Камера в смартфоне: все важные особенности и характеристики встроенных объективов

22.02.2020

Узнать, хорошо ли фотографирует и снимает видео смартфон, почти всегда удается только из обзоров — слишком много непонятных характеристик камер. На что, например, влияет размер диафрагмы? Сколько модулей камере нужно? И почему смартфон с камерой на 15 МП стоит дороже другого, у которого 48 МП? Чтобы не пугаться в непонятных терминах и уметь отличать хорошую камеру от плохой без фото, мы и сделали этот гайд.

Сколько мегапикселей нужно?

О том, что не в мегапикселях счастье, уже знают многие пользователи цифровой фототехники. Данная характеристика говорит лишь о том, какие размеры будет иметь фото при просмотре на дисплее, но не более того. Когда разрешение камер смартфонов было 2 – 3 МП, каждый лишний мегапиксель был действительно серьезным преимуществом. Это как с мощность двигателя в первых автомобилях — грузовичок на 20 лошадок мог увезти гораздо больше груза, чем колымага на 5 лошадиных сил. Но когда пересчет пошел на сотни л.с., смысла в этом измерении для простого автолюбителя стало мало. С мегапикселями та же история, заявленное разрешение матриц смартфонов стало таким, что дает возможность печатать снимки приемлемого качества форматом чуть ли не А1. Хотя в большинстве случаев хватило бы обычного HD для инстаграма.

Больше модулей камеры — лучше?

Еще совсем недавно все было предельно просто. Смартфоны обладали фронтальной камерой для селфи, и основной камерой для создания фото и видеороликов. Затем появились двойные камеры со вспомогательным модулем. Зачастую он был просто монохромным, якобы для лучшего восприятия проходящего света через линзу камеры. Это позволяло создавать более качественные и детализированные фотографии либо же делать черно-белые фотографии без применения фильтров.

На начало 2020 года большинство современных смартфонов оснащены тройными камерами с основным модулем, ультрашироким объективом для панорамной съемки и вспомогательным модулем для качественного эффекта размытия. Вообще, качество и предназначение модулей может разниться от модели к модели, а у многих современных камерофонов вместо трех модулей зачастую используются четыре.

В целом, существует пять вариантов того, какие камеры могут быть установлены в смартфоне:

• Широкоугольный объектив — объектив для создания широких снимков. Во многих современных моделях основной объектив является широкоугольным. В таком случае дополнительный объектив становится сверхширокоугольным, позволяя захватить в кадр еще больше объектов. Полезная штука при съемке панорам или больших компаний.
• Телеобъектив — объектив с узким полем зрения для съемки с увеличением;
• Черно-белый сенсор — позволяет снимать с большей резкостью, получать более глубокие тени и яркие блики;
• Датчик для ночной съемки — позволяет создавать четкие снимки в темноте и при слабом освещении;
• Дополнительный сенсор для анализа глубины — помогает двум основным объективам создавать снимки с правильной глубиной резкости.

Что все это дает нам? В теории несколько камер делают снимки, а затем ПО сшивает их вместе для пост-обработки. Так мы соберем больше света, получим несколько снимков с разной глубиной резкости, а также сможем одинаково четко снимать и самые темные, и самые светлые детали. Но тут есть множество нюансов, которые зависят от конкретной модели. К примеру, в недорогих смартфонах камеры зачастую работают отдельно друг от друга, а в режиме фотографии вы просто выбираете нужную. То есть, это скорее вопрос вариативности, а не качества. В камерофонах подороже модули могут быть связаны самым разным образом, хитро переключаясь друг между другом и т.д.

Главное, что тут нужно понимать — это то, что количество самих модулей напрямую не влияет на качество фотографии, а смартфон за $200 не будет снимать на уровне Galaxy S10 только потому, что в обоих тройные камеры. Тем более, что тот же Samsung Galaxy S8 2 SIM или Google Pixel 2 64 ГБ / Dual снимали шикарные кадры, используя один модуль. Поэтому много камер — это хоть и важный фактор, но отнюдь не критический.

На что смотреть вместо мегапикселей?

Плотность пикселей

Как мы уже разобрались, много пикселей не дают никакой гарантии, что смартфон будет делать крутые кадры. Поэтому лучше, чтобы в камере смартфона было меньше толковых пикселей, чем много бестолковых. Размер пикселя в камере измеряется в микрометрах (мкм/µm). Сегодня время экспериментов прошло и производители пришли к обобщенным цифрам: 1.2 мкм для недорогих моделей, 1.4 и выше для камерофонов.

Диафрагма

Как и растениям, камере смартфона нужен свет: чем больше света, тем проще работать матрице. Показатель того, насколько широко раскрыты «глазища» камеры, называют диафрагмой, апертурой, либо светосилой и обозначают дробью с буквой f. Чем она меньше, тем лучше. На начало 2020 года даже в недорогих смартфонах калибра Xiaomi Redmi Note 8 32 ГБ светосила основной камеры составляет f/1.8. Хотя еще пару лет назад такие показатели были в основном у флагманских моделей. У нынешних камеровфонов типа Samsung Galaxy S10 128 ГБ и Huawei Mate 30 Pro 128 ГБ / 5G показатель светосилы обычно держится на уровне f/1.5 или f/1.6. Только примите во внимание, что сама по себе диафрагма не гарантирует качество фото как на обложке глянца — это просто размер смотрового окна, через которое камера смотрит на мир. Более важными показателями является качество сенсора и линз, но при прочих равных лучше выбирать смартфоны с лучшими показателями светосилы, чтобы камере не приходилось «щуриться».

Диагональ матрицы

Диагональ матрицы традиционно указывается в дробных частях дюйма — соответственно, к примеру, сенсор на 1/2.3" будет крупнее, чем 1/2.6". Более крупные матрицы считаются более продвинутыми, так как при том же разрешении они позволяют добиться лучшего качества изображения.

Фокусное расстояние

Фокусное расстояние — физическая характеристика оптической системы, определяющая ее основные свойства и, главным образом, увеличение и угловое поле. Идеальных параметров тут нет: большее фокусное расстояние дает меньший угол обзора и более крупный размер предметов в кадре, а небольшое фокусное расстояние наоборот позволяет уместить в кадре больше происходящего. Для современных смартфонов на несколько камер этот показатель не так критичен, так как для каждого модуля камеры подбирается свое оптимальное фокусное расстояние. К примеру, у основного объектива этот показатель составляет 18 – 28 мм, а у ультраширокого 12 – 16 мм.

Модель сенсора

В теории, знание названия сенсора камеры здорово упростило бы выбор. Ищи себе хороший сенсор, который использовали во флагманах, и радуйся отличным фото. Однако теорию быстро размазывает по скалам реальности, многие производители недорогих смартфонов покупают популярные сенсоры Sony, кричат в рекламной компании «у нашего смартфона камера как в Galaxy S10», а на деле оказывается пшик — линзы у камеры паршивые, софт кривой и все в этом духе.

Если же вдаваться в подробности, то мы увидим, что большую часть рынка занимает Sony. Именно ее сенсоры стоят в большинстве современных камерофонов. Следом за ней идут Samsung и OmniVision. Одними из самых популярных вариантов на конец 2019 года был Sony IMX586, который помог развеять предубеждение о том, что только флагманы обладают приличными камерами. Отличительная черта – это возможность объединять 4 небольших пикселя в один большой, что в теории дает более яркие и детализированные фотографии.

Его главным конкурентом является Samsung Galaxy Bright GM1, который умеет создавать кадры размером 4000х3000 пикселей (это соответствует камере с 12 миллионами эффективных пикселей размером 1,6 мкм). С этим сенсором, чье физическое разрешение составляет 12 МП, смартфон действительно сможет выдавать снимки разрешением 48 МП.

Также изредка встречаются не совсем очевидные варианты. К примеру, для Huawei P30 Pro китайские инженеры использовали сделанный вместе с Leica сенсор с матрицей на 1/1.7 дюйма и необычным методом распознавания света RYYB, который позволил увеличить показатель ISO до фантастических 409600.

От чего еще зависит качество камеры?

Качество софта

Отточенная программная часть смартфона учитывает потенциал камеры так же умело, как опытный портной шьет брюки с учетом толщины и длины ног. К примеру, старенький Apple iPhone 7 32 ГБ с матрицей 1/3" и 12 МП снимал гораздо лучше Sony Xperia XZ1 64 ГБ с лучшими цифрами (1/2.3" и 19 МП). А все потому, что хорошо написанный софт камеры может сыграть не менее важную роль, чем все остальные показатели вроде модели сенсора, количества камер или размера диафрагмы основного модуля.

Sony упоминается здесь неспроста, ведь будучи главным производителем фотосенсоров, она раз за разом выпускает посредственные камерофоны, которые снимают хуже конкурентов именно из-за непродуманной программной части. В том же Sony Xperia XZ «автоматика» камеры постоянно ошибалась с подбором настроек для съемки, а запас «четкости и зоркости» камеры сводился на нет увеличенным количеством мегапикселей, которые увеличивали зернистость. Обратный пример — линейка Google Pixel, которая долгое время ставила рекорды в фототестах, используя камеру всего с одним модулем и качественным софтом. К сожалению, качество софта камеры нельзя определить количественно, только смотреть обзоры и пробовать самому.

Оптическая стабилизация

В момент съемки камера смартфона «целится» в окружающий мир, пытаясь четко сфокусироваться на объекте и поймать как можно больше света. В этот момент он должен быть неподвижным, чтобы картинку не размазало. Уедет хотя бы на долю миллиметра — кадр окажется испорчен. Алгоритмы стабилизации пытаются решить эту проблему, высчитывая идеальное время между моментами, когда камера получила нужное количество света, но еще не успела сдвинуться в пространстве. Этот временной промежуток называется выдержкой. Поэтому оптическая стабилизация является весьма полезной фичей. Без нее тоже можно, но будет грустно — камера должна быть качественной «с запасом», а автоматике придется укорачивать (ухудшать) выдержку, потому что страховки от тряски в смартфоне нет.

Смартфонов, которые снимают без стабилизации также качественно, как и с ней, в последние годы становится критически мало. Последними из этих могикан были Apple iPhone 6S 32 ГБ , OnePlus 5T 64 ГБ и первое поколение Google Pixel 32 ГБ . При этом оптические стабилизаторы заметно сложнее и дороже обычных софтверных решений, поэтому они применяются в основном в смартфонах топового уровня, оснащенных высококлассными камерами. Использовать их в моделях за $200 попросту нет смысла из-за посредственного качества сенсора, линз и всего прочего.

Оптический зум

Как правило, в обычных недорогих смартфонах нет оптического зума, есть просто несколько камер, между которыми процессор меняет фокусное расстояние. Если камера одна, то это обычный цифровой зум, когда телефон просто вырезает кадр из общей картины и увеличивает его в размере. Если же говорить о мастистых камерофонах, то там зачастую есть полноценный оптический зум. К примеру, в Huawei P30 Pro 128 ГБ / Dual / ОЗУ 6 ГБ , камера которого славится 5-кратным увеличением, установлен большой объектив перископного типа, позволяющий творить небольшие чудеса с зумом.

Помогает ли искусственный интеллект?

Это вопрос остро-дискуссионный. С одной стороны это красивая картинка будущего, в которой виртуальный фотограф живет в вашем смартфоне, помогая делать лица людей красивыми, траву зеленой, а небо голубым. С другой стороны реальность уже не раз доказывала, что нынешний ИИ нельзя называть интеллектом, это скорее относительно простая нейронная сеть, которая научилась выполнять роль обычного фильтра — подсветить, докрутить, подстроить контраст и все. При этом зачастую он не только не помогает, а наоборот мешает, неверно оценивая ситуацию, подсвечивая и без того светлые фотографии или добавля HDR туда, где все и так выглядит достаточно пестро.

Значит ли что ИИ — это еще одна маркетинговая уловка. Никак нет. Просто это совсем новая технология, которая только проходит обкатку. Для производителей смартфонов прямо сейчас это скорее дополнительная головная боль, так как необходимо не просто спроектировать камеру и настроить софт под нее, но еще и поселить между ними виртуального помощника, который будет помогать верными решениями. А на его тренировку нужно время. К примеру, к выходу Huawei P20 Pro ИИ натренировали определять 19 категорий снимков и 500 разных сценариев. В Mate 20 Pro число категорий увеличилось до 25, а общее число сценариев превысило 1500. В данный момент их число еще больше, и оно постоянно растет. Поэтому прямо сейчас работу ИИ стоит оценивать отдельно по каждой модели смартфона, а в будущем ждать каких-то общих стандартов качества, улучшенных алгоритмов обучения и более мощных процессоров, способных в полной мере раскрыть потенциал ИИ.

Общие советы по выбору камеры

В качестве вывода можно было бы сделать какую-то обобщенную формулу идеальной камеры смартфона, но это к, сожалению, невозможно. Просто потому, что переменных очень много, а сами по себе они не гарантируют высокое качество. Так как выбрать?

Для начала вы можете перейти в раздел «Камерофоны», выставить фильтр по популярности и выбрать подходящую модель самому. Встретить что-то неудачное у вас там вряд ли выйдет.

Там же можно выставить фильтр «ТОП DxOMark» и вы увидите список самых удачных моделей, попавших в топ авторитетного рейтинга DxOMark. Это довольно точное мерило качества камерофона, особенно если у вас нет времени вникать во все нюансы мобильной фотографии. Если же сухие цифры вам не интересны, на DxOMark можно посмотреть подробный разбор камеры с кучей тестовых фото и видеороликов.

Ну и обязательно почитайте обзоры и отзывы в сети. Да, это банальный совет, но он работает. Потратив немного времени на подобный анализ вы получите много полезной информации, которой не дадут таблички с характеристиками или рекламные фотографии.

Статья полезна? Да 0 Нет 0