Ponsel pertama dengan kamera mendarat di pantai Amerika pada tahun 2002. Sejak saat itu, OEM berlomba-lomba untuk memproduksi kamera ponsel yang lebih baik. Awal era smartphone di tahun 2008 dan munculnya media sosial membuat kamera ponsel yang bagus menjadi suatu keharusan bagi semua orang yang ingin mengikuti keluarga Jones. Namun sebelum kamera ponsel mulai mengambil sebagian besar foto di dunia, gambar diambil dengan perangkat yang lebih besar dari hampir semua perangkat seluler yang menggantikannya. Bagaimana ini mungkin? Apa yang terjadi di dalam ponsel kita yang memungkinkannya mengambil foto 200MP?

Semua kamera smartphone terbuat dari tiga bagian dasar. Yang pertama adalah lensa yang mengarahkan cahaya ke kamera. Yang kedua adalah sensor yang mengubah foton cahaya yang terfokus menjadi sinyal listrik. Dan yang ketiga adalah perangkat lunak yang mengubah sinyal listrik tersebut menjadi foto siap pakai Instagram. Mari kita lihat lebih dekat masing-masing bagian ini.

Lensa

Sebelum cahaya mencapai sensor gambar, ia harus melewati lensa. Dan sebelum itu melewati lubang kecil di badan ponsel. Ukuran lubang itu disebut bukaan, dan menentukan seberapa banyak cahaya yang masuk ke sensor kamera. Secara umum, bukaan yang lebih besar adalah hal yang baik untuk kamera ponsel karena itu berarti kamera memiliki lebih banyak cahaya untuk digunakan.

Begitu cahaya memasuki modul kamera, lensa mengumpulkan cahaya yang masuk dari jepretan Anda dan mengarahkannya ke sensor. Kamera smartphone terdiri dari banyak lensa plastik yang disebut elemen. Karena sifat cahaya, panjang gelombang cahaya (warna) yang berbeda dibiaskan (dibengkokkan) pada sudut yang berbeda saat melewati lensa. Itu berarti warna dari pemandangan Anda diproyeksikan ke sensor kamera Anda tidak sejajar. Kamera membutuhkan banyak lensa untuk mengirimkan gambar yang jelas ke sensor untuk memperbaiki ini dan efek serupa lainnya.

Sumber: OnePlus

Fokus

Salah satu fungsi penting dari lensa yang secara tradisional diabstraksi dari pengguna adalah fokus. Beberapa aplikasi kamera memungkinkan Anda mengontrol fokus kamera secara manual. Namun, kebanyakan dari mereka mengendalikannya melalui perangkat lunak menggunakan sensor, perangkat keras tambahan seperti pencari jangkauan laser, atau kombinasi keduanya.

Fokus otomatis berbasis perangkat lunak (dikenal sebagai fokus otomatis pasif) menggunakan data dari sensor gambar untuk menentukan apakah gambar dalam fokus dan menyesuaikan lensa untuk mengimbanginya. Teknik fokus otomatis pasif yang umum didasarkan pada pendeteksian kontras gambar dan menyesuaikan fokus hingga maksimal. Metode ini sepenuhnya berbasis perangkat lunak, menjadikannya pilihan termurah. Namun, ini lambat dan tidak berfungsi dengan baik dalam kondisi cahaya redup.

Metode yang sedikit lebih cepat disebut autofokus deteksi fase. Ini memastikan jumlah cahaya yang sama mencapai dua sensor yang ditempatkan berdekatan pada sensor foto. Sistem PDAF tradisional mengandalkan photosite khusus pada sensor (sekitar 5% dari semua photosites) untuk mengukur cahaya yang datang dari sisi kanan lensa atau sisi kiri. Gambar menjadi fokus jika photosite yang menghadap ke kanan mengukur intensitas cahaya yang sama dengan rekannya yang menghadap ke kiri. Jika mereka tidak mengukur intensitas cahaya yang sama, dimungkinkan untuk menghitung seberapa jauh kamera tidak fokus, membuat sistem PDAF lebih cepat daripada metode deteksi kontras. Sistem PDAF modern (seperti pada sensor gambar Isocell HP2 di Samsung Galaxy S23 Ultra) gunakan 100% photosites pada sensor gambar dan gunakan photosites yang menghadap ke atas dan yang menghadap ke bawah selain photosites yang menghadap ke kiri dan yang menghadap ke kanan.

Fokus otomatis aktif menggunakan perangkat keras tambahan untuk menentukan jarak dari ponsel ke target Anda. Sistem fokus otomatis aktif pertama menggunakan sonar yang mirip dengan Soli pada kamera Google Piksel 4. Perubahan pada sistem fokus otomatis aktif telah menambahkan laser infra merah bertenaga rendah untuk memperkirakan jarak, tetapi dapat diakali dengan sumber cahaya IR lain seperti api atau smartphone lainnya.

Sensor

Sensornya adalah wafer silikon tipis. Satu-satunya tugasnya adalah mengubah foton (cahaya) menjadi elektron (sinyal listrik). Konversi fotovoltaik ini terjadi pada jutaan photosites di seluruh permukaan kecil sensor. Jika tidak ada foton yang mencapai photosite, sensor mencatat piksel tersebut sebagai hitam. Jika banyak foton mencapai photosite, piksel itu berwarna putih. Jumlah nuansa abu-abu yang dapat didaftarkan oleh sensor dikenal sebagai kedalaman bitnya.

Jadi, bagaimana ponsel Anda mengambil foto berwarna? Overlay di atas setiap photosite adalah filter warna yang hanya membiarkan warna cahaya tertentu masuk. Array filter warna Bayer adalah yang paling umum, dan membagi setiap 2×2 persegi photosite menjadi satu filter merah, satu biru, dan dua hijau (RGGB). milik Huawei Sensor SuperSpektrum adalah pengecualian penting untuk CFA RGGB tradisional. Huawei menggunakan filter kuning (RYYB) alih-alih filter hijau untuk memungkinkan lebih banyak cahaya masuk, meningkatkan data pencahayaan. Mosaik data warna dan cahaya ini harus diubah menjadi gambar penuh warna melalui algoritma demosaicing yang rumit.

Dua metrik sensor yang harus diperhatikan adalah ukurannya dan ukuran pikselnya. Ukuran sensor diukur dalam pecahan inci. Secara umum, sensor yang lebih besar (seperti sensor 1/1,31 inci pada Google Piksel 7 Pro) menghasilkan gambar yang lebih baik karena memiliki photosite yang lebih banyak dan lebih besar.

Photosites (jumlah yang merupakan potensi jumlah megapiksel kamera) diukur dalam mikrometer (µm). Photosites yang lebih besar lebih mampu mengumpulkan cahaya, menjadikannya ideal untuk kondisi cahaya rendah. Situs foto yang lebih kecil tidak selalu berarti foto berkualitas lebih rendah. Tetap saja, ini adalah metrik yang mungkin ingin Anda pertimbangkan jika Anda berencana menggunakan kamera ponsel dalam kondisi kurang cahaya. Samsung mengkompensasi photosites kecil (ini satu-satunya cara untuk memasukkan 200 juta di antaranya ke dalam sebuah chip) dengan “mengumpulkan” beberapa photosites. Pada sensor terbarunya, ia memperlakukan kotak 4×4 dari 16 photosites sebagai “piksel” tunggal, yang memungkinkannya mengumpulkan lebih banyak data pencahayaan.

Stabilisasi gambar

Saat mencoba mengambil gambar yang bagus, salah satu bahan penting adalah platform yang stabil. Pembuat smartphone tahu Anda tidak mungkin memiliki tripod di saku Anda, jadi mereka mengemas ponsel mereka dengan teknologi untuk mengurangi pergerakan kamera sebanyak mungkin. Stabilisasi gambar hadir dalam dua rasa dasar: optik dan elektronik.

Optical image stabilization (OIS) bergantung pada giroskop untuk mendeteksi pergerakan ponsel dan motor kecil atau elektromagnet untuk menggerakkan lensa dan sensor sebagai kompensasi. OIS ideal untuk situasi cahaya redup di mana sensor gambar membutuhkan lebih banyak waktu untuk mengumpulkan cahaya.

Stabilisasi gambar elektronik (EIS) bergantung pada akselerometer ponsel untuk merasakan gerakan apa pun. Alih-alih memindahkan bagian kamera, itu memindahkan bingkai gambar atau eksposur. Karena eksposur diselaraskan berdasarkan konten gambar dan bukan bingkai sensor gambar, gambar atau video akhir memiliki resolusi yang dikurangi.

Banyak model ponsel terbaru menggunakan kombinasi kedua sistem, terkadang disebut stabilisasi gambar hibrid. Menggunakan kedua sistem secara bersamaan memberi Anda yang terbaik dari kedua dunia, terutama untuk rekaman video.

Perangkat lunak

Setelah sensor gambar melakukan tugasnya dan mengubah cahaya yang dibawa oleh lensa menjadi sinyal listrik, itu adalah tugas prosesor sinyal gambar (ISP) untuk mengubah 1 dan 0 itu menjadi gambar yang layak untuk Snapchat.

Data yang dikirim ke ISP pada dasarnya adalah gambar hitam-putih (gambar RAW untuk fotografer di luar sana). Tugas pertama ISP adalah mengembalikan data warna berdasarkan pengaturan CFA yang diketahui. Sekarang kami memiliki gambar, tetapi pikselnya memiliki intensitas yang bervariasi antara merah, hijau, atau biru (atau merah, kuning, dan biru untuk ponsel Huawei).

Langkah selanjutnya adalah proses yang disebut demosaicing. Di sinilah ISP memodifikasi warna piksel berdasarkan warna tetangganya. Jika, misalnya, ada banyak piksel hijau dan merah di suatu area tetapi tidak banyak yang berwarna biru, algoritme demosaicing mengubahnya menjadi kuning.

Kami akhirnya punya foto! Sebagian besar ISP menerapkan denoising dan penajaman setelah demosaicing. Namun, setiap OEM memiliki alur dan algoritme sendiri untuk menghasilkan gambar akhir. Google, khususnya, dikenal menggunakan algoritme yang dikembangkan AI untuk menghasilkan beberapa foto smartphone terbaik.

Apakah Anda siap untuk mengambil beberapa foto?

Sekarang setelah Anda memiliki pemahaman yang lebih baik tentang cara kerja kamera Anda, inilah waktunya untuk keluar dan mengambil lebih banyak gambar. Dan, berbicara tentang lebih banyak gambar. Gunakan kami Kiat dan trik Google Foto untuk menjinakkan koleksi foto Anda. Dan jika Anda mencari ponsel dengan kamera yang lebih bagus, mengetahui cara kerja kamera ponsel akan membantu Anda memutuskan ponsel kamera mana yang tepat untuk Anda.