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:
Зачем на телефоне несколько камер?
Смартфонами с двумя камерами уже никого не удивишь. На рынке мобильных телефонов можно встретить устройства с тремя или даже пятью камерами.
6 минут, 20 секунд читать
Многие люди в шутку говорят производителям: “С таким успехом вы могли бы создать смартфон с десятью камерами!”. Можно шутить сколько угодно, но мы не удивимся, если в скором будущем так и будет.
Но зачем телефону так много модулей? Наличие нескольких камер на телефоне говорит об улучшенном качестве фотографий и делает смартфоны более похожими на профессиональные камеры.
Количество камер
В наше время телефоны с одним модулем камеры почти не выпускают. У наличия нескольких модулей на смартфонах есть свои плюсы. К примеру, можно снимать с разными объективами, выбирая между различными режимами: панорамой, зумом и обычным фокусным расстоянием.
Есть шесть видов камер, которые производители обычно устанавливают в смартфоны:
Расскажем об их предназначении, а также о том, какую роль они выполняют.
1. Портретный объектив
Это первая камера, которая начала появляться даже в самых недорогих телефонах – например, у Xiaomi Redmi Note 5. По задумке создателей, модуль должен просчитывать расстояние для объекта и эффективнее размывать задний план при портретной съёмке. На деле модуль бесполезен, поскольку в создании таких фотографий первостепенную роль выполняет основная камера и программные алгоритмы.
Apple была первой компанией, представившей «Портретный режим» почти три года назад в своем флагмане iPhone 7 Plus. Затем присоединились другие производители, поэтому сейчас почти каждый флагманский телефон имеет собственный портретный режим.
2. Широкоугольный объектив
Модуль создан для съёмки с расширенным углом захвата. Сам сенсор может находиться не только сзади, но и спереди, выступая частью двойной фронтальной камеры. Во многих современных смартфонах основной объектив является широкоугольным, а дополнительный объектив становится сверхширокоугольным, позволяя захватить в кадр больше объектов.
Такая камера полезна для панорамной съемки или для больших компаний.
Впервые широкоугольную камеру использовали для группового селфи на смартфон LG V10, выпущенном еще в 2015 году. Однако тогда пользователи отмечали низкое качество изображения с широким углом обзора и сильное искажение сцены по углам.
На этот модуль можно создавать видео, ничем не отличающееся от съемки на GoPro. Допустим, в телефоне One Action от компании Motorola модуль имеет собственную стабилизацию, записывая видео в горизонтальном формате даже тогда, когда телефон находится в вертикальном положении.
Широкоугольная камера присутствует почти во всех смартфонах средней стоимости (15 тысяч и выше).
3. Телеобъектив
Телеобъективы есть у топовых флагманов от Apple, Samsung, Huawei и не только. Его используют для съёмок с большим фокусным расстоянием без потери качества.
Стандартная широкоугольная линза имеет фокусное расстояние длиной 28 мм, благодаря чему вмещает в кадр больше деталей. Однако при близкой съемке людей, предметов и животных при помощи этой камеры, на снимках появляются искажения, а объекты растягиваются.
Телеобъектив отлично подходит для создания портретов, обеспечивая минимальное искажение и более сглаженные объекты, чем широкоугольный объектив. Большинство производителей добавляют к нему эффект размытости фона, чтобы портретные кадры с этой комбинацией были выведены на уровень, сравнимый с качеством «зеркальных» фотоаппаратов.
Впервые технологию представила компания OPPO представила в 2017 году и до сих пор использует в смартфонах поздних поколений. Apple обратила внимание на телефотокамеру как вторую камеру для своих смартфонов, начиная с iPhone 7 Plus, который стал первой моделью с двойной камерой.
Модуль с телеобъективом крайне редко можно встретить в смартфонах до 20 тысяч рублей. Мощные телеобъективы находятся в таких флагманах как Realme X3 SuperZoom или Samsung Galaxy S21 Ultra.
Минус телеобъектива на смартфонах заключается в том, что они не захватывают промежуточные значения.
4. Монохромная камера
На монохромную камеру можно делать исключительно черно-белые фотографии. Интересно, что цветной модуль не может обеспечить такого высокого качества изображения даже после применения ЧБ-эффекта, как черно-белый сенсор.
Такая камера позволяет создавать снимки с большей резкостью, получая при этом более глубокие тени и яркие блики на кадрах.
Монохромный датчик ввиду отсутствия цветного RGB-фильтра, не может фиксировать информацию о цвете, однако может захватывать больше света, чем обычная камера.
Одним из первых смартфонов с дополнительной монохромной камерой можно назвать флагман Huawei P9. До сих пор китайская компания продолжает улучшать свою двойную камеру и сегодня у нее лучшая система с монохромным датчиком. К их разработке Huawei привлекла известного немецкого производителя фотокамер и линз — Leica.
5. Инфракрасная камера
Несмотря на то, что такие камеры встречаются редко, они имеют главное преимущество над другими модулями, потому что могут снимать в полной темноте. Инфракрасный объектив встречается в некоторых защищённых смартфонах, а также в аппаратах, обладающих продвинутой системой разблокировки по лицу: Xiaomi Mi 8, Huawei Mate 20 Pro и другие.
6. Датчик для ночной съемки
Модуль позволяет создавать четкие снимки в темноте и при слабом освещении. Дополнительная камера, находящаяся в основном на задней панели телефона, захватывает гораздо больше света. Благодаря этому фотографии при низкой освещенности становятся более детализированными и красочными. Камеры на устройствах Apple последнего поколения добились отличных успехов в этой области.
7. Селфи (или фронтальная камера)
В этом случае много камер не нужно, двух-трех будет достаточно. Два необходимы для создания реалистичного размытия. Однако даже на профессиональных полнокадровых камерах широкоугольные объективы не очень хорошо размывают фон, так как у них больше DOF (глубина резкости).
Зачастую размытые эффекты на фронтальных камерах, как на iPhone X, выглядят не совсем “профессионально”, а скорее, неестественно. Однако в правильных руках это определенно может сработать.
Сейчас камеры смартфонов могут не просто делать кадры, а идентифицировать и предоставлять дополнительную информацию обо всем, на что мы их направляем. Они позволяют собирать визуальные данные и видеть объекты дополненной реальности, размещенные в реальном мире. Фронтальные камеры могут повысить безопасность за счет системы распознавания лиц. Таким образом, в наше время камеры находятся в центре смены парадигмы, которая меняет человеческое взаимодействие с окружающим миром.
Узнайте больше про Безлимит
Безлимит — это премиальный оператор сотовой связи, работает с 2012 года. На сегодня, располагая базой более чем в 1 000 000 красивых номеров, является лидером на рынке в России.
Почему даже 10 камер пойдут смартфону на пользу
Во-первых, это дёшево
Прежде всего, стоит отметить, что количество камер сегодня можно наращивать практически бесконечно. Прошло то время, когда камера была чуть ли не самой дорогой деталью смартфона. Как и то, когда лучшими камерофонами были строго дорогие флагманы. Сегодня камера – вполне обыденный и довольно дешёвый компонент. Даже если речь о качественном модуле.
Камера как дополнительный аксессуар для телефона среднего класса Siemens C62 (2003 г.)
Так что, можно не беспокоиться что много камер нормального качества экстремально удорожают смартфон, поэтому его можно фаршировать камерами и сохранять нормальную цену. Но нужно ли?
Окончательная победа над «мыльницами»
Чтобы ответить на этот вопрос, нужно сравнить смартфоны с обычными цифровыми фотоаппаратами-мыльницами. Да, мы в курсе, что такие фотоаппараты уже почти никто не покупает – и в этом виноваты смартфоны. Качество съёмки на мобильник сегодня не хуже, а то и лучше, чем у мыльниц. При этом, телефон – это, считай, «обязательный» гаджет, а фотоаппарат – дополнительный. А это и дополнительные деньги, и дополнительное место в ручной клади.
Но всегда оставалась одна деталь, в которой смартфоны всё-таки проигрывали «мыльницам». И это – оптический зум. Да, широкоугольного объектива, типичного для смартфонов, хватает в большинстве случаев. Только вот для портретов он уже не очень годится, а иногда нужно банально приблизить изображение. И что делать?
В разное время производители телефонов пробовали разные методы. Это и цифровой зум – актуальный, впрочем, и до сих пор, при котором картинка «кропается» (вырезается по центру) и потом растягивается до исходного разрешения с использованием разных хитрых алгоритмов. Это и попытки встроить громоздкую оптику в сам смартфон. И навесные объективы для мобильников.
Компактная (относительно) камера в ASUS ZenFone Zoom с 3-кратным оптическим увеличением
Но все эти методы можно считать лишь «костылями», а не адекватным решением проблемы. Цифровой зум, как ни крути, портит изображение. Даже если нейросети научатся адекватно увеличивать разрешение картинки, всё равно полноразмерные снимки будут выглядеть лучше – те же нейросети смогут обработать качественные фото в очень качественные и повысить их резкость до уровня дорогого объектива на полнокадровом профессиональном фотоаппарате.
Оптический зум в смартфоне нежелателен по другой причине – габариты. То есть, либо нужно делать смартфон существенно толще (или чтобы объектив сильно выступал – как у Galaxy Camera), либо качество оптической системы будет низким.
Впрочем, хуже всего всё равно остаются навесные объективы. Во-первых, оптические схемы смартфонов изначально не рассчитаны, что там снаружи ещё что-то будет приставлено. Во-вторых, приличный объектив должен быть дорогим, но кто ж его тогда купит? В-третьих, навесные объективы убивают всю суть мобилографии – с ними постоянная возня (надеть-снять), они делают смартфоны огромными и неудобными в использовании. И вот получается, что качество снимков – крайне низкое (страдают резкость, цветопередача, геометрия, появляются хроматические аберрации и виньетирование), а выигрыша в моментальной съёмке «прям везде» уже нет, и потому проще уж взять фотоаппарат.
Больше камер
Так что, выход остаётся один – и он прост как всё гениальное. Надо просто сделать смартфон с несколькими камерами, и у объектива каждой камеры будет своё назначение, своё фокусное расстояние. Но какое?
Возьмём довольно популярный до сих пор iPhone 7 Plus. У него есть обычная широкоугольная камера, и вторая – фокусное расстояние которой примерно в два раза больше. Получается что-то вроде портретного объектива.
Размытие с двойной камерой iPhone 7 Plus
А вот у LG G5 хотя тоже две камеры, однако дополнительная камера, напротив, имеет ещё более широкий угол – для сверхширокоугольных снимков. И, ведь, действительно крутые снимки получаются! Вот только в LG G5 не хватало «портретника», а в айфоне – сверхширика. Вывод? Нужны три камеры!
Стандартная и широкоформатная камеры в LG G5
А что если ещё и макро сделать? Настоящее макро, а не просто близкую съёмку? Даёшь четыре камеры. А телевик с фокусным расстоянием побольше – чтобы прям зум? Пять камер.
5-кратный зум в Huawei P20 Pro с тремя тыловыми камерами
Впрочем, различные фокусные расстояния – не единственная причина появления нескольких модулей. Габариты смартфонов накладывают ограничения не только на механику внутри (необходимую для зума), но и на физический размер сенсора (матрицы). А чем меньше сенсор – тем меньше света он получает, тем хуже снимки при плохом освещении. При этом, сегодня от смартфонов требуют идеально снимать ночью с рук, тогда как даже для профессиональной техники ещё несколько лет назад это было невыполнимо. Штатив, длинная выдержка – только так. Но на смартфонах не до этой возни.
Что если несколько камер будут «помогать» друг другу избавляться от лишних шумов? Например, сделаем одну камеру чёрно-белой – пусть она, подобно палочкам в наших глазах, лучше ловит свет, но не цвет. А другая камера будет обычной, цветной. Совмещая снимки с обеих получим цветную фотографию с высокой резкостью и минимумом шумов – так сделала Huawei в модели P9.
Чёрно-белая камера помогает «вытягивать» качество ночного фото в Huawei P9 в сравнении с iPhone 6s
Где ещё пригодится несколько камер? Например, для увеличения разрешения (количества точек) фотографии. Для создания классной цветопередачи в HDR с максимально короткой выдержкой (чтобы не получить смазы на фото). В конце концов, для получения объёма – и тут дело не только в 3D, в которое все уже наигрались и забыли (поначалу двойные камеры появились именно ради создания 3D-снимков), а в том же отделении фона от объекта с последующим размытием фона. Или для распознавания объектов, для нужд дополненной реальности (AR). Короче, много для чего.
Четыре камеры в Samsung Galaxy A9 (2018)
Это не исключает того, что некоторые производители, намекая на всё вышеперечисленное, будут просто делать смартфоны с кучей камер только ради их количества. При этом, да, в отдельно взятых случаях смартфон с меньшим количеством камер или вообще с одной, но дорогущей, может выполнять, в том числе, описанные выше эффекты даже с большим качеством, чем дешёвый смартфон с несколькими камерами.
Тем не менее, и об этом, как мы уже сказали выше, беспокоиться не стоит – больше камер не делают смартфон существенно дороже. Камеры нынче стоят буквально копейки, и вся основная магия уже давно происходит внутри самого смартфона на уровне прошивки и алгоритмов. Поэтому, кстати, смартфоны Sony по сравнению с конкурентами на тех же матрицах (производства, как ни странно, именно Sony) показывают качество фото хуже. Просто программисты мобильного подразделения Sony не очень ладят с обработкой фото. Что тоже странно, ведь, фотоаппараты у Sony одни из лучших, а про видео мы вообще молчим.
В грядущей флагманской Nokia 9 ожидаем сразу 5 тыловых камер
Селфи
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.