Почему у айфонов мало мегапикселей камера

В Apple рассказали, почему камера iPhone лучше, чем у других смартфонов

Несмотря на рост количества камер и повышение их технологичности, конечная цель Apple в развитии фотографических возможностей iPhone состоит в том, чтобы просто делать качественные снимки в одно нажатие. Об этом рассказал Джон МакКормик, глава отдела разработки и проектирования мобильных камер Apple. По его словам, в Купертино всегда старались сделать так, чтобы результат фотографирования выходил как можно лучше, а сил для этого приходилось тратить как можно меньше. Ведь именно это, как полагают в компании, и отличает мобильную съёмку от профессиональной.

iPhone делают фото на уровне профессиональных камер благодаря особому подходу к проектированию

Что я думаю об iPhone 12 Pro: мнение владельца AppleInsider.ru

Apple стремится скопировать все действия, которые выполняют профессионалы, готовясь к съёмке, признался МакКормик. Но, в отличие от них, в фотографировании на iPhone почти все процессы приходится по максимуму автоматизировать. Ведь пользователю некогда заниматься подстройкой разных параметров, как думают производители Android-смартфонов, да и съёмка, как правило, ведётся не со штатива, а с рук по принципу: достал – нажал – убрал. Поэтому ручное конфигурирование тут попросту не нужно. Добиться намеченного инженерам Apple очень помогают нейросети, которые учатся у настоящих фотографов, а потом применяют полученные знания при съёмке на iPhone.

Почему iPhone снимает лучше Android

Слева — Redmi K30 Zoom, справа — iPhone SE 2020

Фон, передний план, глаза, губы, волосы, одежда, кожа, небо. Наши камеры обрабатывают все эти элементы кадра независимо друг от друга, как в Lightroom, с использованием множества локальных корректировок. Мы настраиваем всё, начиная от экспозиции, контраста и насыщенности кадра, а затем просто объединяем полученные результаты воедино. Мы понимаем, как выглядит еда, и можем оптимизировать цвет и насыщенность, когда это нужно. Небо, как известно, сложнее всего передать правильно, но Smart HDR 3 позволяет нам разбить на сегменты даже его, обрабатывая каждый из них в отдельности, чтобы затем снова соединить их и получить такой же результат, каким его видит человеческий глаз, — сказал МакКормик.

Дизайнеры Apple рассказали, как, кем и сколько разрабатывался iPhone 12

Может показаться, что МакКормик – фантазёр и говорит много лишнего. Но, если оценить фотографии, которые получаются на iPhone, то становится понятно, что это не так. Для меня в этом смысле хорошей лакмусовой бумажкой является портретная съёмка. Большинству смартфонов на Android она даётся довольно плохо, потому что они начинают размывать фон раньше, чем нужно. Из-за этого длинные волосы, уши, шапки и другие выпирающие элементы оказываются в расфокусе. Выглядит это, откровенно говоря, так себе. А у iPhone ничего подобного никогда не было.

Чем уникальна камера iPhone

iPhone одинаково хорошо умеет и в видео, и в фото. В отличие от устройств конкурентов

Одна из целей, которую преследует Apple, состоит в развитии технологии HDR с целью использования её для создания контента. Сложнее всего было добиться съёмки HDR-видео, которое всегда было нишевым и очень сложным продуктом, для создания которого требовались дорогие и очень большие камеры. Но теперь даже моя 15-летняя дочь может создавать полноценные видео Dolby Vision HDR. Поэтому вскоре мы увидим, как появляется всё больше контента, снятого в формате Dolby Vision. С iPhone 12 Pro Max мы можем сделать ещё больше, потому что большой сенсор позволяет ему улавливать больше света за меньший промежуток времени, что способствует лучшей съёмке при недостатке света, — добавил МакКормик.

В целом подход Apple к проектированию камер можно назвать гениальным. В Купертино не пытаются снабдить свои смартфоны множеством настроек, как другие производители, а делают так, чтобы iPhone просто классно фотографировал. Многие не знают, что та же портретная съёмка была запланирована к реализации ещё в 2009 году. Уже тогда Apple выпустила несколько прототипов iPhone с двумя камерами, которые были должны создавать перспективу и размывать задний фон на фотографиях, но были вынуждены отложить эту идею до лучших времён, когда нейросети и процессоры достигнут необходимого уровня развития.

Источник

Почему в iPhone до сих пор стоят 12 Мп камеры?

Заметили, что мегапикселей стало как-то очень много? В Samsung готовят матрицы разрешением 600 Мп, уже есть — 108 Мп, а вот в iPhone, по-прежнему, 12 Мп. Почему так?

Вы наверное думаете, что всё дело в Deep Fusion и других волшебных алгоритмах. Отчасти, да. Но дело не только в них.

Читайте также:  Как проверить пароль от эпл айди на айфоне

А что если я вам скажу, что в iPhone гораздо больше мегапикселей, чем мы думаем. А в Samsung, наоборот, гораздо меньше. Смотря как посчитать эти мегапиксели. Что это еще за заговор такой? Давайте разберемся!

Традиционная структура

Первый момент. Если внимательно посмотреть на современные ультра-мегапиксельные матрицы на 48, 64 или даже 108 Мп (а Samsung официально анонсировал, что работает над 600 Мп сенсором), то становится понятно, что разрешение матрицы стало вещью относительной. Почему я так говорю?

Традиционно, каждый пиксель на матрице состоял как минимум из 3 вещей:

  1. Фотодиод — маленький сенсор, который улавливает свет.
  2. Это цветовой фильтр, который позволят каждому фотодиоду улавливать только нужный спектр света: красный, зеленый или синий.
  3. Микролинза — которая позволяет точнее фокусировать свет внутрь пикселя.

И получается что если в пикселе есть эти три компонента, его можно назвать полноценным. И в матрицах с такими дополнениями пикселя мы всегда получаем честное разрешение: если матрица 12 МП, то и фотография будет 12 МП. Но разве можно делать как-то иначе?

Quad Bayer

Оказывается, можно. Долгое время у производителей матриц была проблема. Они никак не могли сделать пиксель меньше 1 мкм. А значит они не могли при том же физическом размере матрицы увеличить разрешение. Вот мы и сидели в основном с 12 Мп камерами.

Но в 2018 году барьер в 1 мкм был преодолён и появились первые компактные матрицы с размером пикселя 0,9 или 0,8 мкм и разрешением в 48 МП и больше. Но с уменьшением размера пикселя при прочих равных падает и их светочувствительность. Что, кстати, происходит не всегда…

Поэтому придумали очень простой хак. Цветовой фильтр стали накладывать не на один, а сразу на четыре пикселя и назвали такую структуру Quad Bayer, ну или Tetra Cell, если вы маркетолог Samsung. А дальше, объединив 4 пикселя в один гигантский, мы получаем отличную светочувствительность!

Но при этом реальное разрешение в 48 Мп камерах с Quad Bayer структурой в 4 раза меньше номинального и все равно — 12 Мп. Потому что пиксели в таких матрицах не проходят наш критерий полноценности: в каждом пикселе есть фотодиод, в каждом есть микролинза, но цветовой фильтр только один на четырёх. А значит цветовое разрешение в таких камерах в 4 раза ниже фактического.

Более того, даже в новых Samsung со 108 Мп камерами, реальное разрешение тоже 12 Мп, потому как в них объединяют не четыре, а сразу девять пикселей. Итого, 108 делим на 9, получаем 12.

Но почему же просто не сделать большие пиксели и не заморачиваться с этим объединением? Как ни странно такой подход даёт массу преимуществ!

Во-первых, днём когда света много — можно не объединять пиксели, а наоборот, при помощи алгоритма Re-mosaic можно восстановить хоть и неполное разрешение матрицы, но очень высокое.

Во-вторых, мы можем заставить разные пиксели работать с разной выдержкой. Тогда на выходе мы получим один светлый и один темный кадр, а склеив их мы можем получить полноценную HDR фотографию, или даже HDR видео!

Короче, вариантов для экспериментов масса и грех такое не использовать.

Но, если все уже поняли, что подход работает, почему же тогда ни в iPhone, ни в Pixel не используется преимуществами новых матриц? И вот тут самое интересное. На самом деле они пользуется, причем давно, но по-другому!

Dual Pixel

Помимо структур Bayer и Quad Bayer, существует и альтернативная школа, которая называется Dual Pixel или вернее сказать Dual Photo Diode.

Она отличается от традиционного Байера тем, что каждый пиксель в ней состоит из двух независимых фотодиодов. При этом оба фотодиода перекрывает только одна микролинза.

Но зачем это нужно? Если посмотреть на традиционную цифровую матрицу под микроскопом, то помимо обычных пикселей мы заметим какие-то странные зоны — вот эти зеленые штучки.

Это датчики фазовой фокусировки. Они необходимы для автофокуса. Кто снимал на зеркальные, помните вот такие зоны фокусировки в видоискателе? Вот это они!

Чем больше таких датчиков, тем быстрее и точнее будет работа автофокуса или AF. Но вот проблема. Они физически занимают место на матрице и отнимают его у нормальных пикселей. А значит, нельзя бесконечно увеличивать количество фазовых пикселей. Потому как если бы на каждый обычный пиксель приходился один фазовый пиксель, то система фокусировки занимала бы процентов 60 от общей площади.

Так было раньше, пока Canon не придумал технологию Dual Pixel. В качестве датчиков фазовой фокусировки они стали использовать обычные пиксели, разделив их на две части! Это позволило все пиксели сделать фазовыми! Опять же все кто пользовался зеркалками, знает какой у Canon крутой автофокус.

Читайте также:  Как скинуть фотки с айфона на макбук через usb

Но если у взрослых камер такая технология есть только у Canon, то в смартфонах матрицы с двойными пикселями производит и Samsung, и Sony, поэтому такую систему фокусировки можно встретить в куче смартфонов. В том числе во всех Google Pixel, начиная со второго и в iPhone 11 и 12.

Поэтому фактически в iPhone матрицы 24 мегапиксельные, если считать по количеству фотодиодов. Только полноценными такие 24 Мп конечно назвать нельзя, потому как тут пиксели делят на двоих не только цветовой фильтр, но и макролинзу. Поэтому в таких матрицах пиксели всегда работают в режиме объединения.

Правда есть одно исключение, если в iPhone систему двойных пикселей используют исключительно по назначению то есть для улучшения фокусировки, и, кстати, автофокус в iPhone замечательно работает как в фото, так и в видео, то в Google Pixel при помощи этой технологии научились делать портретные снимки с одной камеры. Они просто берут две фотографии, которые получились с правого и левого фотодиода и, подсчитав насколько сдвинулось изображение, строят карту глубины.

Так к чему я всё это? 12 Мп в iPhone — это осознанный выбор Apple, как и 108 Мп в Galaxy — осознанный выбор Samsung. Каждый из которых даёт свои преимущества и недостатки.

Камеры с высоким разрешением и структурой Quad Bayer или NonaCell — позволяют добиться более высокого разрешения днём и классной светочувствительности ночью. Позволяют проводить съёмку с алгоритмами HDR для фото и видео и вообще могут очень гибко настраиваться под конкретную задачу. Но пока не каждый процессор может справится с обработкой такого количества пикселей, а также, как показали тесты Galaxy S20 Ultra, бывают проблемы с фокусировкой.

Dual Pixel матрицы с низким разрешением вроде бы ничем особо не отличаются от традиционных матриц, но фотографии в низком разрешении проще обрабатывать. А структура Dual Pixel позволяет добиться потрясающей скорости и точности фокусировки.

Тем не менее мир не стоит на месте, Samsung и Sony уже показали новые матрицы с Quad Bayer структурой и двойными пикселями, которые берут лучшее из двух миров. Поэтому в будущем ждем еще более крутые камерофоны в следующем году.

Источник

Почему в iPhone до сих пор стоят 12 Мп камеры?

Заметили, что мегапикселей стало как-то очень много? В Samsung готовят матрицы разрешением 600 Мп, уже есть — 108 Мп, а вот в iPhone, по-прежнему, 12 Мп. Почему так?

Вы наверное думаете, что всё дело в Deep Fusion и других волшебных алгоритмах. Отчасти, да. Но дело не только в них.

А что если я вам скажу, что в iPhone гораздо больше мегапикселей, чем мы думаем. А в Samsung, наоборот, гораздо меньше. Смотря как посчитать эти мегапиксели. Что это еще за заговор такой? Давайте разберемся!

Традиционная структура

Первый момент. Если внимательно посмотреть на современные ультра-мегапиксельные матрицы на 48, 64 или даже 108 Мп (а Samsung официально анонсировал, что работает над 600 Мп сенсором), то становится понятно, что разрешение матрицы стало вещью относительной. Почему я так говорю?

Традиционно, каждый пиксель на матрице состоял как минимум из 3 вещей:

  1. Фотодиод — маленький сенсор, который улавливает свет.
  2. Это цветовой фильтр, который позволят каждому фотодиоду улавливать только нужный спектр свет: красный, зеленый или синий.
  3. Микролинза — которая позволяет, точнее фокусировать свет внутрь пикселя.

И получается что если в пикселе есть эти три компонента, его можно назвать полноценным. И в матрицах с такими дополнениями пикселями мы всегда получаем честное разрешение: если матрица 12 МП, то и фотография будет 12 МП. Но разве можно делать как-то иначе?

Quad Bayer

Оказывается, можно. Долгое время у производителей матриц была проблема. Они никак не могли сделать пиксель меньше 1 мкм. А значит они не могли при том же физическом размере матрицы увеличить разрешение. Вот мы и сидела в основном с 12 Мп камерами.

Но в 2018 году барьер в 1 мкм был преодолён и появись первые компактные матрицы с размером пикселя 0,9 или 0,8 мкм и разрешением в 48 МП и больше. Но с уменьшением размера пикселя при прочих равных падает и их светочувствительность. Что, кстати, происходит не всегда…

Поэтому придумали очень простой хак. Цветовой фильтр стали накладывать не на один, а сразу на четыре пикселя и назвали такую структуру Quad Bayer, ну или Tetra Cell, если вы маркетолог Samsung. А дальше, объединив 4 пикселя в один гигантский, мы получаем отличную светочувствительность!

Но при этом реальное разрешение в 48 Мп камерах с Quad Bayer структурой в 4 раза меньше номинального и все равно — 12 Мп. Потому что, пиксели в таких матрицах не проходят наш критерий полноценности: в каждом пикселе есть фотодиод, в каждом есть микролинза, но цветовой фильтр только один четырёх. А значит цветовое разрешение в таких камерах в 4 раза ниже фактического.

Читайте также:  Почему телеграмм не открывает каналы на айфон

Более того, даже в новых Samsung со 108 Мп камерами, реальное разрешение тоже 12 Мп, потому как в них объединяют не четыре, а сразу девять пикселей. Итого, 108 делим на 9, получаем 12.

Но почему же просто не сделать большие пиксели и не заморачиваться с этим объединением? Как ни странно такой подход даёт массу преимуществ!

Во-первых, днём когда света много — можно не объединять пиксели, а наоборот, при помощи алгоритма Re-mosaic можно восстановить хоть и неполное разрешение матрицы, но очень высокое.

Во-вторых, мы можем заставить разные пиксели работали с разной выдержкой. Тогда на выходе мы получим один светлый и один темный кадр, а склеив их мы можем полноценную HDR фотографию, или даже HDR видео!

Короче, вариантов для экспериментов масса и грех такое не использовать.

Но, если все уже поняли, что подход работает, почему же тогда ни в iPhone, ни в Pixel не пользуется преимуществами новых матриц? И вот тут самое интересное. На самом деле они пользуется, причем давно, но по-другому!

Dual Pixel

Помимо структур Bayer и Quad Bayer, существует и альтернативная школа, которая называется Dual Pixel или вернее сказать Dual Photo Diode.

Она отличается от традиционного Байера тем, что каждый пиксель в ней состоит из двух независимых фотодиодов. При этом оба фотодиода перекрывает только одна микролинза.

Но зачем это нужно? Если посмотреть на традиционную цифровую матрицу под микроскопом, то помимо обычных пикселей мы заметим какие-то странные зоны — вот эти зеленые штучки.

Это датчики фазовой фокусировки. Они необходимы для автофокуса. Кто снимал на зеркальные, помните вот такие зоны фокусировки в видоискателе? Вот это они!

Чем больше таких датчиков, тем быстрее и точнее будет работа автофокуса или AF. Но вот проблема. Они физически занимают место на матрице и отнимают его у нормальных пикселей. А значит, нельзя бесконечно увеличивать количество фазовых пикселей. Потому как, если бы, на каждый обычный пиксель приходился один фазовый пиксель, то система фокусировки занимала бы процентов 60 от общей площади.

Так было раньше, пока Canon не придумал технологию Dual Pixel. В качестве датчиков фазовой фокусировки они стали использовать обычные пиксели, разделив их на две части! Это позволило все пиксели сделать фазовыми! Опять же все кто пользовался зеркалками, знает какой у Canon крутой автофокус.

Но если у взрослых камер такая технология есть только у Canon, то в смартфонах, матрицы с двойными пикселями производит и Samsung, и Sony, поэтому такую систему фокусировки можно встретить можно встретить в куче смартфонов. В том числе во всех Google Pixel, начиная со второго и в iPhone 11 и 12.

Поэтому фактически в iPhone матрицы 24 мегапиксельные, если считать по количеству фотодиодов. Только полноценными такие 24 Мп конечно назвать нельзя, потому как тут пиксели делят на двоих не только цветовой фильтр, но и макролинзу. Поэтому в таких матрицах пиксели всегда работают в режиме объединения.

Правда есть одно исключение, если в iPhone систему двойных пикселей используют исключительно по назначению то есть для улучшения фокусировки, и, кстати, автофокус в iPhone замечательно работает как в фото, так и в видео, то в Google Pixel при помощи этой технологии научились делать портретные снимки с одной камеры. Они просто берут две фотографии, которые получились с правого и левого фотодиода и, подсчитав насколько сдвинулось изображение, строят карту глубины.

Так к чему я всё это? 12 Мп в iPhone — это осознанный выбор Apple, как и 108 Мп в Galaxy — осознанный выбор Samsung. Каждый из которых даёт свои преимущества и недостатки.

Камеры с высоким разрешением и структурой Quad Bayer или NonaCell — позволяют добиться более высокого разрешения днём и классной светочувствительности ночью. Позволяют проводить съёмку с алгоритмами HDR для фото и видео и вообще могут очень гибко настраиваться под конкретную задачу. Но пока не каждый процессор может справится с обработкой такого количества пикселей, а также, как показали тесты Galaxy S20 Ultra, бывают проблемы с фокусировкой.

Dual Pixel матрицы с низким разрешением вроде бы ничем особо не отличаются от традиционных матриц, но фотографии в низком разрешении проще обрабатывать. А структура Dual Pixel позволяет добиться потрясающей скорости и точности фокусировки.

Тем не менее мир не стоит на месте, Samsung и Sony уже показали новые матрицы с Quad Bayer структурой и двойными пикселями, которые берут лучшее из двух миров. Поэтому в будущем ждем еще более крутые камерофоны в следующем году.

Источник

Поделиться с друзьями
ТелеГайд