В конце лета 2020 Samsung анонсировала первые в мире сенсоры для смартфонов с разрешением 108 Мп — ISOCELL Bright HMX. Их уже готова взять на вооружение Xiaomi. Если верить слухам, именно на их базе будет построена основная камера нового флагмана компании Mi Mix 4 — его планируют запустить уже в октябре этого года. До этого китайская Apple представила относительно недорогой Redmi Note 8 Pro с камерой на 64 Мп — это максимальное значение на сегодняшний день.
Лучший Telegram-канал про технологии (возможно)
При этом вся линейка новых iPhone, которые показали на презентации Apple 10 сентября, получили набор камер по 12 Мп каждая. Неподготовленный пользователь сразу же посчитает, что эталонный американский флагман будет фотографировать и записывать видео в разы хуже китайцев, которые ещё и стоят заметно дешевле. Но вот практика доказывает обратное. Разрешение матрицы — далеко не самое важное, что есть в камере, и сейчас мы объясним, как она вообще устроена.
Матрица состоит из пикселей, которые собирают свет
Количество пикселей в камере ещё не говорит о том, хорошо она снимает или не очень — это главное, что нужно запомнить во время выбора нового смартфона. Лучше сразу смотреть тесты съёмки в реальных условиях — они расскажут больше.
Набор камер на рендере iPhone 11 Pro. Источник: ilirida.net
Два основных узла любой камеры — это матрица и объектив. На первом из них и находятся пресловутые пиксели, которые собирают поступающих на них свет. Это нужно для создания изображения. Чем больше каждая такая точка, тем лучше. Её размер влияет на количество света, которое она может собрать. Между пикселями есть крохотные промежутки, из-за которых на итоговом фото появляются шумы, поэтому они должны быть максимально большими.
Жаль, у матрицы, что особенно актуально для смартфонов, ограниченная площадь. На ней нельзя уместить очень много больших пикселей для качественного фото. Но и мало точек быть тоже не может, ведь от них зависит детализация изображения, которое в итоге получится. Именно поэтому очень важно соблюсти правильный баланс между количеством пикселей и их размером. Получается, что установка сенсора на 108 Мп может быть не самой хорошей идеей только из-за их размера.
На данный момент матрицы для камер в смартфонах делают Sony, Samsung и OmniVision. Самыми качественными считаются первые две компании, но и у последней иногда получаются очень даже толковые модели.
Строение модуля камеры. Источник: bmwcase.com
Одной из главных характеристик матрицы является её чувствительность — ISO. Она отвечает за яркость снимка в разных условиях. Современные смартфоны дают возможность регулировать этот показатель во время съёмки, чтобы добиться необходимого творческого эффекта. Да что уж, даже на iPhone можно регулировать уровень ISO, но для этого понадобится сторонний софт. По умолчанию Apple закрывает эту возможность, чтобы не усложнять процесс получения фото.
Конечно, важно также учитывать размер матрицы или её диагональ. От этого зависит не только количество и размер пикселей, которые могут на ней уместиться — она же влияет на максимальный уровень ISO и многие другие характеристики.
Камеры смартфонов с разрешением 64 Мп и более
Прежде чем завершить данный материал, несколько слов всё же скажем о будущем, причём весьма обозримом. Уже во второй половине 2019 года мы ожидаем появление первых смартфонов с камерами 64 Мп.
На этот раз первыми вступили в игру не Sony, а Samsung. В мае 2019 корейский гигант представил сенсор S5KGW1. При размере 1/1.7″ сенсор обеспечивает базовый размер пикселя в те же самые 0.8 мкм, что и 48-Мп сенсоры, но за счёт увеличенного размера вмещает 64 миллиона пикселей.
На сайте Samsung помимо перечня сенсоров мобильных камер можно обнаружить и ряд простеньких демонстраций, объясняющих объединение пикселей и прочие механизмы
То есть перед нами будущий лидер детализации для мобильной съёмки. Вдобавок новинка готова предложить новую систему сверхбыстрой фокусировки, что тоже не будет лишним. Появление девайсов с камерами 64 Мп сейчас в первую очередь ожидается в смартфонах самой Samsung. Корейцы хотят оснастить ими даже свои не флагманские гаджеты.
Впрочем, японцы из Sony должны ответить весьма оперативно. По данным инсайдеров, японский сенсор с разрешением 64 Мп уже почти готов. Смартфоны на его основе выйдут до конца 2020.
В ближайшее время девайсы с новыми камерами покажет китайская Realme (принадлежит BBK) и Xiaomi. Последняя будет использовать модули 64 Мп сразу в двух своих ожидаемых смартфонах. Первым станет Redmi Note 8. Он получит сенсор Samsung. Вторым чуть позже окажется Mi Mix 4. В оснащение его камеры войдёт уже более дорогой и, очевидно, качественный 64 Мп сенсор от Sony.
Мы будем дополнять как этот раздел, так и весь материал в целом по мере поступления новой информации и новых моделей смартфонов.
- Об авторе
- Недавние публикации
Raik
Игорь Андреев – автор статей для ITRew.ru и Our-Firefox.ru. Увлечен современными технологиями, рассказываю о них в своих текстах) Follow me — twitter.com
Raik недавно публиковал (посмотреть все)
- Все отличия Mi 10 от Mi 10T и 10T Pro (+таблица) — 01.10.2020
- Galaxy S20 FE против S20, S10 и S10 Lite: что лучше? — 25.09.2020
- Все отличия Xbox Series S от Xbox One S и X по характеристикам. Что выбрать? — 23.09.2020
Расскажи другим:
- Нажмите, чтобы поделиться на Twitter (Открывается в новом окне)
- Нажмите здесь, чтобы поделиться контентом на Facebook. (Открывается в новом окне)
- Нажмите для печати (Открывается в новом окне)
- Нажмите, чтобы поделиться записями на Pinterest (Открывается в новом окне)
- Нажмите, чтобы поделиться в Telegram (Открывается в новом окне)
- Нажмите, чтобы поделиться в WhatsApp (Открывается в новом окне)
Объектив отвечает за фокусировку, чёткость, угол обзора
Профессиональные фотографы считают, что объектив куда важнее, чем сама камера. В этом нет ничего удивительного, ведь именно через объектив первоначально проходит свет, который потом попадает на поверхность матрицы с её пикселями.
Двойная камера в iPhone 7 Plus. Источник: theverge.com
Главная задача объектива — получить как можно меньшее число искажений и картинку максимального качества. Он также отвечает за фокусировку, фокусное расстояние, чёткость, угол обзора и так далее. Обычно у объективов, которые используются в смартфонах, несколько линз. Некоторые из них могут быть пластиковыми, другие стеклянными. Последние чаще используются в самых дорогих гаджетах — иногда их даже защищают сапфировым напылением, чтобы они меньше царапались.
В числе наиболее значимых характеристик объективов фокусное расстояние и размер диафрагмы — это хорошо знают фотографы, которые регулярно приобретают новые и меняют старые. Но в случае со смартфонами есть свои нюансы.
Съёмка на Google Pixel 3. Источник: chepa.net
Например, в подавляющем большинстве смартфонов используется фиксированное фокусное расстояние — расстояние до объекта съёмки. Именно поэтому у них чаще всего нет регулируемого оптического зума, который используют большие камеры. На некоторых смартфонах из ситуации выходят благодаря дополнительным модулям. Одной из первых это сделала компания Apple, которая добавила имитацию двукратного оптического зума ещё в iPhone 7 Plus.
Чаще же всего зум в смартфонах реализован по цифровому принципу. В этом случае устройство берёт только часть информации с необходимой площади матрицы и растягивает её на весь кадр. Да, качество получается хуже, но тут без вариантов. Кстати, именно из-за небольшого размера матрицы в смартфонах стандартные камеры широкоугольные. Это даёт производителям возможность использовать больший размер диафрагмы, который также влияет на качество снимка.
Размер диафрагмы — это характеристика ширины отверстия, сквозь которое свет попадает на матрицу камеры. Оно обозначается буквой «f» и записывается рядом с числом — чем меньше, тем лучше: f/11, f/8, f/5.6, f/4, f/2.8, f/1.8. У многих современных смартфонов диафрагма f/2 и f/2.2. В топовых моделях может быть f/1.8 и f/1.7, а флагманы Samsung вообще используют камеры с её регулируемым размером — почти так, как в больших фотоаппаратах.
Кстати, именно от размера диафрагмы зависит размытие заднего плана, которого можно добиться с помощью камеры — это особенно важно в портретной съёмке. Так как в смартфонах он относительно невелик, производители придумали мылить задники с помощью нейронных сетей. Для этого они подключают дополнительные камеры, которые измеряют расстояние от объектов, или пытаются сделать это только с помощью натренированного искусственного интеллекта.
Автоматическая и другие виды фокусировки в смартфонах
В зависимости от типа фокусировки, смартфоны по-разному настраиваются на съёмку того или иного объекта. Цель этого процесса — чёткое изображение на снимке с хорошей резкостью. Но вот сам процесс может происходить разными путями.
Во-первых, есть гаджеты с поддержкой автофокуса и без неё. В первом случае вы можете навести резкость на конкретный объект вне зависимости от расстояния до него. Так получится фотографировать как вблизи, так и вдалеке. Во втором случае сфокусироваться на чём-то относительно близком уже не получится. Выйдет снимать что-то только на расстоянии от объектива. Этот вариант заметно хуже, но смартфоны с ним сегодня встречаются только в бюджетном сегменте.
Во-вторых, если у камеры нет специальных датчиков для автоматической фокусировки, она использует для этого контрастные участки картинки в видоискателе. Сделать её проще и дешевле всего, но она далеко не всегда корректно срабатывает. Хуже всего ей, что очевидно, даются объекты с небольшой контрастностью, в также подвижные кадры. Во флагманских смартфонах такая сейчас практически не используется.
Honor View 10 с фазовым автофокусом. Источник: lowyat.net
В-третьих, самой распространённой автоматической фокусировкой считается фазовая. Сегодня её используют и Apple, и Samsung, и многие другие компании. Чтобы она работала, по краям матрицы есть специальные дополнительные датчики, картинка на которых должна совпасть — это говорит о том, что фокус наведён верно. Эта система работает достаточно быстро, поэтому с помощью неё можно фотографировать даже активные виды спорта.
В-четвёртых, в последнее время также используют фокусировку с помощью лазера, которая работает по принципу отражённого света. Она считается самой точной, но сильно ограничена по эффективной дистанции — на расстоянии от 3 до 5 метров эта система ещё работает, а дальше луч сильно рассеивается. Именно поэтому лазерную фокусировку используют только в комплекте с фазовой. Когда первая уже не справляется, подключается вторая — только так можно гарантировать точность.
На данный момент самым перспективным считается именно развитие фазовой фокусировки. Производители пытаются увеличить количество датчиков, которые за неё отвечают — чем их больше, тем она точнее.
Зачем нужна стабилизация изображения и как она работает
Чтобы получить достаточно чёткое фото, во время съёмки устройство должно быть неподвижным. Если вы держите его в руках, добиться этого практически невозможно. Именно поэтому используется стабилизация: цифровая или оптическая.
Цифровая стабилизация (EIS) работает на базе программных механизмов смартфона. В этом случае для фото используется только центральная часть матрицы, а окружающие пиксели остаются в резерве. Информация с них нужно, если устройство видит, что девайс трясётся. Тогда изображение смещается по сенсору и создаётся ощущение, что кадр не двигается. Результаты получаются неплохие, но до оптической стабилизации они редко дотягивают.
Схема двойной камеры со стабилизацией в iPhone XS. Источник: smarthouse.com.au
Оптическая стабилизация (OIS) взаимодействует с линзами, которые используются в объективах смартфонов. Они смещаются в противоположную сторону от направления тряски. Если речь про четырёхосевую стабилизацию, то линзы могут двигать как в горизонтальном пространстве, так и в вертикальном. Смещаться также может матрица, на которую попадает свет, но этот метод применяется реже. Оптическая стабилизация может использоваться одновременно вместе с цифровой.
Да, стабилизация существенно влияет на качество картинки, которая в итоге получается. Это хорошо видно во время съёмки видео, но касается и фотографий. Если стабилизация не предусмотрена, хороший снимок получится вряд ли.
Зачем нужен 108-Мп модуль в S20 Ultra
И это интересный вопрос, потому что я пока не совсем понимаю, какими могут быть кейсы использования 108 или 64-Мп модуля. Мой Xiaomi Mi 9 Lite так же имеет режим съемки при 48 Мп, но в этом случае страдает качество, поэтому пока не совсем понятно, зачем это нужно. К тому же все мы делаем фотографии ради публикации в Instagram, который сильно сжимает фото, что делает основной плюс 108-Мп модуля ненужным.
Вместе с тем проблема ведь еще и в размере фотографии. Давайте сравним:
- 12-Мп изображение весит 4,6 МБ
- 64-Мп изображение весит 22,7 МБ
- 108-Мп изображение весит 32,8 МБ
И если предположить, что вы являетесь активным пользователям Instagram, не сложно посчитать, что на 30 фотографий у вас уйдет целый гигабайт памяти. Памяти 128 ГБ модели хватит всего на 3840 фотографий, а ведь я еще не учитываю кучу различных приложений и их кеш. Например, я за месяц успел наделать более тысячи фотографий, и это при том, что особо не интересуюсь этим, поэтому 108 Мп пока не совсем актуальны в вопросе оптимального использования памяти телефона.
Но это еще не всё. Почта Gmail имеет ограничение на размер прикрепляемого к письму файла — он не может превышать 25 мегабайт. Забавно, да? То есть, вы не сможете поделиться с кем-либо своим 108-Мп изображением без «танцев с бубном». И ради этого стоит покупать телефон за 70-100 тысяч?
Работа нейросетей и другие возможности современных камер
В общем, кроме разрешения матрицы у камеры есть масса других характеристик, на которые стоит обращать внимание, например: размер диафрагмы объектива, фокусное расстояние и тип фокусировки, стабилизация и так далее.
Тем не менее, сегодня очень сложно оценить реальные возможности камеры даже со всеми этими характеристиками перед глазами. Всё из-за того, что в последнее время на первое место всё больше выходят программные механизмы.
Смартфон Realme XT с камерой на 64 Мп. Источник: xda-developers.com
Например, раньше все были уверены, что для получения портретного снимка с эффектом размытия заднего плана нужна дополнительная камера или сопутствующие датчики. Но компании Google удалось доказать всем обратное реализацией этой системы с помощью одного модуля. Более того, именно её смартфоны из линейки Pixel уделывают все другие гаджеты по качеству вечерней съёмки без каких-то дополнительных датчиков.
Последний же тренд — одновременное использование трёх и большего числа модулей для основной камеры. Сегодня это есть не только в дорогих флагманских смартфонах, но и в дешёвых. Про это подробнее мы говорили в недавнем выпуске подкаста.
В итоге, лучше всего смотреть настоящие тесты смартфонов в реальных условиях окружающей среды. Мы делаем такие в наших регулярных обзорах. Только так можно оценить сильные и слабые стороны камер — не по количеству мегапикселей.
Мегапиксели и разрешение
Один мегапиксель (Мп) представляет собой один миллион пикселей, т.е. точек из которых формируется цифровое изображение. Например, если линейное разрешение матрицы составляет 4000 пикселей по горизонтали и 3000 по вертикали, то общее количество пикселей будет равно 4000 × 3000 = 12 000 000 или 12 Мп. Впрочем, всё это вы, скорее всего, и без меня знаете. Мне просто хотелось напомнить, что в мегапикселях измеряется не разрешение, как таковое, и тем более не качество изображения, а именно количество пикселей. Можно сказать, что мегапиксели определяют потенциальную способность фотокамеры воспроизводить мелкие детали, при том условии, что камера оснащена объективом соответствующего качества и фотографом, знающим своё дело.
Иными словами, не всякий объектив обладает достаточной резкостью, чтобы переход от шестнадцати к двадцати четырём и уж тем более от двадцати четырёх к тридцати шести мегапикселям хоть как-то сказался на детализации снимка, и далеко не всякий фотограф способен выжать из своего оборудования тот потенциальный максимум резкости, на который оно рассчитано.
Замена старой камеры на новую, отличающуюся большим количеством мегапикселей, оправдана лишь в том случае, если ваши теперешние снимки отличаются безупречной резкостью. В данной ситуации прирост разрешения и вправду может привести к повышению детализации. Если же с резкостью у вас проблемы, то наивно полагать, будто покупка новой камеры эти проблемы решит. Дополнительные мегапиксели только усугубят изъяны оптики и недостаток дисциплины.
Примечательно, что даже незначительный прирост линейного разрешения сопровождается основательным увеличением числа мегапикселей. Это напоминает вычисление площади. Чтобы удвоить количество мегапикселей достаточно увеличить линейное разрешение на 41%, а удвоение линейного разрешения приводит к увеличению числа мегапикселей вчетверо. Именно за это своё коварное свойство мегапиксели столь нежно любимы маркетологами, поскольку оно позволяет представить весьма умеренный прогресс, как нечто революционное.
На самом деле, двукратный прирост числа мегапикселей – вовсе не революция, это всего лишь тот минимум, после которого повышение детализации становится заметным для большинства людей, и то лишь при условии, что детализация была ограничена исключительно количеством пикселей, а вовсе не аберрациями объектива, промахами фокусировки, вибрацией камеры и неумелым редактированием. Причём вклад именно разрешения матрицы в общую резкость снимка стремительно снижается по мере роста числа мегапикселей. До 10 Мп этот вклад весьма значителен, от 10 до 20 Мп уже не столь весом, а при разрешении свыше 20 Мп на первый план безоговорочно выходят качество оптики и мастерство фотографа.
