зачем так много камер в смартфоне
Зачем смартфону много камер
Содержание
Содержание
В сентябре 2016 года мир увидел iPhone 7 plus со сдвоенной камерой — возможно, не первый, но наиболее известный двухкамерный смартфон того времени. С того момента многие узнали, что в смартфоне может быть не одна фронтальная камера. Сегодня, похоже, двух уже недостаточно: производители выпускают модели с тремя-четырьмя камерами, и это считается нормальным. Попробуем разобраться, почему смартфон с одной камерой уже не в тренде.
Ха-ха, одноглазый!
Одну фронтальную камеру ставят и в ультрабюджетные, и в достаточно продвинутые модели. Разница в качестве самого сенсора (матрицы) и объектива (оптики). Если с сенсором можно «поиграть» мегапикселями, то с оптикой производители особо не экспериментируют — объектив камеры делается универсальным и с достаточным углом обзора, чтобы вам не приходилось отходить подальше для съемки, например, группы людей. Независимо от стоимости материалов, сложности оптической конструкции, вы увидите ожидаемую картинку — это «нормальный объектив».
Нормальный он потому, что привычный. Широкоугольные объективы захватывают больше объектов в кадре, но дают серьезные искажения по краям. Телеобъективы приближают изображение, но за счет длинного фокусного расстояния не могут нормально сфокусироваться при съемке с коротких дистанций. Поэтому в смартфонах используется универсальная оптика: недостаточно широкая, недостаточно дальнобойная, но покрывающая большинство потребностей.
Но даже большое количество мегапикселей не спасает, когда пользователь пытается сфотографировать что-то вдалеке. Цифровой зум приближает объект, но картинка резко теряет в детализации и качестве даже с учетом программной стабилизации на самых крутых сенсорах. Просто объектив выдает слишком широкую картинку, и для приближения объекта приходится очень сильно «зумить».
Смотри в оба!
Вторая камера в нашумевшем iPhone 7 plus — это телеобъектив, который видит все в два раза ближе, чем первый. Его применение позволило приближать картинку с меньшей потерей качества — классический цифровой зум срабатывает позже. Появилось понятие «гибридного зума», когда цифровое приближение основной камеры используется совместно с изображением от второго объектива.
Но преимущество двух объективов не только в приближении. При обработке стерео-картинки с двух объективов появилась возможность составлять так называемую «карту глубины», то есть определять, какие объекты в кадре расположены ближе, а какие — дальше. Для этого проекции с двух объективов попиксельно сравниваются в реальном времени — ресурсоемкая задача даже для флагманской модели. Полученная карта глубины используется для создания искусственного размытия заднего фона в портретных и предметных снимках — эффекта боке.
Вторая камера обычно не блещет мегапикселями, особенно в среднем ценовом диапазоне и ниже,— она используется как вспомогательная зум-камера и камера глубины. Например, у Sony Xperia 10 Plus за двукратное оптическое приближение отвечает камера на 8 Мп. А в Honor View 20 за глубину и вовсе отвечает сенсор на 5Мп.
В общем, вторая камера — это либо простейший сенсор глубины, либо телеобъектив с функцией замера глубины.
Третьим будешь?
Если вторая камера обычно используется для приближения, то третья, наоборот, расширяет угол обзора и фиксирует в кадре то, что не попадает в основной объектив. Такую камеру называют широкоугольной. Она подходит для съемки ландшафта, архитектурных сооружений, большой группы людей и, за счет короткого фокусного расстояния, неплохо работает в макро-режиме.
Данные с широкоугольного объектива также могут использоваться и для стабилизации видео, как это реализовано, например, в Samsung Galaxy S10.
Систему из трех объективов — широкоугольного, штатного и телеобъектива — можно считать универсальным набором фотографа. Штатная камера на все случаи жизни дополняется еще двумя: «ширик» спасет, если объект не входит в кадр, а «телевик» — если объект слишком далеко. С таким смартфоном не придется ни отходить назад, ни подходить ближе.
Но третья камера не всегда предназначена для широкоугольной съемки. Например, в Huawei P20 Pro под третьим зрачком прячется монохромный сенсор матрицы, для съемок в «аппаратном» ЧБ и получения большего количества деталей.
Три камеры и можно бы остановиться, но нет.
Дважды два — четыре!
Аппаратов с четырьмя камерами мало. Четвертая — и не камера обычно, а вспомогательный сенсор глубины. Он часто даже рядом не стоит с основным блоком камер ни по параметрам, ни буквально.
Но есть исключения. У Honor 20 Рroза четвертым глазком прячется отдельная макро-камера.
А в Samsung Galaxy Note 10+ рядом с блоком трех объективов есть сенсор времяпролетной камеры — он замеряет скорость возврата отраженного светового импульса. Это почти как сенсор глубины, но гораздо более точный — погрешность всего пара миллиметров. Когда-нибудь такие камеры позволят делать не просто фотографию, а 3D-модель. Пока же они используются в экспериментах с дополненной реальностью и для разблокировки устройства по лицу владельца.
Идем на рекорд!
Если не учитывать экспериментальные и выставочные образцы, то среди многокамерных смартфонов, которые можно пойти и купить, лидером становится Nokia 9PureView — пять камер! Впрочем, только две снимают в цвете, а оставшиеся три — монохромные. Помимо настоящего, аппаратного режима съемки в ЧБ, эти сенсоры используются для фиксации мельчайших теней и бликов на сложных текстурах. В результате фотография получается глубокой и детализированной. А настройки фокуса можно изменить уже на готовом снимке.
Здесь работу камеры можно сравнивать с профессиональной фотографией в RAW, но такие функции глубокой настройки нужны далеко не всем.
Так сколько нужно камер для счастья?
Если не впадать в крайности, то смартфон с тремя камерами сможет и «объять необъятное» в кадре и качественно приблизить «журавля в небе». При этом даже «разнопиксельные» конфигурации сенсоров дадут неплохой результат.
Если нравится фотографировать людей и играть с перспективой, а пейзажи и архитектура не вызывают трепета — модели с двумя камерами выдадут неплохие портреты с размытием фона и обеспечат качественное приближение картинки.
Когда нет желания возиться с настройками, режимами и эффектами, однокамерные модели предпочтительнее.
Нужно ли нам больше трех основных камер в смартфоне?
Константин Иванов
Сколько камер оптимально для смартфона? С какого момента заканчивается польза и начинается многокамерное разочарование?
2018 год можно по праву назвать годом появления тройных камер, поскольку Huawei и LG выпустили свои смартфоны с уникальными модулями основных камер.
Но в Samsung решили, что три – это недостаточно. И в прошлом месяце выпустили Galaxy A9 2018 с четырьмя камерами. Да, поставить такую камеру в нефлагманский аппарат – это сильный ход, но можно ли считать его началом новой тенденции на рынке? Попробуем разобраться.
Чего не хватает двойным камерам?
Смартфоны с двойными камерами могут быть всего пяти типов. В них может быть вторая камера для увеличения глубины кадра, телефотокамера, супер-широкоугольная камера, монохромная камера или камера для ночной съемки.
Смартфоны с телефото-, суперширокоугольной, монохромной или камерой для условий плохого освещения в качестве второго модуля в целом могут собирать информацию для портретной съемки или получения других эффектов, уменьшая потребность в специально предназначенном для этого сенсоре. Мы обычно видим камеру для глубины кадра в более дешевых аппаратах, когда их производители хотят добавить этот эффект без больших затрат.
Выбирая двойную камеру, вы получаете большую гибкость, чем с одинарной. Однако трудно выбрать, какой будет вторая камера.
Возможно, вы захотите уместить больше в кадр за счет широкоугольной камеры. А может, вам нужна камера для съемки при плохом освещении, чтобы фото из ночного клуба смотрелись презентабельно. Может, вам просто нужен хороший зум. Но чего бы вам ни хотелось, покупая смартфон всего с двумя камерами, вы вынуждены выбирать.
А что, если добавить еще одну?
Переход к трем камерам дает еще больше гибкости. Не нужно, например, выбирать между телефото- и широкоугольной камерой, можно добавить к вашей обычной их обе.
Huawei P20 Pro стал первым аппаратом с тройной камерой, основная на 40 МП плюс телефото-камера с 3x зумом на 8 МП и 20 MП монохномная камера. Комбинация оптики и «умного» ПО сделала возможными получение отличных кадров в условиях недостатка освещения и классный зум.
Huawei уже давно использовала монохромную камеру для улучшения снимков при плохом освещении, но также использует эту камеру для создания лучшего цифрового зума (называя его «гибридным»). Сочетание в модели P20 Pro трехкратной телефотокамеры и 40 МП матрицы с высоким разрешением позволяет получать одинаково качественные снимки на 3x и 5x зуме.
В LG V40 используют модуль с тремя камерами, который на бумаге даже более гибок по своим возможностям. У смартфона LG 12 МП основная камера, 12 МП камера с 2-кратным зум-объективом и 16 МП камера с широкоугольным объективом. Такое решение дает компании радикально разную перспективу от каждой камеры в одном телефоне. Вот, посмотрите:
LG продолжает эксплуатировать сочетание трех камер в смартфонах 2018 года и, видимо, сохранит такое же сочетание в 2019 году, как это сделано в Huawei Mate 20 Pro. Компания Huawei в этой модели отказалась от монохромной камеры, но сохранила стандартную и зум камеры, добавив к ним 20 МП камеру с широкоугольным объективом. В результате в Huawei P20 Pro сохранены возможности по получению качественных снимков с 3х и 5x зумом.
Как насчет четырех основных камер?
Инженеры компании Samsung решили, что для реализации еще лучшего качества снимков стоит добавить четвертую камеру в модуль, в результате в прошлом месяце мы увидели модель Galaxy A9 (2018) с четырьмя камерами на задней панели. К привычным стандартной, телефото, широкоугольной камерам корейская компания добавила еще 5 МП сенсор для замера глубины кадра.
Это довольно необычный ход, поскольку широкоугольная и зум камеры в любом случае сохраняют информацию о глубине кадра. Фактически в моделях Galaxy Note 8, Galaxy S9 Plus и Galaxy Note 9 функция Live Focus работает за счет использования телефотокамеры. Добавление специального сенсора исключительно для замера глубины кадра может быть использовано, чтобы получить еще более детальную карту глубины (важно для портретных кадров и создания эффекта боке).
Решение по сочетанию камер по образцу Galaxy A9 (2018) не является единственным вариантом, поскольку другие бренды вполне могут вместо датчика глубины ставить монохромную камеру, камеру с высокой чувствительностью для съемок при недостаточном освещении или еще один телеобъектив.
Но возникает вопрос, насколько возрастает качество получаемых снимков от добавления еще одной камеры в модуль? Пока трудно сказать, а вот проблему это создает.
Вопрос пространства
В отличие от больших корпусов цифрозеркальных фотоаппаратов, для камер смартфонов свободного пространства выделяется не так и много. В корпус, кроме них, надо поместить экран, чипсет, аккумулятор и бездну других компонентов, которые просто не оставляют свободного пространства. Из-за этих соображений матрицы для мобильных телефонов уже чрезвычайно компактны, так что они не могут получать столько же светового потока, сколько поглощается гораздо более крупными матрицами полноразмерных фотоаппаратов. Это заставляет их разработчиков внедрять более сложные алгоритмы создания изображений (такие как Image Averaging) ради сокращения отставания по качеству от изображений, получаемых на больших матрицах.
Но если вы добавляете больше камер, то у вас есть несколько путей решения проблемы: еще большее уменьшение размеров сенсора каждой камеры, уменьшение размеров других компонентов или полное изменение конструкции телефона для размещения дополнительного оборудования. Если вы пойдете по первому, то уже никакие алгоритмы работы с изображением не будут достаточными, чтобы скрыть разницу. Уменьшение габаритов других компонентов также нежелательно, поскольку во многих случаях это ведет к ухудшению параметров аппарата (например, уменьшение размеров аккумулятора ведет к меньшей автономности). Остается только путь полного изменения конструкции, где проблемой может стать увеличение общей толщины устройства или же появление выступа в районе камеры.
При этом добавление еще одной камеры не означает автоматического прироста в качестве снимков. Если фирма использует плохие камеры в своих моделях, то у них будет плохое качество снимков и в четырехкамерном смартфоне. Все, что изменится, — у аппарата будет больше перспектив снимков с одинаково плохим качеством изображения.
Тем не менее, нынешняя эра смартфонов с двумя камерами порождена тем фактом, что дополнительная камера приносит больше пользы (гибкость и больше данных для процессинга), чем создает описанных проблем.
Большой вопрос заключается в определении момента, с которого негативные последствия начинают перевешивать положительные эффекты. У нас есть пример из фотоиндустрии — камера Light L16 (на фото выше).
Фотоаппарат L16 вышел в прошлом году и получил аж 16(!) камер с объективами, имеющими различное фокусное расстояние (от 28 до 150 мм). Работая совместно, эти камеры могут давать качественное зумированное изображение и снимки с разрешением до 52 МП. Так это красиво звучит в теории.
На практике все оказалось не так замечательно. Скорость создания снимка, необходимость использовать приложение Light Lumen для большинства настроек и дикий разброс в качестве получаемых кадров вызвали закономерное разочарование в обзорах. Добавьте сюда плохую работу при недостаточной освещенности и отсутствие возможности записи видео, и вы получите многокамерное разочарование.
Понятное дело, что со временем программные доработки помогут Light L16 избавиться от недостатков, но первоначальный результат выглядит как предупреждение для создателей Android-смартфонов: простое добавление камер создает проблем больше, чем решает.
Пока же Huawei продемонстрировала возможность получать фантастический результат благодаря блоку из трех камер. Похоже, что именно тройные модули на настоящее время оптимально перекрывают аппаратные потребности, так что их мы будем видеть и во флагманах 2019 года. По слухам, в Samsung Galaxy S10 будет именно такое решение.
Вы тоже считаете, что для четырех камер пока рановато? Или нет? Делитесь своим мнением в комментариях!
Как в смартфонах появилось несколько камер и к чему это привело
Александр Щербаков
Продолжаем разбирать спорные идеи, которые нам пытаются навязать производители. Мы уже обсудили складные смартфоны с двумя экранами и прозрачные телефоны, теперь хочу поговорить о том, как в смартфонах появилось две-три и больше основных камер, и почему это не всегда удачное решение.
Под телефонами с двойной камерой мы не будем рассматривать модели, у которых есть одна основная и одна фронтальная камеры — тут все просто. Речь идет о двух или нескольких объективах, расположенных рядом.
Первые телефоны с «настоящей» двойной камерой использовали для 3D. Первым таким был Samsung SCH-B710 в далеком 2007 году — он продавался только в Корее, поэтому про него многие даже не слышали.
У этого телефона был экран, который передавал 3D-эффект без специальных очков. Объемных игр или видео в то время не было, поэтому в него добавили две камеры, чтобы владелец такого устройства мог хотя бы разглядывать свои объемные фотографии. Правда, это были камеры посредственного качества с разрешением 1,3 Мп, поэтому сами можете представить, какое там было 3D.
После этого экспериментального телефона на рынке было еще несколько смартфонов с 3D-экраном и двойной камерой для съемки фото и видео со стереоэффектом — из более популярных можно вспомнить LG Optimus 3D и HTC Evo 3D, но на самом деле их намного больше. Даже у той же LG было несколько смартфонов с двойной камерой для съемки 3D, а еще есть вариации от Sharp, ZTE и множества других компаний.
3D в телефонах так и не взлетело, как и в телевизорах, а для других задач никто не видел необходимости в двух камерах. Только в 2014 году HTC придумала, что в смартфоне One M8 будет стоять двойная камера — основной модуль на 4 Мп и вспомогательный на 2 Мп. Вторая камера нужна была только для двух функций — программного размытия фона или изменения точки фокусировки на готовом снимке.
Правда, эти дополнительные функции работали далеко не идеально. Да и большие пиксели основной камеры усугубляли ситуацию — из-за низкого разрешения страдала детализация на снимках. Так что маркетинговый трюк с двойной камерой от HTC не взлетел.
В том же 2014 году Huawei представила Honor 6 Plus с двумя камерами на 8 Мп. Посыл тот же самый — можно управлять точкой фокусировки на снимках и даже имитировать разную глубину резкости. На практике это работало не очень — точно не лучше, чем в смартфонах, которые пытались делать то же самое с одной камерой.
Поэтому возникает вопрос — стоит ли эти сомнительные функции того, чтобы ради них ставить вторую камеру в смартфон. Но, похоже, у производителей смартфонов такой вопрос не возник, поэтому 2014 год можно обозначить началом моды на смартфоны с несколькими камерами.
В 2015 году LG представила V10 — только двойной у него была не основная камера, а фронтальная. Специально для селфи к обычной камере добавили широкоугольную, чтобы в кадр попадало больше людей. Такой вариант выглядит даже разумнее, чем все предыдущие варианты двойных камер в смартфонах.
Самой LG этот вариант тоже понравился, поэтому во флагмане G5 появилась уже основная камера с дополнительным широкоугольным модулем. Но с этим смартфоном было много других проблем, так что пойдем дальше.
Другую реализацию двойной камеры придумала Huawei вместе с Leica. Во флагман P9 тоже поставили вторую камеру, только не обычную, а монохромную. По словам производителя, она помогала расширять динамический диапазон и получать больше света. Как на самом деле это работало — знают только инженеры компании.
Зато монохромная камера Huawei позволяла делать красивые черно-белые снимки:
Apple в 2016 году предложила другой вариант исполнения двойной камеры — в iPhone 7 Plus появилась камера-телевик. При переключении между двумя объективами получается 2-кратный оптический зум — оптимально для портретов или предметной фотографии. Сейчас такая схема используется повсеместно, потому что габариты смартфонов не позволяют вместить объектив с изменяемым фокусным расстоянием, как в больших камерах.
Но у iPhone 7 Plus была одна проблема — длиннофокусные объективы требуют больше света. У второй камеры не было стабилизации, поэтому светосилы объектива было недостачно. В итоге смартфон для 2-кратного зума при плохом освещении использовал не дополнительную камеру, а кропал изображение с основной камеры — это уже программный, а не оптический зум. Честное увеличение работало только днем при хорошем свете.
Ситуация улучшилась только в iPhone X, когда ко второй камере добавили оптическую стабилизацию.
К чему мы пришли
Последние три года идет настоящая гонка — кто больше. Так, например, появился Samsung Galaxy A9 с четырьмя камерами, из которых нормально снимала только основная, а широкоугольная и «телевик» давали картинку намного хуже. Этот набор дополнили так называемым датчиком глубины — специальной камерой для программного размытия фона. Тут стоит вспомнить HTC One M8.
Тут нельзя не вспомнить про Nokia 9 с хитрой системой из пяти камер, которые на деле оказались не так хороши
Сейчас смартфон с двумя-тремя или даже большим количеством камер — это норма. Только если в дорогие флагманы ставят хорошие сенсоры с качественными объективами, как в iPhone 11 Pro или Galaxy S20, то в бюджетные и средние модели ставят что попало — в лучшем случае не очень качественный широкоугольный модуль, но чаще всего дают бесполезный датчик глубины или макро-камеру на 2 Мп.
Поэтому мне в этом плане больше нравится подход Apple — компания пытается выжать из всего максимальную прибыль, но при этом сохраняет базовую рациональность. Так в условно-недорогом iPhone SE (2020) есть только одна хорошая камера без отдельных модулей для боке или макро. Если вам нужен широкоугольный объектив или оптический зум, то есть более дорогие iPhone 11 и 11 Pro.
Хотя Apple тоже любит хитрить с камерами. Например, компания рассказывает, что в новом iPhone 12 Pro Max есть пятикратный зум, но это не совсем так. Компания считает оптический зум от самого широкоугольного модуля до телефото-объектива — там действительно получается увеличение в 5 раз. Только обычно принято считать зум от основного модуля к телевику — поэтому на самом деле в 12 Pro Max увеличение только 2,5-кратное, а не 5-кратное.
Попробуйте с первого раза понять, какую камеру вы получите / скриншот сайта Apple
Предлагаю обсудить в комментариях, нужны ли смартфонам двойные или тройные камеры, особенно в бюджетных смартфонах. Как часто в жизни вам нужен «телевик» или широкоугольная камера, если вы не увлекаетесь фотографией?
Для чего смартфону несколько камер?
Мультикамерная архитектура — зачем она нужна? Почему современные смартфоны стали двух- и трехглазыми? Разбираемся в подробностях.
Количество камер в смартфонах растет с такой скоростью, что от некоторых моделей уже можно заработать триптофобию. Мы уважительно говорим: двойная камера, тройная камера, и по умолчанию считаем, что такие телефоны лучше фотографируют (и это действительно так). Разберемся, почему же для хорошего снимка смартфону нужно именно несколько камер.
Слишком мало места!
Главная трагедия печальной жизни конструкторов мобильных телефонов заключается в нехватке места. Толщина современного смартфона уже давно не превышает десятка миллиметров, и в такое узкое пространство просто невозможно «впихнуть невпихуемое» — а конкретно, нормальный объектив фотокамеры.
Нормальный — это с несколькими стеклянными линзами разных размеров, которые могут «раздвигаться», чтобы собрать как можно больше света и обеспечить максимальное приближение кадра (зум). На заре камерофонов были попытки сделать смартфон с полноценным выдвижным объективом. Но выглядело это, мягко говоря, как гибрид бульдога с носорогом. К примеру, вот такой Samsung Galaxy K-Zoom:
Вот что получается, если делать качественный объектив из стекла — определенно, такой гаджет не выглядит сильно мобильным, не правда ли? Можно было бы, конечно, попробовать выточить линзы из другого материала, но вот беда — не существует на земле такого, который бы преломлял свет лучше, чем обычное стекло. И вот что делать?
Что делать? Вторую камеру приделать!
Вот тут и появилась гениальная идея. Если в телефоне нельзя сделать один большой объектив с несколькими линзами, то почему бы не поставить два маленьких с одной? Причем с разным фокусным расстоянием: одна будет делать широкоугольные снимки, а вторая будет «телеобъективом» — с узким полем зрения, но большим увеличением.
На обе камеры синхронно делаем снимки, а затем совмещаем их при помощи программного обеспечения для пост-обработки. Это, конечно, сложно, но в сложности софта нас никто не ограничивает — в отличие от размера объектива. Так мы соберем вдвое больше света, получим два снимка с разной глубиной резкости, а также сможем одинаково четко снимать и самые темные, и самые светлые детали.
Сказано — сделано. Так в смартфонах появились двойные камеры. Пионерами направления стали LG и Huawei, а популяризовала технологию, разумеется Apple. На картинке показано, как работает двойная камера iPhone 7.
А зачем третья?
А третья камера в смартфоне (и все последующие), на самом деле, в большинстве случаев и не камера вовсе. Нет, это может быть и дополнительный объектив с еще одним вариантом фокусного расстояния. Вот у такого телефона Light L16 таких вариантов целых 16:
Но часто под третьим (и всеми последующими) кружками скрывается датчик, который используется для дополнительного улучшения изображения. В целом, существует пять вариантов того, чем может быть третья «камера» в смартфоне:
Все это позволяет мобильным телефонам снимать лучше, ярче и резче, при этом не увеличивая габариты смартфона. Вот зачем смартфону несколько камер — и чем их больше, тем лучше. Возможно, устройства нового поколения будут сплошь и рядом покрыты «глазками» объективов. Но мы чешемся уже от Nokia 9 c пятью камерами — надеемся, что до безумия дело не дойдет!
А вот еще о многокамерных смартфонах: