Више камера уместо мегапиксела

Фотографија у мобилним телефонима је већ прошла велики рат мегапиксела, у којем нико није могао да победи, јер су постојала физичка ограничења у сензорима и величини паметних телефона која су спречавала даљу минијатуризацију. Сада иде процес сличан такмичењу, ко ће највише да стави на камеру (1). У сваком случају, на крају је увек важан квалитет фотографија.

У првој половини 2018. године, због два нова прототипа камера, прилично гласно је проговорила непозната компанија Лигхт, која нуди технологију са више сочива – не за своје време, већ за друге моделе паметних телефона. Иако је компанија, како је тада писао МТ, већ 2015.г модел Л16 са шеснаест сочива (1), тек у последњих неколико месеци постало је популарно умножавање камера у ћелијама.

Камера пуна сочива

Овај први модел компаније Лигхт је био компактан фотоапарат (не мобилни телефон) величине телефона који је дизајниран да пружи квалитет ДСЛР-а. Снимао је у резолуцијама до 52 мегапиксела, нудио је опсег жижне даљине од 35-150 мм, висок квалитет при слабом осветљењу и подесиву дубину поља. Све је омогућено комбиновањем до шеснаест камера паметних телефона у једном кућишту. Ниједан од ових многих сочива се није разликовао од оптике у паметним телефонима. Разлика је била у томе што су сакупљени у једном уређају.

2. Светлосне камере са више сочива

Током фотографисања, слику је истовремено снимало десет камера, свака са својим подешавањима експозиције. Све овако снимљене фотографије обједињене су у једну велику фотографију, која је садржала све податке из појединачних експозиција. Систем је омогућио уређивање дубине поља и фокусних тачака готове фотографије. Фотографије су сачуване у ЈПГ, ТИФФ или РАВ ДНГ форматима. Модел Л16 доступан на тржишту није имао типичан блиц, али су фотографије могле бити осветљене помоћу мале ЛЕД диоде која се налази у кућишту.

Та премијера 2015. године имала је статус куриозитета. Ово није привукло пажњу многих медија и масовне публике. Међутим, с обзиром да је Фокцонн деловао као Лајт инвеститор, даљи развој догађаја није био изненађење. Једном речју, то се заснивало на растућем интересовању за решење компанија које сарађују са тајванским произвођачем опреме. Корисници компаније Фокцонн су и Аппле, а посебно Блацкберри, Хуавеи, Мицрософт, Моторола или Ксиаоми.

И тако су се 2018. године појавиле информације о Лајтовом раду на системима са више камера у паметним телефонима. Тада се испоставило да је стартап сарађивао са Нокиом, која је на МВЦ-у у Барселони 2019. представила први телефон са пет камера на свету. Модел КСНУМКС ПуреВиев (3) опремљен са две камере у боји и три монохромне камере.

Света је на веб страници Куартз објаснила да постоје две главне разлике између Л16 и Нокиа 9 ПуреВиев. Овај други користи новији систем обраде за спајање фотографија са појединачних сочива. Поред тога, Нокијин дизајн укључује камере различите од оних које је првобитно користио Лигхт, са ЗЕИСС оптиком за хватање више светлости. Три камере снимају само црно-бело светло.

Низ камера, од којих свака има резолуцију од 12 мегапиксела, пружа већу контролу над дубином поља и омогућава корисницима да сниме детаље који су обично невидљиви за конвенционалну целуларну камеру. Штавише, према објављеним описима, ПуреВиев 9 је способан да ухвати до десет пута више светла од других уређаја и може да произведе фотографије укупне резолуције до 240 мегапиксела.

Нагли почетак телефона са више камера

Светлост није једини извор иновација у овој области. Патент корејске компаније ЛГ из новембра 2018. описује комбиновање различитих углова камере да би се направио минијатурни филм који подсећа на креације Аппле Ливе Пхотос-а или слике са Литро уређаја, о чему је МТ такође писао пре неколико година, снимајући светлосно поље са подесивим видним пољем .

Према ЛГ патенту, ово решење је у стању да комбинује различите скупове података са различитих сочива да би изрезао објекте са слике (на пример, у случају портретног режима или чак потпуне промене позадине). Наравно, ово је за сада само патент, без назнака да ЛГ планира да га имплементира у телефон. Међутим, са ескалирајућим ратом у фотографији паметних телефона, телефони са овим карактеристикама могли би се појавити на тржишту брже него што мислимо.

Као што ћемо видети у проучавању историје камера са више сочива, двокоморни системи уопште нису нови. Ипак, постављање три и више камера је песма последњих десет месеци..

Међу главним произвођачима телефона, кинески Хуавеи је најбрже избацио на тржиште модел са три камере. Већ у марту 2018. дао је понуду Хуавеи ПКСНУМКС Про (4), који је нудио три сочива - обичан, монохроматски и телезум, представљен неколико месеци касније. Мате КСНУМКС, такође са три камере.

Међутим, како се то већ дешавало у историји мобилних технологија, требало је само храбро увести нова Аппле решења у све медије да би се почело причати о продору и револуцији. Баш као и први модел иПхоне'а 2007. „лансирано“ је тржиште раније познатих паметних телефона, и то први ИПад (али не и први таблет) 2010. године, почела је ера таблета, па би се у септембру 2019. „ајфони“ са више сочива „елевен“ (5) компаније са јабуком на амблему могли сматрати наглим почетком ера паметних телефона са више камера.

КСНУМКС Про Oraz КСНУМКС Про Мак опремљен са три камере. Први има сочиво са шест елемената са жижном даљином пуног кадра од 26 мм и отвором бленде ф/1.8. Произвођач каже да има нови сензор од 12 мегапиксела са фокусом од 100% пиксела, што би могло да значи решење слично онима које се користе у Цанон камерама или Самсунг паметним телефонима, где се сваки пиксел састоји од две фотодиоде.

Друга камера има широкоугаони објектив (са жижном даљином од 13 мм и осветљеношћу од ф / 2.4), опремљен матрицом резолуције 12 мегапиксела. Поред описаних модула, постоји и телеобјектив који удвостручује жижну даљину у односу на стандардно сочиво. Ово је дизајн бленде ф/2.0. Сензор има исту резолуцију као и остали. И телефото сочиво и стандардно сочиво су опремљени оптичком стабилизацијом слике.

У свим верзијама срешћемо телефоне Хуавеи, Гоогле Пикел или Самсунг. ноћни режим. Ово је такође карактеристично решење за вишециљне системе. Састоји се у томе што камера снима неколико фотографија са различитом компензацијом експозиције, а затим их комбинује у једну фотографију са мање шума и бољом динамиком тона.

Камера у телефону - како се то догодило?

Први телефон са камером био је Самсунг СЦХ-В200. Уређај се појавио на полицама продавница у Јужној Кореји 2000. године.

Могао је да се сети двадесет фотографија са резолуцијом од 0,35 мегапиксела. Међутим, камера је имала озбиљан недостатак – није се добро интегрисала са телефоном. Из тог разлога, неки аналитичари га сматрају засебним уређајем, који се налази у истом кућишту, а не саставним делом телефона.

Ситуација је била сасвим другачија у случају Ј-Пхоне'а, односно телефон који је Схарп припремио за јапанско тржиште крајем прошлог миленијума. Опрема је снимала фотографије са веома ниским квалитетом од 0,11 мегапиксела, али за разлику од Самсунгове понуде, фотографије су се могле преносити бежично и згодно гледати на екрану мобилног телефона. Ј-Пхоне је опремљен екраном у боји који приказује 256 боја.

Мобилни телефони су брзо постали изузетно модеран гаџет. Међутим, не захваљујући Санио или Ј-Пхоне уређајима, већ предлозима мобилних гиганата, углавном у то време Нокиа и Сони Ерицссон.

Нокиа 7650 опремљен камером од 0,3 мегапиксела. Био је то један од првих широко доступних и популарних телефона за фотографије. Добро је прошао и на тржишту. Сони Ерицссон Т68и. Ни један телефонски позив пре њега није могао да прима и шаље ММС поруке у исто време. Међутим, за разлику од претходних модела прегледаних на листи, камера за Т68и је морала да се купи посебно и да се прикачи на мобилни телефон.

Након увођења ових уређаја, популарност камера у мобилним телефонима почела је да расте огромном брзином - већ 2003. године продати су широм света више од стандардних дигиталних фотоапарата.

Године 2006. више од половине мобилних телефона у свету имало је уграђену камеру. Годину дана касније, неко је први дошао на идеју да постави два сочива у ћелију ...

Од мобилне телевизије преко 3Д до све боље фотографије

За разлику од изгледа, историја решења са више камера није тако кратка. Самсунг нуди у свом моделу БКСНУМКС (6) двоструко сочиво још 2007. године. Иако се у то време више пажње поклањало могућностима ове камере у области мобилне телевизије, али је систем двоструких сочива омогућио снимање фотографских успомена у 3Д ефекат. Гледали смо готову фотографију на дисплеју овог модела без потребе за ношењем посебних наочара.

Тих година је била велика мода за 3Д, системи камера су виђени као прилика да се репродукује овај ефекат.

ЛГ Оптимус КСНУМКСД, који је премијерно приказан у фебруару 2011, и ХТЦ ЕВО КСНУМКСД, објављен у марту 2011, користио је двострука сочива за креирање 3Д фотографија. Користили су исту технику коју су користили дизајнери "обичних" 3Д камера, користећи двострука сочива како би створили осећај дубине у сликама. Ово је побољшано са 3Д екраном дизајнираним за преглед примљених слика без наочара.

Међутим, показало се да је 3Д само пролазна мода. Са његовим падом, људи су престали да размишљају о системима са више камера као алату за добијање стереографских слика.

У сваком случају, не више. Прва камера која је понудила два сензора слике за сврхе сличне данашњем била је ХТЦ МКСНУМКС (7), објављен у априлу 2014. Његов главни УлтраПикел сензор од 4МП и секундарни сензор од 2МП су дизајнирани да створе осећај дубине на фотографијама.

Друго сочиво је креирало мапу дубине и укључило је у коначни резултат слике. То је значило способност стварања ефекта замућење позадине , поново фокусирајући слику додиром екрана и лако управљајте фотографијама, а да објекат буде оштар и промени позадину чак и након снимања.

Међутим, у то време нису сви разумели потенцијал ове технике. ХТЦ Оне М8 можда није био тржишни неуспех, али није био ни нарочито популаран. Још једна важна зграда у овој причи, Самсунг ГКСНУМКС, објављен у фебруару 2016. Имао је главни сензор од 16 МП и секундарни сензор од 8 МП, што је широкоугаоно сочиво од 135 степени на које се уређај може пребацити.

У априлу 2016, Хуавеи је понудио модел у сарадњи са Леицом. P9, са две камере на задњој страни. Један од њих је коришћен за снимање РГБ боја (), други је коришћен за снимање монохроматских детаља. На основу овог модела Хуавеи је касније креирао поменути модел П20.

2016. године такође је представљен на тржишту иПхоне 7 плус са две камере на задњој страни – обе од 12 мегапиксела, али са различитим жижним даљинама. Прва камера је имала зум од 23 мм, а друга од 56 мм, чиме је започела еру телефотографије паметних телефона. Идеја је била да се омогући кориснику да зумира без губитка квалитета – Аппле је желео да реши оно што је сматрао великим проблемом са фотографијом на паметном телефону и развио решење које одговара понашању потрошача. Такође је одражавао ХТЦ-ово решење, нудећи бокех ефекте користећи мапе дубине изведене из података са оба сочива.

Долазак Хуавеи П20 Про почетком 2018. године значио је интеграцију свих до сада тестираних решења у један уређај са троструком камером. РГБ и монохроматском сензорском систему додато је варифокално сочиво и коришћење Вештачка интелигенција дао је много више од простог збира оптике и сензора. Поред тога, постоји импресиван ноћни режим. Нови модел је постигао велики успех и у тржишном смислу се показао као искорак, а не Нокиа камера која заслепљује бројем сочива или познати Аппле производ.

Претеча тренда да има више од једне камере на телефону, Самсунг (8) је такође представио камеру са три сочива 2018. године. Било је у моделу Галаки АКСНУМКС.

8. Самсунг модул за производњу двоструких сочива

Међутим, произвођач је одлучио да користи сочива: обична, широкоугаона и треће око како би пружила не баш тачне „информације о дубини“. Али други модел галаки АКСНУМКС, у понуди су укупно четири сочива: ултраширока, телефото, стандардна камера и сензор дубине.

Много је јер За сада су три сочива и даље стандардна. Поред иПхоне-а, водећи модели њихових брендова као што су Хуавеи П30 Про и Самсунг Галаки С10+ имају три камере на задњој страни. Наравно, не рачунамо мањи селфи сочиво окренуто напред..

Гугл изгледа равнодушан према свему овоме. Његово пиксел 3 имао је једну од најбољих камера на тржишту и могао је да уради „све“ са само једним објективом.

Пикел уређаји користе наменски софтвер за стабилизацију, зумирање и ефекте дубине. Резултати нису били тако добри као што би могли бити са више сочива и сензора, али разлика је била мала, а Гоогле телефони су мале празнине надокнадили одличним перформансама при слабом осветљењу. Како се чини, међутим, недавно у моделу пиксел 4, чак се и Гоогле коначно покварио, иако и даље нуди само два сочива: обичан и теле.

Не позади

Шта даје додавање додатних камера једном паметном телефону? Према речима стручњака, ако снимају на различитим жижним даљинама, постављају различите вредности отвора бленде и снимају читаве серије слика за даљу алгоритамску обраду (компоновање), то обезбеђује приметно повећање квалитета у поређењу са сликама добијеним помоћу једне камере телефона.

Фотографије су оштрије, детаљније, са природнијим бојама и већим динамичким опсегом. Перформансе при слабом осветљењу су такође много боље.

Многи људи који читају о могућностима система са више сочива повезују их углавном са замагљивањем позадине боке портрета, тј. довођење објеката изван дубине поља ван фокуса. Али то није све.

Камере овог типа обављају све шири спектар функција, укључујући прецизније XNUMXД мапирање, увођење проширена стварност и боље препознавање лица и пејзажа.

Раније су, уз помоћ апликација и вештачке интелигенције, оптички сензори паметних телефона преузимали задатке као што су термовизија, превођење страних текстова на основу слика, идентификација звезданих сазвежђа на ноћном небу или анализа кретања спортисте. Употреба система са више камера у великој мери побољшава перформансе ових напредних функција. И, изнад свега, окупља нас све у једном пакету.

Стара историја вишециљних решења показује другачију претрагу, али тежак проблем су увек били високи захтеви за обраду података, квалитет алгоритама и потрошња енергије. У случају данашњих паметних телефона, који користе моћније процесоре визуелних сигнала него раније, као и енергетски ефикасне процесоре дигиталних сигнала, па чак и побољшане могућности неуронске мреже, ови проблеми су значајно смањени.

Висок ниво детаља, велике оптичке могућности и прилагодљиви бокех ефекти тренутно су високо на листи савремених захтева за фотографисање паметним телефонима. Донедавно, да би их испунио, корисник паметног телефона је морао да се извини уз помоћ традиционалне камере. Не нужно данас.

Код великих камера, естетски ефекат долази природно када су величина сочива и отвор бленде довољно велики да се постигне аналогно замућење где год су пиксели ван фокуса. Мобилни телефони имају сочива и сензоре (9) који су премали да би се то догодило природно (у аналогном простору). Због тога се развија процес емулације софтвера.

Пиксели који су удаљенији од области фокуса или фокалне равни се вештачки замагљују помоћу једног од многих алгоритама замућења који се обично користе у обради слике. Удаљеност сваког пиксела од подручја фокуса најбоље је и најбрже се мери помоћу две фотографије снимљене на удаљености од ~1 цм.

Са константном подељеном дужином и могућношћу снимања оба погледа у исто време (избегавајући шум покрета), могуће је триангулисати дубину сваког пиксела на фотографији (користећи стерео алгоритам за више приказа). Сада је лако добити одличну процену положаја сваког пиксела у односу на подручје фокуса.

Није лако, али телефони са двоструком камером олакшавају процес јер могу да снимају фотографије у исто време. Системи са једним објективом морају да сниме два узастопна снимка (из различитих углова) или да користе другачији зум.

Постоји ли начин да увећате фотографију без губитка резолуције? телефото ( оптички). Максимални реални оптички зум који тренутно можете да добијете на паметном телефону је 5× на Хуавеи П30 Про.

Неки телефони користе хибридне системе који користе и оптичке и дигиталне слике, омогућавајући вам да зумирате без икаквог видљивог губитка квалитета. Поменути Гоогле Пикел 3 за ово користи изузетно сложене компјутерске алгоритме, не чуди што му нису потребна додатна сочива. Међутим, Квартет је већ имплементиран, па се чини да је тешко без оптике.

Физика дизајна типичног сочива отежава постављање зум објектива у танко кућиште врхунског паметног телефона. Као резултат тога, произвођачи телефона су успели да постигну максимално 2 или 3 пута више оптичког времена захваљујући традиционалној оријентацији паметног телефона са сензором и сочивом. Додавање телефото сочива обично значи дебљи телефон, мањи сензор или коришћење склопиве оптике.

Један од начина преласка жаришне тачке је тзв сложена оптика (десет). Сензор модула камере се налази вертикално у телефону и окренут је ка сочиву са оптичком осом која иде дуж тела телефона. Огледало или призма се постављају под правим углом да рефлектују светлост од сцене до сочива и сензора.

10. Софистицирана оптика у паметном телефону

Први дизајни овог типа су имали фиксно огледало погодно за системе са двоструким сочивима као што су производи Фалцон и Цорепхотоницс Хавкеие који комбинују традиционалну камеру и софистицирани дизајн телефото сочива у једној јединици. Међутим, пројекти компанија као што је Лигхт такође почињу да улазе на тржиште, користећи покретна огледала за синтезу слика са више камера.

Потпуна супротност телефото широкоугаона фотографија. Уместо крупних планова, широкоугаони поглед показује више онога што је испред нас. Широкоугаона фотографија је представљена као други систем сочива на ЛГ Г5 и наредним телефонима.

Опција широког угла је посебно корисна за снимање узбудљивих тренутака, као што је боравак у гомили на концерту или на месту које је превелико за снимање ужим објективом. Такође је одличан за снимање градских пејзажа, високих зграда и других ствари које обични објективи једноставно не могу да виде. Обично нема потребе да се пребацујете на један или други „режим“, пошто се камера пребацује како се приближавате или удаљавате од субјекта, што се лепо интегрише са нормалним искуством у камери. .

Према ЛГ-у, 50% корисника са двоструком камером користи широкоугаоно сочиво као главну камеру.

Тренутно је цела линија паметних телефона већ опремљена сензором дизајнираним за вежбање. монохроматске фотографијеодносно црно-бело. Њихова највећа предност је оштрина, због чега их неки фотографи преферирају такве.

Модерни телефони су довољно паметни да комбинују ову оштрину са информацијама са сензора у боји како би произвели оквир који је теоретски тачније осветљен. Међутим, употреба монохроматског сензора је и даље ретка. Ако је укључен, обично се може изоловати од других сочива. Ову опцију можете пронаћи у подешавањима апликације камере.

Пошто сензори камере не преузимају боје сами, потребна им је апликација филтери у боји о величини пиксела. Као резултат, сваки пиксел бележи само једну боју — обично црвену, зелену или плаву.

Добијени збир пиксела се креира да би се створила употребљива РГБ слика, али у том процесу постоје компромиси. Први је губитак резолуције узрокован матрицом боја, а пошто сваки пиксел прима само делић светлости, камера није тако осетљива као уређај без матрице филтера у боји. Овде у помоћ прискаче фотограф осетљив на квалитет са монохроматским сензором који може да ухвати и сними у пуној резолуцији сву расположиву светлост. Комбиновањем слике са монохроматске камере са сликом са примарне РГБ камере добија се детаљнија коначна слика.

Други монохроматски сензор је савршен за ову апликацију, али није једина опција. Арцхос, на пример, ради нешто слично обичном монохроматском, али користи додатни РГБ сензор веће резолуције. Пошто су две камере померене једна од друге, процес поравнања и спајања две слике остаје тежак, а коначна слика обично није тако детаљна као монохроматска верзија више резолуције.

Међутим, као резултат, добијамо јасно побољшање квалитета у поређењу са сликом снимљеном са једним модулом камере.

Сензор дубине, који се користи у Самсунг камерама, између осталог, омогућава професионалне ефекте замућења и боље АР рендеровање коришћењем и предње и задње камере. Међутим, врхунски телефони постепено замењују сензоре дубине уграђујући овај процес у камере које такође могу да детектују дубину, као што су уређаји са ултрашироким или телефото сочивима.

Наравно, сензори дубине ће вероватно наставити да се појављују у приступачнијим телефонима и онима који имају за циљ да створе ефекте дубине без скупе оптике, као нпр. мото Г7.

Проширена стварност, тј. права револуција

Када телефон користи разлике у сликама са више камера да би направио мапу удаљености од њега у датој сцени (која се обично назива мапом дубине), онда то може да користи за напајање апликација проширене стварности (АР). Подржаће га, на пример, у постављању и приказивању синтетичких објеката на површинама сцене. Ако се то уради у реалном времену, објекти ће моћи да оживе и померају се.

И Аппле са својим АРКит-ом и Андроид са АРЦоре-ом пружају АР платформе за телефоне са више камера. 

Један од најбољих примера нових решења која се појављују са пролиферацијом паметних телефона са више камера су достигнућа покретача Луцид из Силицијумске долине. У неким круговима може бити познат као креатор ВР180 ЛуцидЦам и технолошка мисао о револуционарном дизајну камере Црвена 8К 3Д. 

Луцид специјалисти су креирали платформу Цлеар 3Д Фусион (11), који користи машинско учење и статистичке податке за брзо мерење дубине слика у реалном времену. Овај метод омогућава функције које раније нису биле доступне на паметним телефонима, као што је напредно праћење АР објеката и гестикулација у ваздуху помоћу слика високе резолуције. 

11. Луцидна технолошка визуелизација

Са тачке гледишта компаније, ширење камера у телефонима је изузетно корисна област за сензоре проширене стварности уграђене у свеприсутне џепне рачунаре који покрећу апликације и увек су повезани на Интернет. Камере паметних телефона већ су у стању да идентификују и пруже додатне информације о томе на шта им циљамо. Они нам омогућавају да прикупљамо визуелне податке и гледамо објекте проширене стварности смештене у стварном свету.

Луцид софтвер може да конвертује податке са две камере у 3Д информације које се користе за мапирање у реалном времену и снимање сцене са информацијама о дубини. Ово вам омогућава да брзо креирате 3Д моделе и XNUMXД видео игре. Компанија је користила свој ЛуцидЦам да истражи проширење опсега људског вида у време када су паметни телефони са две камере били само мали део тржишта.

Многи коментатори примећују да фокусирајући се само на фотографске аспекте постојања паметних телефона са више камера, не видимо шта таква технологија заправо може да донесе са собом. Узмимо иПхоне, на пример, који користи алгоритме машинског учења за скенирање објеката у сцени, креирајући XNUMXД мапу дубине терена и објеката у реалном времену. Софтвер користи ово да одвоји позадину од предњег плана како би се селективно фокусирао на објекте у њој. Резултирајући ефекти бокеа су само трикови. Нешто друго је важно.

Софтвер који врши ову анализу видљиве сцене истовремено ствара виртуелни прозор у стварни свет. Користећи препознавање покрета рукама, корисници ће моћи да природно комуницирају са светом мешовите стварности користећи ову просторну мапу, са акцелерометром телефона и ГПС подацима који откривају и доводе до промена у начину на који је свет представљен и ажуриран.

зато Додавање камера паметним телефонима, наизглед празна забава и такмичење у томе ко даје највише, може на крају суштински утицати на интерфејс машине, а затим, ко зна, на начине људске интеракције..

Међутим, враћајући се на поље фотографије, многи коментатори примећују да решења са више камера могу бити последњи ексер у ковчегу многих типова фотоапарата, као што су дигитални СЛР фотоапарати. Рушење баријера квалитета слике значи да ће само најквалитетнија специјализована фотографска опрема задржати раисон д'етре. Исто се може десити и са камерама за снимање видео записа.

Другим речима, паметни телефони опремљени сетовима камера различитих типова замениће не само једноставне снимке, већ и већину професионалних уређаја. Да ли ће се то заиста и десити, још је тешко проценити. За сада то сматрају тако успешним.

Погледајте и: