Google+
В прошлом году камеры смартфонов снова заболели гигантоманией. Вроде, был определенный момент, когда все заговорили, что главное – не количество мегапикселей, а алгоритмы, занимающиеся обработкой фото. В пример приводился и Google Pixel 3, который с одним объективом фотографировал так, что все завидовали. Ещё за образец рациональности можно взять Samsung, выпускавшую что Galaxy S8, что Galaxy S10 с основным фотомодулем на 12 МП.
Всем был такой подход хорош. Но были и печали. Во-первых, больше всего загрустили тупые компании, которые не могли придумать, как же им написать хорошие алгоритмы для обработки фотографий, чтобы на выходе конфета была. Во-вторых, грустили маркетологи. Ну как это можно говорить, что камера стала ещё лучше, если физически она такая же? А ещё грустили производители объективов, потому что физически уже выжали всё, что только можно было, и тоже столкнулись с вопросом, как продавать одно и то же, но дороже каждый год.
И вот задумались производители камер, а как ещё улучшить картинку. А тут больших хитростей нет и принцип базовый – чем больше размер сенсора камеры, чем больше света он способен захватить, тем больше деталей будет и вообще тем лучше будет качество фотосъёмки. А каждая матрица состоит из миллионов пикселей, и чем больше разрешение у матрицы, тем больше в ней пикселей. Соответственно, каждый пиксель меньшего размера, что, в свою очередь, означает, что он немного менее аккуратно захватывает свет, чем пиксель большего размера. И тогда инженеры палец к носу прикинули и нашли решение в два шага.
Первый шаг заключается в увеличении матрицы. Например, у новых Samsung Galaxy S20 Ultra со 108 МП камерой размер пикселей всего 0.8 микрона. Такого же размера пиксели в камерах 64 МП и 48 МП. Но матрица у Samsung размером 1/1.3 дюйма. А у Huawei P30 Pro с 40 МП камерой матрица была «всего» 1/1.7.
Шаг второй – решение парадокса. Парадокс следующий: чем больше матрица, тем больше света. И это хорошо. Однако чем выше разрешение, тем меньше пиксели размером и тем менее четко они захватывают свет. Соответственно, для хорошего фото нужна и матрица большая, и пиксели тоже! Хотя бы 1.4 микрона, как у того же Pixel 3 или у iPhone 11. А лучше ещё больше! И тогда придумали производители заниматься пиксель-биннингом, или, говоря проще, объединять маленькие пиксели в один. Отличная идея – и инновационно, и полезно, и вообще модная тема! Потому что краудсорсинг популярен и полезен везде – и при сборе денег, и при вычислениях!
Все мы знаем про 48 МП камеры, что там пиксель-биннинг 4-в-1 и на выходе получаются фотографии размером 12 МП. И чем больше пикселей объединяются, тем лучше. У Samsung хоть камера и 108 МП, но фото на выходе всё равно 12 МП, таким образом, получается объединение 9-в-1. Как говорит сама компания, пиксели объединяются в массивы 3х3, то есть 0.8μm*3, и получается большой пиксель размером 2.4μm. Гораздо больше среднестатистического!
И вот все снова счастливы. Тут и маркетинг с большими цифрами, и улучшение качества, и полный прогресс! Но возникает вопрос, а куда дальше могут шагнуть производители камер для смартфонов? Правильный ответ – продолжить увеличивать матрицу и количество пикселей в ней, которые потом будут объединяться. Например, Samsung в конце 2019 года похвасталась, что её новые пиксели будут размером всего 0.7μm. Но тут надо будет искать баланс между размером сенсора, чтобы он по-прежнему в телефон помещался, и размером пикселей, дабы они могли адекватное количество света собирать.
Кстати, на сайте Qualcomm в спецификациях флагманского чипсета Snapdragon 865 написано, что умеет он поддерживать камеры разрешением до 200 МП.
И сразу же утечки появляются, что уже к концу года нас ждут первые камеры с модулем 192 МП. Почему 192? Потому что там для 12 МП фотографии (4032 на 3024 точек), которая считается определенным стандартом размера, нужно 16 пикселей объединить в один.
Однако, согласно утечкам, такая камера засветилась в смартфоне с чипсетом Snapdragon 765, который, как и флагман, поддерживает камеры до 200 МП. Оно и понятно. Такой чипсет нацелен на средний ценовой сегмент. А так как сейчас, помимо железа, важны ещё и алгоритмы, то проще сначала протестировать все нюансы работы на более дешевых аппаратах, заставив алгоритм не так хорошо обрабатывать фотографии, как потом на флагманах.
А недавно Samsung рассказали в официальном пресс-релизе, что сейчас команда занимается разработкой фотомодуля, который будет превосходить человеческий глаз. Я не знал, но оказывается, что наш глаз соответствует разрешению примерно в 500 МП. А если повезло и природа была к вам благосклонна, то, возможно, у вас целых два глаза. И тогда в мозгу происходит ваш собственный биологический пиксель-биннинг, ToF сенсоринг и много чего ещё. А если пьёте или таблетки какие принимаете, то у вас там ещё AR, VR или MR! Работают они, вероятно, не так чётко, как в смартфоне, но однозначно интереснее!
Заключение
К слову, Samsung себе позволила немного пофантазировать, рассказав, где могут использоваться модули, видящие больше человеческого глаза. Так, современные камеры могут делать снимки, которые видны человеческому глазу на длинах волн от 450 до 750 нанометров. Новые камеры будут способны видеть, например, ещё ультрафиолет. А это, в свою очередь, можно будет использовать для диагностики рака кожи. Так как, оказывается, здоровые клетки отличаются по цвету от больных. А потом глава команды, отвечающей за сенсоры, Йонгин Парк сказал, что они занимаются разработкой не только модулей, отвечающих за захват изображения. Они ещё и делают сенсоры, умеющие фиксировать запахи и вкусы. И добавил: «Датчики, которые выходят за пределы человеческих чувств, скоро станут неотъемлемой частью нашей повседневной жизни, и мы воодушевлены тем, что такие датчики должны делать невидимое видимым и помогать людям, выходя за пределы того, на что способны наши собственные чувства».
И такие слова очень классные, так как потом все эти улучшающие датчики вставят в людей, и люди станут лучше с носом, как у собаки, а глазом, как у орла!