Есть отметка 108! или Эволюция камер в смартфонах
Когда на барселонской выставке MWC 2012 легендарная (еще та самая, финская) Nokia анонсировала смартфон 808 PureView с тыльной камерой на 41 Мпикс, обозреватели отпускали недоуменные шуточки: «У этого телефона так много мегапикселов, что даже у его мегапикселов есть мегапикселы»! В эпоху, когда стандартом для таких камер было разрешение в 5 Мпикс, казалось более чем странным снабжать пусть даже флагманскую модель настолько выдающейся камерой. Однако в наше время необходимость сверхвысокого разрешения уже куда более очевидна, и потому впечатляющие 108 Мпикс у тыльной камеры новейшего смартфона realme 8 не столько потрясают, сколько радуют его будущих счастливых обладателей.
Модель 6 Pro: 4+2
В прошлом году, даром что это было время едва ли не всепланетного локдауна, бренд realme представил сразу несколько заслуживающих внимания смартфонов — привлекательных, среди прочего, и своими камерами. Так, не иначе как по случайному совпадению, у модели с индексом 6 Pro насчитывается сразу шесть камер: две на передней и четыре на задней панели. Интереснее всего как раз те, что сзади: 64-Мпикс главная, 8-Мпикс широкоугольная с углом обзора 119º, 12-Мпикс гибридный зум с оптическим увеличением 2х и цифровым 20х, а также 2-Мпикс камера для макросъемки.
Среди них наиболее любопытна, конечно же, главная. Помимо достаточно светосильного объектива (f/1,8) ее отличает активная по умолчанию функция пиксельной бинаризации (биннинга). Смысл в том, что 64-Мпикс сенсор Samsung ISOCELL GW1 формирует 12-Мпикс картинку. Собственно, 41-Мпикс тыльный «монстр» Nokia 808 PureView точно так же работал по умолчанию в режиме биннинга, выдавая после нажатия на кнопку спуска фотоснимок с разрешением «всего лишь» 5 Мпикс. Почему в кавычках? Да потому, что не все мегапискелы одинаково полезны.
Здесь потребуется небольшое лирико-техническое отступление. Отдельный пиксел — это микроскопический светочувствительный элемент матрицы характерным размером не более 2 микрон, а чаще даже меньше. Казалось бы, тут должна срабатывать та же простая логика, как в отношении дисплеев: больше пикселов → выше плотность изображения → лучше качество картинки. Однако фотоэффект (физический процесс, в ходе которого полупроводниковый элемент захватывает порцию света и порождает в цепи, к которой подключен, электрический ток) — процесс существенно квантовый. И потому с ним все сложно.
На характерных для единичного пиксела масштабах фотоэлементы подвержены квантовому шуму. Это проявляется в том, что порой пиксел словно бы фиксирует вспышку света (отправляет по цепи электрический ток), хотя на деле даже единичный фотон на него не попадал. Чем меньше физический размер пиксела, тем сильнее на нем сказываются квантовые эффекты, — и тем чаще происходят ложные срабатывания. Поэтому — классический эксперимент — если плотно закрыть объектив камеры смартфона и нажать на спуск, получившееся фото вовсе не выйдет равномерно-глухим «прямоугольником Малевича». По более или менее черному фону окажутся хаотично разбросаны яркие точки — сигналы от сработавших в полной тьме вследствие квантового шума пикселов.
Этот же эффект, что самое обидное, проявляется при съемке в условиях низкой освещенности. Контрастность полученного фото снижается, детализация в тенях падает, динамический диапазон безобразно сужается, паразитные шумы просто-таки лезут в глаза. Вот для того, чтобы избавиться от всего этого, и применяется биннинг. Несколько расположенных рядом небольших аппаратных пикселов на программном уровне сводятся в один крупный (сигналы от них суммируются), эффективный размер пиксела в сенсоре Samsung ISOCELL GW1 возрастает до 1,6 мкм— и потому квантовые эффекты проявляют себя уже в гораздо меньшей степени. Да, разрешение снимка выходит ниже предельного, — зато качество оказывается несоизмеримо выше.
Модель X3 SuperZoom: звезды стали ближе
Широта модельного ряда realme позволяет разработчикам смело экспериментировать со спецификациями смартфонов. Прошлогодняя же модель X3 SuperZoom заслуженно привлекла благосклонное внимание обозревателей как специализированное в лучшем смысле этого слова устройство для мобильной съемки с трансфокацией, доступное по весьма привлекательной цене. Это фактически первый в модельном ряду realme «камерацентричный» флагманский аппарат. Тыльных камер у него тоже четыре, но интереснее всего — не главная, 64-Мпикс (с тем же сенсором ISOCELL Samsung GW1, что и у 6 Pro) и апертурой f/1,7, но длиннофокусная, 8-Мпикс (f/3,4), для которой реализована перископическая компоновка.
Обычная смартфонная камера устроена как бутерброд: прямо на сенсоре располагается линза (или система линз, если гаджет посерьезнее), а сверху все это прикрыто защитным стеклом либо пластиком. Понятно, что в сверхтонких корпусах современных смартфонов большого простора для установки существенно многолинзовых систем нет. А жаль: именно такие системы характерны для профессиональных фото- и видеокамер.
Дело в том, что придать одиночной линзе такую форму, чтобы она создавала в фокальной плоскости картинку без искажений (аберраций, если пользоваться принятым в оптике термином), практически невозможно. Приходится устанавливать одну линзу за другой, чтобы последовательно компенсировать сферическую, хроматическую и прочие аберрации.
Призматическая смартфонная камера решает эту проблему легко и изящно: на тыльную крышку выводится призма, которая преломляет световой поток под углом 90º и направляет его в глубину аппарата. А уже там, вытянутые вдоль продольной оси смартфона, могут гораздо свободнее расположиться и система линз, и механизм трансфокации. Именно поэтому телефото-камера X3 SuperZoom характеризуемся немыслимым для смартфонных «глазков» фокальным расстоянием 124 мм, оптическим зумом 5х и цифровым вплоть до 60х. Идеально для вылазок на природу!
Тем более, что в realme X3 SuperZoom программно реализован «звездный режим» съемки, который можно активировать для основной либо длиннофокусной камеры. Снимать в таком режиме предполагается самые настоящие звезды, планеты, кометы и прочие явления ночного неба. Закрепленная на штативе или просто надежно нацеленная на небо камера в этом режиме производит серию снимков на длинной выдержке — это может занимать несколько минут. Затем специально разработанный инженерами realme алгоритм формирует из них единую картинку, «вытягивает» менее заметные звезды, которые не видны невооруженным глазом, балансирует яркость попавших в кадр объектов, снижает уровень фонового шума. Осторожно, полная звезд бездна открывается!
Модель 7: ощущение глубины
У realme 7 Pro, который появился на российском рынке ближе к осени прошлого года, появилась весьма выдающаяся 32-Мпикс селфи-камера, встроенная прямо в экран. Вместе с тем место камеры с длиннофокусным объективом на тыльной стороне занял черно-белый модуль для съемки портретов («сенсор глубины», depth sensor, как его называют в англоязычных обзорах). Оснащенный системой цветных фильтров, этот сенсор фиксирует световой поток в более широком диапазоне длин волн и позволяет автоматике смартфона точнее выставлять продолжительность экспозиции при съемке на основную 64-Мпикс камеру, повышая тем самым контрастность кадра не в ущерб детализации. Кроме того, сенсор глубины позволяет делать снимки в стиле ретро или добавлять затейливые текстуры к портретам.
Основная же тыльная 64-Мпикс камера у realme 7 Pro построена на основе датчика Sony IMX682 с поддержкой режимов AI и Pro. Режим AI Color Portrait дает возможность оставить часть портрета цветной, а оставшуюся выцветить до черно-белой, что создает интересный кинематографический эффект. Режим ночной съемки Pro позволяет смарт-фотографу свободно настраивать выдержку, ISO, баланс белого, экспозицию и другие параметры съемки. Кроме того, знакомый по X3 SuperZoom «звездный режим» здесь также доступен. Даже в отсутствие суперзума датчик Sony IMX682 обеспечивает получение более детализированных фотоснимков, чем снятые на телеобъектив с двукратным увеличением.
Модель 8 Pro: вот это биннинг
Сколько аппаратных миниатюрных пикселов необходимо свести программным образом в один, покрупнее, чтобы получать при помощи смартфонной камеры с крохотным диаметром объектива снимки, сравнимые по качеству со сделанными зеркалками с их громадными линзами? Типичное для современных смартфонов с сенсорами вроде Sony IMX682 соотношение — 4:1, т. е. 64 Мпикс исходной матрицы формируют 16-Мпикс картинку. У явно опередившего свое время аппарата Nokia 808 PureView из 41 Мпикс выходило 5 Мпикс; соотношение около 8:1.
Главная же камера новинки realme под названием 8 Pro оборудована наиболее передовым на данный момент датчиком — Samsung HM2 со 108 Мпикс аппаратного разрешения (физический габарит — 1/1,52 дюйма), который поддерживает биннинг с коэффициентом 9:1, — лучше, чем у легендарного провидческого смартфона Nokia девятилетней давности.
В результате полюбившийся поклонникам realme «звездный режим» доступен теперь и при съемке покадрового видео в реальном масштабе времени, что до сих пор было невозможно в отсутствие профессиональной камеры и последующего объединения кадров в видеоредакторе. 8 Pro же позволяет за 480 секунд произвести 30 фотоснимков и автоматически собрать из них 1-секундный ролик, на котором таким образом будет заметно движение небесных тел, ускоренное в 480 раз.
Другой вариант использования 108-Мпикс сенсора предполагает фотосъемку и (впервые в мире!) покадровое создание видео с управлением перспективой, что создает эффект миниатюрного мира. Параметры съемки — форма, угол наклона, положение и размер эффекта бокэ, эффект перехода между областью бокэ и «чистой» частью изображения — доступны при этом для ручной регулировки.
Огромный пул аппаратных пикселов позволяет с высоким качеством производить так называемое кадрирующее зумирование (In-Sensor Zoom), когда картинку формирует расположенный в центре сенсора фрагмент разрешением 12 Мпикс, — тем самым обеспечивая трехкратное увеличение центральной области кадра без каких бы то ни было дополнительных программных ухищрений. Более того: снимок меньшего размера получается практически мгновенно, что позволяет камере произвести за ограниченное время целую серию из 8 кадров, а затем свести их воедино, алгоритмически повышая качество итогового изображения.
В ноябре 2020 года бренд realme вошел в топ-5 по продажам в России — не в последнюю очередь как раз благодаря достижениям своих инженеров в области смартфонного камерастроения. Вряд ли стоит сомневаться, что широта возможностей модели 8 Pro с ее 108-Мпкси сенсором еще более укрепит репутацию бренда в глазах российских любителей мобильной фотографии.
Опубликовано 29.03.2021
