Что такое монохромный объектив
О чем нам говорят характеристики камер смартфонов. Или как выбрать камерофон?
Выбор смартфона — дело важное и очень непростое! Ведь помимо самого телефона, вы выбираете плеер, камеру, «читалку», игровую консоль, GPS-навигатор и многое другое. Конечно, если бюджет не играет для вас никакой роли, выбрав самый дорогой смартфон, вы, в большинстве случаев, получите лучшее устройство по всем параметрам.
Но что делать, когда бюджет ограничен и не хочется ошибиться с выбором? Как вариант можно спросить совет на форуме или довериться консультанту магазина (что будет большой ошибкой, так как консультанты заинтересованы в том, чтобы помочь магазину, а не вам). А можно разобраться самому. Именно этим путем мы и пойдем!
Затронуть все характеристики смартфона в одной статье — задача невыполнимая, поэтому, сконцентрируем внимание лишь на одном (но очень важном) параметре любого современного смартфона — камере.
На какие характеристики следует обращать внимание?
Если мы откроем страничку любого смартфона в интернет-магазине и посмотрим на графу камера, то увидим примерно следующее (конечно, не везде указаны полные характеристики):
Что значат все эти слова? Как по ним оценить качество камеры? Давайте разбираться.
Что такое разрешение камеры мобильного телефона?
Разрешение камеры — это базовое понятие в мобильной фотографии. Зачастую, многие производители (особенно недорогих смартфонов) указывают лишь эту информацию.
Разрешение говорит о том, насколько четким получится снимок. Чем выше разрешение — тем больше визуальной информации способна запечатлеть камера. Вот пример двух снимков с разным разрешением (при увеличении на 100%):
Разрешение измеряется в пикселях (точках). Но так как их очень много, то за единицу берется миллион пикселей, то есть 1 мегапиксель (Мп). Соответственно, чем больше мегапикселей — тем больше деталей будет на фото (вы можете увеличивать фотографию и при этом четкость изображения и количество деталей будет только возрастать).
Обратной стороной медали является размер матрицы (поверхность, на которой и размещаются светочувствительные элементы — пиксели). Увеличивать количество мегапикселей можно либо за счет увеличения размера матрицы, либо за счет сокращения размера самого пикселя, что пагубно сказывается на качестве фотографии. Более подробно поговорим об этом чуть ниже.
Вывод
Не стоит брать камеру, у которой менее 10 Мп. К примеру, компания HTC в свое время экспериментировала с размерами пикселей, выпустив в 2013 году смартфон HTC One с камерой на 4 Мп (в то время, как повсюду использовались матрицы размером 8-13 Мп). Не смотря на ряд преимуществ, камера была провальная и стала основным недостатком устройства.
Также не следует брать камеру с очень большим количеством мегапикселей, особенно если смартфон — бюджетный. В этом случае вместо прироста качества и детализации вы получите обратный эффект. Дело в том, что очень плотное размещение пикселей (особенно, если они маленького размера) будет давать много цифрового шума и программное обеспечение камеры будет этот шум подавлять, параллельно убирая детализацию.
12 мегапикселей — золотая средина современных качественных камер. Исключение могут составлять камеры с поддержкой биннинга пикселей.
Что такое матрица в смартфоне и на что следует обратить внимание?
Матрица (или сенсор), как уже было упомянуто чуть выше, — это специальная схема, на которой расположены светочувствительные элементы, называемые пикселями. Свет, проходя через линзы объектива и RGB-фильтры, попадает на эти фотодиоды и преобразовывается в электрические сигналы.
Вот как выглядит, к примеру, матрица Samsung ISOCELL 3T2 на 20 Мп (размером в 1/3.4″):
Чем больше размер матрицы — тем она лучше и дороже ее стоимость. В качестве размера указывается диагональ матрицы в дюймах, например: 1/3.6″ или 1/2.3″. К примеру, размер матрицы на смартфоне Samsung Galaxy S10+ составляет 1/2.55″, а на Xiaomi Mi A2 — 1/2.9″ (то есть, на Samsung установлена более крупная матрица, что при идентичном разрешении гораздо лучше).
С размером матрицы неразрывно связан и размер пикселя. Поэтому всегда следует рассматривать все три параметра (размер матрицы, размер пикселя и количество мегапикселей) в связке. Лучше не брать камеру с размером пикселя 
Таким образом, уже только по этим параметрам можно хорошо увидеть, насколько одна камера превосходит другую. Матрица размером 1/1.7″ способна выдать гораздо более качественный снимок (особенно в сложных условиях или при детальном рассмотрении).
С размером матрицы и пикселей связано очень много мифов и заблуждений. Даже некоторые профессиональные фотографы считают, что размер матрицы влияет на красивое размытие фона или на ощущение объема на снимках.
Другие уверены, что маленький пиксель всегда хуже большого, что также совершенно неверно. Если вы хотите разобраться в этих вопросах подробнее, тогда обязательно почитайте нашу новую статью о матрицах и пикселях в современных мобильных камерах (здесь также рассказано, как вообще понимать размер матрицы и что такое эти 1/1.7″ или 1/2.9″).
Типы и количество объективов
Прошли те времена, когда на смартфоне устанавливалась одна основная камера и одна фронтальная для селфи. На том же Samsung Galaxy S10+ установлено целых 5 камер, а на Nokia 9 PureView и того больше! Нужны ли все эти камеры или это очередной маркетинговый трюк?
Если отвечать кратко — да, нужны! И чем больше — тем лучше. Всего есть две причины для установки нескольких камер на одном смартфоне:
Вот пример двух фотографий, снятых с одного и того же места на разные объективы смартфона (телевик и широкоугольный):
Добиться такого эффекта лишь одной камерой попросту невозможно.
Вывод
Наличие нескольких камер с разными объективами и\или разными сенсорами позволит вам получать более интересные и качественные фотографии. Бывают нередко случаи, когда сделать хороший кадр возможно исключительно на широкоугольный объектив (когда нужно захватить больше информации и нет возможности сделать снимок издалека) или телеобъектив (когда приблизиться к объекту съемки также нет возможности).
Что такое диафрагма (или апертура) камеры смартфона?
Свет попадает на матрицу камеры через небольшое отверстие объектива. Диафрагма как раз и сообщает нам о размере этого отверстия:
Лучше всего можно понять, как работает диафрагма, сравнив камеру смартфона с человеческим глазом. Свет попадает на сетчатку глаза (матрица камеры) через зрачок (объектив камеры). Чем ярче свет, тем сильнее сужается зрачок (диафрагма прикрывается) и наоборот, чем темнее вокруг — тем крупнее становится зрачок (диафрагма открывается).
Таким способом глаз контролирует количество света, попадающего на сетчатку, позволяя нам хорошо видеть как при ярком свете, так и при недостаточной освещенности.
За редким исключением диафрагма мобильных камер, в отличие от зеркальных фотоаппаратов, статична (то есть, размер отверстия не изменяется). Поэтому, желательно выбирать камеру с максимальной диафрагмой или, говоря другими словами, с наибольшим размером отверстия.
Указывается этот параметр в виде буквы f и числа: f/2.4 или f/1.9 (это так называемое диафрагменное число).
Чем меньше число после буквы f/ — тем больше отверстие в объективе, а значит и больше его светосила. Еще одним плюсом большой диафрагмы является эффект боке (красивое размытие фона). При идентичных прочих параметрах, камера с диафрагмой f/1.8 более предпочтительней камеры с диафрагмой f/2.8.
Вывод
Именно размер отверстия объектива, через который свет проникает в камеру (входной зрачок) — один из важнейших параметров камеры. Он влияет на количество шумов, производительность камеры при недостаточном освещении. Более того, размер диафрагмы — это единственный параметр камеры, влияющий на степень размытия фона (на глубину резкости).
Но проблема заключается в том, что диафрагменное число (f/2.8 или f/1.8) — это относительный параметр. То есть, может быть так, что размер отверстия f/1.8 на одном смартфоне будет крупнее, чем отверстие f/1.6 на другом.
Обо всем этом мы подробно рассказывали в статье о диафрагме мобильной камеры.
Что такое HDR-режим и зачем он нужен в современном смартфоне?
Одной из главных проблем любого компактного фотоаппарата является слишком маленький динамический диапазон камеры. Говоря простым языком, камера не способна передать все полутона от самого яркого до самого темного участка фотографии.
К примеру, если мы захотим запечатлеть Эйфелевую башню на фоне неба, тогда камера смартфона не сможет одновременно хорошо показать и башню и текстуру неба — где-то будет пересвет изображения, а где-то — завалы в тенях:
HDR-режим способен исправить эту ситуацию. Если в смартфоне поддерживается данная технология, в момент съемки практически одновременно будет сделано несколько снимков (один — чтобы увидеть текстуру неба, второй — деревья и саму башню), после чего программное обеспечение объединит полученную информацию в одну красочную фотографию.
Оптическая стабилизация изображения (OIS)
Когда в момент съемки вы держите смартфон в руках (вместо использования штатива или подставки), достаточно даже мельчайшего движения для того, чтобы «смазать» кадр. Если в солнечную погоду это не особо влияет на качество фото (так как скорость съемки очень высокая), то при недостаточной освещенности, когда камере смартфона может потребоваться, скажем, пол секунды, чтобы захватить достаточно света, картинка получится нечеткой.
При съемке видео без стабилизации изображение будет «дерганным» вне зависимости от количества света
Решением этой проблемы является наличие в камере технологии оптической стабилизации (OIS — optical image stabilization). Это позволяет не только снимать более плавные видео, но и увеличивает четкость фотографии при недостаточном освещении. Зачастую, принцип работы оптической стабилизации заключается в использовании подвижных линз или сенсора. Движение смартфона компенсируется движением линз\сенсора внутри камеры в противоположную сторону.
Есть более дешевый и менее эффективный вариант — цифровая стабилизация, но относится она лишь к записи видео. В любом случае, цифровая стабилизация не является заменой оптической и при выборе камеры необходимо убедиться в наличии именно оптической стабилизации изображения.
Процессор
Скорее всего, последнее, что вы ожидали увидеть в этом списке — это процессор смартфона. Какое отношение он вообще имеет к фотографии? На самом деле, матрица, объектив, мегапиксели — все это очень важно, однако одну из ключевых ролей в современной мобильной фотографии играют алгоритмы.
Высокий динамический диапазон, красивое размытие фона при портретном режиме (боке), хорошее качество при ночной съемке и высокая детализация — все это является заслугой вычислительной фотографии и нейронных сетей.
Поэтому даже две идентичные по характеристикам камеры на разных смартфонах могут давать совершенно разный результат. Соответственно, чем более мощный процессор используется в смартфоне, тем более интересные алгоритмы могут быть применены во время работы камеры.
Общие выводы
Многие важные технологии, улучшающие качество фото и видео, присутствуют практически во всех современных смартфонах. Если еще во времена первых iPhone наличие того же автофокуса было экзотикой, то сегодня даже в бюджетных аппаратах используется оптическая стабилизация и многие другие недоступные ранее возможности.
В любом случае, вне зависимости от характеристик камеры, перед покупкой всегда следует посмотреть примеры снимков в интернете.
Также можно обратить внимание на поддерживаемые форматы записи видео. Некоторые камеры позволяют снимать в разрешении 4K с частотой 60 кадров в секунду. Изображение при такой частоте кадров очень четкое, даже самое быстрое движение в кадре не будет смазываться.
И последнее замечание. Если камера делает прекрасные фотографии, это совершенно не значит, что она будет также хорошо снимать и видео. Есть много примеров неплохих камерофонов, которые довольно плохо справляются со съемкой видео. Поэтому обязательно проверяйте на YouTube примеры съемки перед покупкой.
P.S. Не забудьте подписаться в Telegram на первый научно-популярный сайт о мобильных технологиях — Deep-Review, чтобы не пропустить очень интересные материалы, которые мы сейчас готовим!
Как бы вы оценили эту статью?
Нажмите на звездочку для оценки
Внизу страницы есть комментарии.
Напишите свое мнение там, чтобы его увидели все читатели!
Если Вы хотите только поставить оценку, укажите, что именно не так?
Камера с монохромным сенсором в смартфоне: как работает, плюсы и минусы
Двухмодульная камера смартфона с монохромным сенсором – один из приемов, используемых разработчиками мобильных устройств для повышения качества изображения.
Особенно любит использовать подобную схему в своих моделях китайская компания Huawei, но и другие производители ею отнюдь не гнушаются.
Что же дает такое конструкторское решение с точки зрения качества снимка?
В чем разница между цветным и монохромным сенсорами
Чтобы понять, зачем нужен монохромный сенсор, следует уяснить принцип работы цветной цифровой съемки. RGB сенсор представляет собой пиксельную матрицу полупроводниковых светочувствительных элементов – фотодиодов.
Свет, проходящий через диафрагму камеры, попадает на каждый из них и формирует растровое изображение. Именно так работает монохромный сенсор.
Однако у фотодиодов чувствительность к свету практически не меняется в зависимости от длины волны. Во всяком случае, не настолько, чтобы имело смысл использовать эту разницу на практике.
Поэтому, чтобы получить не просто растр, а цветное, или RGB изображение, используется так называемый фильтр Байера, названный так по имени одного из сотрудников компании Kodak, наряду с Leica и Zeiss известной любому мастеру фотографии.
Он представляет собой массив светофильтров трех основных цветов: красного, зеленого и синего, накрывающий матрицу фотодиодов. Цвета чередуются, благодаря чему все три цвета равномерно распределяются по поверхности сенсора.
В результате на выходе получается три изображения, каждое в своем цвете. При дальнейшей программной обработке процессором камеры они накладываются, формируя интегральную картинку.
Следует сказать, что четкость ее оставляет желать лучшего, поэтому ее приходится дополнительно обрабатывать, чтобы получить в итоге приемлемое качество.
В процессе обработки в изображение вносятся разнообразные цветовые шумы и другие искажения. Так что итоговый результат существенно уступает полученному с монохромного сенсора.
Кроме того, несложно подсчитать, что каждый пиксель получает не более трети информации об изображении своего участка: остаток отфильтровывается.
Для интерполяции требуются данные с соседних фотодиодов, а значит, в результате для получения одного пикселя картинки требуется массив 3 на 3 светодиода, т.е., девять вместо одного монохромного.
Минимальный элемент байеровской матрицы содержит 4 элемента: красный, синий и два зеленых. Так сделано для учета специфики свойств человеческого зрения.
Однако на практике используются более сложные элементы с нерегулярным расположением пикселей, размер которых может достигать 12 или даже 24 точек.
Как это работает
При фотосъемке происходит одновременный захват изображения монохромным и RGB сенсорами. В итоге получается две картинки: одна – максимально контрастная, вторая – несущая цветовую информацию.
Чипсет смартфона производит их наложение в соответствии с алгоритмами обработки, в результате чего на выходе получается цветной снимок более высокого качества, чем при работе одним RGB сенсором.
Такая схема позволяет решить несколько дополнительных проблем. Самая серьезная из них – это недостаточная чувствительность камер в условиях слабого освещения.
Монохромный сенсор гораздо более чувствительный, поскольку на каждый его элемент попадает полный световой поток, а не отфильтрованная треть. Поэтому для ночной съемки или фотографирования интерьеров помещений подобные устройства очень хороши.
Вторая проблема – это затемнение изображения, когда объектив направлен в сторону источника света, например, заходящего солнца. В этом случае объекты заднего плана получаются почти черными. Обработка двойного изображения позволяет увеличить их четкость.
Помимо этого, дополнительный монохромный модуль способен обеспечить более качественное масштабирование в среднем диапазоне расстояний, а заодно дает отличные результаты, когда требуется получить эффект боке, например, при портретной съемке.
Есть ли недостатки?
Прямых минусов подобная схема, по большому счету, не имеет. Но двухмодульные камеры используются для решения не только проблем с резкостью и светосилой.
Другая схема предусматривает установку модулей с одинаковыми RGB сенсорами, но отличающихся по своим оптическим характеристикам.
Обычно это пара широкоугольный объектив плюс телевик, позволяющая как получать панорамные снимки, так и масштабировать объекты без потери качества, с которым сопряжено использование цифрового зума.
OnePlus возрождает монохромную камеру на смартфоне
OnePlus 8T имеет монохромную камеру в конфигурации с четырьмя камерами, и, впервые услышав о ней, она стала функцией №1 в новом телефоне, который я хотел попробовать. Я радуюсь фотографированию с помощью монохромной камеры на Huawei P10 и P20 Pro, а затем оплакивал ее исчезновение на Mate 20 Pro и других моделях.
Энди Боксалл / Цифровые тенденции
Может ли он оправдать мои ожидания и начать вторую эру настоящей черно-белой фотографии на смартфоне? Не совсем, но с появлением дополнительных камер на телефонах это все еще долгожданное возвращение.
Камера
Давайте сначала посмотрим на камеру OnePlus 8T. Основными камерами являются 48-мегапиксельная Sony IMX586 и 16-мегапиксельная сверхширокоугольная Sony IMX481, к которым добавлены 5-мегапиксельная макро-камера и 2-мегапиксельная монохромная камера. Да, всего 2 МП, но пока не отводите взгляд. Технически монохромная камера предназначена для улучшения результатов от основных камер, но ее можно использовать отдельно, если вы знаете, как это делать.
Чтобы активировать его, вам нужно открыть меню фильтров, но не волнуйтесь, мы не собираемся использовать фильтр. Прокрутите до конца обширного списка фильтров OnePlus, пока не дойдете до последнего, который просто называется Mono. При выборе есть короткая пауза, указывающая, что камера переключилась на монохромную камеру, а не применила фильтр. На этом этапе вы делаете чисто черно-белые фотографии с помощью специальной камеры.
Какая разница? Фильтр возвращает впечатление черно-белой фотографии. Это близко, но всегда есть некоторая степень интерпретации, потому что эффект был создан искусственно. С камерой меньше вторжений, и результат ближе к «истинному» черно-белому изображению. Даже когда Leica — бренд камер, являющийся синонимом черно-белой фотографии, — настроил фильтр, который заменил монохромную камеру на Huawei Mate 20 Pro, были явные различия, когда эти две камеры были размещены рядом.
Результаты, достижения
Монохромная камера на Huawei P10 и P20 Pro имела 20 МП, поэтому сравнивать результаты этих двух с фотографиями, снятыми на 2-мегапиксельную монохромную камеру OnePlus 8T, бессмысленно. Жаль, что разрешение такое низкое, но, как я понял, это не тот недостаток, которого вы можете опасаться. Я хотел увидеть текстуру, детализацию и атмосферу, и результаты меня приятно удивили.
Взгляните на фото старого мангала. Возраст, нелюбимое состояние металла, паутины, идущие сбоку, и листва, медленно обгоняющая его, запечатлены камерой OnePlus 8T в надлежащей атмосфере. Оно имеет чувство. Теперь сравните его с той же фотографией, сделанной Apple iPhone 11 Pro с примененным монохромным фильтром. Это все равно хорошее фото, но атмосфера просто не та. На мой взгляд, настоящая монохромная фотография OnePlus 8T рассказывает больше истории, чем отфильтрованный снимок iPhone.
Энди Боксалл / Цифровые тенденции
Я обнаружил, что монохромная камера хорошо работает при ярком внешнем освещении и неплохо работает в помещении, но при слабом освещении, где было много шума, она действительно не справлялась. Тем не менее, для 2-мегапиксельной камеры я думаю, что снимки выглядят хорошо, но, более того, мне очень понравилось снова экспериментировать с монохромной камерой.
Причина купить OnePlus 8T?
Если я влюблен в монохромную камеру OnePlus 8T, станет ли это причиной для покупки телефона? Нет, не совсем. Я знаю, что это нишевая функция, которая понравится только некоторым. При 2MP у него нет производительности старых монохромных камер Huawei, чтобы сделать его настоящим возрождением этой функции, но это не значит, что я недоволен тем, что он может. Помимо этого, это также приятное изменение недавней и разочаровывающей тенденции камеры в телефоне.
Некоторое время различные производители прикрепляли 2-мегапиксельную макро-камеру к задней части своих телефонов, цинично, дешево и легко заявляя, что у них есть «четырехъядерная камера» на коробке. Результаты этих камер всегда были ужасными, и я никогда не использовал хорошую. OnePlus не только установил 5-мегапиксельную макро-камеру на 8T, которая намного лучше любой 2-мегапиксельной макро-камеры, но и добавил 2-мегапиксельную монохромную камеру, которая делает хорошие фотографии, и это не то же самое, что мы видим на каждом другом телефоне.
Он не только намного более эффективен, чем 2-мегапиксельная макро-камера, но и более интересен с творческой точки зрения, и это тоже не похоже на маркетинговое упражнение. Замечательно, что OnePlus позволяет использовать камеру независимо, а не блокировать ее как простой инструмент сбора данных для основной камеры.
Монохромная камера OnePlus 8T вдохновила меня на то, на что никогда не повлияла бы ни одна 2-мегапиксельная макро-камера: выйти и сделать достаточно фотографий, которые мне нравились, и я чувствовал, что хочу написать о них что-нибудь. Для меня это именно то, что должна делать хорошая камера, независимо от того, сколько в ней мегапикселей.