Hi-Tech

Как устроена камера смартфона? Просто о сложном

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

Конечно, качество снимков таких камер оставляет желать лучшего, но камеры там есть, а значит стоимость самого модуля очень невысокая. 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.

А теперь представьте себе размер модуля камеры смартфона и сложность этих подвижных конструкций. 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.

Матрица

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

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

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

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

Интересный факт!
Двойная камера нового ZTE Аxon 9 Pro позволяет не только сразу же делать отличные фотографии, но и уже на готовых изображениях менять точку фокусировки или решить, насколько должен быть размыт задний план.
Узнать еще об Axon 9 Pro

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. Размер светочувствительной ячейки очень сильно влияет на итоговое качество изображения. 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.

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

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

Оптика

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

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

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

При выборе смартфона, если вам важна камера, надо выбирать тот, в котором цифра будет меньше, например, f/1,75. Важным критерием объектива будет его светосила или диафрагменное число. 0, f/2. Это будет существенно лучше, чем f/2. Тут все просто — чем меньше значение, тем выше светосила и тем лучше камера снимает при слабом освещении. 2 и так далее.

Все современные смартфоны оснащены камерами, которые отлично работают почти на любых расстояниях от объекта съемки. Еще одним важным показателем будет фокусное расстояние, но сейчас это уже потеряло актуальность для камер смартфонов. 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.

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

Автофокус

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. Из названия функции понятно, за что она отвечает. Но время идет и надо вводить новые функции.

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

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

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

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.

Он ориентируется на показания гироскопа и за счет специального привода позволяет менять положение модуля камеры. Для его реализации камера имеет специальный механизм. 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.

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

Датчик баланса белого

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

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

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

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

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

Итог

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. Как видим, камера современного смартфона не так проста, как кажется.

Но она постоянно развивается, ведь ни для кого не секрет, что при покупке смартфона мы далеко не в последнюю очередь обращаем внимание на то, как он может фотографировать. Все это делает ее чуть ли не самым сложным элементом смартфона.

Купить Axon 9 Pro

Теги
Показать больше

Похожие статьи

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Кнопка «Наверх»
Закрыть