåll i artikeln:

• Vad är bländare och brännvidd?
• Varför är bländaren på smartphonekameran viktig?
• Vad betyder bländaren på en smartphone?
• Varför är F1.8 bättre än F2.4?
• Bländare och bildkvalitet: mycket ljus, liten skärpa

Vad är bländare och bländarförhållande?

Begreppen bländare, f-stopp (även känt som f-tal) och f-stopp-förhållande används strängt taget oftast felaktigt. Den exakta termen skulle vara “bländarförhållande”, som beskriver systemets brännvidd till ingångspupillens diameter. Detta förhållande uttrycks vanligtvis som en bråkdel normaliserad till täljaren ett i notationen “f/1,8” eller “1:1,8”.

F-stoppet, å andra sidan, är det reciproka av detta bråk och skrivs då som F1.8. Den mycket citerade “bländaren” är ett vardagsspråk och används på en mängd olika sätt för att indikera både f-stopp och f-nummer. Eftersom vi inte är en vetenskaplig publikation på AndroidPIT, kommer vi också att hålla fast vid den språkliga användningen av “aperture”.

Obs: När man beräknar bländarförhållandet, mäts ingångspupillen i millimeter som brännvidden. Därför blir resultatet i alla fall dimensionslöst.

Varför är bländaren viktig för smartphonekameror?

Bländaren spelar en viktig roll i smartphonefotografering, särskilt på dessa två punkter:

1. Ju mindre f-stop nummer, desto mer ljus kommer att kunna nå bildsensorn. Detta är logiskt, eftersom ingångspupillens diameter är nämnaren för bländarförhållandet. Så en diameter som är dubbel i längd halverar f-stopptalet – till exempel från F4 till F2. Denna area varierar beroende på kvadraten på pupilldiametern, och det finns ett kvadratiskt proportionellt samband inblandat. Detta innebär att en halvering av bländaren översätts till att ha fyra gånger så mycket ljus. En fördubbling av ljusmängden sker däremot när man dividerar bländaren med kvadratroten av två, till exempel från F2 till F1,4.
2. Ju mindre bländartal, desto grundare skärpedjup. Eftersom smartphones vanligtvis genererar skärpedjup via en algoritm, kvarstår denna aspekt som en marginell notering. Om du är intresserad av hur oskärpa effekter skapas i optiska system rekommenderar jag följande artikel, även om den främst handlar om bokeh-effekter som skapas av mjukvara.

• Vacker oskärpa för smartphoneporträtt: Hur bokeh-effekten fungerar

Vad betyder bländaren på en smartphone?

De som lägger märke till sin smartphonekamera och bländaren som den kommer i kommer med största sannolikhet att inse en sak: Brännvidd och (ungefärlig) linsdiameter verkar inte stämma. Bländare 2 skulle innebära en ingångspupill på 12,5 millimeter vid en brännvidd på 25 millimeter. Du kommer dock inte att hitta ett multicentimetersobjektiv på någon av de befintliga smartphones.

Anledningen till detta är att tillverkarna alltid anger brännvidden som har konverterats till motsvarande 35 mm. Jämfört med en 35 mm-kamera är den verkliga optiska brännvidden för smartphone-linssystemet mycket, mycket lägre på grund av de små sensorerna. Diagonalmåttet för en 1/1,7-tums sensor är till exempel 4,55 gånger mindre än en 35 mm eller fullformatssensor. På samma sätt kräver en smartphonekamera med en 1/1,7-tums sensor en brännvidd som är 4,55 gånger mindre för att uppnå en liknande betraktningsvinkel.

Detta förhållande mellan diagonalmåttet för en 35 mm sensor och sensorn som ska jämföras kallas crop factor eller format factor. Verklig brännvidd gånger Crop-Factor ger motsvarande 35 mm brännvidd.

Eftersom skärpedjupet på en kamera beror på brännvidden och bländaren är det nu också klart varför du inte kan komma någonstans i närheten av den vackra oskärpa effekten med F1.8 och 50 mm ekvivalent brännvidd som du kan med din DSLR vid F1.8. Den faktiska brännvidden är fortfarande avgörande när det kommer till skärpedjupseffekter, och den varierar vanligtvis mellan 5 och 15 millimeter. Och det är just därför bokeh-effekten vanligtvis är mjukvaruorienterad.

Men varför är F1.8 bättre än F2.4?

Även om bländarstorleken har en betydande effekt på bokeh i fullfjädrade kameror, är denna effekt försumbar i smartphones. Detta beror på att smartphonekameror vanligtvis inte har möjlighet att justera bländarstorleken för användning som ett kreativt designalternativ. Men vi kommer att återkomma till den idén senare.

Istället ligger fokus på ljusets intensitet. En förbättring från F2.4 till F1.7, till exempel, innebär att smarttelefonen har dubbelt så mycket tillgängligt ljus för fotot. Detta banar i sin tur väg för valfri belysning:

1. Ett foto taget med halva ISO-känsligheten. Halv känslighet betyder mindre förstärkning av bildsignalen, betyder mindre bildbrus.
2. Ett foto taget med halva slutartiden. Detta minskar risken för kameraskakning när det är snabba rörelser eller i svagt ljus.

Så vad är skillnaden mellan till exempel F1.8 och F2.0? Realistiskt sett är det irrelevant. I den resulterande bildkvaliteten spelar bildbehandlingsalgoritmer en mycket större roll i datorfotograferingens tidsålder.

Ursäkter: Varför teleobjektiv på smartphones är en katastrof

Förresten förklarar ovanstående detaljer också varför teleobjektiv i smartphones vanligtvis ger konstiga resultat. Eftersom brännvidderna är jämförelsevis höga är ljusintensiteten oftast mörkare jämfört med vidvinkellinserna. Samsung Galaxy S20 Ultra uppnår till exempel bara F3.5 med sitt teleobjektiv, men samtidigt är teleobjektiv mycket mer mottagliga för kameraskakningar.

Som en vanlig tumregel kräver 103-millimeters teleobjektivet i S20 Ultra en slutartid som är cirka fyra gånger snabbare än 26-millimeters huvudsensor (ska OIS fungera lika bra på båda). Samtidigt gör skillnaden mellan F3.5 och F1.8 också att ljusmängden minskar med en fjärdedel. För att kompensera för detta under identiska ljusförhållanden är det nödvändigt att till exempel öka ISO-känsligheten från ISO 100 till ISO 1600. Med hänsyn till de vanligtvis mycket mindre telesensorerna blir det tydligt att detta inte kommer att fungera.

Bländarstorlek och bildkvalitet: mycket ljus, liten skärpa

Innan din hjärna tar en paus vill jag diskutera en sista aspekt av bländarstorleken: den optiska bildkvaliteten. Att bygga en snabb lins är mycket mer komplicerat än att bara slå en stor glasbit framför sensorn. Även om ljus inte bryts till mitten av en lins, är böjningen i ljusbanan mot kanten alltid starkare.

Tyvärr har ljus den obehagliga egenskapen att brytningsindex är beroende av våglängden. Vad som låter komplicerat kan enkelt förklaras via solljus som reflekteras genom fönstret och skapar en regnbåge i ditt vardagsrum. Detta fenomen blir starkare och starkare med en högre grad av ljusbrytning, alltså en större bländare – och det blir mer och mer komplext att korrigera.

På teknisk jargong är de sålunda bildade färgfransarna kända som “kromatiska aberrationer”. De är vanligtvis starkare i kanten av bilden än i mitten och förekommer främst vid övergångar med hög kontrast, t.ex. på grenar framför en ljus himmel. För att inte översälja specifikationsbladet genom att få dåliga recensioner när det kommer till fotografering, har Samsung inkluderat en mekanisk slutare i några av sina flaggskeppssmartphones. Detta täcker linsens kant under goda ljusförhållanden för att minimera sådana bildfel.

Sammanfattning: mycket ståhej över ingenting

Så måste jag spetsa öronen när Samsung, Huawei och andra marknadsför mig sina rekordstora ljusnivåer? Nej. Eftersom skillnaderna mellan F1.7 och F1.8 är marginella – spelar andra kamerafunktioner en mycket större roll här, som bildsensorn och mjukvarualgoritmer som används.

Tyckte du att den här artikeln var användbar? Vilka andra aspekter av smartphones och särskilt deras kameror intresserar dig? Jag ser fram emot dina kommentarer!