Как работает камера смартфона кратко

Обновлено: 05.07.2024

Привет! Камера, а вернее, качество съемки в мобильном телефоне, стало одним из признаков флагмана. Многие производители соревнуются между собой в том, чей аппарат снимает лучше. Модули совершенствуются, обрастают новыми функциями, которые ранее были доступны только в фотоаппаратах, тем самым постепенно вытесняют последние.

На сегодня во флагманских смартфонах применяются камеры, обладающие оптической стабилизацией изображения, высокой светочувствительностью, состоящие из большого количества линз и представляющие собой весьма сложное устройство.

Еще совсем недавно камеры были гораздо скромнее по характеристикам и по размерам. Вот для примера сравнение основной камеры разных поколений смартфонов Samsung. Перед вами камера от Galaxy S3 в сравнении с камерой от Galaxy S7 EDGE.

Первое, что бросается в глаза, – размер. Камера от S7 Edge ощутимо больше. При этом, если сравнить их в толщину, то окажется, что, несмотря на рост длины и ширины, толщина не изменилась, оставшись весьма небольшой.

Толщина модуля – один из самых главных параметров с точки зрения габаритов. Благодаря этому, большинству производителей удается сохранять толщину корпуса небольшой и добиваться того, чтобы глазок камеры не выпирал из корпуса.

Если потрясти телефон, оснащенный камерой с автофокусом, можно услышать характерное дребезжание. Многие принимали это за неисправность и писали об этом на форумах либо шли в магазин, чтобы вернуть телефон, имеющий такую неисправность. На самом деле, это дребезжит блок линз, свободно закрепленный внутри корпуса камеры. Так работают стабилизация и автофокус.

Мне всегда было интересно разобраться, как же устроен такой модуль камеры внутри, как работают эти самые стабилизация и автофокус с точки зрения механики. Чтобы удовлетворить свое любопытство, я купил неисправный модуль камеры от Galaxy S7 Edge и занялся его препарированием.

Для начала еще раз осмотрим его снаружи. Корпус собран из большого количества деталей и подключается к плате широким многоконтактным разъемом.

На шлейфе имеется маркировка, с помощью которой можно отличить подделку от оригинального модуля. В одинаковые модели своих смартфонов, предназначенных для продажи в разных странах, Samsung может ставить как модуль собственного производства, так и модули производства Sony. В данном случае модуль производства Sony. Кроме надписи на шлейфе, на внешнем металлическом кожухе имеется серийный номер камеры, выгравированный мелким шрифтом. Серьезный подход.

Ну что, начинаем вскрывать.

Для начала снимем пластиковый фартук, защищающий модуль. Затем откроем маленький блок на шлейфе, внутри которого располагаются электронные компоненты, являющиеся частью управления питания камеры. Всегда удивляет миниатюрность таких устройств.

Обратите внимание, под кожух со всех сторон уходят контакты.

Снимаем металлический кожух.

Перед нами предстает внутренний пластиковый корпус, который со всех четырех сторон опоясан шлейфом с контактами, которые мы видели, когда рассматривали кожух снаружи.

Внутри находится металлический блок. Интересно, насколько сложно он извлекается. Попробуем его достать.

Удивительно, но внутренний блок линз никак не закреплен и извлекается вообще без сопротивления. Неожиданно.

Отложим извлеченный блок в сторону и заглянем внутрь. А внутри находятся малюсенькие катушки, на которые подается питание. Больше всего это напоминает электромагниты.

Что там еще? А еще в углах корпуса расположены шарики, которые, судя по всему, являются направляющими, по которым катается блок линз.

Впечатляет размер этих шариков. Вот один в сравнении с кончиком обычной зубочистки. А еще, видимо, этот шарик керамический.

Смотрим дальше. На дне корпуса виден фильтр матрицы камеры. Если присмотреться поближе, можно увидеть, что матрица покрыта трещинами. Интересно, что нужно было делать с телефоном, чтобы так повредить матрицу? Его либо очень сильно уронили, либо я даже не знаю.

К матрице мы еще вернемся. Давайте теперь поближе рассмотрим блок линз.

На боковых гранях видны металлические пластинки, которые на деле оказались миниатюрными магнитами. Теперь стало окончательно понятно, каким образом управляется камера. Будучи под напряжением, блок линз висит внутри электромагнитного поля и перемещается внутри корпуса, опираясь на керамические шарики, которые, судя по всему, играют роль не столько салазок, сколько ограничителей.

Конструкция выглядит монолитно. Но нет ничего собранного одним человеком, чего не смог бы разобрать другой человек.

На верхней части есть пластиковые пломбы.

Срезаем их, после чего поддеваем боковые защелки и снимаем еще один кожух. Извлекаем блок линз, который стал еще меньше. Не модуль, а матрешка какая-то.Внутри еще одного слоя корпуса снова обнаруживаем уже знакомые нам шарики. Причем шарики держат не только блок линз, но и еще одну оболочку, на которую этот самый блок опирается. Даа… Тут не только матрешку, но и Кащеев сундук вспомнишь.

Неужели будет еще один корпус в корпусе? Но нет, дальше только блок линз, запрессованный внутри пластиковой тубы.

В рекламе нам обещали шесть линз внутри. На взрыв-схемах также можно было увидеть эти шесть линз. У нас есть возможность проверить правдивость рекламных картинок. Так как туба с линзами неразборная, варварски распотрошим ее.

Внутри и правда оказалось много линз. А если быть точным, те самые шесть, обещанные в рекламе. Одна из линз собрана из двух и не разделяется. Между всеми линзами есть тончайшие прокладки черного цвета. Миниатюрность и сложность конструкции впечатляют.

Расстроило только то, что линзы оказались пластиковыми. Пластик очень нежный, моментально царапается. Я думал, что хотя бы внешняя линза, находящаяся на самом верху, окажется стеклянной. Нет, тоже пластик. Жаль.

А теперь вернемся к матрице. Собственно, размер матрицы и определяет размер всего модуля. Снимаем фильтр и смотрим на матрицу.

Снова миниатюрные, мельчайшие элементы. Обратите внимание на золотые контакты, которые идут от матрицы на плату.

Фото в сравнении с человеческим волосом.

Несмотря на то, что умом понимаешь, что на данный момент технологии находятся на таком уровне, что подобное не должно удивлять, меня это впечатляет. Одно дело – понимать, а совсем другое – видеть собственными глазами. Ведь это все нужно было не только придумать, но и собрать.

Заключение

П.С. Ко мне приехал модуль камеры для недавно купленного Galaxy S7 Active, а значит, на днях предстоит приключение по замене этого модуля. Велик риск, но и результат стоит риска.

Сейчас, когда смартфоны стали главным устройством для съемки фото, мобильные компании пытаются бороться за конкуренцию там, где раньше царили старые гиганты съемки. Фактически смартфоны вытеснили крупных производителей фотокамер, большинство фото на таких ресурсах как Flicker созданы с помощью мобильных устройств. Но как узнать, какие камеры хороши? Как эти маленькие модули работают, как их создатели выжимают все соки из них, чтобы получить качественную картинку? А это – результат огромной работы, проделанной инженерами для ликвидации минусов, присущих маленьким фотокамерам.

Как все это работает на практике, пытается дать ответ Гари Симс, один из экспертов Android Authority – крупного англоязычного ресурса о смартфонах.

Как работает камера?

Чтобы вникнуть в тонкости процесса съемки, следует определить, как именно работает камера. Алгоритм съемки одинаковый как для зеркалок, так и смартфонов, и он следующий:

Пользователь (или смартфон) осуществляет фокусировку объектива.
Свет попадает в объектив.
Диафрагма определяет, сколько света достигло датчика (матрицы).
Затвор определяет, как долго сенсор подвергается воздействию света.
Сенсор захватывает изображение.
Аппаратура камеры записывает и сохраняет картинку в память.

Большинство пунктов этого алгоритма осуществляется с помощью относительно простых механизмов, работа которых определена законами физики. Поэтому имеются некоторые наблюдаемые явления, влияющие на качество фото предсказуемым образом.

Большая часть проблем, характерных для смартфонов, связана с этапами со второго по четвертый. Это связано с тем, что объектив, его диафрагма и сенсор (матрица) имеют небольшой размер. По этой причине они не способны уловить очень много света для получения качественного снимка. Разработчикам приходится идти на компромиссы, чтобы добиться получения снимков приемлемого качества.

Что делает фотографии хорошими?

Работу фотокамеры очень хорошо иллюстрирует сбор осадков с помощью ведра. Выбор экспозиции очень похож на использование посуды для сбора дождевой воды. Само количество осадков контролю со стороны человека не поддается, но зато есть возможность выбирать три параметра. Это ширина горловины, продолжительность пребывания сосуда под дождем и требуемое количество воды.

В процессе сбора важно убедиться, что собрано не слишком мало (недодержанный кадр), но и не чересчур много (передержанный снимок). Ключ в том, что существует очень много возможных комбинаций ширины посудины, времени выдержки и количества воды, которое надо собрать. Аналогичным образом, в фотографии, ширина сосуда – это параметры диафрагмы, время сбора – длина выдержки и скорость затвора, а чувствительность ISO – нужное количество воды. Подобно тому, как человек не может повлиять на интенсивность дождя, контролю фотографа не поддается уровень естественного освещения.

Как фокусируется камера?

Хотя глубина резкости у мобильных фотокамер обычно достаточно широка (объекты в фокусе удерживать легко), все же первое, что надо сделать для получения кадра – это переместить его фокусирующий элемент в правильное положение. Если вы не пользуетесь древним и/или очень дешевым смартфоном, в нем есть функция автофокусировки. Существует три главных технологии автофокусировки.

Dual-Pixel. Автофокус с технологией Dual Pixel – это венец развития фазовой автофокусировки. Он использует специальные светочувствительные точки (фотодиоды), расположенные по всей площади матрицы, благодаря которым фокусировка происходит быстрее. Вместо выделения отдельных субпикселей на сенсоре для осуществления фокуса, каждый из пикслелй делают двойным. За счет фазовой разницы (разного количества света, поступающего из разных сторон) камера определяет, куда переместить точку фокусировки. Поскольку количество светочувствительных элементов, осуществляющих фокусировку, очень большое, то и скорость фокусировки будет высокой. Это самая эффективная технология, подробнее о ней мы писали здесь.
Фазовый автофокус. Как и фокусировка Dual Pixel, фазовый автофокус работает на основе фотодиодов на матрице, определяющих разность фаз и переводящих фокусный элемент объектива в нужное положение. Эти фотодиоды размещены в особом порядке вместо отдельных пикселей (а не параллельно с ними), поэтому их меньше и скорость срабатывания фокуса может оказаться существенно ниже. Разница вроде и небольшая, но иногда значение имеет каждая доля секунды.
Контрастный автофокус. Самая старая из всех технологий, используемых в смартфонах. В ее основе – определение уровня контрастности отдельных участков в кадре, и последующая наводка механизма фокусировки так, чтобы эти участки были наиболее выраженными. В силу того, что четкие очертания предметов имеют высокую контрастность, электроника способна интерпретировать эти объекты, как находящиеся в фокусе камеры, и выделять их. Однако срабатывает этот механизм достаточно медленно.

А что в объективе?

Цифры в технических спецификациях могут казаться очень сложными, но на самом деле не все так трудно. Основные параметры, которые приводятся, обычно указывают на фокусное расстояние, параметры диафрагмы и выдержку. Так как в смартфонах обычно используется не механический затвор, а электронный, начать следует с двух первых параметров.

В этих маленьких объективах есть много впечатляющих разработок

Чем больше фокусное расстояние — тем сильнее приближение

Чем длиннее фокусное расстояние – тем сильнее будет увеличение снимка. Чем оно короче, тем шире будет угол обзора, а изображение будет казаться более отдаленным. Эквивалентное фокусное расстояние человеческого глаза составляет около 50 мм, поэтому картинка с 50-миллиметрового объектива близка к той, что видит человек. При меньшем фокусном расстоянии объекты будут казаться отдаленными (но в кадр их попадет больше), а при большем – приближенными (но поле обзора уменьшится).

Чем больше апертура — тем меньше количество f-стопов

Теперь о диафрагме (апертуре): это – механизм, который ограничивает прохождение света через объектив внутрь камеры, управляя так называемой глубиной резкости или областью плоскости, которая оказывается в фокусе. Чем больше закрыта диафрагма, тем больше окажется объектов в фокусе, чем сильнее она открыта – тем таких объектов меньше. Широкие открытые диафрагмы ценятся фотографами, потому что позволяют делать фото с приятным размытым фоном, но хорошо выделенным объектом съемки. Узкие же апертуры лучше подходят для фото общего плана, таких как пейзажи, макроснимки.

Более широкое отверстие (слева) имеет небольшую глубину резкости, но дает больше деталей переднего плана. Узкое отверстие (справа) имеет более широкую глубину резкости, видно больше деталей фона

Электронные затворы

После диафрагмы, скорость затвора является следующим важным параметром экспозиции, чтобы получить правильный снимок. Если сделать скорость спуска низкой – изображение может получиться размытым, а если высокой – снимок получится недодержанным. И хотя этот параметр обрабатывается большинством смартфонов автоматически, он все равно заслуживает обсуждения, чтобы было понятно, что же может пойти не так.

Обычно длина выдержки – первая вещь, которую камера настраивает при низком уровне освещенности. Другая же переменная, которую фотокамера тоже попытается изменить – это чувствительность. Так происходит потому, что если освещенность плохая, то при длинной выдержке дрожание руки приведет к получению смазанной фотографии. Некоторые смартфоны оснащаются компенсирующим механизмом оптической стабилизации. Он осуществляет движение линз или матрицы в противовес дрожаниям, тем самым предотвращая размытие.

Что такое чувствительность камеры?

Когда происходит настройка чувствительности фотокамеры (ISO), она получает сигнал, насколько надо усилить записываемый сигнал с сенсора, чтобы картинка вышла достаточно яркой. Побочным эффектом усиления становится повышение и уровня шума.

Если при просмотре фотографии, сделанной при дефиците освещения, видно множество разноцветных точек или зернистых артефактов – это дробовый шум. По сути то, что воспринимается человеком как яркость на фото, является относительным уровнем фотонов, отраженных от объекта и зафиксированных матрицей. Чем меньше света отражается от объекта съемки, тем большее усиление использует камера, для получения достаточно яркой картинки. После усиления все искажения становятся более заметными, внося этот самый шум.

При увеличении чувствительности (ISO) увеличивается и количество шумов в кадре

Это основной источник зернистости на картинке, но также шум может исходить от таких источников, как тепло, электромагнитное излучение и т.д. Причиной снижения качества фото может быть, например, перегрев смартфона. Для того, чтобы получить меньше шума, следует выбирать камеру с большими размерами, так как на нее попадет больше света за один раз. Чем больше света – тем меньше нужен коэффициент усиления, а чем этот коэффициент меньше – тем меньше будет и шумов на снимке.

Как можно себе представить, чем меньшие размеры имеет сенсор матрицы – тем сильнее он склонен к появлению шумов, так как он собирает меньше света. Смартфону намного сложнее сделать снимок такого же качества, как на хорошей фотокамере, потому что для получения сопоставимого качества ему нужно применять большее усиление в большинстве ситуаций.

Слева — снимок с низкой чувствительностью, демонстрирующий четкие детали, справа — алгоритм шумоподавления удаляет детали из фото, сделанного с высоким значением ISO

Больше мегапикселей – больше проблем

Когда люди сравнивают камеры, то наиболее выделяемым параметром часто является количество мегапикселей (миллионов отдельных светочувствительных точек-пикселей), которые есть у продукта. Многие считают, что чем больше мегапикселей, тем большей является разрешение камеры, а потому она лучше. Но на самом деле этот параметр часто вводит в заблуждение, так как огромное значение имеет и размер пикселя.

Сравнение размеров матриц полнокадровой зеркалки и iPhone 6S (в углу)

Современные матрицы цифровых камер действительно представляют собой массивы из многих миллионов пикселей, даже на маленьких камерах. Но существует и обратная зависимость между количеством пикселей и их размерами. Чем больше пикселей присутствует на сенсоре, тем меньшие размеры имеет каждый из них, и тем меньше света он улавливает. Полнокадровая матрица, площадью 860 мм2, всегда будет улавливать больше света, чем сенсор смартфона с таким же разрешением. У того же iPhone 6S площадь матрицы составляет 17 мм2, а потому его пиксели (при равном разрешении) будут иметь площадь в 50 раз меньше (1,25*1,25 мкм или 1,56 мкм2 у iPhone, против 8,8*8,8 мкм или около 78 мкм2 – у полнокадровой зеркалки на 12 МП).

С другой стороны, если сделать пиксели достаточно большими, эффективно собирать свет можно, даже если общий размер сенсора останется не очень большим. Итак, если это так – то сколько же мегапикселей достаточно? Намного меньше, чем может показаться. Например, кадр из видео UHD 4K имеет площадь примерно 8 МП, а видео FullHD имеет кадр размером всего около 2 МП.

Однако есть преимущество в небольшом увеличении разрешения. Теорема Найквиста (в русскоязычных научных кругах известна как теорема Котельникова) приводит к тому, что изображение будет выглядеть намного четче, если записать его в двойном размере от размера предполагаемой среды отображения. Учитывая это, для печати на фотобумаге размера 5х7″ (около 13х18 см) с плотностью пикселей 300 DPI нужно снимать с разрешением 3000х4200 пикселей, или около 12 МП. Цифра знакомая? Похоже, это одна из многих причин, почему Apple, Google, Samsung остановились на разрешении 12 МП. Этого как раз хватит, чтобы печатать наиболее популярные размеры фото. При этом размеры матрицы остаются еще достаточно большими, чтобы справляться с недостатками от дефицита света.

После съемки

Как только камера сделает снимок, смартфон должен понять все, что он только что сделал. Теперь процессор должен собрать всю информацию, записанную пикселями сенсора в мозаику, которую люди воспринимают как итоговую картинку. И хоть звучит это не особо интересно, задача стоит немного более сложная, чем просто зафиксировать значения интенсивности света для каждого пикселя и записать их в файл.

Первый шаг заключается в сборе мозаики воедино. Человек может не осознавать этого, но картинка, которую видит сенсор, перевернута и состоит из множества участков красного, зеленого и синего цвета. Поэтому, когда процессор камеры пытается разместить показания каждого пикселя в нужном месте, он должен разместить его в определенном порядке, понятном человеку.

С фильтром Байера это просто: пиксели имеют определенный узор специальных фильтров, пропускающих световые волны той или иной частоты излучения (соответствующей красному, синему или зеленому). Затем недостающие значения интерполируются за счет соседних пикселей. То есть, каждый конкретный пиксель ловит свой цвет (красный, синий или зеленый), а другие цвета устройство получает от соседних пикселей (другого цвета).

Так как датчик фотокамеры – это не человеческий глаз, он не может так просто воссоздать сцену такой, какой видел ее человек в момент съемки. Изображения, полученные с матрицы, на самом деле не очень интересны. Цвета на них выглядят приглушенно, края не такие резкие, как на самом деле, а занимают такие снимки много места. Такие снимки (называемые RAW) не очень приятны для просмотра, ими не захочется делиться с друзьями. Поэтому большинство фотокамер делают такие вещи, как придание дополнительной насыщенности цветов, увеличение контраста по краям, чтобы картинка выглядела более резкой. Наконец, камера сжимает результат (обычно в формат JPEG), чтобы он занимал меньше места и им было легче поделиться.

Лучше ли двойные камеры?

Иногда лучше! Когда вы видите LG G6 или Huawei P10 с двумя камерами, это может означать несколько разные вещи. В случае с LG это просто указывает на то, что у него есть две матрицы с разными объективами, которые отличаются фокусными расстояниями (для широкоугольной и так называемой телефотосъемки).

Потребители часто выбирают смартфоны, оценивая их фото и видеовозможности. От чего же зависит качество фотографии? Во-первых, от того, насколько качественный сам модуль камеры. Насколько много деталей данный модуль способен получить. Во-вторых, многое зависит от обработки изображения (наука о цвете).

Как же работают камеры? Фотоны света проходят через объектив. Диафрагма определяет, сколько света должна получить камера. Далее затвор перед сенсором (матрицей) контролирует, сколько по времени сенсор должен принимать свет. Далее матрица преобразует свет в цифровое изображение. На каждый пиксель матрицы попадают фотоны, и чем больше фотонов, тем ярче будут выходные пиксели матрицы.

Для того, чтобы матрица понимала цвет, используется фильтр Байера, он располагается перед матрицей и фильтрует фотоны по длине волны. Каждый цвет (синий, зеленый и красный) имеет свою длину волны. С помощью дебайеринга, который представляет собой сложные математические вычисления, происходит процесс восстановления полноцветного изображения.

И это лишь часть работы, которую проделывает камера смартфона. Далее в дело вступает программная обработка изображений, ведь если бы финальный результат был в RAW-формате, он бы понравился, мягко говоря, не всем. Процесс обработки изображений и является наукой о цвете.

Производители могут настраивать баланс белого, цвета, контраст, насыщенность и другие параметры. В последнее время часто прибегают к помощи искусственного интеллекта. С помощью него программа распознает объекты на фотографии и применяет отдельно к каждому объекту определенные цветовые параметры.

Например, Apple в iPhone очень любит использовать теплые тона. Как правило, теплые тона приятнее глазу. В Pixel 3 Google использует агрессивный режим HDR+, который сильно увеличивает контрастность и четкость изображения, а также делает изображение более холодным.

Samsung ранее любила использовать повышенную насыщенность и контрастность. В последнее время корейцы изменили свою науку о цвете, в Note 9 упор сделан на реалистичных цветах и повышенной яркости изображения.

Все производители используют камеры Sony, но смартфоны Sony имеют худшие фотографии на рынке. Причина этому — плохая обработка.

Данный материал лишь поверхностно охватывает работу камеры и обработку изображений, однако надеюсь, многим он будет полезен.

Камера смартфона это очень сложный элемент. Узнаем как же устроена камера современного смартфона?

Если вы думаете, что камера смартфона это простой элемент, делающий снимки, вы ошибаетесь. Даже если вы уверены, что он не так прост как кажется, вы все равно далеки от истины. На самом деле он намного сложнее, чем кажется. Так как же устроена камера современного смартфона?

Как работает камера современного смартфона

Матрица
Оптика
Автофокус
Система стабилизации изображения
Датчик баланса белого
Количество модулей
Итог

Заблуждения по поводу небольшой сложности камеры во многом обусловлены тем, что времена, когда камера была только в самых дорогих устройствах, давно прошли, и сейчас она есть даже в моделях за несколько тысяч рублей. Конечно, качество снимков таких камер оставляет желать лучшего, но камеры там есть, а значит стоимость самого модуля очень невысокая.

Тем не менее, стоит учесть, что даже самая простая камера не может не иметь в своем составе матрицы из миллионов мельчайших элементов и системы фокусировки с подвижными элементами. А теперь представьте себе размер модуля камеры смартфона и сложность этих подвижных конструкций.

Матрица

Матрица любой камеры, наряду со оптикой, являются основополагающими элементами качества снимка. Для начала разберем из чего состоит именно матрица.

Основной тип матрицы, применяемый в современных устройствах, состоит из светочувствительных элементов, собранных в блоки. Чем больше таких элементов, тем большую четкость снимков может обеспечить камера. Конечно, есть некоторые переменные, которые сводит к нулю ценность большого количества этих элементов. Это может быть низкое качество сборки, плохая оптика или желание сделать матрицу меньше при сохранении на ней светочувствительных элементов.

Стоит отметить, что сами светочувствительные элементы не могут работать без специальных фильтров, нанесенных на поверхность матрицы. Эти фильтры пропускают только красный (Red), зеленый (Green) и синий (Blue) цвет. Поэтому система и называется RGB.

Если на элемент не попадает свет определенного цвета, то он попадает на соседний. В этом и заключается принцип определения цвета снимка, так камера и понимает, какого цвета должна быть точка. Собрав несколько миллионов таких точек (мегапикселей) воедино, процессор обрабатывает их и собирает в готовое изображение.

Размер светочувствительной ячейки очень сильно влияет на итоговое качество изображения. Не смотря на то, что размер ячеек выражается в микронах, кажущаяся небольшой разница в несколько десятых микрона является очень существенной – чем больше размер пикселя, тем лучше. Например, матрица ZTE Axon 9 Pro имеет размер пикселя 1,4 микрона и, если у какого-нибудь другого смартфона размер пикселя будет на 0,14 микрона меньше, разница будет уже десятипроцентной.

Также на качество снимка влияет и расстояние между пикселями. Если пиксели будут очень маленькими и “напиханы” очень плотно, камера может иметь сколько угодно мегапикселей, но снимки будут плохими и с большим количеством шумов.

Все это является объяснением, что разрешение в 40 мегапикселей не является самым хорошим вариантом. Если сравнивать такую камеру с 20-мегапиксельной такого же размера, при малейшем снижении уровня освещения 40-мекапиксельная начнет существенно проигрывать.

Оптика

Какой бы хорошей не была матрица, “стекла” могу свести на нет все старания ее создателей. В итоге вы можете получить снимок, который будет иметь большое разрешение, большой размер, но, при этом, никогда не будет четким. Для решения этой проблемы над оптикой работают не меньше, чем над самой матрицей.

Объектив камеры смартфона не зря называется именно так. Это именно объектив, как и в случае с зеркальными камерами, просто очень маленький. В конструкции объектива смартфона применяется несколько линз. Точное число зависит от конкретного производителя, но их может быть 4, 5, 7, 8 и даже больше.

Каждая линза выполняется из специального пластика или такого же специального стекла. Каждая из них собирает пучок света так, чтобы он равномерно попадал на рабочую часть матрицы. Малейшее смещение одной линзы на тысячные доли миллиметра может привести к полной неприемлемости качества снимков.

Важным критерием объектива будет его светосила или диафрагменное число. При выборе смартфона, если вам важна камера, надо выбирать тот, в котором цифра будет меньше, например, f/1,75. Это будет существенно лучше, чем f/2.0, f/2.2 и так далее. Тут все просто — чем меньше значение, тем выше светосила и тем лучше камера снимает при слабом освещении.

Еще одним важным показателем будет фокусное расстояние, но сейчас это уже потеряло актуальность для камер смартфонов. Все современные смартфоны оснащены камерами, которые отлично работают почти на любых расстояниях от объекта съемки. Есть даже модели с несколькими объективами, способными работать по-разному, дополняя функции основной камеры функциями телеобъектива (аналог оптического зума) или, наоборот, давая возможность снимать панорамы.

В большинстве смартфонов снаружи вся конструкция прикрыта сапфировым стеклом или другими его прочными разновидностями. Ведь малейшая царапина на стекле может навсегда лишить камеру возможности делать хорошие снимки.

Автофокус

Из названия функции понятно, за что она отвечает. На заре камеростроения для мобильных устройств они не оснащались автофокусом, это было не так плохо и позволяло фотографировать панорамы или объекты на их фоне, обладая достаточно большой глубиной резкости. Но время идет и надо вводить новые функции.

Так появился основной элемент, позволяющий улучшить снимки. В настоящее время он имеет три основных типа. Первый является контрастным. Суть его работы сводится к поиску оптимального фокуса, чтобы сделать резким все изображение или какую-то его часть, выбранную пользователем. Для такой системы не важно, на каком расстоянии находится объект съемки.

Второй тип автофокуса называется лазерным. Он работает только на небольших дистанциях и совмещается с другими системами для более полного охвата диапазона расстояний. Он способен определять расстояние до объекта и подстраивать под него настройки фокуса.

Третий тип автофокуса называется фазовым. Для его реализации предусмотрены дополнительные датчики, которые позволяют камере получить больше данных для настройки фокуса.

Наиболее продвинутые смартфоны способны на ходу объединять работу разных способов фокусировки и даже обеспечивать непрерывную автофокусировку, подстраиваются под изменение положения объекта.

Система стабилизации изображения

Если не считать программного способа стабилизации, который имеет существенные минусы, так как обрезает картинку и работает в основном только во время работы с видео, есть еще и оптический способ.

Для его реализации камера имеет специальный механизм. Он ориентируется на показания гироскопа и за счет специального привода позволяет менять положение модуля камеры. В итоге, это не удаляет полностью, но компенсирует тряску рук, позволяя сделать видео более плавным, а снимки более четкими даже при относительно низком уровне освещенности.

В наиболее продвинутых смартфонах работа систем объединена. Это позволяет добиться еще большей стабилизации изображения.

Датчик баланса белого

Для более точной цветопередачи и большей естественности снимка камеры оснащаются датчиком цвета.

Любой тип освещения имеет свою цветовую температуру, и,попадая на объект, он отражается по-разному. Человеческий глаз воспринимает это нормально и может подстраиваться, но камере работать с такими изменениями трудно.

Баланс белого можно смещать вручную, но лучше доверить это автоматике, которая сейчас развита настолько, что практически не ошибается и позволяет отказаться от ручных регулировок для большего удобства съемки.

Количество модулей

В наше время смартфоны с одним модулем камеры выпускают только очень уверенные в себе или совсем бюджетные производители. Даже относительно недорогие модели уже оснащаются двумя модулями камеры.

В этом есть масса плюсов. Самый очевидный из них в том, что они могут иметь разные настройки фокусного расстояния. Например, ZTE Axon 9 Pro позволяет снимать не только обычные фото, но и широкоугольные — с углом обзора 130 градусов. Это может очень пригодиться, когда надо сфотографировать большую компанию, крупное здание с небольшого расстояния или панораму природы.

Итог

Как видим, камера современного смартфона не так проста, как кажется. Она состоит из матрицы с десятками миллионов светочувствительных элементов, информация с которых обрабатывается отдельно, нескольких идеально подогнанных друг под друга линз, миниатюрных приводов и датчиков.

Если у вас возникли вопросы по этой теме, задайте их специалистам и читателям нашего проекта здесь.

Понравилась статья? Напишите свое мнение в комментариях.
Подпишитесь на наш ФБ:

Читайте также: