24 ноября2020

Александр Носков

Facebook
Twitter
Вконтакте

Помашем вслед зеркальным фотоаппаратам, ибо смартфоныпоследних поколений снимают не хуже. Прощальная церемония со слайдами.

Пришло время обновить бюллетень большой гонки междуцифровыми камерами как отдельным видом электроники и универсальным смартфонами,лежащими в карманах каждого современного человека. Дабы ответить на вопрос, абыла ли гонка, вспомним вехи цифровой фотографии, что, несомненно, освежитпамять тех из нас, кто не заметил или забыл об уходе с рынка недорогих фотомыльниц.Для удобства усвоения материала текст разделен на временные периоды.

1999-2013 гг.:

Самым первым коммерческим телефоном со встроенной камеройявляется VisualPhone VP-210 от японской корпорации Kyocera, поступивший в продажу в 1999году. Это был экзотически дорогой аппарат только для внутреннего рынка. Функциителефона позволяли прикреплять фотографии к контактам из телефонной книги, чтоприводило «золотую молодежь» в полный восторг. Для привлечения корпоративногоклиента был предложен сценарий использования, на который и сейчас обращаютвнимание при обзоре камеры смартфона – фотографирование недвижимых и движимыхактивов, документов и прочего.

История не сохранила примеров снимков, сделанных на VisualPhoneVP-210, но объявила о начале жесткой конкуренции между смартфонами и унитарнымицифровыми камерами.

В те седые времена основным параметром качества цифровойкамеры, как и позже, являлась площадь светочувствительного сенсора. Логика этогопроста: чем большую площадь занимает сенсор, тем больше света на него попадает.А вместе со светом – и информации. Первые «большие» цифровые фотокамеры моглирассчитывать на наследие своих предков, пленочных фотоаппаратов, – громоздкиесменные объективы для решения любых задач и общую теорию фотографии, включающуюпринципы построения композиции, выставления освещения и т.д. Но следует помнитьо нехватке дискового пространства в тот период времени, поэтому большинствоцифровых фотографий распечатывалось на бумажный носитель, а исходник стиралсянавсегда.

Перед первыми производителями камерофонов стояла, на первыйвзгляд, нерешаемая проблема: уменьшить площадь сенсора до его пригодности дляустановки в телефон без потери качества выходной фотографии. В период с 1999 по2013 гг. были сформулированы пути решения этой задачи:

уменьшениеразмера одиночного пикселя;повышениесветочувствительности пикселя;наращиваниеколичества пикселей.

За 14 лет эволюции мобильной фотографии разрешение камерсмартфонов выросло более чем в десять раз! А качество получаемых снимков началонеизбежный процесс ухода с рынка недорогих цифровых фотокамер как отдельноговида.

Апофеозом борьбы за мегапиксели стал выпуск в 2013 годусмартфона Lumia 1020 отNokia, которыйшокировал общественность прекрасно снимающей 41-мегапиксельной камерой.

Стоит также отметить, что значительным шагом в улучшении качествафотографии путем получения большего количества света фотосенсором стала оченьпростая вещь. Если взять в руки старенький телефон из 2000-х и взглянуть наосновную камеру через увеличительное стекло, то можно заметить две вещи:

камераочень глубоко утоплена в корпус;крупные,«толстые» линзы.

Это хорошо объясняет более темные и почти «узкоугольные»фотографии, производимые старинными телефонами с более крупными пикселями,которые получали больше света только в теории.

Решение этих основных проблем в 2013 году подписало приговор«мыльницам» и позволило вплотную заняться второй основной проблемой цифровойфотографии – шумом на изображении при фотосъемке в условиях недостаточногоосвещения.

С 2013 года идо завтра:

При фотографировании на зеркальные (или беззеркальные)цифровые фотоаппараты проблема недостатка света издревле решалась установкойболее длинной выдержки. Фотограф закрепляет фотокамеру на треноге, ставит наподставку или замирает как статуя, а сам процесс получения хорошего ночного кадразанимает до нескольких секунд. Грубо говоря, метод обменивает время на болееувесистую порцию фотонов. Такой метод приемлем, если мы говорим опрофессиональной аппаратуре, эргономика которой специально разрабатывалась длятаких сценариев, но такой фокус не сработает со смартфоном. Чтобы убедиться вэтом, достаточно включить камеру смартфона и попытаться удержать его внеподвижности хотя бы несколько секунд. Изображение неизбежно будет дрожать, аполучаемый кадр будет напоминать картинку из теста психиатра. Обычно этонастолько отвратительное зрелище, что пользователь сразу удаляет его.

Прощайте зеркалки? — android.mobile-review.com

Производители смартфонов решают эту проблему с помощьюсклейки одного кадра из нескольких исходных с отсеиванием шумов в процессе. Базоваялогика такого алгоритма проста как маковое зерно: если параметры конкретногопикселя в указанных рамках встречаются только в одном кадре из четырех, то они заменяютсясреднеарифметическими из оставшихся трех. Помните, как мачеха смешала вместепросо и маковое зерно, а потом заставила Золушку перебрать их? Примерно этим изанимается чипсет смартфона для достижения конечной цели – получения нормальногоночного снимка.

То, что было недоступно для смартфонов выпуска до 2013 года,более-менее успешно решается сейчас, ведь эффективность смартфонов приобработке фотографии выросла с тех пор более чем в 100 раз, по мнению разныхисточников.

Вспомните, как невыносимо долго по нынешним меркам смартфон Nexus5 (2013 года выпуска) делал склейку одной фотографии из трех в HDR-режиме. Процессору надобыло сравнить и объединить всего лишь 24 миллиона пикселей (три снимка по 8 МП),но его производительности едва хватало даже на это. Если заставить Nexus 5 обрабатывать ночнойснимок с использованием современного алгоритма, то это время надо возводить вчетвертую степень (примерно 16 секунд) как минимум.

Прогресс фотографирования с использованием смартфона при плохом освещении (5 люкс) очень хорошо показан в профильных материалах DXoMark на примере пяти поколений iPhone, начиная с iPhone 5s (2013 год) и заканчивая 11 Pro Max:

Детализация снимков, сделанных на современные смартфоны,почти не отличается от результатов работы профессиональной камеры PanasonicLumix S1R:

Проблема с геометрией объектов, вызванная оптикой смартфона,решается с помощью ПО:

Не пора ли забыть про профессиональные камеры, как мы забылипро «мыльницы», если нам не нужно следить за гнездом орла на другой сторонеущелья?

Прощайте,зеркалки?

Сравните два изображения ниже, которые на страницах ресурса Petapixel опубликовал Пьер Т. Ламбер в 2018 году, и попробуйте угадать, какая фотография была сделана на смартфон Google Pixel 3 XL (42 000 рублей), а какая на профессиональный фотоаппарат Sony a7R III (200 000 рублей).

Разгадку смотрите в заключении, а чтобы у особо продвинутыхчитателей не было соблазна опережать события, у изображений была удаленаключевая EXIF-информация.

Перед нами две фотографии одного и того же места, сделанныев одно и то же время. На одном снимке заметно низкая детализация, а на другомвроде бы все хорошо, но насколько очевидна разгадка?

В этом и заключается ответ на вопрос о необходимостиутилизации любительских и полупрофессиональных камер, за которые продавцы хотятполучить сотни тысяч рублей.

Заключение ивыводы

Мобильная фотография продолжает развиваться, и, как никогда ранее, в ее отношении уместно применять термин «вычислительная фотография» (один снимок, полученный из нескольких источников или исходников при помощи определенного алгоритма). За ростом мощности чипсета смартфона растет количество кадров, сделанных в разных режимах за единицу времени, и появляются более ресурсоемкие алгоритмы их обработки. Очень скоро зеркальные фотоаппараты, а позже и беззеркальные, как массовый продукт канут в Лету, станут инструментом небольшого числа профессионалов. Верхний снимок сделан на смартфон Pixel 3 XL, нижний – на Sony a7R III, а если у вас есть свое видение ситуации, то прошу в комментарии.