Для чего нужны три камеры на смартфоне
Зачем смартфону три камеры? Объясняем на примерах
Возьмем фотоаппараты. Большие тяжелые агрегаты, созданные для одной цели — снимать крутые фото и видео. Но даже для них не существует одного универсального объектива: под разные сценарии съемки нужно разное фокусное расстояние, разная светосила. Ограничения накладывают размер и цена.
Поэтому фотографы носят с собой сменные объективы. Одни идеально подходят для съемки портретов, другие видят шире человеческого глаза, третьи «заточены» под съемку с дальнего расстояния. Есть зумы, есть фиксы — у каждого свои преимущества и недостатки.
Было бы круто иметь такой парк оптики на смартфоне, но таскать сумку со «стеклышками» и каждый раз их менять неудобно, а сделать один универсальный «светлый» зум сложно технически (пока), да и по размерам получится монстр. Кому нужен смартфон толщиной с три пальца? Были уникумы, но в массы не пошли — все закончилось на паре экспериментальных моделей.
Поэтому производители стали добавлять по несколько камер в один смартфон. В паре с основным модулем появился двукратный зум, «ширик», монохромный модуль. А в 2018 году Huawei выпустила первый в мире смартфон с тремя камерами — и он произвел революцию в мобильной фотографии.
Тут самый большой сенсор среди мобильных камер: 1/1.7 дюйма. Рекорд до сих пор не побит. По размеру матрица почти как в компактных камерах с сенсором 2/3 дюйма (в народе — «мыльницы»). При этом модуль лишь на 1 мм выпирает над корпусом.
Большой сенсор позволил увеличить размер отдельных пикселей. Здесь их 40 миллионов. Каждые 4 пикселя объединяются в «суперпиксель» размером 2 мкм. Он захватывает много света, а значит, и много деталей.
Второй сенсор — монохромный. Его не интересует информация о цветах, поэтому он «поглощает» еще больше света. Отсюда — широкий динамический диапазон и лучшая детализация на темных участках кадра.
Добавим сюда оптическую стабилизацию, искусственный интеллект, мощные алгоритмы обработки Leica — и на выходе получаем фото потрясающего качества в любых условиях, даже в темноте. Особенно круто камере удается ночной режим: 4 секунды съемки с рук — и изображение остается четким, а шумы отсутствуют.
Наконец, третий модуль. Это трехкратный оптический зум (тоже впервые в мире), который в связке с ИИ умеет снимать с пятикратным гибридным приближением — без потери качества! Просто оцените диапазон расстояний:
По версии рейтинга DxOMark Mobile, Huawei P20 Pro — до сих пор лучший камерофон в мире. А ведь уже и 2019 год на дворе, и конкуренты «выкатили» свои флагманы.
На этом Huawei не остановилась. В октябре компания представила Huawei Mate 20 Pro, тоже с тройной камерой, но вместо монохромного сенсора — широкоугольный модуль.
«Ширик» захватывает больше объектов в кадр и подходит, например, для съемки больших зданий. Или можно поиграть с перспективой, искажениями по краям.
Huawei Mate 20 Pro захватил еще один жанр фотосъемки — макрофотографию. Смартфон можно поднести на 2,5 см к объекту и запечатлеть в мельчайших подробностях. Что снимать? Растения и насекомых, снежинки и капли — вблизи совсем иное восприятие, будто рассматриваешь другую вселенную.
Зачем смартфону три камеры
Смартфоны… Из года в год прогрессирующие устройства. С каждым годом становится более производительный процессор, увеличивается объем оперативной памяти и внутреннего накопителя информации. Увеличивается и улучшается качество экрана. И на ряду с этими гонками мощностей, разворачивается битва фотокамер. Не успели пользователи привыкнуть к телефонам с двумя камерами, как производители подготовили новинки, оснащенные сразу тремя основными фотокамерами. Причем для создания тройных камер им понадобилось всего 2 года. Зачем смартфону тройной модуль и могут ли нынешние умные телефоны заменить зеркальные фотоаппараты. Попробуем разобраться.
Качество фотокамер в смартфонах
Новейшие модели смартфонов оснащены тройными фотомодулями. Это значительно улучшает качество получаемого изображения. Какое преимущество перед зеркальными фотокамерами они имеют и в чем уступают профессиональной фототехнике.
Плюсы
Начнем с плюсов «карманных фотоаппаратов»:
Минусы
Однако качественные профессиональные кадры трудно получить даже на тройную камеру.
Минусы мобильных фотокамер:
Тройная камера вполне может заменить компактный цифровой фотоаппарат. Но в сравнении с зеркальной фотокамерой проигрывает по многим пунктам. При этом стоит решить для себя, нужно ли вам профессиональное качество для семейных фотографий и постов в соцсетях.
В чем смысл тройного модуля
Технология использования в смартфонах тройных камер относительно нова. Для чего ее использовать, какие преимущества и недостатки у нее есть.
Все дело в размере…
Смартфон по определению должен быть тонким и мощным, иметь крепкий корпус и емкий аккумулятор. Совмещать все это, учитывая технические усовершенствования непросто. Чтобы сохранить мобильность и тонкий вид устройства, изобретатели придумывают различные хитрости.
Чтобы фотографии, сделанные на тройную камеру были качественными, в устройстве должны быть хорошая оптика и матрица. При внедрении в мобильное устройство телеобъектива, появляется возможность хорошего приближения объектов съемки. Однако становится меньше угол обзора и светосила. Если будет установлено большое отверстие диафрагмы (для увеличения светосилы), в ряде случаев будут возникать проблемы с фокусировкой.
Инженеры пытались использовать в телефонах объективы, которые можно было настраивать для различных условий съемки. Но такие мобильные устройства не стали популярными. Объектив был слишком большим. Из-за этого смартфон утолщался и был больше похож на цифровой фотоаппарат-мыльницу.
Со временем производители пришли к выводу, что проще устанавливать в мобильные устройства тройные камеры. Это 3 отдельных модуля, которые действуют в зависимости от условий съемки. Это дает больше возможностей, чем одна или 2 фотокамеры в смартфоне.
Обычная съемка, приближение/удаление и панорама в одном устройстве. В трех модулях камер используются похожие матрицы, но разная оптика. Один объектив предназначен для обычной съемки, второй – для приближения объектов (длиннофокусный), третий – для съемки панорам, так как наделен широким углом обзора (широкоугольный).
Возможность настройки диафрагмы
Чтобы регулировать количество света, попадающего на матрицу, необходимо настраивать открытие диафрагмы. Чем шире она открыта, тем больше света проникает в устройство. В фотоаппаратах используется лепестковая диафрагма. Для смартфона такая конструкция недоступна. Ее невозможно разместить в таком тонком и маленьком устройстве. К тому же она была бы ненадежной. В смартфонах удобнее использовать двухступенчатую диафрагму.
Тройная камера, наделенная оптикой с разными значениями диафрагмы, улучшает качество картинки. Она больше адаптирована к различным условиям освещения. Благодаря такой системе на фотографиях реже возникают пересветы или чрезмерные затемнения. При этом широкое отверстие диафрагмы в одном из модулей позволяет делать более четкие кадры даже при недостаточном освещении.
Тройная камера дает пользователям только преимущества по сравнению с одной или двумя фотокамерами, но не позволяет телефону стать заменой полу- профессиональной техники.
Производители смартфонов не устают удивлять пользователей, внося все больше улучшений в свои технические продукты. Тройная камера может показаться излишеством. Но только на первый взгляд. На самом деле это необходимость, которая улучшает качество снимков и еще на шаг приближает качество съемки на смартфон к профессиональной фотографии. Тройная камера – это 3 модуля, обладающие разными свойствами. Они действуют в зависимости от задач пользователя и условий съемки. Теперь можно добиваться еще более резких кадров, смело снимать при недостаточном освещении, использовать зум и панорамную съемку.
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.
Зачем смартфонам несколько камер?
Сейчас найти в продаже более-менее дорогой смартфон с одной камерой на задней панели — задача практически невыполнимая. Почему? Потому что несколько фотосенсоров позволяют делать то, на что один-единственный сенсор не способен. И подходов к реализации этой идеи много.
В этой статье мы расскажем о том. зачем в абсолютном большинстве топовых и многих среднебюджетных смартфонах устанавливают по две, три и даже четыре камеры. С каждым месяцем производители выпускают все более дешевые мобильники с этой «фишкой», так что разобраться в ее смысле лишним не будет.
Подход «Две (три, четыре) лучше одной»
Разные фотомодули и объективы могут исполнять разные роли. Объектив с низкой апертурой и широким углом обзора отлично справится с детальным захватом объекта, который находится вблизи, но плохо покажет себя во время съемки движущейся цели. Длинный объектив позволит снять что-нибудь на удалении, но пропускает на сенсор меньше света.
Дело тут еще и в том, что смартфоны — штуки по сравнению с полноценными камерами очень миниатюрные. Фотомодуль не может иметь толщину больше нескольких миллиметров, что накладывает на инженеров серьезные ограничения. Добавление нескольких камер — отличный способ эти ограничения обойти.
Основная камера Galaxy S9 использует два одинаковых сенсора, но два разных объектива.
Кроме того, очень важно помнить о роли постобработки картинки. Производители смартфонов соперничают не только в том, сколько камер и какие объективы устанавливаются в их девайсы, но и в эффективности работы сверхсложных алгоритмов, которые отвечают за удачное и корректное комбинирование всей информации, полученной с разных сенсоров. У Google, Sony, Samsung и других они абсолютно разные.
В итоге изображение, полученное с использованием нескольких камер, просто объективно становится лучше обычного — благодаря постобработке в нем совмещаются преимущества сразу нескольких фото, а минусы разных объективов и сенсоров нивелируются. Именно так, к примеру, работает технология HDR — несколько фотографий делаются с разными настройками уровня экспозиции, а результатом становится HDR-картинка с широким цветовым диапазоном.
Благодаря нескольким сенсорам улучшаются все параметры фото (и видео, но там используются другие, менее качественные и более быстрые алгоритмы) — и детальность, и уровень шумов, и степень размытости, и баланс цветов. Стоит лишь помнить о том, что наличие двух и более камер совсем не гарантирует приятный глазу результат — правильно настроенные алгоритмы постобработки важны даже больше.
Один из примеров работы таких алгоритмов — эффект «боке», который в большинстве случаев работает совсем не так, как на традиционных зеркальных камерах. Камеры смартфонов просто «умно» размывают фон изображения — с переменным успехом. Иногда это приводит к поразительным результатам, а иногда — к появлению странных артефактов (например, iPhone на одной из старых версий прошивки могли добавить маленьие зубы на зубы улыбающегося человека).
Подход «Оптический зум»
Камеры смартфонов способны на многое, но с одним они справляются откровенно плохо — с приближением картинки. Из-за своих размеров объективы мобильников просто не в состоянии менять фокус и захватывать достаточно информации. Исключением можно считать разве что странные решения вроде того, которое использовали в Samsung Galaxy S4 Zoom, а они попросту не прижились.
Что ж, использование двух и более фотосенсоров позволяет решить и этот вопрос, как минимум в какой-то мере. Вспомогательный объектив современных смартфонов часто предназначен именно для этого. Результат не сможет посрамить профессиональную цифровую камеру с полноразмерным объективом, но он все равно гораздо лучше, чем результат, полученный с использованием обычного цифрового зума (а он просто увеличивает картинку с использованием сравнительно примитивных алгоритмов).
К примеру, Apple называет основную камеру топовых iPhone «широкоугольной», а вспомогательную — «телефото». Именно вспомогательная помогает приближать изображение примерно вдвое без особой потери качества.
Обычно вторичный (или один из трех-четырех) сенсоров имеет отличный от основного показатель светопропускания — соотношение апертуры и диаметра объектива. Здесь в дело тоже вступают алгоритмы, без которых комбинация двух картинок была бы просто невозможной. Разные производители добавляют к этому всему свои «фишки» — к примеру, Samsung позволяет «дополнить» приближенную картинку отсутствующими участками, которые сняты основным модулем и обработаны отдельным алгоритмом, чтобы лучше соответствовать изображению со вторичного.
Подход «Волшебник страны Оз»
Окей, «Волшебник страны Оз» — не совсем технический термин. Просто так мы бы предложили назвать подход, при котором одновременно используются цветные и монохромные (черно-белые) фотосенсоры.
Обычные настройки фото в таких смартфонах позволяют получить фотографию с более высоким уровнем деталей — опять-таки, пресловутые алгоритмы берут информацию с монохромного снимка и добавляют ее в цветной, в итоге заметно его улучшая.
Изображения, полученные монохромным сенсором и цветным сенсором Essential Phone.
Опять-таки, здесь очень много зависит именно от реализации алгоритмов. Помимо повышения уровня детальности картинки монохромный сенсор еще и позволяет быстрее работать системе автофокуса, а также даже показывать пользователю результат работы нескольких объективов в реальном времени.
Некоторые компании — например, Huawei со своим P20 Pro — используют сразу несколько описанных нами подходов. У P20 Pro три сенсора — 20-мегапиксельный основной, вспомогательный с тройным зумом и монохромный, который улучшает четкость финального изображения.
А в Samsung Galaxy A9 (2018) и вовсе установлено сразу четыре камеры. Все они имеют разные характеристики — фокусное расстояние, светопропускаемость и так далее. Этот девайс, несмотря на свою относительную «бюджетность», благодаря обилию возможностей позволит «разгуляться» даже фотографу-энтузиасту.
Примеры такого подхода: Huawei P20, P20 Pro, Honor 10
Подход Google Pixel и будущее индустрии
А что же Google с ее флагманскими Pixel 3 и Pixel 3 XL? Эти модели числятся топовыми и используют всего одну камеру на задней панели — почему? Что ж, здесь все предельно просто.
Google — компания, которая, пожалуй, в ходе своей деятельности собрала больше информации, чем любая другая организация, когда-либо существовавшая на нашей планете. В ее распоряжении — тысячи, миллионы и миллиарды фотографий и видео, на которых с помощью мощных серверов тренируют ИИ-алгоритмы.
Понимаете, к чему это все? Google считает (и вполне обоснованно — просто взгляните на рейтинг DxOMark), что алгоритмы — вообще всему голова, и им достаточно всего одной картинки, чтобы творить чудеса. И получается! Достаточно посмотреть на необыкновенные результаты работы «ночного режима» камеры Pixel 3 или ее портретные снимки. В общем, этот подход тоже пока имеет право на существование. Получится ли у этих алгоритмов еще более впечатляющий результат, если Pixel 4 будет иметь два или три фотомодуля? Все зависит от инженеров Google и ее желания идти на риск. Ну а пока что ее девайсы и так находятся чуть ли не впереди всех конкурентов.
Что дальше? А дальше все станет еще интереснее. HMD Global, к примеру, на выставку Mobile World Congress 2019 в Барселоне привезет новый флагманский смартфон Nokia 9 PureView, который получит целых пять камер. Для чего они все будут нужны? Пока не ясно. А еще в 2019 в смартфонах начнут использовать специальные сенсоры типа 3D Time-of-flight, которые с помощью измерения скорости движения света к объекту и обратно позволяют вычислить глубину его расположения в кадре. Эти сенсоры в сочетании с традиционными должны сделать фото еще более реалистичными и детальными.
Как же выбрать смартфон, который снимает фото и видео лучше остальных? Раньше основным советом было «не ведитесь на количество мегапикселей», а теперь к нему добавляется еще и «не ведитесь на количество камер». Главное — результат, так что просто оцените его по обзорам специалистов. Например, той же лаборатории DxOMark.
Трехмодульные камеры: что такое, плюсы и минусы, зачем нужны в бюджетных моделях
Смартфоны – один из наиболее динамично развивающихся классов устройств: тренды сменяются чуть ли не ежегодно.
Вот и с модулем камер: не успели все производители вплоть до самых заштатных C-брендов заполнить свои линейки моделями с двумя объективами на задней панели, как их сменили аппараты с тремя, четырьмя, а то и пятью сенсорами.
Что же такое особенное представляют собой трехмодульные камеры, раз уж разработчики массово стали комплектовать ими мобильные устройства вплоть до бюджетников?
Флагманы и эконом-класс
В отношении первых всё осталось по-прежнему, разве что разработчикам надоело скрещивать ежа и ужа, пытаясь совместить несовместимое в рамках единственного объектива… ну, пусть даже двух.
Раз уж можно не смотреть на размер выступа с «глазками», то они постарались, помимо обычной пары «телевик плюс широкоугольник» напихать туда всего и побольше: датчиков глубины, сенсоров для макросъемки, светосильных объективов и т.п. – в зависимости от собственной фантазии.
Или же вынести в отдельные модули объективы как с чересчур длинным, так и слишком коротким фокусом, оставив основному «золотую середину».
При этом модели, в которых хотя бы два модуля имеют одинаково высокое разрешение, можно пересчитать по пальцам.
Обычно устанавливается один 48, 64 или даже 108 МП сенсор, а все прочие – мал мала меньше: 16, 12, 8 или даже 2 МП в зависимости от назначения.
Что касается бюджетников, то в целом политика та же: однако для съемки используется всего один объектив: два других имеют вовсе уж скромное разрешение: 2, а то и 0,3 МП.
«Довески» обычно используются для двух целей: размытия фона с целью получения эффекта боке и определения глубины сцены для той самой макросъемки.
Однако некоторые ушлые производители, не располагая готовыми решениями для использования трехмодульных камер, устанавливают их, что называется, «для галочки», в чисто марктениговых целях.
В таких смартфонах реально работают только два модуля, а третий совершенно не используется.
Возможно, официально предполагается со временем «допилить» софт и выпустить патч, как это было в Яндекс.Телефоне, в котором тоже сначала не работал второй модуль камеры.
Да только на практике кто станет этим заниматься для модели, срок «жизни» которой – год-полтора?
Что это дает пользователю?
Всё зависит от конкретного устройства. Если раньше с помощью смартфона худо-бедно можно было снимать как портреты, так и панорамы, именно благодаря наличию двух модулей с разным углом обзора, то теперь возможности существенно расширились.
Почему это не было сделано раньше?
В самом деле, зачем было плодить всевозможные идиосинкратические конструкции, вызывающие у разработчиков точной механики нервные судороги? Ведь решение лежало на поверхности?
Разместить четыре сенсора на необъятной панели какого-нибудь семидюймового Huawei Mate 20X куда проще, чем на «олдскульном» пятидюймовом аппарате. Речь, конечно, не о самой панели, а о том, что под ней находится – объем корпуса вынужденно стал больше.
В заключение
Собственно, говорить о конкретно трехмодульных камерах как о некоем тренде уже не имеет смысла. Разработчики получили свободу рук в отношении конструкции блока камер, и какого-то единого стандарта больше нет.