Почему современные смартфоны фотографируют не хуже цифровых камер
Для среднестатистического пользователя основное значение играет не возможность играть с выдержкой, настраивать диафрагму и светочувствительность, а более банальная вещь — постоянное наличие смартфона под рукой. Возможность быстро сделать кадр, не настраивая параметры съемки и не нагружая себя дополнительной техникой — вот основное преимущество смартфона перед цифровой камерой, и пользователи это очень быстро оценили. Сейчас даже некоторые коммерческие фотографии делают при помощи смартфонов — все-таки за последние несколько лет их производители немало преуспели в развитии фотовозможностей.
Конечно, оттенки цветов и детали, особенно в условиях плохой освещенности, а также ощущение объемного пространства в кадре лучше передаст цифровая камера — у нее по определению больше размер матрицы. По этой причине даже полупрофессиональный фотоаппарат покажет лучшую детализацию, чем самый последний флагманский смартфон.
Размер матрицы смартфона, увы, ограничен габаритами самого аппарата, и тут производителям пришлось выбирать: либо увесистый и толстый корпус, либо небольшая матрица. А на маленьком сенсоре пиксели располагаются очень плотно друг к другу. Как следствие, световые лучи смешиваются и переходы между оттенками выглядят хуже.
Samsung Galaxy S4 Zoom как пример попытки разместить телеобъектив в корпусе смартфона
Но компенсировать этот недостаток производители смартфонов уже научились: они оснащают свою технику несколькими камерами, информация с которых потом объединяется, и процессорами, обеспечивающими коррекцию фото на программном уровне за счет искусственного интеллекта и сложных алгоритмов обработки. Об этом и расскажем подробнее.
Несколько фотомодулей — залог качественного снимка?
Не все успели разобраться, зачем смартфону две камеры (вы можете прочитать об этом в нашем материале), а уже выходят аппараты с тремя, четырьмя и даже пятью фотомодулями. Наличие сразу нескольких сенсоров действительно помогает улучшить качество съемки, и вот почему.
Nokia 9 Pureview сразу с пятью основными камерами
В небольшой корпус смартфона просто физически невозможно встроить объектив, который позволит настраивать множество параметров съемки: тут приходится выбирать между толстым корпусом или камерой с обилием настроек. Проблему решает как раз несколько сенсоров, каждый из которых адаптирован к определенным условиям: среди них встречаются zoom-объективы, «ширики», монохромные линзы.
Так, в двухкамерных смартфонах Apple первый объектив — это широкоугольная оптика, второй — «телевик» для оптического приближения, потому как стандартная камера любого смартфона не очень хорошо справляется с этой задачей. У iPhone же камера приближает объект практически в два раза почти без потери качества.
Apple iPhone Xs с двумя объективами разрешением 12 Мп — широкоугольным и «телевиком»
Если взять предыдущие флагманы Huawei P10 с двумя фотомодулями Leica, то дополнительная камера там была монохромной. Она помогала заметно улучшить качество снимка при недостаточном освещении, убрать шумы и получить эффект боке за счет замера глубины кадра. Дело в том, что программные алгоритмы брали информацию из монохромного сенсора и добавляли ее к кадру, сделанному на обычный цветной, улучшая четкость финальной картинки и устраняя излишние цветовые шумы.
У Huawei P20 Pro уже три сенсора: основной на 20 Мп дополняют снова монохромный и модуль с трёхкратным оптическим зумом.
Три камеры Huawei P20 Pro
Samsung Galaxy A9 (2018) получил четыре камеры: основной светосильной камере (f/1.7) помогают широкоугольный модуль с углом охвата 120 градусов, телеобъектив с двукратным оптическим зумом и специальный 5-мегапиксельный сенсор для портретного режима, который красиво размывает фон (у Samsung это называется «Живой фокус»).
Четыре камеры Samsung Galaxy A9 (2018)
У новинки этого года Nokia 9 PureView целых пять камер, каждая разрешением 12 Мп с апертурой f/1,82, причем три из них монохромные. Сам производитель уверяет, что вся система захватывает в 5 раз больше света, чем одна камера — отсюда естественная цветопередача, резкость и широкий динамический диапазон.
Пример снимка, сделанного Nokia 9 Pureview
Но если бы все было так просто, а качество итогового фото напрямую зависело бы от числа камер у смартфона — находчивые производители давно бы оснастили аппараты десятком сенсоров и не мучились. Да, количество фотомодулей действительно влияет на качество снимка, но играет далеко не ведущую роль. Обратимся хотя бы к рейтингу DxOMark — если верить ему, Google Pixel 3 с одной основной камерой снимает лучше, чем Samsung Galaxy S9+ или Xiaomi Mi Mix 3 с двумя. Дело в том, что на сцену тут выходят программные алгоритмы и, соответственно, процессор, обеспечивающий их слаженную работу.
Процессор и программная обработка фото решают
Итак, именно постобработка играет очень важную роль в качестве итогового фото. Алгоритмы должны уметь удачно комбинировать все, что получено в результате съемки разными фотомодулями, убирая или добавляя детали, сглаживая шумы, увеличивая детализацию и т.д.
Чтобы постобработка приводила к нужному результату, производители используют мощные процессоры, а некоторые из них оснащаются нейромодулями с функциями искусственного интеллекта и машинного обучения. Первоначально производитель сам обучает нейронные сети, а с обновлением ПО их возможности расширяются.
В последних iPhone используется процессор Apple A12 Bionic с системой Neural Engine
Как ИИ сказывается на снимке? Во-первых, он умеет распознавать сценарии съемки: нейронный модуль в режиме реального времени понимает, что именно находится в кадре и подбирает настройки, ориентируясь на уровень освещенности, удаленность объекта, контрастность и другие параметры. Например, если объект в кадре движется, автоматика делает выдержку более короткой и поднимает ISO, в ночных сценах выдержка увеличивается вместе с ISO, а при съемке портрета шире открывается диафрагма.
Современные флагманы таким образом способны распознать несколько десятков сценариев съемки, и у каждого из них еще предусмотрен набор дополнительных настроек.
Интеллектуальный помощник в Samsung Galaxy S10+ распознает до 30 сцен съемки: пейзаж, водопад, закат, цветы, деревья, животные, пляж, текст и т.д.
Во-вторых, при помощи софта происходит постобработка снимка: повышается контрастность, насыщенность цветов, корректируется яркость и т.д. Кстати, сюда же относятся разные «улучшайзеры» при съемке селфи — в смартфонах без ИИ результат выглядит слишком топорно, тогда как благодаря ИИ аккуратная бьютификация может быть даже не заметна.
Камера Oppo F7 благодаря процессору Mediatek Helio P60 и ИИ распознает 16 сценариев съемки и улучшает снимки
Распознаванием сценариев AI не ограничивается — при помощи нейросетей может обеспечиваться стабилизация видеосъемки (они работают вместе с оптическим стабилизатором) и так называемый интеллектуальный автофокус.
Еще при помощи ИИ смартфоны умеют снимать слоу-моушн видео в разрешении HD: если изначально пользователь должен был сам ловить нужный момент старта, то сейчас достаточно навести «прицел» в область кадра, где ожидается движение, и техника сама замедлит скорость съемки, когда оно начнется.
Не в мегапикселях счастье
В завершение отметим, что в смартфоне важнее, как обрабатываются фото и как они создаются, чем количество мегапикселей, хотя некоторые производители до сих пор продолжают гонку за оными. Количество Мп влияет только на размер снимка и детализацию при его увеличении. Решающее же значение имеет процессор и работа алгоритмов обработки фото.
Полный текст статьи читайте на zoom.cnews.ru
