Камерный дуэт: как и зачем смартфоны «отрастили» двойные фотомодули
Смартфоны все чаще оснащают двойными камерами, которые обеспечивают яркое и четкое изображение. В арсенале возможностей таких фото-модулей – постфокусировка, эффект боке, зум без потери качества, суперширокий угол съемки и т.д. В важных особенностях этих «камерных дуэтов» разобрались Вести.Hi-tech.
Грядущий 2017 год уже назвали годом смартфонов с двойными камерами. Заметим, что у подобных фото-модулей два объектива, каждый из которых получает собственный сенсор. Основная идея заключается в том, чтобы улучшить функциональность, а изображения сделать такими же интересными, как снимки с цифровых «зеркалок». При этом, эксперты, не без оснований, полагают, что дуэты камер в смартфонах вскоре станут вполне обычным делом. Ведь никакого удивления уже давно не вызывают, например, наличие в смартфонах двух SIM-карт или многоядерного процессора.
Особенности бинокулярности
Как известно, объемность пространства и расстояние до объектов человек воспринимает благодаря тому, что у него два глаза, которые находятся на определенном расстоянии друг от друга. При этом, один глаз видит предметы чуть сбоку (под другим углом), нежели второй (на этом, кстати, базируется 3D-съемка). Так что появление двойных камер в смартфонах не просто дань моде, а носит вполне объективный характер. К тому же, законы физики неумолимы – считается, что при толщине корпуса смартфона менее 8 мм существенно улучшить оптику одиночной камеры весьма затруднительно. В то время как использование дуэта камер дает очень интересные результаты.
Наиболее популярным стало решение, когда в такой паре выделяют первичную и вспомогательную камеры. При этом, одна из них используется непосредственно для съемки, а другая озадачена составлением «карты глубин» резкости. Напомним, что глубина резко изображаемого пространства (ГРИП) – это зона (диапазон расстояний на изображении), в которой предметы воспринимаются как резкие. Значение ГРИП зависит, в основном, от трех параметров: диафрагмы и фокусного расстояния объектива, а также дистанции от камеры до предмета съемки.
Количество мегапикселей в сенсорах может совпадать, а может и существенно отличаться. Если обе камеры работают одновременно, то общее значение диафрагмы получается более «широким». Иными словами, за единицу времени большее количество света попадает через объективы на сенсоры. Довольно быстрый автофокус (примерно 0,1 секунды) также обязан камерному дуэту и связан с измерением глубины резкости. Хотя сегодня таким значением поразить уже трудно, по сравнению с обычной камерой это очень неплохой результат.
Собрав информацию о глубине резкости, выбрать точку фокуса можно уже после того, как снимок сделан (так называемая постфокусировка, или рефокус). Также легко применить к изображению эффект боке, который художественно размывает фон вокруг основного объекта съемки. Разумеется, большую роль здесь играет и программное обеспечение камеры. Напомним, что возможность постфокусировки своей популярностью во многом обязана выпуску компанией Nokia осенью 2013 года приложения Refocus, предназначенного для Windows-смартфонов Lumia.
Повысить чувствительность, расширить динамический диапазон и обеспечить более высокую детализацию удается, например, с помощью дуэта из цветной и монохромной камер. Кроме того, пара камер со стандартным и широким углами обзора позволяет быстро переходить на панорамную съемку, а также комбинировать два изображения с наложением эффектов. А вот для организации зума без потери качества (по сути, оптического, но без движущихся частей) требуется дуэт камер с широкоугольным и телеобъективом (с большим фокусным расстоянием и узким углом обзора). В частности, тонкий (толщина 5,4 мм) фото-модуль Hawkeye от компании Corephotonics позволяет масштабировать без потери качества, как 5-кратный оптический зум. Появление этого фото-модуля в смартфонах обещают уже в 2017 году.
Одним из преимуществ камерных дуэтов является лучшее качество снимков в условиях недостаточного освещения. Как уже упоминалось выше, два объектива собирают больше света, чем один. По той же причине, неплохие снимки получаются в режиме HDR. Кстати, смартфоны с дуэтом камер часто получают и 2-тональную вспышку, которая призвана позаботиться о реальной цветопередаче в условиях недостаточного освещения.
Заметим, что продвижением новой технологии озаботились уже и крупные чипмейкеры. Так, осенью этого года компания Qualcomm анонсировала три мобильных платформы (Snapdragon 653, 626 и 427), которые, помимо того, что стали более мощными и экономичными, предусматривают поддержку двойных камер в смартфонах среднего класса. Отметим, что технология Qualcomm Clear Sight, реализованная на процессоре обработки изображений ISP Spectra во флагманских микросхемах Snapdragon 820 и 821, использует информацию от двух датчиков, один из которых оперирует с цветом, а другой – с освещенностью.
Примеры смартфонов с дуэтами камер
Считается, что среди мобильных телефонов первым оказался Samsung SCH-B710, который в 2007 году, помимо экрана с эффектом параллакса, оснастили двойной, или как ее еще называли, стереокамерой (по 1,3 мегапикселя), созданной в расчете на захват 3D-изображения.
А вот пальму первенства среди Android-смартфонов с двойной камерой делят между собой LG Optimus 3D и HTC Evo 3D, которые анонсировали практически одновременно в начале 2011 года. Одно из главных преимуществ этих устройств с дуэтами 5-мегапиксельных камер заключалось в возможности наслаждаться 3D-видео на 4,3-дюймовых экранах без специальных очков.
Реальное продолжение история смартфонов с камерными дуэтами получила только в 2014 году, когда HTC анонсировала своего флагмана One M8 (наш обзор здесь) с технологией Duo Camera. Первичную камеру UltraPixel оснастили 4-мегапиксельной матрицей (размер пикселя 2 мкм), а также широкоугольным объективом с эквивалентным фокусным расстоянием (ЭФР) 28 мм и апертурой f/2.0. Вспомогательную 2-мегапиксельную камеру озадачили составлением «карты глубин» резкости.
В конце 2014 года в клуб смартфонов с двойными камерами вошла компания Huawei со своим аппаратом Honor 6 Plus (наш обзор здесь). Основной фото-модуль у него состоит из двух идентичных 8-мегапиксельных сенсоров Sony IMX179 Exmor R с двумя 5-линзовыми объективами, ЭФР которых равно 28 мм, а светосила – f/2.0. Толщина такой сборки меньше 7,5 мм, поэтому фото-модуль не выступает над корпусом смартфона. Скорость фокусировки декларируется на уровне 0,1 секунды. Эффективный размер пикселя (1,98 мкм) говорит о хорошей светочувствительности. Производитель отмечает, что качество фото, сделанных ночью, на 60% выше, чем у обычных камер. Полученные с обеих камер изображения объединяются в одно, эквивалентное, по максимуму, 13-мегапиксельной матрице с классическим соотношением сторон 4160х3120 точек (4:3). Программная обработка (3IE-алгоритм) позволяет эмулировать диафрагму виртуального объектива в диапазоне f/2.0-f/0.95.
Четыре года спустя после выпуска LG Optimus 3D, корейский электронный гигант решил вернуться к камерным дуэтам на смартфонах. В отличие от конкурентов, он поместил две камеры на фронтальной панели своего флагмана V10. Один из 5-мегапиксельных датчиков для селфи оснастили стандартным объективом с углом обзора 80 градусов, а другой (также 5-мегапиксельный) – широкоформатным, где угол обзора достигал 120 градусов. Благодаря этому, групповые панорамные автопортреты – груфи – получаются довольно быстро и просто. Отметим, что из массы других аппаратов V10 отличает еще дополнительный информационный экран, также расположенный на передней панели.
Но, оказывается, первый в мире фронтальный дуэт камер появился у компании Lenovo в смартфоне Vibe S1 (наш обзор здесь). По крайней мере, так утверждается на ее официальном сайте. В фото-модуле, нацеленном на любителей селфи, первичная камера с 8-мегапиксельным датчиком и апертурой объектива f/2.2 делает «самострелы», а 2-мегапиксельная вспомогательная анализирует, при этом, глубину резкости.
В начале 2016 года компания LG реализовала свои новые наработки в области камерных дуэтов во флагмане G5 и его модификации G5 SE (наш обзор здесь). Так, первичная камера с 16-мегапиксельной матрицей получила объектив с оптической стабилизацией, апертурой f/1.8 и углом обзора 78 градусов, зато вторая (8 мегапикселей, светосила f/2.4) «смотрит» очень широко – на 135 градусов. Как отмечает производитель, это в 1,7 раза больше, чем у камер других смартфонов, и на 15 градусов превышает угол обзора человеческого глаза. Объединение оптических возможностей обеих камер открывает путь к созданию коллажа двух изображений с наложением эффектов.
Подобным фото-модулем оснастили и смартфон LG V20, который «прямо из коробки» начал работать на Android 7.0. В свою очередь, камерный дуэт в смартфоне LG X Cam состоит из стандартного объектива (угол обзора 78 градусов) с 13-мегапиксельным сенсором, а также широкоугольного объектива (угол обзора 120 градусов) с 5-мегапиксельным сенсором.
После эксперимента с камерами-«близнецами» в Honor 6 Plus, для своего флагмана P9 (наш обзор здесь) в Huawei решили остановиться на подобном дуэте, но состоящем уже из цветной и черно-белой камер. Работу над фото-модулем провели в кооперации с известным производителем оптических систем – компанией Leica Camera AG. В итоге, две 12-мегапиксельные камеры базируются на BSI-сенсорах Sony IMX286 с размером пикселя 1,25 мкм. При этом, один датчик фиксирует три цвета (RGB), а другой, без светофильтров, собирает весь свет, количество которого, в результате, оказывается в 2,5-3 раза больше. После объединения полученных изображений удается повысить чувствительность, расширить динамический диапазон и обеспечить более высокую детализацию. Оба объектива оснащены оптикой Leica (торговая марка Summarit H) с ЭФР 27 мм и светосилой f/2.2. Технология гибридной фокусировки («три в одном») использует не только лазерный дальномер, но и измерение глубины резкости, а также контроль контраста.
В смартфоне Honor 8, оставив без изменений 12-мегапиксельные BSI-сенсоры обеих камер, для оптики (ЭФР 35 мм, f/2.2) обошлись без бренда Leica. Обработкой данных занимается двойной ISP, который в режиме «широкой» апертуры эмулирует диафрагму виртуального объектива в диапазоне f/16-f/0.95.
Подобный подход к построению своего камерного дуэта избрала и компания Xiaomi для смартфона Mi 5s Plus, где один из 13-мегапиксельных датчиков отвечает за цвет, а второй – за освещенность. Говорят, что именно в этом смартфоне, который выполнен на базе флагманской платформы Qualcomm Snapdragon 821, впервые воспользовались встроенной фирменной технологией Clear Sight.
У Apple iPhone 7 Plus (наш обзор его фото-возможностей здесь) дуэт камер включает два 12-мегапиксельных сенсора, а также стандартный (ЭФР 28 мм) и «телеобъектив» (ЭФР 56 мм), которые поддерживают 2-кратный зум без потери качества. Напомним, что в 2015 году калифорнийская компания предусмотрительно приобрела производителя продвинутых камер LinX Imaging – «дровишки», похоже, именно отсюда.
Камерный дуэт второго поколения, снова созданный в кооперации с Leica, достался смартфону Huawei Mate 9. Фото-модуль, куда добавили оптическую стабилизацию, может похвастаться 12-мегапиксельным цветным и 20-мегапиксельным монохромным сенсором. Разницу в количестве мегапикселей у датчиков как-то объясняет появившийся 2-кратный зум (вроде бы, без потери качества), который в самой компании называют то оптическим, то гибридным. Оптика объективов, похоже, не изменилась – Summarit H (ЭФР 27 мм, светосила f/2.2, угол обзора 75 градусов). Для автофокусировки используется не только измерение глубины резкости, но также лазерный, фазовый (PDAF) и контрастный (CAF) методы.
Список смартфонов, получивших двойные камеры, насчитывает сегодня уже десятки моделей разных производителей, где заметное место занимают бренды LG и Huawei.
Так, в начале 2017 года в России планируют начать продавать новый, сравнительно недорогой, смартфон Honor 6X (наш обзор здесь), который также оснащен новым фото-модулем. Первичная камера с 12-мегапиксельным датчиком (размер пикселя 1,25 мкм) получила 6-линзовый объектив с фазовым автофокусом. В задачу вспомогательной 2-мегапиксельной камеры входит анализ глубины резкости.
Как известно, технологические «фишки» в первую очередь появляются в смартфонах премиум-класса. Но если «вишенка на торте» удалась, то она не заставит себя долго ждать и в более доступных устройствах. К примеру, в канун Рождества на площадке AliExpress одни из самых дешевых моделей смартфонов с двойными камерами – Bluboo Dual и Oukitel U20 Plus – можно было приобрести за 6-7 тысяч рублей.
