Зачем три камеры на телефоне?

С тех пор, как камера в смартфонах стала важнее функции звонков, производители предлагают пользователям все больше мегапикселей. Давайте разбираться, так ли уж важны мегапиксели для качества фото. Нужно ли камере смартфона 48, 64 или даже 108 мегапикселей? И если да, то почему в камерах iPhone всего 12 МП, а фото получше конкурентов?

“Мегапиксельные войны”, одно время казалось, что угасли. Но вот Xiaomi выпускает смартфон с камерой 64 Мп. А другие производители обещают “дикие” 108 Мп в камерах смартфонов 2020 года.

Что такое мегапиксели?

Термин “мегапиксели” относится к разрешению или деталям изображения, снятого камерой. Это количество отдельных пикселей, из которых состоит фото. Мега – это префикс, который означает “миллион”. Таким образом, матрица камеры с разрешением 24 Мп, состоит из 24 миллионов пикселей. Поразительное число!

Пиксель – это очень маленькая точка, содержащая визуальные данные. Многие из этих пикселей, размещенных в непосредственной близости друг от друга, составляют конечное изображение. Чем больше пикселей у вас есть, тем более детальным будет ваше изображение. Поэтому, в теории, фотографии камеры с разрешением в 20 мегапикселей могут выглядеть лучше, чем с камеры в 12 мегапикселей.

Значит, чем больше мегапикселей, тем лучше качество изображения?

Нет. По крайней мере, не полностью. Есть и другие характеристики камеры смартфона, которые непосредственно влияют на качество изображения. Например тип сенсора, размер пикселя и апертура.

Гонка за мегапикселями, кстати, началась не в смартфонах. Моду на них задали цифровые фотоаппараты. Потребители зацикливались на идее, что большее количество мегапикселей означает лучшее качество снимков. И с фотоаппаратами это работало. Ведь они не всегда гнались за миниатюризацией. А значит, большее количество мегапикселей не означало уменьшение размера отдельного пикселя.

Большой сенсор камеры цифрового фотоаппарата, как правило, означает большее разрешение (количество тех самых мегапикселей). Все потому, что вы можете поместить больше пикселей. Большие сенсоры фотоаппаратов также лучше работают в условиях низкой освещенности с меньшим количеством цифрового шума.

Подобно тому, как большое ведро может улавливать больше воды под дождем, большие пиксели способны улавливать больше света. Чем больше света может улавливать датчик с большими пикселями, тем лучше камера работает в условиях низкой освещенности.

Почему в камерах смартфонов большее количество мегапикселей не значит лучшее качество?

Если вы заметили, в смартфонах растет количество мегапикселей, а вот сами камеры остаются примерно тех же размеров. Вот и получается, что производители, чтобы вместить больше мегапикселей на той же площади, уменьшают размер пикселя! Таким образом, вместо 12 миллионов больших пикселей (12 Мп) на матрице размером 1/2,55 дюйма, вы получите 20 миллионов (20 Мп) маленьких пикселей на матрице того же размера.

И 12-мегапиксельная камера, в итоге, может делать снимки лучше, чем 20-мегапиксельная камера. Ведь ее большие пиксели ловят больше света!

Роб Лейтон (Rob Layton), преподающий мобильную журналистику и профессиональную фотосъемку на мобильные в Университете Бонда на Золотом Побережье (Bond University on the Gold Coast, Австралия) в этой теме разбирается! “На самом деле, когда речь заходит о соотношении между количеством мегапикселей смартфона и качеством изображения, это вопрос качества, а не количества”, – сказал профессор.

“Старый маркетинг подпитывает миф о том, что чем больше мегапикселей в камере смартфона, тем лучше качество изображения. Но это не всегда так… Размеры сенсора, обработка изображения, вычисления в нейронных сетях и машинное обучение, – все это гораздо более критично для современных фото,” – говорит мистер Лейтон. –  “Сенсоры, которые больше, будут давать изображения лучшего качества, чем камеры с большим количеством пикселей, меньшего размера и не способных поглощать столько света”.

Так сколько же мегапикселей достаточно для смартфона?

Это похоже на вопрос, сколько кирпичей достаточно, чтобы построить дом. Это зависит от размера дома, размера кирпича и дизайна дома, который вы строите.

То же самое касается и мегапикселей в камерах смартфонов. Все зависит от размера сенсора (дома), размера пикселей (кирпичей) и того, что производитель хочет для камеры (дизайн).

Например, если компания, производящая смартфоны, решит, что хотела бы, чтобы камера  больше фокусировалась на светочувствительности, чем на изображениях сверхвысокого разрешения, то на их сенсоре будет меньше пикселей. При этом сами пиксели будут большего размера.

Другими словами, если сравнивать два смартфона с камерами одинаковой площади, то телефон с 12-мегапиксельной камерой мог бы иметь лучшую светочувствительность. И, следовательно, более яркие фотографии с меньшим шумом, чем у камеры с 20-мегапиксельной камерой. В то же время, 20-мегапиксельная камера будет иметь более детальную картинку, хотя, возможно, несколько более шумную.

Количество мегапикселей, которое можно считать достаточным, в действительности зависит от вас и от того, что вы хотите сделать со своими фотографиями. Хотите очень высокую детальность при увеличении, чтобы распечатать плакат, гонитесь за мегапикселями. Но не забывайте, что вы будете зависеть от условий съемки, освещенности и т.п.. А если вам нужна камера, которая отлично снимает и в сумерках, и днем, и ночью – смотрите на камеры около 12Мп, как на айфонах.

Если честно, смартфонам не нужно иметь 40 и более мегапикселей. Даже 20 Мп – это много.

Зачем смартфонам дополнительные камеры и сколько у них должно быть мегапикселей?

Возьмем, к примеру, Huawei P30 Pro. Существует огромная разница в мегапикселях между тремя задними камерами. Основная камера может похвастаться разрешением 40 мегапикселей, в то время как ультраширокороткоугольная камера имеет только 20 мегапикселей. У третьей камеры всего 8 мегапикселей. Все дело в том, что дополнительные камеры решают другие проблемы. Их важная характеристика – не разрешение, а апертура, объектив и т.п.

Что лучше – камера смартфона или цифровой фотокамеры?

Обычная цифровая камера с разрешением 24 Мп будет снимать фотографии лучшего качества, чем любой смартфон с таким же разрешением. Почему? В основном из-за заметно большего сенсора камеры. Просто положите рядом фотоаппарат и смартфон и сравните диаметр объективов!

Типичный полнокадровый сенсор DSLR имеет размер 36 мм х 24 мм. В то время как у среднего сенсора смартфона размеры около 5,5 мм х 4 мм в зависимости от производителя. Это означает, что полнокадровый сенсор цифровой камеры имеет площадь, которая примерно в 40 раз больше, чем у датчика смартфона.

Как уже упоминалось ранее, более крупные пиксели улавливают больше света. И поэтому могут давать лучшие результаты, чем маленькие пиксели.

Так неужели мегапиксели не имеют значение?

Количество мегапикселей в вашем смартфоне имеет значение. Однако мегапиксели – это не единственная характеристика камеры. Помните, что такие вещи, как размер сенсора и размер пикселей не менее важны. А еще компании придумали технологию, когда 48-мегапиксельная камера ведет себя как 12-мегапиксельная. Прочитайте ниже, для примера, как Sony создала один из самых популярных сенсоров для смартфонов IMX586 с разрешением 48 Мп.

48 Мп камера в смартфоне – победа количества над качеством

Наиболее часто используемым в смартфонах 48-мегапиксельным сенсором на сегодняшний день является Sony IMX586, представленный в июле 2018 года. Компания Sony признает наличие проблем.

“Как правило, миниатюризация пикселей приводит к низкой эффективности сбора света на пиксель, что сопровождается падением чувствительности и объема сигнала насыщения”, – говорят в японской компании.

Далее компания объясняет, как она справляется с этими присущими мобильным камерам проблемами. 8-миллиметровый сенсор содержит пиксели размером всего 0,8 микрона, но в условиях низкой освещенности четыре окружающих пикселя добавляются для создания пикселя размером 1,6 микрона, который получает, в итоге, больше света. В результате получается яркий 12-мегапиксельный снимок без шума. Специальная технология обработки сигнала внутри датчика увеличивает динамический диапазон для 48-мегапиксельных снимков в течение дня.

Сколько мегапикселей бывает в камерах телефонов:

За последние два года мы стали свидетелями массового внедрения технологий с двумя камерами в большинстве сегментов смартфонов, почти у всех производителей. Мы видели двойные камеры, установленные как спереди, так и сзади, в различных конфигурациях для различных конечных целей. Недавние рыночные отчеты показывают, что 30% смартфонов в 2018 году будут использовать технологии с двумя камерами, увеличившись до 50% в следующем году. Несмотря на то, что производителям смартфонов понадобилось более десяти лет, чтобы добавить вторую камеру, кажется, что добавление третьей камеры находится за углом, в течение двух лет после принятия второй камеры.

В этом материале мы обсудим некоторые мотивы для добавления третьей камеры в комплекс изображений для смартфонов, проблемы, которые она приносит, и некоторые возможные решения. Итак, зачем три камеры на телефоне, поехали!

• Путь к двойным камерам в смартфоне
• Зачем нужно три камеры в смартфонах
• Проблема 1: «Недвижимость» и стоимость
• Проблема 2: Калибровка
• Проблема 3: Прошивка, алгоритмы, мощность
• Как работает трехмодульная камера в смартфонах

Путь к двойным камерам в смартфоне

Толщина смартфонов всегда была проблемой для мобильной фотографии. Размер апертуры крошечный, размер пикселя становится все меньше и меньше по мере продвижения технологии, а автофокусировка и стабилизация изображения по-прежнему необходимы, чтобы добиться хорошего снимка. До недавнего времени OEM-производители смартфонов пытались достичь достойной низкой освещенности, высокого разрешения и низкое SNR, даже при масштабировании, с высотой камеры 6 мм.

Технологии с двумя камерами пришли на помощь и бросили вызов производителям модулей камер и OEM-производителей смартфонов следующим образом: если одна камера полностью достигла своего потенциала, почему бы не синтезировать результаты двух камер, чтобы каждый мог внести свой вклад в итоговое изображение?

Первые дни смартфонов с двумя камерами начались с запуска HTC One (M8), первого смартфона для использования двух задних камер, с единственной целью — включить эффект глубины и фокуса на результирующем изображении.

Эта первая фаза двойных камер продолжалась до середины 2016 года, в то время как различные OEM-производители тестировали технологии двух камер на некоторых своих флагманских смартфонах, используя разные настройки двойной камеры, в том числе только для глубин, RGB-Mono и Wide-and-Wider duos. По-прежнему не было обнаружено ни одного «приложения-камеры-убийцы», а также двухуровневой конфигурации с двумя камерами.

В сентябре 2016 года Apple представила iPhone 7 Plus, который использовал двойную заднюю. Apple удалось пролить свет на определенную конфигурацию с двумя камерами, Wide + Tele, в качестве камеры премиум-класса, и выделил две функции фотографии, наиболее востребованные потребителями: оптический зум и цифровой боке (или «портретный режим»). С тех пор перечень смартфонов с двумя камерами сформировался, и в качестве премиальных и флагманских телефонов используются аналогичные дуэты, в то время как модели среднего и младшего класса допускают только эффекты функции глубины.

Что дает тройная камера в смартфоне

Хотя смартфоны с двумя камерами стали товаром в сегменте элитного рынка, все еще есть новые топологии с двумя камерами, которые дебютируют в самом ближайшем будущем, чтобы еще больше улучшить сегодняшнюю производительность двух камер. Одним из примеров следующего поколения эволюции двойной камеры, является использование сложенной архитектуры камеры, которая может не только значительно улучшить коэффициент масштабирования и низкую светоотдачу, но и позволить еще более низкую высоту камеры для более тонким смартфоном. Ранний прототип этой технологии, смартфон с 5-кратным увеличением, был обнародован OPPO в 2017 году.

Еще одним интересным градиентом в эволюции камеры смартфона может быть использование комплекса с тремя камерами. Легче сказать, чем сделать, добавление этой третьей камеры несет значительные проблемы (и преимущества), открывая широкий спектр возможностей и конфигураций для производителей смартфонов.

Итак, какие проблемы сулят три камеры в смартфоне?

Проблема 1: «Недвижимость» и стоимость

Три камеры увеличивают стоимость материалов системы и занимают дополнительное пространство за счет других технологий, которые могут быть интегрированы в мобильное устройство (например, ИК-датчик, датчик приближения, большая батарея и т. д.).

Это наказание почти неизбежно, но OEM-производители должны будут взвесить его против общей стоимости, в зависимости от приоритетов целевой аудитории. Добавленная стоимость третьей камеры напрямую зависит от конфигурации камеры, как объясняется далее в этой статье, и может колебаться от 10 до 30 долларов.

Проблема 2: Калибровка

Чтобы обеспечить беспрепятственный пользовательский интерфейс в видео / предварительном просмотре и избежать артефактов или длительных периодов обработки при слиянии изображений или боке, камера должна быть тщательно откалибрована как для внутренних, так и для внешних свойств системы формирования изображений с тремя апертурами. Эта калибровка должна выполняться как часть производственной линии камеры, тщательно и, возможно, даже непрерывно и автономно выполняться для компенсации физических динамических изменений, таких как отклонения температуры и влияние падения устройства.

Калибровка системы камер и синхронизация между кадрами добавляют задачу для разработчиков модулей камеры, а также для OEM-производителей в этой более сложной системе камер. В случае, если все три камеры должны быть полностью откалиброваны по отношению к другим, процесс сборки камеры должен быть тщательно разработан. В свою очередь, это напрямую влияет на общую стоимость камеры.

Проблема 3: Прошивка, алгоритмы, мощность

Система с тремя камерами также требует большей сложности на стороне прошивки. В новой структуре придется иметь дело с тремя камерами, которые должны работать как одна. Процессы, такие как управление питанием, запрос кадра, управление памятью и другие в диспетчере камер, будут иметь дело с большей логикой, большим количеством данных и возможностью параллельной обработки в конвейере.

С другой стороны, алгоритмы имеют схожие проблемы. Они включают в себя обеспечение разумного времени обработки и предоставление артефактов нулевого качества изображения, полученных в результате нескольких входов от нескольких камер, причем все они имеют дело с неточностями синхронизации кадров, окклюзий и дефектов в данных калибровки трех камер.

В результате этих сложностей потребление энергии для всей системы (камеры + платформа обработки) этой конфигурации может сильно пострадать.

Как работает тройная камера на смартфоне

Монохроматическая камера может предложить больше диагонального разрешения, просто не используя фильтр Bayer, который обычно помещается над пикселями сенсора в цветной камере. В этой системе воспроизведение цвета может быть достигнуто с помощью цветных камер.

Размер пространственной выборки (т.е. размер пикселя) монофонической камеры по сравнению с широкоэкранной камерой также будет способствовать общей мощности этой подсистемы двойной камеры.

Третья камера позволит получить еще больше централизованного разрешения, исходящего из его телеобъектива.

Повышенная производительность при низкой освещенности возникает из-за относительно низкой апертуры всех трех задействованных камер. Сливая выходной кадр цветной камеры с монохромным выходным кадром камеры, который получает в два раза больше света, чем первый, также может значительно улучшить SNR. Это двухкратное усиление при освещении является результатом не использования матрицы цветных фильтров, в которой каждый пиксель фильтруется, чтобы записывать только один из трех цветов за счет суммарного потенциального поглощения света.

Другим очевидным преимуществом этой предлагаемой конфигурации по сравнению с существующими двойными камерами увеличения является большое перекрывающееся поле зрения (FoV). Эта функция позволяет измерять глубину звука во всем широком диапазоне FoV для различных приложений, таких как дополненная реальность, а также цифровое боке (эффект мелкой глубины резкости).

Очевидный недостаток такого режима мощности может проявляться в виде относительно высокой задержки затвора во время неподвижного захвата и без улучшенных характеристик низкой освещенности во время видеозаписи. Кроме того, важно внимательно следить за потреблением энергии в такой системе камер, избегая при этом беспрепятственного потребления энергии от трех камер одновременно.

Порядок работы камеры влияет на производительность системы. Например, размещение широкой цветной камеры в середине позволяет более плавно переходить от широкоугольных к телекамерам во время видеозаписи, а также упрощает процесс слияния между двумя соседними камерами (цветными и монофоническими). Такая компоновка будет зависеть от точности определения глубины стереофонической глубины, которая может быть улучшена путем размещения широкой цветной камеры и широкой моно камеры на противоположных концах.

Эта камера может быть очень подходящей для любителей путешествий. Например, в случае захвата открытого пейзажа сверхширокоугольный объектив позволяет избежать типичного режима захвата панорамы. В то же время возможность захвата мелких деталей во время масштабирования чрезвычайно полезна. С сегодняшними смартфонами пользователи должны решить, предпочитают ли они высококачественную оптическую масштабируемость или сверхширокие изображения; не так с этой конфигурацией трех камер.

В этой статье мы рассмотрели три ключевые проблемы для трех камер и работу конкретной конфигурации с тремя модулями. В общем, закон убывающей отдачи точно относится к многоапертурным технологиям. Вторая камера в двойных настройках обеспечивает максимальную отдачу с точки зрения добавленного пользовательского опыта, в то время как третья камера в любой тройной установке должна обеспечить значительную добавленную стоимость для общего пользовательского опыта, чтобы оправдать ее дополнительные затраты, размер и сложность. Тройные конфигурации камер, которые адекватно разрешают ограничения низкой освещенности (как режимы захвата, так и видео), а также возможности оптического масштабирования (выше 3х), в ближайшем будущем будут иметь большую ценность для OEM-производителей. Оставайтесь с нами, чтобы быть в курсе всех последних новинок в мире технологий и техники.

В самом начале процесса появления камеры на смартфоне она была зачастую просто номинальна. Ну изображение можно было посмотреть на таком же маленьком экранчике смартфона. Камеры были от 0,3Мп и ни о каком разумном качестве речь не шла. Айфоны тогда показывали лучший результат и все были в шоке — как так можно снять на телефон? А на дешевых смартфонах был вообще ужас.

Сейчас все смартфоны снимают как нормальный фотоаппарат, а многие смартфоны снимать очень качественно намного превосходя простецкие фотоаппараты и сравниваясь с качественными фотоаппаратами. Если вы думаете, что устройство этого мелкого глазка в вашем телефоне очень простое, то вы ошибаетесь.

Так как же устроена камера современного смартфона?

Заблуждения по поводу небольшой сложности камеры во многом обусловлены тем, что времена, когда камера была только в самых дорогих устройствах, давно прошли, и сейчас она есть даже в моделях за несколько тысяч рублей. Конечно, качество снимков таких камер оставляет желать лучшего, но камеры там есть, а значит стоимость самого модуля очень невысокая.

Тем не менее, стоит учесть, что даже самая простая камера не может не иметь в своем составе матрицы из миллионов мельчайших элементов и системы фокусировки с подвижными элементами. А теперь представьте себе размер модуля камеры смартфона и сложность этих подвижных конструкций.

Матрица

Матрица любой камеры, наряду со оптикой, являются основополагающими элементами качества снимка. Для начала разберем из чего состоит именно матрица.

Основной тип матрицы, применяемый в современных устройствах, состоит из светочувствительных элементов, собранных в блоки. Чем больше таких элементов, тем большую четкость снимков может обеспечить камера. Конечно, есть некоторые переменные, которые сводит к нулю ценность большого количества этих элементов. Это может быть низкое качество сборки, плохая оптика или желание сделать матрицу меньше при сохранении на ней светочувствительных элементов.

Стоит отметить, что сами светочувствительные элементы не могут работать без специальных фильтров, нанесенных на поверхность матрицы. Эти фильтры пропускают только красный (Red), зеленый (Green) и синий (Blue) цвет. Поэтому система и называется RGB.

Если на элемент не попадает свет определенного цвета, то он попадает на соседний. В этом и заключается принцип определения цвета снимка, так камера и понимает, какого цвета должна быть точка. Собрав несколько миллионов таких точек (мегапикселей) воедино, процессор обрабатывает их и собирает в готовое изображение.

Размер светочувствительной ячейки очень сильно влияет на итоговое качество изображения. Не смотря на то, что размер ячеек выражается в микронах, кажущаяся небольшой разница в несколько десятых микрона является очень существенной – чем больше размер пикселя, тем лучше. Например, матрица ZTE Axon 9 Pro имеет размер пикселя 1,4 микрона и, если у какого-нибудь другого смартфона размер пикселя будет на 0,14 микрона меньше, разница будет уже десятипроцентной.

Также на качество снимка влияет и расстояние между пикселями. Если пиксели будут очень маленькими и “напиханы” очень плотно, камера может иметь сколько угодно мегапикселей, но снимки будут плохими и с большим количеством шумов.

Все это является объяснением, что разрешение в 40 мегапикселей не является самым хорошим вариантом. Если сравнивать такую камеру с 20-мегапиксельной такого же размера, при малейшем снижении уровня освещения 40-мекапиксельная начнет существенно проигрывать.

Оптика

Какой бы хорошей не была матрица, “стекла” могу свести на нет все старания ее создателей. В итоге вы можете получить снимок, который будет иметь большое разрешение, большой размер, но, при этом, никогда не будет четким. Для решения этой проблемы над оптикой работают не меньше, чем над самой матрицей.

Объектив камеры смартфона не зря называется именно так. Это именно объектив, как и в случае с зеркальными камерами, просто очень маленький. В конструкции объектива смартфона применяется несколько линз. Точное число зависит от конкретного производителя, но их может быть 4, 5, 7, 8 и даже больше.

Каждая линза выполняется из специального пластика или такого же специального стекла. Каждая из них собирает пучок света так, чтобы он равномерно попадал на рабочую часть матрицы. Малейшее смещение одной линзы на тысячные доли миллиметра может привести к полной неприемлемости качества снимков.

Важным критерием объектива будет его светосила или диафрагменное число. При выборе смартфона, если вам важна камера, надо выбирать тот, в котором цифра будет меньше, например, f/1,75. Это будет существенно лучше, чем f/2.0, f/2.2 и так далее. Тут все просто — чем меньше значение, тем выше светосила и тем лучше камера снимает при слабом освещении.

Еще одним важным показателем будет фокусное расстояние, но сейчас это уже потеряло актуальность для камер смартфонов. Все современные смартфоны оснащены камерами, которые отлично работают почти на любых расстояниях от объекта съемки. Есть даже модели с несколькими объективами, способными работать по-разному, дополняя функции основной камеры функциями телеобъектива (аналог оптического зума) или, наоборот, давая возможность снимать панорамы.

В большинстве смартфонов снаружи вся конструкция прикрыта сапфировым стеклом или другими его прочными разновидностями. Ведь малейшая царапина на стекле может навсегда лишить камеру возможности делать хорошие снимки.

Автофокус

Из названия функции понятно, за что она отвечает. На заре камеростроения для мобильных устройств они не оснащались автофокусом, это было не так плохо и позволяло фотографировать панорамы или объекты на их фоне, обладая достаточно большой глубиной резкости. Но время идет и надо вводить новые функции.

Так появился основной элемент, позволяющий улучшить снимки. В настоящее время он имеет три основных типа. Первый является контрастным. Суть его работы сводится к поиску оптимального фокуса, чтобы сделать резким все изображение или какую-то его часть, выбранную пользователем. Для такой системы не важно, на каком расстоянии находится объект съемки.

Второй тип автофокуса называется лазерным. Он работает только на небольших дистанциях и совмещается с другими системами для более полного охвата диапазона расстояний. Он способен определять расстояние до объекта и подстраивать под него настройки фокуса.

Третий тип автофокуса называется фазовым. Для его реализации предусмотрены дополнительные датчики, которые позволяют камере получить больше данных для настройки фокуса.

Наиболее продвинутые смартфоны способны на ходу объединять работу разных способов фокусировки и даже обеспечивать непрерывную автофокусировку, подстраиваются под изменение положения объекта.

Система стабилизации изображения

Если не считать программного способа стабилизации, который имеет существенные минусы, так как обрезает картинку и работает в основном только во время работы с видео, есть еще и оптический способ.

Для его реализации камера имеет специальный механизм. Он ориентируется на показания гироскопа и за счет специального привода позволяет менять положение модуля камеры. В итоге, это не удаляет полностью, но компенсирует тряску рук, позволяя сделать видео более плавным, а снимки более четкими даже при относительно низком уровне освещенности.

В наиболее продвинутых смартфонах работа систем объединена. Это позволяет добиться еще большей стабилизации изображения.

Датчик баланса белого

Для более точной цветопередачи и большей естественности снимка камеры оснащаются датчиком цвета.

Любой тип освещения имеет свою цветовую температуру, и,попадая на объект, он отражается по-разному. Человеческий глаз воспринимает это нормально и может подстраиваться, но камере работать с такими изменениями трудно.

Баланс белого можно смещать вручную, но лучше доверить это автоматике, которая сейчас развита настолько, что практически не ошибается и позволяет отказаться от ручных регулировок для большего удобства съемки.

Количество модулей

В наше время смартфоны с одним модулем камеры выпускают только очень уверенные в себе или совсем бюджетные производители. Даже относительно недорогие модели уже оснащаются двумя модулями камеры.

В этом есть масса плюсов. Самый очевидный из них в том, что они могут иметь разные настройки фокусного расстояния. Например, ZTE Axon 9 Pro позволяет снимать не только обычные фото, но и широкоугольные — с углом обзора 130 градусов. Это может очень пригодиться, когда надо сфотографировать большую компанию, крупное здание с небольшого расстояния или панораму природы.

Итог

Как видим, камера современного смартфона не так проста, как кажется. Она состоит из матрицы с десятками миллионов светочувствительных элементов, информация с которых обрабатывается отдельно, нескольких идеально подогнанных друг под друга линз, миниатюрных приводов и датчиков.

Все это делает ее чуть ли не самым сложным элементом смартфона. Но она постоянно развивается, ведь ни для кого не секрет, что при покупке смартфона мы далеко не в последнюю очередь обращаем внимание на то, как он может фотографировать.

[]

————————————————Кабель КГВЭВ – силовой кабель, с медными многопроволочными токопроводящими жилами, в ПВХ оболочке и изоляции. Кабель экранирован медной оплеткой, что защищает передаваемый сигнал от электромагнитных полей. Кабель АСБ 3х240 обладает достаточно сложной конструкцией, включающей сразу несколько слоев изоляции и защиты. Однако именно такое строение обеспечивает высокие эксплуатационные характеристики изделия. ————————————————

Это копия статьи, находящейся по адресу http://masterokblog.ru/?p=22969.Что такое хорошая камера в смартфоне? Разумеется, камера смартфона не сравнится с зеркальным фотоаппаратом по качеству снимков. Хотя есть пользователи, которые утверждают обратное, но там скорее подразумевается удобство использования. И все-таки хорошая камера в телефоне может заменить фотоаппарат во многих случаях.Обычно пользователи хотят получить качественные снимки в кругу друзей, родственников, на каких-то праздниках, на улице, отдыхе, в семейном кругу.Да, для таких целей телефонной камеры может хватить, особенно если учесть, что многие снимки выкладываются в соцсети и просматриваются также на мобильных устройствах с маленьким размером экрана.В приведенных ситуациях обычно много света, гости готовы к съемке.   Но для получения качественных снимков, например, портретов, макросъемки, движущихся объектов (гонки, водопады), фото в условиях плохой освещенности (ночью, в помещении) все же смартфона и не хватает. Вот здесь фотографы с зеркалкой и получают заметное преимущество. Фотокамера имеет преимущество в самых важных двух узлах, это матрица и объектив. Технологически получается, что качественно эти два модуля можно сделать при больших физических размерах. Так и проигрывают смартфоны, ведь их размеры не позволяют увеличить и камеры. А зеркалки имеют больши́е физические размеры, поэтому и в качестве они выигрывают.И все же, в последние годы технологии шагнули так далеко, что даже при маленьких размерах производители смартфонов умудряются установить качественные камеры, которыми можно уже снимать даже художественные фото. Применяются различные датчики фокусировки, лазерные дальномеры, оптический зум, стабилизация и др.   МатрицаСразу можно сказать, что количество пикселей в камере не говорит о ее качестве. Пиксели стоят в матрице и собирают входящий свет для формирования снимков. Так вот, чем больше размер пикселя, тем больше света он соберет, и тем меньше цифровые шумы. Но чем больше размер пикселя, тем меньше их количество на одной матрице. Так должно быть в качественной матрице. А большое количество мегапикселей дает большую детализацию, четкость. Это нужно для обработки снимков на компьютере при многократном увеличении фото на экране. И если в зеркальном фотоаппарате размеры матрицы около дюйма, то и количество мегапикселей большое. Но в смартфоне маленькие матрицы и как там работает столько пикселей? Но и тут производители нашли решение, увеличив количество самих камер на смартфоне до двух, а то и до трех.Основные игроки на рынке, производящие сегодня большинство матриц для смартфонов — OmniVision, Sony и Samsung. Определить, матрица какой фирмы установлена в вашем гаджете, можно по характерным буквам в начале названия этого компонента — OVxxxx, IMXxxx и S5Kxxx соответственно. Одни из лучших матриц, которые обычно используются в дорогих смартфонах, на данный момент выпускают Sony и Samsung, хотя есть неплохие сенсоры и у OmniVision.Основные параметры матрицы, которые вы можете встретить в описании:ISO, может принимать значение в несколько тысяч. Чувствительность матрицы (ISO) отвечает за яркость фотоснимка, нужно добиться такого результата, чтобы было полное совпадение с реальностью по освещенности. ISO в камерах смартфона обычно не регулируется, но современные дорогие телефоны дают такую возможность. Лучше работать при минимальном ISO, а увеличивать его при плохой освещенности. Большие значения чувстительности приводят к появлению цифровых шумов на снимке.Площадь всей матрицы. Чем больше размеры матрицы, тем лучше. Очень важный показатель. При большой матрице меньше цифровых шумов, больший диапазон регулировки ISO.Диагональ матрицы в дюймах. Обычно размер диагонали характеризует и размер всей матрицы.Что касается ISO, так это часть настройки экспозиции. Экспозиция один из самых важных параметров для фотографа. Умение ее настраивать — это признак профессионализма. Еще там участвует диафрагма (характеристика объектива) и выдержка. В общем, это целая наука, хорошо, что в смартфоне все это устанавливается в автоматическом режиме. Поэтому мы и не будем дальше разбираться в теории по этим вопросам.    ОбъективОбъектив в камере отвечает за угол обзора, за четкость, фокусировку, фокусное расстояние. От объектива в большой степени зависит качество снимка. Объективы в камере имеют несколько линз, обычно они пластмассовые, реже из стекла. От качества линз зависит и качество фоток.Объектив формирует ту картинку, которая подается на матрицу. Нужно добиться как можно меньше искажений при максимальном качестве снимка.Самые важные характеристики объективов — это фокусное расстояние и диафрагма.Что касается фокусного расстояния, так сегодня в телефонных камерах используется фиксированное фокусное расстояние. Только некоторые модели имеют оптический зум, для изменения фокусного расстояния. Но этот оптический зум небольшой, около 2—3.Зум в основном используют для приближения объекта съемки, не подходя к нему. Цифровой зум использует кадр, который есть на матрице. Регулируя размеры кадра (движение пальцев навстречу или в разные стороны по экрану смартфона), мы можем увеличить нужный объект при включенной камере. Для хорошей работы цифрового зума нужна матрица с большим количеством пикселей и хорошая программная реализация. Все это доступно на дорогих моделях телефонов.При фиксированном фокусном расстоянии используются широкоугольные объективы из-за маленькой по размерам матрицы. Тогда в кадр попадает много объектов. Из-за желания вместить много в кадр, на фронтальные камеры часто ставят сверхширокоугольные объективы, из-за чего образуются геометрические искажения на селфи.Диафрагма характеризует размер отверстия, через которое свет попадает на матрицу. Чем больше это отверстие, тем лучше для снимков. Обозначается диафрагма как буква f и рядом число. Например, f1.8 или f/1.8, это равнозначные записи. Так вот, чем меньше это число, тем больше отверстие и тем лучше.Ниже на рисунке вы видите, как обозначение диафрагмы соответствует реальному размеру диафрагмы в объективе. Это объектив фотоаппарата, но такая картина справедлива и для смартфонов   Большинство современных телефонных камер имеют диафрагму f/2 и f/2.2, в хороших камерах — f/1.8 и f/1.7. От диафрагмы, размера матрицы и фокусного расстояния зависит, насколько возможно размыть фон (эффект «боке») при съемке объекта, особенно это используют при съемке портретов. Так вот в смартфоне из-за маленьких размеров реализовать этот эффект невозможно. На некоторых телефонах этого достигают программным путем с помощью применения второй камеры.Вот в итоге мы и получили, что количество мегапикселей не совсем тот параметр, который влияет на качество снимков. Намного важнее знать модель матрицы, насколько качественна оптика, есть ли ручные настройки. Если вручную установить ISO на значение 100 и установить смартфон на штатив, то могут и ночью получиться хорошие фотоснимки.  Дополнительно:рейтинг телефонов с хорошей камерой (начало 2019 года).  АвтофокусАвтофокус настраивает камеру так, чтобы изображение на снимке было четким и с хорошей резкостью. Если камера без автофокуса, то снимать можно только с расстояния и навестись на объект вблизи не получится.Схема работы автофокуса при любом методеДополнительно:как устроена система автофокуса.  Фокусировка по контрастуФокусировка для хорошего результата должна знать расстояние до объекта, и тогда используются специальные датчики для замера расстояния. Без таких датчиков фокусировка работает по контрасту на изображении, она так и называется «контрастной». Из-за своей дешевизны именно контрастная фокусировка и используется в большинстве камер смартфонов.Недостатками контрастной фокусировки являются:Для получения контраста линзы двигаются в объективе, давая разные результаты для сравнения. Это занимает время.Лучше, чтобы объекты съемки были неподвижны.Если нет контрастных объектов (плохое освещение, плохая погода) может выдавать ошибки.График работы контрастного автофокуса  Фазовая фокусировкаА вот активная фокусировка определяет расстояние до объекта, используя датчики, что позволяет быстрее и точнее настроить резкость. Один из видов активной фокусировки: фазовая система фокусировки. Для работы этой системы на матрице по краям есть дополнительные датчики, встроенные в ячейки пикселей. Изображение с этих датчиков анализируется процессором и он подстраивает фокус пока картинки от этих датчиков не совпадут, то есть фаза будет одинаковой. Эта система работает быстро, способна фокусироваться на быстро движущихся объектах. Но нужна хорошая видимость.   Передовые производители усовершенствовали данную систему. Apple создали технологию Focus Pixels, которая основана на фазовой фокусировке и может использовать на матрице до 10% пикселей в качестве датчиков.А в Samsung используют Dual Pixel, эта система может уже использовать все пиксели на матрице для автофокуса. Вслед за Samsung технологию Dual Pixel стали использовать и другие производители смартфонов, например, HTC, Honor и Google Pixel.Как вы поняли, улучшение фазовой системы автофокуса происходит за счет увеличения датчиков на матрице.Лазерная фокусировкаЛазерная фокусировка использует лазер от специального излучателя, расположенного рядом с объективом. Отраженный луч фиксируется датчиком и высчитывается расстояние до объекта. Очень точная фокусировка, но ограничена расстоянием до 3—5 метров, лазерный луч дальше уже очень рассеивается и система дает ошибки. На больших расстояниях включаются системы фазового или контрастного автофокуса.   До 2015 года основным методом автофокуса был контрастный. Уже с моделей Galaxy S5 и iPhone 6 был использован метод определения фазы.Стабилизация изображенияКак при фотосъемке так и при съемке видео, камера должна быть неподвижной для получения четкого снимка. Но незначительные колебания камеры всегда присутствуют, если нет штатива. Держа телефон в руках, всегда будет присутствовать тряска, на глаз не очень заметная, а на фото будут смазаны края объектов. Для устранения этих ошибок в камеру встраивают стабилизаторы изображения или оптические или цифровые (программные). Оптическая стабилизация (OIS) работает с линзами объектива, смещая их в противоположную сторону от движения камеры при тряске. Оптическая стабилизация считается лучшей, но она и дороже.Программные методы борьбы с тряской рук используют матрицу. Вернее, часть матрицы, съемка ведется только центральной частью матрицы, а края зарезервированы цифровой системой стабилизации (EIS). Если, например, происходит небольшая тряска рук и изображение объекта смещается на сенсоре, то электроника смещает весь кадр по матрице относительно центра и создается впечатление, что изображение неподвижно.Цифровая стабилизация используется часто для фотосъемки и всегда для видеосъемки. Она показывает неплохие результаты.Стабилизация с помощью OIS или EIS дает приемлемые результаты только при небольшой тряске, в пределах нескольких миллиметров.Ниже на рисунке показан принцип работы оптической стабилизации методом сдвига линзы в объективе или матрицы.   Когда говорят о 4-х осевой стабилизации, то подразумевается смещение блока линз по осям вверх-вниз, влево-вправо, и двум осям вращения: вертикальной и горизонтальной. 4-осевая оптическая стабилизация  Как работает двойная камераВ последние 2-3 года для расширения возможностей фотокамеры на смартфоне стали применять двойные и тройные камеры. Этим достигаются различные эффекты, нет единого предназначения для дополнительной камеры, каждый производитель использует ее по-своему.Создать фотокамеру, ограниченную размерами смартфона и способную изменять диафрагму и фокусное расстояние (ФР) не получается. А изменять ФР и диафрагму нужно для получения художественных фотографий, да просто эти параметры расширяют возможности съемки.Вот тогда и пришли к такому решению, как использование второй камеры для съемки. Разрешение в пикселях для дополнительной камеры может быть небольшим для получения хороших результатов. У первых смартфонов, использующих вторую камеру для изменения фокусного расстояния и диафрагмы, ее разрешение было 2 Мп.С помощью дополнительной камеры можно сделать размытый фон на фото, улучшить резкость на снимке, получить разный зум (телеобъектив или широкоугольный). Плохо, что одна вспомогательная камера может делать только один из этих эффектов.  Дополнительно:смартфон с четырьмя камерами.  Создаем размытый фонРаботают две камеры в таких системах на принципе стереоэффекта, они делают снимки с разной глубиной резкости (фокус на объектах с разным расстоянием до камеры) и затем идет постобработка, где объединяются эти снимки и получается фотка с размытым фоном.  Монохром и резкостьВсегда на монохромных снимках резкость объектов получалась лучше, это происходит за счет отсутствия цветного фильтра. Когда ставят на смартфон одну цветную камеру, а другую — монохромную, то добиваются большей резкости на цветных снимках. Это также позволяет сделать художественные фото с размытым фоном в черно-белом качестве.Другие возможностиВторую камеру на смартфоне можно использовать для получения широкоугольных снимков. При такой съемке много объектов попадает в кадр, например, это нужно при фотографировании большой компании людей или пейзажа. Для реализации этого эффекта в телефон ставят одну обычную камеру с нормальным фокусным расстоянием и вторую широкоугольную с малым фокусным расстоянием.Противоположный эффект от второй камеры реализовала компания Apple в своем iPhone 7 Plus. Здесь наоборот, вторая камера имеет большее фокусное расстояние от основной. Это уже получается телеобъектив. Но зато можно легко реализовать двукратный зум без потери разрешения снимка.  Если в фотовспышке используется два светодиода, то у них разная цветовая температура и в результате можно получить естественный цветовой баланс.ВыводыДля получения разных возможностей блока камер на смартфоне нужно дополнять основную камеру разными дополнительными. Получается, что покупателю нужно разбираться в том, какие эффекты дают разные камеры, в каких моделях смартфонов это реализовано. Производители идут навстречу покупателям и объединяют разные эффекты в одном телефоне. Для этого уже есть смартфоны с тремя камерами.Что в итоге останется с этих двойных камер, а что уйдет с рынка, еще предстоит выяснить, покупатель сделает свой выбор, нужно только подождать.Дополнительно:чем лучше камера смартфона, и что хорошего в фотоаппарате.Как работает камера в смартфоне обновлено: 5 февраля, 2019 автором: