Камерофоны 2023: как выбрать телефон с хорошей камерой

Современные смартфоны уже способны конкурировать с полноценными камерами по качеству съёмки (например, недавно мы делали обзор кино, снятого на смартфоны). Даже если вы не планируете заниматься полноценным кинопроизводством, а только подступаетесь к мобильной фотографии, полезно разбираться, как всё устроено. 

Современные смартфоны свободно используются при съёмке кино. Источник: pixabay.com

Данное руководство — тот путеводитель, что поможет вам ориентироваться в мире мобильной съёмки и выбрать идеальный смартфон с хорошей камерой.

Основные характеристики камерофонов

Размер матрицы

Камерофон — это фотоаппарат, который умеет звонить. Поэтому матрица — это основной параметр. Качество снимков в первую очередь зависит от неё. Основной параметр, определяющий качество матрицы, — это её размер. Крупная матрица способна вместить большие пиксели (о размерах пикселей поговорим чуть ниже). Размер матрицы измеряется в долях дюйма, обозначается одинарной кавычкой. Например, вот так — 1/3”.

Теперь к пикселям, их количеству и размеру. Начнём с такого примера: у камеры смартфона Samsung Galaxy S21 Ultra (сразу оговоримся — камера у телефона хорошая) 108 мегапикселей. У полновесной топовой камеры Sony Alpha A7R III их 42,4. Значит ли это, что смартфон с лёгкостью уделает японский фотоаппарат? Очевидно, что нет — матрицы камер смартфонов приблизительно в 50 раз меньше, чем в камерах. А именно от размера матрицы зависит качество изображения. 

Можно сказать, что мегапиксели физически располагаются на матрице. Это светочувствительные элементы. Для наглядности представим их как ёмкости, наполняющиеся светом. Чем глубже ёмкость, тем больше света в ней поместится, так? Из этого следует, что если мегапикселей много, а матрица крохотная, то и каждый отдельный пиксель будет мал. Это сказывается на качестве итоговых фотографий. При приближении на них будет заметно много шумов. 

А если матрицы одинакового размера, но на одной из них — меньше пикселей, но они крупные, на другой — много маленьких? Давайте разбираться.

Выбирайте камерофон, исходя из размера пикселей на матрице. Источник: deep-review.com

Число мегапикселей

Допустим, на каждый пиксель матрицы в среднем падает 4 фотона света. Мы можем посчитать шум всей матрицы с помощью распределения Пуассона. Согласно ему шум — это квадратный корень от общего числа фотонов. В нашем случае, шум будет составлять 2 фотона. То есть, яркость точек на фотографии в среднем будет отличаться на целых 50%! Если же мы увеличим размер пикселя в 4 раза (одновременно сократив их общее количество в столько же раз), то теперь один наш пиксель способен вместить 16 фотонов. Снова применяем распределение Пуассона, и получаем, что теперь средний шум равен 4 фотонам или 25%. Фотография стала в два раза чище. Поэтому большие пиксели предпочтительнее маленьких.

Другая проблема маленьких пикселей — перекрёстные помехи, т.е. когда свет от одного пикселя попадает на другой. Производители борются с этим, подбирая более светоотражающие материалы для изготовления перегородок между пикселями.

Современные смартфоны используют биннинг (объединение) пикселей. В таких матрицах пиксели собраны в группы по 4. Во время съёмки одна пара будет собирать свет дольше другой. Если бы все пиксели собирали свет одинаковое количество времени, был бы риск их переполнения светом из ярких мест сцены. Из-за этого на месте таких пикселей в итоговом изображении стояли бы белые точки. При использовании биннинга такой риск исчезает, потому что пара, собравшая меньше света, не успела переполниться. Соединив полученную информацию с этих двух пар пикселей, получим изображение, на котором чёрных и белых точек нет, то есть, выше динамический диапазон.

Основной совет, который здесь можно дать, — не гнаться за числом мегапикселей. Размер пикселя важнее. 

Например, признанный камерофон Google Pixel 6 оснащён широкоугольной камерой с крупной матрицей и размером каждого пикселя 1.2 мкм. Для сравнения, у базовой модели iPhone 13 на широкоугольной камере размер пикселя равен 1.7 мкм. Если сопоставлять качество снимков, обнаружим, что Pixel ожидаемо, но не фатально уступает. Алгоритмы Google порой высветляют тени, а также разглаживают рельефные текстуры, делая снимок более плоским.

Объектив

Благодаря внешнему объективу, можно добиться более сильного зума, чем позволяет встроенный. Источник: pricevdom.ru

Не от одной матрицы зависит качество снимка. Камерофоны в 2022-м не отличаются от старших братьев-фотоаппаратов: на фотографии смартфонов сильно влияет качество объектива. 

Если перед хорошей матрицей установлена плохая линза, не важно, как много мегапикселей и какого они размера, — снимки будут нечёткие и с хроматическими аберрациями. 

У большинства современных смартфонов несколько камер, которые отличаются как раз объективами: стандартный модуль, который включается по умолчанию, сверхширокоугольный объектив и телеобъектив. Но сверхширокоугольный объектив, скорее всего, не настолько широк, как у полнокадровых камер (всё-таки матрицы у смартфонов небольшие, из чего следует большой кроп-фактор). А телеобъективы могут допускать дисторсию. 

Исправить это можно, используя внешние объективы. Подборку объективов для смартфонов можно посмотреть здесь.

Диафрагма

В среднем диафрагменное число в объективах смартфонов колеблется от f/1.7 до f/2.2. От величины диафрагмы зависит, как сильно способен открыться объектив, сколько света он способен пропустить на матрицу. Например, разные диафрагмы ставят даже в рамках одной линейки iPhone 13 (подробнее об этом — в нашем разборе). Ещё для сравнения: вот как отличаются диафрагменные числа у смартфонов разных ценовых категорий:

     – Бюджетный Samsung Galaxy A12 с f/2.0;

     – Среднеценовой Samsung Galaxy A52 c f/1.8;

     – Флагманский Huawei P40 Pro с f/1.28.

Кроме того, от диафрагмы зависит, получится ли боке. Но так как на боке влияет ещё и размер матрицы, то на смартфонах фон размоется только при макросъёмке мелких предметов. 

Чтобы компенсировать это, в смартфонах реализуют портретные режимы — создание боке программным способом. У такого подхода есть свои проблемы. Иногда алгоритмы размывают вместе с фоном волосы или, например, дужки очков. Алгоритмы становятся совершеннее от модели к модели. Так, например, у iPhone 13 они работают лучше, чем у 11 модели.

Так выглядят артефакты портретного режима на разных моделях iPhone: слева — 13 Pro, справа — 11. Источник: iphones.ru

Угол обзора и зум

Среди смартфонов встречаются модели с камерами, способными обеспечить широкий угол. Обычно это дополнительная камера помимо основной (подробней об этом ниже). 

Что касается зума — в большинстве смартфонов он реализован цифровым способом, то есть, картинка просто кропается и масштабируется. Такой способ будет работать хорошо только на крутой матрице. Полноценный зум, позволяющий снять объект крупнее без потери качества, редок и не даёт больше двух/трёхкратного увеличения. Но есть ещё и внешние объективы.

Автофокус

В разных смартфонах могут быть отличающиеся разные технологии автоматической фокусировки:

— Самый распространённый вариант — контрастный автофокус, он есть в большинстве смартфонов. Его принцип работы такой: камера ищет контрастные зоны, потом двигает линзы, сравнивая контраст при их различных положениях. Такая фокусировка медлительна, лучше работает при съёмке статичных объектов, а при плохом освещении, означающем слабую контрастность, может и вовсе не работать.

— Лазерный автофокус работает за счёт излучателя, расположенного рядом с камерой. Излучатель испускает луч, тот отражается от находящихся в кадре объектов, а смартфон подсчитывает расстояние до них. Такой вид фокусировки работает только, если вы снимаете что-то вблизи. При фокусировке на далёкие объекты, камера переключится на контрастную или фазовую фокусировку.

— Фазовый автофокус работает на основе датчиков, которые анализируют раздвоенное изображение объекта, подстраивая фокус, чтобы они совпали. Этот фокус быстрее контрастного, при дневном освещении сможет сфокусироваться на быстро движущихся объектах. Но при ночном свете работает плохо.

У разных производителей может быть своя реализация фазового автофокуса. Например, у Apple она называется Focus Pixels, а у Samsung — Dual Pixel. Эти реализации отличаются тем, что специальные датчики встроены прямо в пиксели на матрице. У Dual Pixel они встроены буквально во все пиксели.

Dual Pixel обеспечивает гораздо более быструю фокусировку и способность точнее удерживать фокус на быстро движущихся объектах. Это особенно актуально, когда вам нужно быстро достать смартфон из кармана и что-то снять. Источник: mob-mobile.ru

Стабилизация

У смартфонов три основных вида стабилизации:

— цифровая стабилизация в большинстве смартфонов используется при съёмке видео. Так как видеозапись использует только центральную часть матрицы камеры, остальная её часть призвана компенсировать тряску, сдвигая изображение в ту или иную сторону за исходные рамки. 

— оптическая стабилизация работает за счёт специального механизма, который смещает линзы в противоположном тряске направлении, позволяя сохранить резкость.

—  гибридная стабилизация внедрена, например, в смартфоне Google Pixel 4. Это комбинация оптического и цифрового стаба, которой управляют специальные алгоритмы, анализирующие происходящее в кадре.

Видеосъёмка

Помимо качества матрицы и объектива видеосъёмка на смартфонах зависит от центрального процессора. У видео три основных параметра: 

• разрешение;
• количество кадров в секунду (определяет плавность);
• битрейт (определяет качество изображения). 

Для того, чтобы снимать хорошее видео, в котором все эти показатели будут высокими, нужен мощный процессор. Также если девайс склонен к перегреву, он будет отключаться каждые 15 минут видеозаписи — так много не наснимаешь.

Эта проблема решена, например, у OnePlus 9 Pro, так как смартфон оснащён дополнительной системой охлаждения.

Количество камер

Как мы писали выше, разные камеры могут иметь разный угол обзора, позволяя снимать, например, с зумом на одну, и широкоугольно на другую.

Также увеличение числа камер улучшает качество фотографий. К примеру, смартфон будет делать на них серию снимков с разной выдержкой. Затем алгоритмы склеивают фотографии — технология работает идентично биннингу пикселей.

Это фото снято на iPhone 11 при помощи ночного режима. Источник: ilounge.ua

Вспышка

Вспышки в смартфонах хорошо освещают только небольшой объект на маленьких расстояниях. А ещё они светят прямо. Поэтому, строго говоря, смартфонные вспышки годятся скорее чтобы пользоваться ими как фонариком.

В современных смартфонах используются  светодиодные вспышки. Либо с одним диодом, либо спаренные, где у диодов разные цветовые температуры, чтобы улучшить цветопередачу и снизить вероятность пересвечивания.

Почему физические характеристики — не всегда самое важное

Большинство недостатков мобильной фотографии, имеющих чисто физическую природу, — малый размер матрицы, например, — решаются алгоритмами. Процессорные мощности современных смартфонов позволяют нейронным сетям доделывать фотографии.

Благодаря этому смартфон способен справиться с ночной съёмкой, в которой могут спасовать профессиональные камеры. Нейросетевые алгоритмы в смартфонах используются и для других задач: зум, повышение детализации, борьба с шумами.

Смартфон начинает делать снимки, когда вы ещё только запускаете приложение. И для того, чтобы, например, добиться боке при съёмке человека (а выше мы писали, что для этого нужна широкая матрица и светосильный объектив) нейросети в смартфоне выполняют сложные вычисления. 

Сначала они сегментируют изображение, то есть, определяют, какие объекты есть на снимке. Это нужно, чтобы отделить объекты от фона. Потом она простраивает карту глубины, и только потом размывает фон. 

Заключение

Телефоны — полноценный боевой юнит профессионального фотографа. Дуэт прокачанного железа и алгоритмов позволяет делать отличные снимки. Просто нужно иметь в виду их ограничения и делать осознанный выбор.