Неочевидное и вероятное: некоторые итоги и тенденции 2019 года в цифровом фото31.12.2019 14:30

Как бы ни был глуп прогноз, реальность окажется еще глупее.
Натали Клиффорд Барни

В последний месяц 2019 г. хочется не столько подвести итоги, сколько заглянуть в ближайшее будущее, даже осознавая справедливость выбранного эпиграфа. Постараюсь изложить далее некоторые тенденции, благодаря которым можно представить себе, откуда дует «ветер перемен» в цифровой обработке изображений (вообще) и цифровой фотографии (в частности).

Лучше поздно, чем никому

Признание литий-ионных аккумуляторов

Опоздать вовремя — это большое искусство.
Станислав Ежи Лец

В первом сюжете позволю себе напомнить о новости, на которую обратили внимание немногие, а между тем, она весьма примечательна: 11 октября 2019 г. была присуждена Нобелевская премия по химии, и ее обладателями стали Джон Гудинаф (John Goodenough), Стэнли Уиттингам (Stanley Whittingham) и Акира Йошино (Akira Yoshino) за разработку и совершенствование литий-ионных источников питания. Шведская Королевская Академия наук, анонсируя премию, заявила, что эти специалисты создали «подзаряжаемый мир» (rechargeable world).

Правда, награды нашли своих героев уже на закате их научной карьеры и оказались символом признания их заслуг «ради почета» (лат. honoris causa). Точно так же, как Нобелевская премия П.Л. Капицы, врученная в 1978 г. 84-летнему академику АН СССР. На момент получения «аккумуляторной» награды Акире Йошино исполнился 71 год, Стэнли Уиттингаму — 78 лет, а Джону Гудинафу — 97 лет. Кстати, фамилия наистарейшего из лауреатов дословно переводится как «достаточно хорош» — это прямо-таки нарицательно. Замечу, что подобная практика уже давно стало своего рода тенденцией для Нобелевского комитета. Она лучше всего описывается парафразом известной поговорки «лучше поздно, чем никому».

В середине 1990-х годов главным потребителем литий-ионных аккумуляторов были 8-миллиметровые пленочные видеокамеры, в начале 2000-х — портативные компьютеры, а с 2010-х — смартфоны. Сегодня такие источники питания почти целиком вытеснили ранее широко распространенные никель-металлгидридные. В наши дни литий-ионные элементы используются в большинстве портативных гаджетов. В числе прочих достоинств отмечу, что благодаря им родились новые классы устройств — экшн-камеры, беспроводные пылесосы, беспилотники, электромобили. Аналитический центр Markets-and-Markets (Индия) приводит данные о том, что в 2018 г. мировой рынок литий-ионных элементов оценивался в $37,4 млрд, а к 2024 прогнозируется его рост до $92,2 млрд, то есть в 2,5 раза.

Однако главным в digital imaging, то есть цифровой фиксации и обработке изображений, остается воспринимающая часть — сенсор. И основные достижения и разочарования отрасли (в том числе, фотографической) сосредоточены именно здесь.

Продажи сенсоров растут

Только за счет мобильного сегмента

Чтобы узнать, что случится, нужно проследить за тем, что уже произошло.
Никколо Маккиавелли

Основными потребителями сенсоров изображения в наши дни являются смартфоны, автомобильная промышленность, системы видеонаблюдения и контроля безопасности. Фото- и видеокамеры всех традиционных форм-факторов уже не дают экономически ощутимого вклада в общее дело и с точки зрения бизнеса не являются основным источником дохода для производителей.

Согласно исследованиям Yole Développement (Лион, Франция), во втором квартале 2019 г. выручка производителей от реализации сенсоров возросла на 7% и превысила предшествующий прогноз упомянутого источника. В соответствии с этим аналитики предсказывают достижение отметки $4,6 млрд по результатам IV квартала и более $17 млрд по итогам года в целом, что будет на 10% выше, чем отмечалось в 2018 г. Это весьма позитивный тренд, учитывая высокое насыщение рынка мобильных устройств и продолжающуюся циклическую рецессию в промышленности.

Впрочем, не все так радужно, как кажется на первый взгляд: замеченный рост происходит лишь за счет мобильных устройств (преимущественно смартфонов), а все остальные сегменты в 2018—2019 гг. либо замерли, либо демонстрируют спад.

Не слишком оптимистичные данные приводит Counterpoint Technology Market Research (Гонконг): после пика в конце 2018 г. продажи смартфонов снижаются.

Во II кв. 2019 г. в мире отгружено на 10 млн смартфонов меньше, чем за аналогичный период 2018 г. В абсолютных цифрах разница большая, но относительно уровня, достигнутого на конец 2018 г., составляет лишь около 10%, то есть находится в пределах погрешности, определяемой сезонной вариабельностью спроса. Интересно, что покажет 2019 год в целом с учетом рождественских и новогодних распродаж.

Что касается мобильного сегмента рынка сенсоров как такового, то он растет не за счет расширения производства смартфонов, а за счет увеличения количества камер в каждом из них — как основных (тыльных), так и фронтальных.

Согласно той же Counterpoint, проникновение на рынок трехкамерных персональных устройств в 2019 г. составит 15%, в 2020 г. — 35%, а в 2021 г. — 50%. При этом моду явно диктуют корейские и китайские лидеры: трехкамерные устройства у Samsung составляют 27% ассортимента, а у Huawei — 23%.

Многокамерность питается не столько фото- и видеографическими потребностями карманных устройств, сколько расширением их функциональности. Если в 2018 г. ее движителями являлись сбор биометрических данных и 3D-приложения, то в настоящем году к ним добавились автофокусировка по глазам и идентификация пользователя в режиме «всегда включен» (always on), а в ближайшем будущем добавятся трехмерное позиционирование и картирование (3D SLAM, Simultaneous Location And Mapping) и детекция лиц в низкочастотном инфракрасном диапазоне (LWIR, Low-Wave Infra Red).

Как и ранее, до необходимости таких функций пользователь не мог дойти своим умом, и в этом ему помогли маркетологи. В самом деле, поддерживать интерес к смене смартфонов на более новые можно, лишь расширяя их сферу применения.

Новые техпроцессы

Высокая плотность пикселей

Лучше быть предметом зависти, чем сострадания.
Геродот

Несмотря на постоянные одергивания экспертов, сутью и духом соревнования фотопроизводителей, по сути, остается «счетчик мегапикселей». Иными словами, одним из главных критериев оценки очередной камеры является ее разрешающая способность. Увещевания наподобие «Зачем фотографу столько мегапикселей?» вполне можно понять, однако основной движитель индустрии находится именно в этой области, и пренебрегать этим невозможно.

Последние два года явили миру один за другим несколько рекордсменов по разрешающей способности в мире полнокадровых сенсоров. Список моделей пока возглавляет камера Sony.

• Август 2018 г. — Nikon Z7, 46 Мп
• Февраль 2019 г. — Panasonic Lumix ВС-S1R, 47 Мп
• Июль 2019 г. — Sony α7R IV, 61 Мп

На самом деле, фотомир в известной степени отражает влияние на него сегмента смартфонов с камерами, где прирост «мегапиксельности» оказывается едва ли не более важным явлением. Но интересно отнюдь не это, а то, как прогресс в микроэлектронике стимулирует движение инженерной мысли.

Обратимся к таблице, в которой я свел некоторые фотокамеры совершенно разных классов, но оснащенные сенсорами производства Sony.

Дата анонса	Камера	Размер, пиксели	Мп	Размер, мм	Площадь кадра, мм²	Плотность, пикс./мм²	Шаг пикселя, мкм
гор.	верт.	гор.	верт.
2018–08–28	PhaseOne XF IQ4 150MP	14204	10652	151	53,4	40,0	2136	70834	3,8
2018–09–06	Fujifilm X-T3	6240	4160	26	23,5	15,6	367	70809	3,8
2019–05–23	Fujifilm GFX 100	11648	8736	102	43,8	32,9	1441	70615	3,8
2019–07–16	Sony α7R IV	9504	6336	60	35,7	23,8	850	70872	3,8

Первой в хронологическом порядке на рынке появилась среднеформатная PhaseOne XF IQ4 с сенсором 645 (на самом деле, он не 6×4,5 см, а 5,3×4 см) и разрешением 150 Мп. Это наиболее продвинутая на сегодняшний день модель с астрономической ценой (более 45 тысяч долларов без объектива). Появление подобного «монстра» (не только в плане цены, но и по размерам и весу), конечно, не изменило рынок в целом, но напомнило о давних обещаниях руководства Sony удивить общественность прорывными решениями.

Буквально через неделю последовал анонс совершенно иной камеры, Fujifilm X-T3, обладающей (как и все прочие модели производителя с индексом X-T) матрицей типоразмера APS-C. При этом ее сенсор обладает разрешением 26 Мп, а не 24 Мп, как это было ранее, и отличается от предшественников не прямой, а обратной подсветкой, то есть расположением слоя медных проводников под светоприемными ячейками, а не над ними. Это позволяет фотодиодам аккумулировать больше света и тем самым повысить динамический диапазон и переносимость высоких ISO. Есть все основания полагать, что сенсор предыдущей модели в таблице (упомянутой PhaseOne XF IQ4 150P) имеет аналогичную архитектуру.

История продолжилась в конце мая 2019 г., когда была анонсирована новая 100-мегапиксельная среднеформатная беззеркалка Fujifilm GFX 100 с сенсором 4,4×3,3 см (таким же по размерам, как у предшественниц Fujifilm GFX 50S и Hasselblad X1D-50C, но с вдвое бо́льшим разрешением). И наконец, апофеозом темы в июле 2019 г. стала полнокадровая (36×24 мм) Sony α7R IV с ее 61 Мп.

Описанные события объединены одним важным фактом: у сенсоров всех перечисленных камер одинаковый шаг пикселя, составляющий 3,8 мкм (см. последнюю колонку таблицы). Это означает, что светоприемные ячейки стали значительно меньше по размерам, чем у предыдущих моделей, но при этом (согласно различными отзывам) качество получаемого изображения практически не ухудшилось, например, у Sony α7R IV по сравнению Sony α7R II и α7R III (4,5 мкм), а равно и у Fujifilm GFX 100 по сравнению с Fujifilm GFX 50S (5,3 мкм). Таким образом, сенсорные инновации Sony происходят под «зонтиком» технологии обратной подсветки фотодиодов.

Похожим путем идет Canon, анонсировавшая одновременно две камеры с одинаковыми матрицами типоразмера APS-C — Canon EOS 90D и Canon M6 Mark II. Они обладают разрешением 32 Мп, что при размере сенсора 22,3×14,8 мм позволяет говорить о шаге пикселя 3,2 мкм, то есть о еще более миниатюрных светоприемных ячейках. Если предположить, что у Canon на подходе полноформатный сенсор с таким же шагом пикселя, то разрешение новой гипотетической матрицы может достичь 85 Мп. Конечно, это не 100 Мп в полнокадровом формате, слухами о чем нас питают уже довольно давно, но все же значительно больше, чем 61 Мп у Sony на такой же площади кадра.

Итак, налицо покорение новых «мегапиксельных» высот. Жаль, что времена относительно крупных светоприемных ячеек уходят в прошлое, но пока более миниатюрная замена им будет оказываться состоятельной с точки зрения качества изображения, этот тренд останется позитивным. Что же касается конкретных воплощений сенсоров и камер, то вовсе не важно, кто из производителей выиграет на очередном этапе «гонки мегапикселей», потому что практическую пользу из этого извлекут пользователи.

Полный текст статьи читайте на iXBT