Оригинал материала находится по адресу www.computerra.ru/155486/multicam/
13.09.2016

Чем больше, тем лучше? Зачем телефону три камеры

Этой зимой глава Apple Тим Кук стал фигурантом забавной истории. Он опубликовал в своём твиттере фотографию с какого-то спортивного матча, сделанную, очевидно, на iPhone 6, очевидно, под впечатлением от игры и, по всей видимости, долго не раздумывая. Так что снимок оказался… ужасным: смазанным, шумным, тусклым, ну, знаете, как это часто бывает с телефонами. И читатели среагировали ожидаемо: «подарите ему кто-нибудь последний Samsung Galaxy или LG!». А Кук обиделся и свой пост удалил.

Правильней ему, наверное, было бы отшутиться, но он ответил тоже достойно — хоть и полгода спустя. В представленном на днях iPhone 7, а точнее, старшей модели семейства, 7 Plus, главным новшеством стало даже не отсутствие многострадального джека, а новая камера. Apple осталась верна традиции: применённые ею решения в принципе уже реализованы другими производителями, так что она не пионер. Но как это часто бывает, только одобрение Apple возвещает начало новой тенденции. В данном случае — нового витка эволюции цифровых камер.

Теперь чем их больше, тем лучше!

Знаете, в чём главная проблема камеры в мобильнике? В нехватке места. Невозможно втиснуть в габариты телефона оптику, которая бы собирала достаточно света и/или могла значительно менять свои параметры (грубо говоря, сильно смещать линзы вдоль оси зрения). Это и всегда было одной из главных задач в оптике (чтобы представить, на какие жертвы шёл человек ради света, лучше даже посмотреть не историю фотографии, а историю телескопостроения). Но с уничтожением фотоаппарата как отдельного устройства, с заменой его смартфоном, задача усложнилась на порядок!

Толщина смартфона давно уже измеряется единицами миллиметров. И именно поэтому объективы мобильных фотокамер такие микроскопические. Поскольку не существует прозрачных для видимого света материалов, способных преломлять свет радикально сильней, чем это делает стекло, не получится и выточить большую линзу, которая бы фокусировала лучи на столь малом расстоянии. Та же беда с изменяемыми параметрами. Автофокус требует лишь незначительного смещения некоторых линз, но чтобы получить «зум», нужны не просто сложные многолинзовые конструкции, а значительное перемещение частей. И на это снова не хватает места.

Абсолютно все недостатки мобильных камер, которые мы сегодня имеем — неумение работать в темноте, неумение менять глубину резкости («боке»: одни предметы выглядят чётко, другие размываются), неумение сделать оптический (то есть без потери качества) «зум» — прямо вытекают отсюда. И никакими цифровыми ухищрениями их полностью не компенсируешь. Хорошо, конечно, когда у вас фотосенсор ультравысокого разрешения — можно вырезать из фотографии куски, имитируя «зум», однако света по-прежнему собирается мало.

Так что же, тупик? Но тут-то и родилась идея: если нельзя сделать одну большую камеру, почему не изготовить несколько маленьких, работающих в параллель?

Идея хитрая и требует для своего воплощения значительной цифровой постобработки — но, к счастью, мы живём в цифровую эпоху! Поэтому давайте поставим на смартфон не одну, а две сонаправленных камеры. И можно не одинаковых, а с разным фокусным расстоянием: та, у которой фокус короче, даст нам широкоугольное видение, а другая станет «телевиком», с узким полем зрения, зато большим увеличением. Теперь синхронно делаем снимки и совмещаем две картинки в одну. Чем это лучше?

Во-первых, мы соберём таким образом вдвое больше света. Во-вторых, получим возможность точно оценить расстояние до объектов в кадре (у нас ведь по сути стереопара, особенно, если разнести камеры подальше). В-третьих, сможем получить два варианта кадра с разной глубиной резкости без потери качества, плюс бесчисленное множество промежуточных цифровых аппроксимаций, то есть сделать почти настоящий «зум». Наконец, в-четвёртых, получим более широкий динамический диапазон: попросту, на снимке будут различимы и самые тёмные, и самые светлые детали.

Работает iPhone 7 Plus.

Как видите, преимуществ слишком много, чтобы не попробовать идею реализовать. И она была реализована конечно. Уже в начале 2016-го на рынке появились минимум два «двухкамерных» продукта: LG G5 и Huawei P9. Оптические схемы у них разные (в P9, например, одна камера чёрно-белая), но принцип общий: и там и там информация с двух камер совмещается в одном кадре для улучшения его качества. И результат, в общем, согласуется с теорией: такие устройства реально лучше ведут себя в условиях недостаточной освещённости и дают лучшую детализацию.

Apple пошла ещё дальше. Благодаря мощному сопроцессору (будто бы использующему элементы ИИ), iPhone 7 Plus в полной мере использует возможности стереопары: оценивает расстояние, распознаёт объекты и может почти без потери качества управлять глубиной резкости. Вот для примера два спортивных репортажа, только что отснятых на 7 Plus.

Что дальше? В принципе ничто не мешает тенденцию геометрически продолжить — и такая попытка тоже уже предпринята. Это гаджет Light L16 — суть, выполненная в виде самостоятельного устройства фотокамера нового поколения. В основе Android, есть беспроводная связь, но вот вместо одного обычного объектива здесь 16 маленьких — с разными параметрами, да ещё и размещённых перпендикулярно оси зрения (в каждый встроена крохотная призма).

Смотрится это загадочно и футуристично, но и результат впечатляет: на выходе — комбинированный снимок в полста мегапикселей, который можно рассматривать как целиком, так и обрабатывать без потери качества необыкновенным образом: в широких пределах варьировать глубину резкости, «наплывать» и удаляться (всё это после съёмки!), пользоваться огромным количеством собранного света (тут L16 уже близка к профессиональным фотоаппаратам). Стоит это чудо, правда, за тысячу долларов и всё распродано до 2017-го, но технологию уже лицензировала Foxconn, намеренная выпускать собственные продукты. Так что цена, конечно, упадёт и сильно.

Но найдут ли мультикам-системы отклик в сердцах покупателей? Не факт. Вспомните Lytro, которая, несмотря на всю свою инновационность и перспективы, «не пошла». И тем не менее лично я верю, что несколько сонаправленных камер на смартфонах всё-таки станут нормой. Очень уж сильно и легко (ведь совершенно без усилий со стороны пользователя, а равно и без последствий!) они меняют массовую фотографию.


Apple,iPhone,фотография,зум,автофокус,оптика,стереопара,Lytro,Light,Huawei,LG




Евгений Золотов, 1999-2018. Личный архив. Некоторые права защищены