Смартфоны с двойными камерами могут быть всего пяти типов. В них может быть вторая камера для увеличения глубины кадра, телефотокамера, супер-широкоугольная камера, монохромная камера или камера для ночной съемки.
Зачем смартфонам две камеры?
За последние пару лет сразу несколько крупных производителей смартфонов независимо друг от друга выпустили ряд моделей, оснащённых более чем одной камерой. Но, как это часто бывает, всё новое — хорошо забытое старое, ведь первые подобные гаджеты появились ещё в 2011 году. В данной статье мы вспомним, зачем смартфону были нужны две камеры тогда и как они используются сейчас, а также немного поразмышляем о том, есть ли у этой технологии будущее.
2011-й был годом повальной моды на домашнее 3D — активно рекламировались и выпускались многочисленные телевизоры с поддержкой стереоизображения. Не обошёл этот тренд и смартфоны: в том же году увидели свет HTC EVO 3D и LG Optimus 3D. Экраны в данных гаджетах использовали параллаксный барьер — специальное покрытие в виде набора щелей, которое позволяло левому глазу видеть одну половину пикселей, а правому — другую. На таких смартфонах можно было просматривать не только загруженный 3D-контент, но и отснятый самостоятельно, для чего в устройства и была добавлена вторая основная камера.
Несмотря на то, что у пользователей такие аппараты вызвали неподдельный интерес, снискать славы им не удалось: и так небольшое разрешение дисплеев ради стереоэффекта снижалось вдвое, да и держать смартфон в одной точке, в которой картинка бы не разделялась на разные части, оказалось не так просто. Выпуск в 2012 году новой модели LG Optimus 3D MAX описанных проблем не решил, и очень скоро об этих гаджетах все позабыли.
Стоит упомянуть и провальный Amazon Fire. Данное устройство имело на фронтальной панели четыре инфракрасные камеры, предназначенные для распознавания положения головы пользователя, что позволяло трёхмерному интерфейсу гаджета подстраиваться в зависимости от угла взгляда. Эта технология была игрушкой даже в большей степени, чем стереоизображение в смартфонах HTC и LG, и практически не заинтересовала покупателей.
Мода на постобработку
Выпуск пленоптической камеры (камеры светового поля) Lytro в 2011 году хоть и не совершил революцию, однако заставил многих разработчиков обратить внимание на перспективное направление в фотографии. Отличие пленоптической камеры от обычной заключается в использовании массива микролинз, что позволяет устройству получать полную информацию о световом поле. Сделанные на такую камеру снимки пригодны для создания стереоизображений, изменения фокусировки и глубины резкости при постобработке.
Очевидно, что оснастить камеру смартфона массивом микролинз, снижающим разрешение итоговых снимков минимум в 10 раз, попросту нереально, однако добиться возможности изменения фокусировки и диафрагмы удалось более простым способом — добавлением второй матрицы. Дополнительной камере не обязательно обладать высоким разрешением: принцип работы подобной системы основан на стереоэффекте, а получить разницу в глубине снимков можно даже с двухмегапиксельным сенсором. Системы с двумя камерами для последующего изменения фокусировки и диафрагмы используют такие смартфоны, как DEXP Ixion Zenith и ZTE Axon Elite.
DEXP Ixion Zenith получил «обычную» камеру на 12 Мп, а вот его дополнительная камера всего лишь двухмегапиксельная. Тем не менее, даже этого оказалось достаточно для реализации изменения фокусировки и диафрагмы отснятых фотографий. Также аппарат оснащён процессором Qualcomm Snapdragon 615 и 3 ГБ оперативной памяти.
В ZTE Axon Elite, обладающем сенсорами с разрешением 13 Мп и 2 Мп, используется такая же схема. Помимо двух камер этот смартфон примечателен 5,5-дюймовым дисплеем Full HD, процессором Qualcomm Snapdragon 810, 3 ГБ оперативной памяти и сканером отпечатков пальцев.
Lenovo Vibe S1 стоит в этом списке особняком. В данном гаджете используются не основные камеры, а фронтальные, на 8 Мп и 2 Мп. Vibe S1 оснащён 5-дюймовым дисплеем Full HD, восьмиядерным SoC Mediatek MT6752 и 3 ГБ ОЗУ.
Вот тут и появилась гениальная идея. Если в телефоне нельзя сделать один большой объектив с несколькими линзами, то почему бы не поставить два маленьких с одной? Причем с разным фокусным расстоянием: одна будет делать широкоугольные снимки, а вторая будет «телеобъективом» — с узким полем зрения, но большим увеличением.
Ха-ха, одноглазый!
Одну фронтальную камеру ставят и в ультрабюджетные, и в достаточно продвинутые модели. Разница в качестве самого сенсора (матрицы) и объектива (оптики). Если с сенсором можно «поиграть» мегапикселями, то с оптикой производители особо не экспериментируют — объектив камеры делается универсальным и с достаточным углом обзора, чтобы вам не приходилось отходить подальше для съемки, например, группы людей. Независимо от стоимости материалов, сложности оптической конструкции, вы увидите ожидаемую картинку — это «нормальный объектив».
Нормальный он потому, что привычный. Широкоугольные объективы захватывают больше объектов в кадре, но дают серьезные искажения по краям. Телеобъективы приближают изображение, но за счет длинного фокусного расстояния не могут нормально сфокусироваться при съемке с коротких дистанций. Поэтому в смартфонах используется универсальная оптика: недостаточно широкая, недостаточно дальнобойная, но покрывающая большинство потребностей.
Но даже большое количество мегапикселей не спасает, когда пользователь пытается сфотографировать что-то вдалеке. Цифровой зум приближает объект, но картинка резко теряет в детализации и качестве даже с учетом программной стабилизации на самых крутых сенсорах. Просто объектив выдает слишком широкую картинку, и для приближения объекта приходится очень сильно «зумить».
Смотри в оба!
Вторая камера в нашумевшем iPhone 7 plus — это телеобъектив, который видит все в два раза ближе, чем первый. Его применение позволило приближать картинку с меньшей потерей качества — классический цифровой зум срабатывает позже. Появилось понятие «гибридного зума», когда цифровое приближение основной камеры используется совместно с изображением от второго объектива.
Но преимущество двух объективов не только в приближении. При обработке стерео-картинки с двух объективов появилась возможность составлять так называемую «карту глубины», то есть определять, какие объекты в кадре расположены ближе, а какие — дальше. Для этого проекции с двух объективов попиксельно сравниваются в реальном времени — ресурсоемкая задача даже для флагманской модели. Полученная карта глубины используется для создания искусственного размытия заднего фона в портретных и предметных снимках — эффекта боке.
Вторая камера обычно не блещет мегапикселями, особенно в среднем ценовом диапазоне и ниже,— она используется как вспомогательная зум-камера и камера глубины. Например, у Sony Xperia 10 Plus за двукратное оптическое приближение отвечает камера на 8 Мп. А в Honor View 20 за глубину и вовсе отвечает сенсор на 5Мп.
В общем, вторая камера — это либо простейший сенсор глубины, либо телеобъектив с функцией замера глубины.
В этом случае много камер не нужно, двух-трех будет достаточно. Два необходимы для создания реалистичного размытия. Однако даже на профессиональных полнокадровых камерах широкоугольные объективы не очень хорошо размывают фон, так как у них больше DOF (глубина резкости).
А что, если добавить еще одну?
Переход к трем камерам дает еще больше гибкости. Не нужно, например, выбирать между телефото- и широкоугольной камерой, можно добавить к вашей обычной их обе.
Huawei P20 Pro стал первым аппаратом с тройной камерой, основная на 40 МП плюс телефото-камера с 3x зумом на 8 МП и 20 MП монохномная камера. Комбинация оптики и «умного» ПО сделала возможными получение отличных кадров в условиях недостатка освещения и классный зум.
Huawei уже давно использовала монохромную камеру для улучшения снимков при плохом освещении, но также использует эту камеру для создания лучшего цифрового зума (называя его «гибридным»). Сочетание в модели P20 Pro трехкратной телефотокамеры и 40 МП матрицы с высоким разрешением позволяет получать одинаково качественные снимки на 3x и 5x зуме.
В LG V40 используют модуль с тремя камерами, который на бумаге даже более гибок по своим возможностям. У смартфона LG 12 МП основная камера, 12 МП камера с 2-кратным зум-объективом и 16 МП камера с широкоугольным объективом. Такое решение дает компании радикально разную перспективу от каждой камеры в одном телефоне. Вот, посмотрите:
LG продолжает эксплуатировать сочетание трех камер в смартфонах 2018 года и, видимо, сохранит такое же сочетание в 2019 году, как это сделано в Huawei Mate 20 Pro. Компания Huawei в этой модели отказалась от монохромной камеры, но сохранила стандартную и зум камеры, добавив к ним 20 МП камеру с широкоугольным объективом. В результате в Huawei P20 Pro сохранены возможности по получению качественных снимков с 3х и 5x зумом.
Как насчет четырех основных камер?
Инженеры компании Samsung решили, что для реализации еще лучшего качества снимков стоит добавить четвертую камеру в модуль, в результате в прошлом месяце мы увидели модель Galaxy A9 (2018) с четырьмя камерами на задней панели. К привычным стандартной, телефото, широкоугольной камерам корейская компания добавила еще 5 МП сенсор для замера глубины кадра.
Это довольно необычный ход, поскольку широкоугольная и зум камеры в любом случае сохраняют информацию о глубине кадра. Фактически в моделях Galaxy Note 8, Galaxy S9 Plus и Galaxy Note 9 функция Live Focus работает за счет использования телефотокамеры. Добавление специального сенсора исключительно для замера глубины кадра может быть использовано, чтобы получить еще более детальную карту глубины (важно для портретных кадров и создания эффекта боке).
Решение по сочетанию камер по образцу Galaxy A9 (2018) не является единственным вариантом, поскольку другие бренды вполне могут вместо датчика глубины ставить монохромную камеру, камеру с высокой чувствительностью для съемок при недостаточном освещении или еще один телеобъектив.
Но возникает вопрос, насколько возрастает качество получаемых снимков от добавления еще одной камеры в модуль? Пока трудно сказать, а вот проблему это создает.
