No 0,11 megapikseļiem līdz neironu tīklu palīgiem: kā kameras attīstījās viedtālruņos

Viedtālruņa kamera ir kļuvusi par neatņemamu mūsu dzīves sastāvdaļu: ar tās palīdzību jūs vienmēr varat iemūžināt svarīgu brīdi un dalīties tajā ar citiem. Tomēr, lai tas kļūtu reāls, bija nepieciešami 20 gadu tehniskais progress, fotoiekārtu tirgus pārdale un daudzi jauninājumi. Mēs nolēmām atcerēties, kā mobilā fotogrāfija ielauzās mūsu ikdienā un kuri uzņēmumi to padarīja vienkāršu un pieejamu.

Pirmie tālruņi ar kameru

Pirmo reizi kamera kamerā parādījās 1999. gadā: Japānas uzņēmums Kyocera izlaida modeli VP-210, kas ļāva veikt videozvanus. Kamera atradās priekšā un iemūžināja īpašnieka seju ar ātrumu 2 kadri sekundē. Viņa varēja arī uzņemt selfijus ar izšķirtspēju 0,11 megapikseļi un uzglabāt tos ierīces atmiņā līdz 20 gabaliem.

Turpmākajos gados mobilās kameras strauji attīstījās konkurences uzbrukumā, un jau 2004. gadā tika uzņemts 1 miljona pikseļu (1 megapikseļa) atskaites punkts. Un 2005. gadā tirgu pārsteidza divi modeļi, kurus var saukt par pirmajiem tālruņiem ar kameru: Nokia N90 un Sony Ericsson k750i. Viņi sportoja ar 2 megapikseļu autofokusa kamerām un uzņēma asus attēlus, nevis izplūdušas abstrakcijas. Toreiz sāka mainīties lietotāju attieksme pret mobilo fotogrāfiju: Flickr parādījās tematiskas grupas, cilvēki sāka apmainīties ar tālruņos saņemtajiem attēliem un tos apspriest.

Ar katru nākamo gadu to cilvēku skaits, kuri fotografē ar tālruni, ir strauji pieaudzis. IPhone izlaišana 2007. gadā mainīja attieksmi pret monofunkcionālām ierīcēm: viedtālruņi sāka aizstāt MP3 atskaņotājus, bet pēc tam amatieru foto un video kameras.

Rītausma no Instagram

Kameru tirgus sabrukums notika 2010. gadā, palaižot pakalpojumu Instagram. Lietotāji vēlējās pēc iespējas vieglāk un ātrāk iegūt pievilcīgu fotoattēlu un ievietot to sociālajos tīklos.

Tajā pašā laikā uzlabojās mobilo kameru kvalitāte. 2011. gadā ieviestais iPhone 4s saņēma 8 megapikseļu kameru un gaismas jutīgu optiku ar f / 2.4 diafragmu. Šādas īpašības aptvēra lielāko daļu vajadzību: nospiežat pogu, iegūstat spilgtu rāmi un ievietojat tajā Instagram.

Laika gaitā attēlu apstrāde viedtālruņos kļuva agresīvāka: prioritāte bija kontrasts, piesātinājums un kontūru asums, un attēla dabiskums izbalēja fonā. Bet ir bijuši arī mēģinājumi ieviest profesionālas tehnoloģijas mobilajās kamerās. Tātad, 2012. gadā Nokia izgatavoja 808 PureView kameras tālruni.

Modelis atšķīrās pēc īpašībām, kas savam laikam bija fenomenālas. Kameras izšķirtspēja bija 41 Mp, un sensora fiziskais izmērs bija 1 / 1,2 ″. Tas bija aprīkots arī ar mehānisku slēdžu, iebūvētu ND filtru, Carl Zeiss objektīvu ar f / 2.4 diafragmu un ksenona zibspuldzi.

Diemžēl citi ražotāji nesteidzās sekot Nokia piemēram, paļaujoties uz filtriem un citiem rotājumiem.

Vairāk kameru, labu un atšķirīgu

Kādā brīdī uzņēmumi nolēma palielināt viedtālruņu kameru skaitu. Vēl 2011. gadā tika izlaisti HTC Evo 3D un LG Optimus 3D, kas stereoskopisku fotogrāfiju izveidošanai izmantoja divus objektīvus. Tomēr izrādījās, ka tehnoloģija nav pieprasīta, un ražotāji vairākus gadus aizmirsa par šādiem eksperimentiem.

2014. gada pavasarī tirgū parādījās HTC One M8. Viedtālrunis saņēma papildu moduli dziļuma mērīšanai un objekta atdalīšanai no fona. Tādējādi uzņēmums portreta režīmu ieviesa divus gadus agrāk nekā Apple.

Īsts uzplaukums notika 2016. gadā, kad lielākie ražotāji prezentēja savus risinājumus. Tajā pašā laikā nebija vienota viedokļa par viedtālruņa vajadzībām divas kameras. Piemēram, Huawei reklamēja vienkrāsainu fotogrāfiju ar P9, kuru tā izstrādāja kopā ar Leica. LG G5 paļāvās uz širiku, savukārt Apple iPhone 7 Plus portretu fotografēšanai un optiskajai tālummaiņai ieviesa telefoto objektīvu.

Kā izrādījās, divas kameras nav ierobežojums. Tagad gandrīz visi tirgū esošie viedtālruņi ir aprīkoti ar trim objektīviem ar dažādu fokusa attālumu, kā arī ar kamerām makro fotografēšanai un dziļuma mērīšanai.

Raksturlielumu palielināšanās

Mobilo kameru kvalitāti vienmēr ir ierobežojuši fiziski ierobežojumi: nelielais korpusa biezums neļāva aprīkot viedtālruņus ar augstas kvalitātes optiku un lieliem sensoriem. Tomēr lietotāji pieprasīja uzlabojumus, uzņēmumi mēģināja apmierināt viņu vajadzības.

Tāpēc mēs nonācām pie tā, ka kameras izvirzījās pāris milimetru attālumā no ķermeņa. Ir auguši arī sensoru fiziskie izmēri: ja pirms pieciem gadiem tie svārstījās 1/3 collu robežās, tad tagad tie ir parādījušies tirgū Samsung Galaxy S20 Ultra un Huawei P40 ar 1 / 1,3 ″ sensoriem. Attēlu sensori ir palielinājušies gandrīz deviņas reizes, kas ir ievērojami uzlabojis fotogrāfiju kvalitāti.

Sensoru lielā platība ļāva palielināt izšķirtspēju. 48MP un 64MP mobilās kameras ir kļuvušas par normu, un Samsung un Xiaomi esat jau paņēmis 108 megapikseļu līniju. Tomēr fotoattēli ar šādu izšķirtspēju sver pārāk daudz, tāpēc inženieri izmantoja triku: informācija no kaimiņu pikseļiem tiek apvienota. Tas samazina izšķirtspēju, bet pretī mēs saņemam mazāk trokšņa un lielāku dinamisko diapazonu.

Ko tālāk

Visi šie jauninājumi ir padarījuši viedtālruņus par ideālu digitālo ziepju trauku aizstājēju. Neskatoties uz to, viņiem joprojām ir kur augt. Pat ja fiziskās īpašības sasniegs griestus, programmatūra vienmēr nāks palīgā.

Tagad skaitļošanas fotogrāfija uzņem apgriezienus: kamera uzņem attēlu sēriju un neironu tīkli pamatojoties uz to, viņi savāc ideālo rāmi, nomācot troksni, izlīdzinot spilgtumu un koriģējot krāsu. Metode tiek izmantota Google Pixel 4, iPhone 11, Huawei P40 un daudzos citos viedtālruņos. Apstrāde notiek automātiski un lietotājam nemanāmi - viņš redz tikai rezultātu.

Palielinoties produktivitātei, kameru iespējas kļūst plašākas. Viņi jau var ierakstīt video un apstrādāt to reāllaikā: aizmiglot fonu vai padarīt to melnbaltu, atstājot objektus krāsainos. Attīstās arī paplašinātās realitātes virziens: Apple jau ir aprīkojis iPad Pro ar LiDAR sensoru darbam ar AR lietojumprogrammām, un drīz šī tehnoloģija parādīsies arī iPhone.

Mobilās kameras kļūst par aparatūras-programmatūras kompleksu, kura iespējas mēs līdz galam neizprotam. Tāpēc ir interesantāk sekot jaunākajiem notikumiem šajā jomā un pašiem tos pārbaudīt.