Почему в iPhone до сих пор стоят 12 Мп камеры?
Заметили, что мегапикселей стало как-то очень много? В Samsung готовят матрицы разрешением 600 Мп, уже есть — 108 Мп, а вот в iPhone, по-прежнему, 12 Мп. Почему так?
Вы наверное думаете, что всё дело в Deep Fusion и других волшебных алгоритмах. Отчасти, да. Но дело не только в них.
А что если я вам скажу, что в iPhone гораздо больше мегапикселей, чем мы думаем. А в Samsung, наоборот, гораздо меньше. Смотря как посчитать эти мегапиксели. Что это еще за заговор такой? Давайте разберемся!
Традиционная структура
Первый момент. Если внимательно посмотреть на современные ультра-мегапиксельные матрицы на 48, 64 или даже 108 Мп (а Samsung официально анонсировал, что работает над 600 Мп сенсором), то становится понятно, что разрешение матрицы стало вещью относительной. Почему я так говорю?
Традиционно, каждый пиксель на матрице состоял как минимум из 3 вещей:
- Фотодиод — маленький сенсор, который улавливает свет.
- Это цветовой фильтр, который позволят каждому фотодиоду улавливать только нужный спектр света: красный, зеленый или синий.
- Микролинза — которая позволяет точнее фокусировать свет внутрь пикселя.
И получается что если в пикселе есть эти три компонента, его можно назвать полноценным. И в матрицах с такими дополнениями пикселя мы всегда получаем честное разрешение: если матрица 12 МП, то и фотография будет 12 МП. Но разве можно делать как-то иначе?
Quad Bayer
Оказывается, можно. Долгое время у производителей матриц была проблема. Они никак не могли сделать пиксель меньше 1 мкм. А значит они не могли при том же физическом размере матрицы увеличить разрешение. Вот мы и сидели в основном с 12 Мп камерами.
Но в 2018 году барьер в 1 мкм был преодолён и появились первые компактные матрицы с размером пикселя 0,9 или 0,8 мкм и разрешением в 48 МП и больше. Но с уменьшением размера пикселя при прочих равных падает и их светочувствительность. Что, кстати, происходит не всегда…
Поэтому придумали очень простой хак. Цветовой фильтр стали накладывать не на один, а сразу на четыре пикселя и назвали такую структуру Quad Bayer, ну или Tetra Cell, если вы маркетолог Samsung. А дальше, объединив 4 пикселя в один гигантский, мы получаем отличную светочувствительность!
Но при этом реальное разрешение в 48 Мп камерах с Quad Bayer структурой в 4 раза меньше номинального и все равно — 12 Мп. Потому что пиксели в таких матрицах не проходят наш критерий полноценности: в каждом пикселе есть фотодиод, в каждом есть микролинза, но цветовой фильтр только один на четырёх. А значит цветовое разрешение в таких камерах в 4 раза ниже фактического.
Более того, даже в новых Samsung со 108 Мп камерами, реальное разрешение тоже 12 Мп, потому как в них объединяют не четыре, а сразу девять пикселей. Итого, 108 делим на 9, получаем 12.
Но почему же просто не сделать большие пиксели и не заморачиваться с этим объединением? Как ни странно такой подход даёт массу преимуществ!
Во-первых, днём когда света много — можно не объединять пиксели, а наоборот, при помощи алгоритма Re-mosaic можно восстановить хоть и неполное разрешение матрицы, но очень высокое.
Во-вторых, мы можем заставить разные пиксели работать с разной выдержкой. Тогда на выходе мы получим один светлый и один темный кадр, а склеив их мы можем получить полноценную HDR фотографию, или даже HDR видео!
Короче, вариантов для экспериментов масса и грех такое не использовать.
Но, если все уже поняли, что подход работает, почему же тогда ни в iPhone, ни в Pixel не используется преимуществами новых матриц? И вот тут самое интересное. На самом деле они пользуется, причем давно, но по-другому!
Dual Pixel
Помимо структур Bayer и Quad Bayer, существует и альтернативная школа, которая называется Dual Pixel или вернее сказать Dual Photo Diode.
Она отличается от традиционного Байера тем, что каждый пиксель в ней состоит из двух независимых фотодиодов. При этом оба фотодиода перекрывает только одна микролинза.
Но зачем это нужно? Если посмотреть на традиционную цифровую матрицу под микроскопом, то помимо обычных пикселей мы заметим какие-то странные зоны — вот эти зеленые штучки.
Это датчики фазовой фокусировки. Они необходимы для автофокуса. Кто снимал на зеркальные, помните вот такие зоны фокусировки в видоискателе? Вот это они!
Чем больше таких датчиков, тем быстрее и точнее будет работа автофокуса или AF. Но вот проблема. Они физически занимают место на матрице и отнимают его у нормальных пикселей. А значит, нельзя бесконечно увеличивать количество фазовых пикселей. Потому как если бы на каждый обычный пиксель приходился один фазовый пиксель, то система фокусировки занимала бы процентов 60 от общей площади.
Так было раньше, пока Canon не придумал технологию Dual Pixel. В качестве датчиков фазовой фокусировки они стали использовать обычные пиксели, разделив их на две части! Это позволило все пиксели сделать фазовыми! Опять же все кто пользовался зеркалками, знает какой у Canon крутой автофокус.
Но если у взрослых камер такая технология есть только у Canon, то в смартфонах матрицы с двойными пикселями производит и Samsung, и Sony, поэтому такую систему фокусировки можно встретить в куче смартфонов. В том числе во всех Google Pixel, начиная со второго и в iPhone 11 и 12.
Поэтому фактически в iPhone матрицы 24 мегапиксельные, если считать по количеству фотодиодов. Только полноценными такие 24 Мп конечно назвать нельзя, потому как тут пиксели делят на двоих не только цветовой фильтр, но и макролинзу. Поэтому в таких матрицах пиксели всегда работают в режиме объединения.
Правда есть одно исключение, если в iPhone систему двойных пикселей используют исключительно по назначению то есть для улучшения фокусировки, и, кстати, автофокус в iPhone замечательно работает как в фото, так и в видео, то в Google Pixel при помощи этой технологии научились делать портретные снимки с одной камеры. Они просто берут две фотографии, которые получились с правого и левого фотодиода и, подсчитав насколько сдвинулось изображение, строят карту глубины.
Так к чему я всё это? 12 Мп в iPhone — это осознанный выбор Apple, как и 108 Мп в Galaxy — осознанный выбор Samsung. Каждый из которых даёт свои преимущества и недостатки.
Камеры с высоким разрешением и структурой Quad Bayer или NonaCell — позволяют добиться более высокого разрешения днём и классной светочувствительности ночью. Позволяют проводить съёмку с алгоритмами HDR для фото и видео и вообще могут очень гибко настраиваться под конкретную задачу. Но пока не каждый процессор может справится с обработкой такого количества пикселей, а также, как показали тесты Galaxy S20 Ultra, бывают проблемы с фокусировкой.
Dual Pixel матрицы с низким разрешением вроде бы ничем особо не отличаются от традиционных матриц, но фотографии в низком разрешении проще обрабатывать. А структура Dual Pixel позволяет добиться потрясающей скорости и точности фокусировки.
Тем не менее мир не стоит на месте, Samsung и Sony уже показали новые матрицы с Quad Bayer структурой и двойными пикселями, которые берут лучшее из двух миров. Поэтому в будущем ждем еще более крутые камерофоны в следующем году.
Источник
Гонка за мегапикселями: что умеют смартфоны с камерой 64 Мп
В настоящее время в смартфонах используется только одна матрица с разрешением 64 Мп — Samsung ISOCELL Bright GW1 с технологией TetraCell. Она объединяет 4 соседних пикселя в один более крупный под общим цветовым фильтром. Четверка пикселей захватывает больше света при недостаточном освещении. В конечном итоге получаются снимки разрешением 16 Мп более высокого качества, чем в этих же условиях камера при разрешении 64 Мп. На итоговом фото минимум шумов и хорошая детализация.
Конечно, снимать с разрешением 64 Мп тоже можно. Но задумайтесь, сколько места в хранилище займут фотографии фактически в 8K (9216×6912 пикс.). Почти 25 Мбайт! Еще важный момент: любое дрожание рук при таком разрешении не останется незамеченным. К тому же, снимать в режиме 64 Мп надо при хорошем свете – а при недостаточном освещении как раз выручит съемка с разрешением 16 Мп.
Пока на мировом рынке присутствует всего три смартфона с датчиком Samsung ISOCELL GW1 — под брендами realme, Redmi и Vivo. Кроме того, буквально на днях презентован еще один аппарат от Xiaomi с максимальным разрешением съемки 108 Мп (12 032×9024 пикс.). О них и расскажем ниже.
realme XT
Суббренд компании Oppo – realme – в августе анонсировал смартфон XT с 64-мегапиксельным датчиком Samsung ISOCELL Bright GW1, и на момент презентации это был единственный в мире девайс с такой камерой. Сейчас устройство уже появилось в продаже и даже успело побывать в нашей редакции — здесь вы найдете его подробный обзор.
realme XT — первый официально представленный смартфон с 64-мегапиксельным датчиком от Samsung
Основная камера realme XT включает в себя четыре модуля. Первый — тот самый 64-мегапиксельный датчик Samsung ISOCELL Bright GW1 с диафрагмой f/1,8. Второй — широкоугольная камера с углом 119° и разрешением 8 Мп, третий — 2-мегапиксельный сенсор для макросъемки. И последним в этой компании идет ToF-датчик на 2 Мп — он служит для размытия фона в портретном режиме.
Пример снимка в разрешении 64 Мп.
При нажатии на картинку откроется полноразмерное оригинальное изображение
Съемка по умолчанию ведется в разрешении 16 Мп, что вполне объясняется огромным весом 64-мегапиксельных фото, которые очень быстро станет негде хранить. При необходимости пользователь может включить разрешение 64 Мп.
Недостаток освещения в темноте призван компенсировать еще и ночной режим, который склеивает несколько кадров с разной экспозицией и выдает очень приличный результат.
Пример снимка в разрешении 16 Мп.
При нажатии на картинку откроется полноразмерное оригинальное изображение
Несмотря на такую мощную реализацию фотосъемки, realme XT не задумывался как флагман. За производительность тут отвечает восьмиядерный Qualcomm Snapdragon 712 этого года выпуска — по сути, усовершенствованный прошлогодний Snapdragon 710 среднего уровня, но шустрый и с неплохой энергоэффективностью. Смартфон поддерживает двухдиапазонный Wi-Fi и Bluetooth 5.0, а модель для России единственная на мировом рынке получила NFC.
6,4-дюймовый дисплей работает на матрице Super AMOLED. Сверху расположился компактный вырез под 16-мегапиксельную селфи-камеру. Дактилоскопический сканер встроен под экран, а дополняет его разблокировка по лицу.
Redmi Note 8 Pro
Второй в мире аппарат с камерой на 64 Мп официально вышел буквально на следующий день после конкурента. У Redmi Note 8 Pro также четыре сенсора в основной камере: Samsung ISOCELL Bright GW1 разрешением 64 Мп, «ширик» на 8 Мп, датчик глубины и объектив для макросъемки с разрешением по 2 Мп. Если основной датчик можно и нужно использовать при съемке в недостаточном освещении, то дополнительные камеры лучше применять только при хорошем свете.
Фото на Redmi Note 8 Pro в ночном режиме.
При нажатии на картинку откроется полноразмерное оригинальное изображение
Вообще качество фотосъемки у основной камеры достойно устройства более топового уровня — кадры получаются с высокой детализацией и с насыщенными цветами. Дело, конечно, еще и в алгоритмах ИИ, которые дорабатывают уже готовые снимки.
Для съемки в разрешении 64 Мп здесь тоже существует отдельный режим (алгоритмы ИИ в нем не работают), по умолчанию же разрешение кадра составляет 16 Мп.
Видео пишется максимум в 4K со скоростью 30 fps, но стабилизация как таковая отсутствует. На программном уровне она есть только в разрешении 1080p.
Набор камер у Redmi Note 8 Pro аналогичен realme XT
В 6,53-дюймовом экране Redmi Note 8 Pro используется не OLED (как у realme XT), а яркая IPS-матрица с хорошими углами обзора и естественной цветопередачей. В плане дизайна модели похоже: на дисплее Redmi — небольшой каплевидный вырез с фронтальной камерой и индикатором уведомлений.
Снимок на Redmi Note 8 Pro с разрешением 16 Мп.
При нажатии на картинку откроется полноразмерное оригинальное изображение
Самая громкая фишка нового Redmi – появление чипа NFC. Теперь это самый доступный смартфон Xiaomi с поддержкой бесконтактных платежей. Что касается других характеристик, то Redmi побеждает конкурента в плане емкости батареи (4500 мАч против 4000 мАч). Кроме этого, стеклянный корпус аппарата защищен от ударов, но только за счет Gorilla Glass 5, и на нем разместился комбо-слот для двух SIM-карт или SIM+microSD.
Сканер отпечатков здесь расположен на спинке, под вертикальным блоком камер— объективы из-за этого придется часто протирать. Базируется аппарат на MediaTek Helio G90T, который позиционируют как игровой — он чуть производительнее Snapdragon 730. Но репутация у этого чипсета не такая позитивная: он сильно греется под нагрузками.
Vivo Nex 3
Если предыдущие смартфоны никто не преподносит как флагманы, то Vivo Nex 3 — аппарат с серьезной заявкой на место среди лидеров рынка. Здесь и улучшенный Snapdragon 855 Plus с 8 Гбайт ОЗУ, и качественный огромный 6,89-дюймовый экран с подэкранным сканером и выдвижной фронталкой, и NFC, и даже опциональная поддержка 5G. Но сначала про камеру.
64-мегапиксельный основной датчик Vivo Nex 3 дополняют еще два модуля: вся троица расположена в виде треугольника внутри круга, что смотрится, как минимум, не как у всех. Про основной датчик мы рассказали выше, два других сенсора получили разрешение 13 Мп. Один из них — широкоугольный, второй — телеобъектив.
Снимок на Vivo Nex 3 в автоматическом режиме.
При нажатии на картинку откроется полноразмерное оригинальное изображение
Снимки неплохо «допиливает» ИИ: он определяет сценарии съемки и оптимизирует цветопередачу. Но при желании можно включить режим с ручными настройками и поиграть в настоящего фотографа. Также присутствует управление голосом и жестами, бьютификация селфи, технология Body Shaping и стикеры дополненной реальности. Видео снимается в разрешении до 4K.
Vivo Nex 3 позиционируется как флагман
Нельзя обойти вниманием дизайнерское решение, которое производитель назвал Waterfall FullView. У смартфона поистине гигантский 6,89-дюймовый POLED-экран (2225 х 1080 пикс.), который загнут по бокам практически под прямым углом. Это сделано, чтобы спереди были не заметны околоэкранные рамки. Грани при этом мерцают разными цветами во время звонков или при проигрывании музыки. Вырезов на экране нет (фронтальная камера на 16 Мп скрывается в выдвижном модуле), и за счет дизайна Vivo Nex 3 — один из самых безрамочных девайсов на сегодня. Еще одна особенность аппарата — полное отсутствие физических кнопок: все клавиши на торцах сенсорные, реагирующие на силу нажатия. Выглядит такой дизайн довольно красиво, но на практике все не так здорово – смартфон получился скользким и неудобным.
Бонусом устройству оставили 3,5-мм разъем, что удивительно для флагманов. Но, с другой стороны, тут стоит выделенный аудиочип AK4377A, поэтому через мини-джек можно подключить приличные наушники.
Кто больше? Xiaomi Mi Note 10!
В начале ноября Xiaomi официально показала смартфон уже со 108-мегапиксельной камерой — Mi CC9 Pro (Mi Note 10 — название для международного рынка).
Xiaomi Mi Note 10 — камерофон с пентакамерой
Матрица на 108 Мп — тоже дело рук Samsung: датчик ISOCELL Bright HMX (f/1,7) делает фотографии с максимальным разрешением 12 032×9024 пикс. Детализация у снимков в таком разрешении ожидаемо высокая даже при самом большом приближении — не придраться. Сам размер пикселей у сенсора (0,8 мкм) не изменился по сравнению с 64-мегапиксельным датчиком, и соседние пиксели все так же объединяются для лучшего захвата света в условиях плохого освещения. Таким образом, в стандартном режиме съемки разрешение фото составляет 27 Мп, а для съемки в 64 или 108 Мп нужно включить соответствующий режим.
Также модуль способен снимать видео в разрешении до 6K (6016×3384 пикс.) с частотой 30 кадров в секунду. Кстати, такую же матрицу, но следующего поколения, Samsung собирается использовать в Galaxy S11.
Xiaomi Mi Note 10 — первый коммерческий смартфон с камерой разрешением 108 Мп
Всего основная камера содержит пять датчиков. Кроме ISOCELL Bright HMX здесь есть «ширик» разрешением 20 Мп и углом обзора 117°; полноценный телеобъектив для съемки портретов на 12 Мп; еще один 5-мегапиксельный «телевик» с оптическим стабилизатором, 5-кратным оптическим и 50-кратным гибридным зумом и макрообъектив на 2 Мп, который фокусируется только на расстоянии 1,5 см. К слову, те, кто уже успел протестировать Xiaomi Mi CC9 Pro, хвалят его за отличное качество снимков удаленных объектов.
Остальные характеристики у Mi Note 10 на уровне хорошего смартфона: Qualcomm Snapdragon 730G с 6/128, 8/128, 8/256 Гбайт памяти, чип NFC, беспрецедентно огромный для Xiaomi аккумулятор на 5260 мАч, дактилоскопический датчик встроен под экран диагональю 6,47 дюйма (Full HD+, AMOLED). Производитель также сохранил 3,5-мм разъем на корпусе.
Кроме того, китайцы представили CC9 Pro Premium Edition (Mi Note 10 Pro) — у этого аппарата объективы получили 8 пластиковых линз, а у обычной «прошки» их 7.
Цена Mi Note 10 в зависимости от модификации будет начинаться от 549 евро (около 38 600 рублей).
64 Мп (f/1,8)+ 8 Мп (f/2,2) (широкоугольная 119°)
+ 2 Мп датчик глубины
Qualcomm Snapdragon 712
64 Мп ( f/1,8) + 8 Мп (f/2,2) (широкоугольная 120°)
Источник
| Модель смартфона | Основная камера | Производительность | Экран | Цена |
| realme XT | От i 20 990 | |||
| Redmi Note 8 Pro |