Najít v dnešní době více či méně drahý smartphone ve výprodeji s jedním fotoaparátem na zadním panelu je téměř nemožný úkol. Proč? Protože více foto senzorů vám umožní dělat věci, které jeden senzor nedokáže. A existuje mnoho přístupů k realizaci této myšlenky.

V tomto článku o tom budeme mluvit. Proč má drtivá většina špičkových smartphonů a mnoho smartphonů střední třídy dva, tři nebo dokonce čtyři fotoaparáty? Každý měsíc výrobci uvolňují levnější mobilní telefony s touto „funkcí“, takže nebude zbytečné chápat její význam.

Přístup „dva (tři, čtyři) jsou lepší než jeden“.

Různé fotomoduly a objektivy mohou hrát různé role. Objektiv s nízkou světelností a širokým úhlem záběru odvede skvělou práci při zachycení detailních detailů blízkého objektu, ale bude mít špatný výkon při zachycení pohyblivého cíle. Dlouhý objektiv vám umožní fotografovat něco na dálku, ale umožní, aby se k senzoru dostalo méně světla.

Tady jde také o to, že smartphony jsou ve srovnání s plnohodnotnými fotoaparáty velmi malinké věci. Fotomodul nemůže mít tloušťku větší než několik milimetrů, což znamená pro inženýry vážná omezení. Přidání více kamer je skvělý způsob, jak tato omezení obejít.

Hlavní fotoaparát Galaxy S9 používá dva identické senzory, ale dvě různé čočky.

Kromě toho je velmi důležité pamatovat na roli následného zpracování obrazu. Výrobci smartphonů soutěží nejen v tom, kolik fotoaparátů a jaké čočky mají nainstalované v jejich zařízeních, ale také v účinnosti vysoce komplexních algoritmů, které jsou zodpovědné za úspěšnou a správnou kombinaci všech informací získaných z různých senzorů. Google, Sony, Samsung a další je mají úplně jiné.

Výsledkem je, že obraz získaný pomocí několika fotoaparátů se jednoduše objektivně stává lepším než obvykle - díky následnému zpracování kombinuje výhody několika fotografií najednou a vyrovnají se nevýhody různých objektivů a snímačů. Takto funguje například technologie HDR – je pořízeno několik fotografií s různými úrovněmi expozice a výsledkem je HDR snímek s širokým barevným rozsahem.

Díky několika senzorům jsou vylepšeny všechny parametry fotografie (i videa, ale používají jiné, méně kvalitní a rychlejší algoritmy) - detaily, úroveň šumu, míra rozostření a vyvážení barev. Jen si musíte pamatovat, že přítomnost dvou a více kamer vůbec nezaručuje výsledek, který bude lahodit oku - ještě důležitější jsou správně nastavené post-processingové algoritmy.

Jedním z příkladů, jak takové algoritmy fungují, je bokeh efekt, který ve většině případů funguje úplně jinak než na tradičních DSLR fotoaparátech. Fotoaparáty chytrých telefonů jednoduše „chytře“ rozostřují pozadí snímku – s různou mírou úspěchu. Někdy to vede k úžasným výsledkům a někdy ke vzniku podivných artefaktů (například iPhone na jedné ze starších verzí firmwaru by mohl přidat malé zuby na zuby usmívající se osoby).

Příklady tohoto přístupu: iPhone X, iPhone XS, iPhone XS Max; Samsung Galaxy Note 9, Galaxy S9; LG V30; Huawei Mate 20 Pro

Optický zoom

Fotoaparáty chytrých telefonů dokážou mnoho věcí, ale jednu věc dělají velmi špatně – přibližují snímky. Objektivy mobilních telefonů díky své velikosti prostě nejsou schopny změnit ohnisko a zachytit dostatek informací. Za jediné výjimky lze považovat podivná řešení, jako je ta použitá v Samsung Galaxy S4 Zoom, ale ta se prostě neujala.

Použití dvou nebo více fotosenzorů nám umožňuje tento problém alespoň do určité míry vyřešit. Sekundární čočka moderních smartphonů je často navržena právě k tomu. Výsledek nezahanbí profesionální digitální fotoaparát s objektivem plné velikosti, ale stále je mnohem lepší než výsledky získané s použitím běžného digitálního zoomu (který jednoduše zvětší obraz pomocí relativně primitivních algoritmů).

Například Apple nazývá hlavní fotoaparát na špičkových iPhonech „širokoúhlý“ a sekundární fotoaparát „teleobjektiv“. Právě ta pomocná pomáhá přiblížit snímek přibližně dvojnásobně bez velké ztráty kvality.

Sekundární (nebo jeden ze tří nebo čtyř) senzorů má obvykle jiný indikátor propustnosti světla než ten hlavní – poměr clony k průměru objektivu. Zde také vstupují do hry algoritmy, bez kterých by spojení dvou obrázků bylo prostě nemožné. Různí výrobci k tomu všemu přidávají své vlastní „triky“ – například Samsung umožňuje „doplnit“ přibližný obrázek chybějícími oblastmi, které byly zachyceny hlavním modulem a zpracovány samostatným algoritmem, aby se lépe shodoval s obrázkem z sekundární.

Příklady tohoto přístupu: iPhone X, iPhone XS, iPhone XS Max; Samsung Galaxy Note 9, Galaxy S9; LG V30

Přístup Čaroděje ze země Oz

Dobře, „Čaroděj ze země Oz“ není přesně technický termín. Jednoduše tak bychom navrhli nazvat přístup, ve kterém se současně používají barevné a monochromatické (černé a bílé) fotosenzory.

Obvyklá nastavení fotografií v takových chytrých telefonech vám umožní získat fotografii s vyšší úrovní detailů – opět, notoricky známé algoritmy berou informace z monochromatické fotografie a přidávají je k barevné, čímž ji nakonec znatelně vylepšují.

Snímky zachycené monochromatickým snímačem a snímačem barev telefonu Essential Phone.

Opět zde hodně záleží na implementaci algoritmů. Kromě zvýšení úrovně detailů obrazu umožňuje monochromatický snímač také rychlejší práci systému automatického ostření a dokonce zobrazení výsledku více objektivů v reálném čase.

Některé společnosti - například Huawei se svým P20 Pro - používají několik přístupů, které jsme popsali najednou. P20 Pro má tři snímače – 20megapixelový hlavní snímač, pomocný s trojitým zoomem a monochromatický, který zlepšuje čistotu výsledného snímku.

Přístup Google Pixel a budoucnost tohoto odvětví

A co Google se svou vlajkovou lodí Pixel 3 a Pixel 3 XL? Tyto modely jsou považovány za špičkové a používají pouze jednu kameru na zadním panelu – proč? No, tady je všechno extrémně jednoduché.

Google je společnost, která v průběhu svých aktivit nasbírala snad více informací než jakákoli jiná organizace, která kdy na naší planetě existovala. K dispozici má tisíce, miliony a miliardy fotografií a videí, na kterých jsou pomocí výkonných serverů trénovány algoritmy umělé inteligence.

Chápete, o co jde? Google věří (a zcela oprávněně – stačí se podívat na hodnocení DxOMark), že vše mají na starosti algoritmy, kterým stačí jeden obrázek, aby dokázaly zázraky. A funguje to! Stačí se podívat na mimořádné výsledky nočního režimu Pixel 3 nebo jeho portrétní snímky. Obecně má i tento přístup právo na existenci. Poskytnou tyto algoritmy ještě působivější výsledky, pokud bude mít Pixel 4 dva nebo tři fotografické moduly? Vše záleží na inženýrech Googlu a jeho ochotě riskovat. No, prozatím jsou jeho zařízení již téměř před všemi konkurenty.

co bude dál? A pak bude všechno ještě zajímavější. HMD Global například na výstavu Mobile World Congress 2019 v Barceloně přiveze nový vlajkový smartphone Nokia 9 PureView, který obdrží hned pět fotoaparátů. K čemu budou všechny potřeba? Zatím to není jasné. A v roce 2019 začnou chytré telefony používat speciální senzory jako 3D Time-of-flight, které měřením rychlosti světla pohybujícího se k objektu a zpět umožňují vypočítat hloubku jeho umístění v záběru. Tyto senzory v kombinaci s tradičními by měly udělat fotografie ještě realističtější a detailnější.

Jak vybrat smartphone, který fotí a natáčí lépe než ostatní? Dříve byla hlavní rada „nenechte se zmást počtem megapixelů“, ale nyní se přidává také „nenechte se zmást počtem fotoaparátů“. Hlavní je výsledek, takže ho jen zhodnoťte pomocí odborných recenzí. Například stejná laboratoř DxOMark.

V letošním roce je viditelný zejména trend navyšování počtu fotoaparátů v chytrých telefonech. Kromě značkového Google Pixel již neexistují žádné významné značky, jejichž sortiment zahrnuje modely pouze s „obyčejným“ jediným fotoaparátem.

A pokud dříve dostávaly duální fotoaparáty pouze špičkové chytré telefony, dnes se již běžně vyskytují v zařízeních střední třídy a dokonce i na základní úrovni.

Letošní rok je také pozoruhodný vzhledem smartphonu Huawei P20 Pro, kde na zadní panel již nebyly nainstalovány dva, ale hned tři fotoaparáty!

K Huawei se třemi fotoaparáty se vrátíme později, ale nyní si povíme něco o běžných modulech duálního fotoaparátu.

Co nabízí duální fotoaparát?

Díky přirozené paralaxe dvou kamer umístěných v určité vzdálenosti je možné lépe realizovat efekt digitálního rozostření pozadí. V mnoha moderních chytrých telefonech je tento režim spojen s focením portrétů.

Objekt zůstává ostrý a pozadí je dále rozmazané.

Výběr objektu s rozostřením (Samsung Galaxy S9+)

Běžná střela
Použití efektu rozostření

Výsledný obraz začíná připomínat záběry ze seriózních systémových kamer, kde je takového rozostření, nazývaného také bokeh, dosaženo přirozeně díky zvláštnostem kombinace matrice a objektivu.

Před příchodem duálních fotoaparátů byl tento efekt přítomen i mezi funkcemi u některých smartphonů, ale jak již bylo zmíněno výše, s duálními fotoaparáty lze rozostření udělat lépe, i když to samozřejmě stále není dokonalé.

Další (druhá) kamera může mít také jiný úhel pohledu.

Pokud je jeho pozorovací úhel širší než u hlavního fotoaparátu, bude v záběru zahrnuta širší oblast snímání. Tato možnost implementace se v chytrých telefonech příliš často nenachází. Jako příklad můžeme uvést smartphony LG (G5, G6, LG G7 ThinQ, V20, V30).

LG G5 má přídavný fotoaparát s širším pozorovacím úhlem

Výběr mezi hlavním a sekundárním fotoaparátem se širokým pozorovacím úhlem ve smartphonu LG G5 se

Častější možností je, když má přídavná kamera užší pozorovací úhel. V důsledku toho je implementována funkce zoom. Ekvivalentní ohnisková vzdálenost sekundární kamery je obvykle dvojnásobkem ekvivalentní ohniskové vzdálenosti primární kamery, což má za následek 2x zoom.

To se nachází ve smartphonech od Apple iPhone, Samsung, HTC a mnoha dalších.

Sekundární fotoaparát Samsung Galaxy S9+ má vyšší ekvivalentní ohniskovou vzdálenost a poskytuje užší zorné pole

Fotografování s hlavním a sekundárním fotoaparátem s 2x zoomem (Samsung Galaxy Note8)

Hlavní fotoaparát
Přídavná kamera

Stále ale existují situace, kdy mají oba fotoaparáty stejný pozorovací úhel. To je implementováno u špičkových smartphonů Huawei a Honor. Zde je použito proprietární řešení, kdy snímač přídavného fotoaparátu není barevný, ale černobílý (na pixelech nejsou barevné filtry).

Podle výrobce jsou ve výsledném snímku sloučena přijatá data ze dvou snímačů, což dává výhodu v kvalitě. Navíc je možné vytvářet „přirozené“ černobílé fotografie pomocí matrice bez barevných filtrů.

Mimochodem, ve svém prvním a zatím jediném smartphonu s duálním fotoaparátem Sony Xperia XZ2 Premium výrobce použil řešení podobné Huawei se stejnými pozorovacími úhly a použitím přídavného černobílého fotoaparátu.

Dejte nám víc! Vznik smartphonu se třemi fotoaparáty

Huawei letos vydal po fotografické stránce velmi zajímavý smartphone P20 Pro. Jeho unikátní vlastností je přítomnost tří kamer na zadním panelu!

Pointa je, že k tradiční kombinaci dvou kamer se stejnými pozorovacími úhly (hlavní a doplňková černobílá) od Huawei přidali další kameru s užším pozorovacím úhlem. Je pozoruhodné, že v tomto případě není ekvivalentní ohnisková vzdálenost dvakrát vyšší, jako obvykle, ale třikrát. Ukazuje se, že zoom je již trojnásobný (3X).

Úskalí

Přídavné fotoaparáty zpravidla nejsou zdaleka tak kvalitní jako ty hlavní. Je to dáno jak technickými, tak finančními vlastnostmi.

Jsou zpravidla jednodušší, mají menší velikost snímače, nižší clonový poměr, jsou výrazně horší než ty hlavní v autofokusu a citlivosti, často postrádají systém optické stabilizace, nepodporují řadu funkcí atd.

Není divu, že v obtížných podmínkách (v noci nebo při nedostatečném osvětlení), i když je vybrána přídavná kamera, může být fotografování stále prováděno hlavní (to poskytují vývojáři).

Rozdíl mezi fotoaparáty může být ještě znatelnější u smartphonů střední a základní úrovně, kde je jako doplňkový instalován naprosto vyloženě odpad.

Trocha historie

První smartphony s duálními fotoaparáty se začaly objevovat již velmi dávno.

Můžete si pamatovat LG Optimus 3D, vydaný v únoru 2011, poté se objevil v březnu 2011 a byl oznámen asi o rok později.

Ale účel duálních fotoaparátů výše uvedených modelů byl úplně jiný. V té době bylo trendem 3D video (stereoskopické) a pro pořizování stereoskopických fotografií a videí byly potřeba duální fotoaparáty, které pak bylo možné prohlížet s 3D efektem na speciálních obrazovkách těchto smartphonů.

První pokus o použití duálního fotoaparátu pro zvýraznění objektu v záběru s rozmazáním lze nazvat (březen 2014). Nutno ale říct, že kvalita rozmazání u One (M8) byla velmi špatná.

V prosinci 2014 byl Honor 6 Plus vybaven duálním fotoaparátem pro rozostření pozadí a slučování fotografií.

Samsung Galaxy Note8

Sony a HTC se držely velmi dlouho (kromě HTC One (M8)). V souladu s tím společnost vydala své dvoukomorové prvorozence až v roce 2018.

Sony Xperia XZ2 Premium

Na první pohled se může zdát, že duální fotoaparát je jen další marketingový tah. Ale ve skutečnosti to není tak úplně pravda. V článku „Amatérská fotografie: výběr vybavení“ jsme již psali, že hlavní nevýhodou smartphonů ve srovnání s kompaktními digitálními fotoaparáty je chybějící optické zvětšení nebo „zoom“. Tradiční fotoaparát smartphonu má širokoúhlý objektiv, který za prvé není vůbec vhodný pro fotografování obličejů - ukázalo se, že jsou příliš konvexní, s nepřirozenou geometrií. Za druhé, některé vzdálené objekty se ukázaly být obecně malé.

Zoom objektiv ve fotoaparátech je poměrně složitá konstrukce, ale zkrátka čočky se v něm posouvají dál a blíž k sobě. To je důvod, proč jsou všechny čočky ve fotoaparátech tak vypouklé, s výjimkou určitých modelů kompaktních fotoaparátů od Sony, kde je čočka vyrobena v jedné rovině s tělem, uvnitř je jednoduše instalováno zrcadlo pod úhlem 45 stupňů a čočky se pohybují podél těla. .

Ve smartphonu je zkrátka na všechnu tu mechaniku a optiku místa příliš málo. Můžete udělat matici (fotosnímač) a čočky malé, ale pak utrpí kvalita obrazu. Zdálo by se, že situace je patová.

Řešení se ale ukázalo jako velmi jednoduché – stačí nainstalovat ne jeden fotoaparát, ale dva, s různou ohniskovou vzdáleností objektivů. Nechte jeden objektiv mít ekvivalentní ohniskovou vzdálenost, například 24 mm (širokoúhlý), a druhý - 50-55 mm (normální ohnisková vzdálenost). Tímto způsobem můžete provést optický zoom 2x jednoduše přepnutím kamery v softwaru.

Vzhledem k tomu, že v dnešní době nejsou náklady na samotný modul fotoaparátu ve smartphonu (i velmi kvalitním) tak vysoké, nemá zdvojení fotoaparátu prakticky žádný dopad na cenu vlajkových smartphonů.

Optický zoom však není jediným využitím druhého fotoaparátu. Než se 2x zoom stal trendem, používali různí výrobci druhý fotoaparát k jiným účelům. V LG G6 měl přídavný modul naopak ještě kratší ohniskovou vzdálenost a proměnil se tak v ultraširokoúhlý objektiv. A v Huawei P9 pořizoval druhý fotoaparát pouze černobílé snímky, ale s vyšší citlivostí na světlo. Software smartphonu zkombinoval snímky z obou fotoaparátů a dosáhl tak menšího šumu a větší ostrosti než při použití pouze prvního fotoaparátu.

Jelikož však módu druhého fotoaparátu v podstatě zavedl Apple ve svém iPhonu 6 Plus, dříve či později všichni výrobci došli přesně k řešení, které tato společnost představila, a to: 2x optický zoom. Jak jsme však již viděli u Huawei P9, informace z obou modulů lze využít ke zlepšení kvality snímků.

Duální fotoaparát skutečně rozšiřuje funkcionalitu fotografování chytrými telefony. Umožňuje například softwaru oddělit pozadí od objektu (objekt je to, na co je zaostřeno objektiv fotoaparátu). Pozadí pak lze rozostřit a vytvořit dojem „profesionálního“ portrétu nebo zcela odstranit – jako by byl portrét pořízen v profesionálním studiu.

Téměř všichni výrobci smartphonů také jednomyslně slibují, že v každém případě se při natáčení použijí informace z obou fotoaparátů k odfiltrování šumu a dosažení větší ostrosti. To se však může ukázat jen jako čistě marketingový tah. Pokud například porovnáte „jednokomorový“ iPhone 8 a „dvoukomorový“ iPhone 8 Plus, ukáže se, že při fotografování širokoúhlým fotoaparátem není možné zaznamenat žádný rozdíl. Pokud se data ze širokoúhlého fotoaparátu nepoužijí při focení druhým fotoaparátem – dávalo by to smysl. Faktem je, že opět fyzikální zákony neumožňují současným technologiím implementovat stejnou clonu pro širokoúhlé a „normální“ fotoaparáty smartphonů, takže hlavní širokoúhlý fotoaparát má větší clonu a je schopen fotografovat méně šumu ve tmě než dodatečného.

Jedním z hlavních trendů ve světě chytrých telefonů v roce 2017 byly duální fotoaparáty. To zdaleka není inovace, protože HTC se rozhodlo použít dva moduly fotoaparátu současně ve smartphonech poprvé v Evo 3D (2011) a později v One M8 (2014). Tchajwanská implementace nezískala na trhu širokou popularitu. A tak se v roce 2017 výrobci rozhodli opět spolehnout na duální fotoaparáty.

Tentokrát vše klaplo. Po vydání LG G5 v roce 2016 se Apple rozhodl reagovat na své konkurenty – stal se první vlajkovou lodí společnosti s duálním fotoaparátem. Výsledkem je, že téměř všechny známé společnosti přišly na duální fotoaparáty - nyní je používají Samsung, Apple, Huawei, LG, Nokia, Xiaomi, Meizu, Lenovo (Motorola), Essential, ZTE a dokonce i malí čínští prodejci jako UMIDIGI, Doogee, Vernee a další.

HTC Evo 3D s duálním fotoaparátem, 2011

Všechny používají různé systémy duálních fotoaparátů: některé se zaměřují na monochromatický snímač, některé na širokoúhlý a jiné na teleobjektiv. Trashbox se rozhodl přijít na to, co to či ono duo fotomodulů nabízí, jak funguje a také jaké jsou výhody a nevýhody řešení používaných výrobci.

Snímač hloubky

Začneme snímačem hloubky, protože se jedná o nejjednodušší možnou formu duálního kamerového systému. V tomto případě je hlavní fotoaparát doprovázen druhým senzorem, jehož jedinou funkcí je vytvoření trojrozměrné mapy oblasti fotografovaného objektu. Jak možná víte, člověk vidí trojrozměrný svět ve dvourozměrné projekci, ale je schopen si vytvořit úplný obraz o vzdálenosti, tvaru, velikosti a hloubce okolních objektů. Zodpovídají za to naše oči, které mají stereoskopickou schopnost díky různým perspektivám.

Hloubkový senzor v systému duálního fotoaparátu funguje podobně jako hlavní fotoaparát. Pomocí sekundárního modulu vám duální fotoaparát může zhruba říct, jak daleko jsou objekty před ním vůči sobě navzájem. Tyto informace se pak použijí k oddělení objektu v popředí od pozadí.

Příklad toho, jak funguje snímač hloubky na HTC One (M8)

Hlavním rysem duálního fotoaparátu s tímto snímačem je vytvoření realistického efektu hloubky ostrosti. Technologie ve své podobě pochází z fotoaparátů DSLR s jejich velkými snímači a objektivy, ale chytré telefony nedokážou znovu vytvořit efekt stejně malé hloubky ostrosti. Hloubkový senzor nejprve detekuje hranice objektu v popředí a poté aplikuje efekt rozostření na okolní oblast. Podotýkám, že získaný výsledek je velmi blízký, ale iluzorní.

Teoreticky i v praxi má hloubkový senzor svá úskalí. Pokud fotografovaný objekt nemá hloubku (například můžete fotografovat něco plochého), fotoaparát to nedokáže detekovat a spolu s pozadím rozmaže okraje objektu. I když hloubkový senzor odvede svou práci perfektně, výsledek stejně nevypadá přirozeně. U DSLR se intenzita rozostření zvyšuje se vzdáleností od zaostřovacího bodu. U smartphonů tomu tak není.

Duální kamerové systémy se speciálním hloubkovým senzorem jsou jednou z nejvzácnějších dvojic fotomodulů. Poprvé byl takový systém nainstalován ve vlajkové lodi HTC One (M8) - toto je nejoblíbenější příklad. V dnešní době se hloubkový senzor používá v chytrých telefonech, jako je Lenovo K8 Plus, tedy nikoli ve vlajkových modelech.

Monochromatický fotoaparát

O něco populárnější implementací sekundárního fotomodulu je monochromatický fotoaparát. V takovém systému je hlavní fotoaparát doplněn o podobný snímač, jehož zvláštností je monochromatické snímání. Oba fotoaparáty mají většinou stejné snímače, clonové poměry, objektivy a ostřící systémy. Jediný rozdíl mezi nimi je, že druhý fotoaparát postrádá barevný filtr RGB. To znamená, že monochromatický snímač nedokáže zachytit barevné informace, ale dokáže zachytit více světla než běžný fotoaparát.

Duální fotoaparát s monochromatickým snímačem pořídí dvě fotografie současně. Princip fungování takového systému spočívá ve spojení snímků z obou kamer do jednoho snímku. Výsledkem je, že oba kombinované obrázky mají podrobnější informace a sníženou hladinu šumu. Navíc můžete monochromatickým fotoaparátem pořizovat pouze černobílé fotografie a získat tak nejvyšší kvalitu obrazu. Barevný modul nemůže poskytnout takový výsledek ani po aplikaci B&W efektu.

Černobílý režim monochromatického fotoaparátu na Huawei P9

Jedním z prvních smartphonů s přídavným monochromatickým fotoaparátem je vlajková loď Huawei P9. Od té doby čínská společnost neustále vylepšuje svůj duální kamerový systém a dnes má nejlepší monochromatický senzorový systém. Za zmínku stojí, že Leica, populární německý výrobce, který vyrábí prémiové fotoaparáty a optiku, se podílí na vývoji duálních fotoaparátů a algoritmů zpracování pro Huawei.

Širokoúhlý fotoaparát

Duální fotoaparát s širokoúhlým objektivem poprvé debutoval ve smartphonu LG G5 začátkem loňského roku. LG do své nové vlajkové lodi nainstalovalo 16megapixelový primární snímač (29 mm) se světelností f/1,8 a přídavný 8megapixelový snímač (12 mm) se světelností f/2,4. Ohnisková vzdálenost 12 mm poskytuje sekundární kameře výrazně širší zorné pole, které zachycuje mnohem širší oblast scény, aniž by bylo nutné záměrně se vzdalovat od objektu.

Širokoúhlý fotoaparát se používá především u vlajkových lodí LG. Takovým systémem nedávno vybavila Motorola svůj nový smartphone Moto X4. Širokoúhlý objektiv přináší do mobilní fotografie jedinečnou perspektivu, kterou nemůže nabídnout žádný jiný fotoaparát chytrého telefonu. Širokoúhlý snímač kromě praktické hodnoty (např. zachycení velké skupiny lidí na blízko) umožňuje také vytvářet nádherné krajiny zachycením celé nebo alespoň většiny scény.

Širokoúhlé a ultraširokoúhlé režimy na LG G5

První generace širokoúhlých fotoaparátů měly své nevýhody. Uživatelé G5 a V20 si stěžovali na špatnou kvalitu obrazu v ultraširokých pozorovacích úhlech a silné zkreslení scény v rozích. Společnost LG však nadále neustále zlepšuje nastavení duálního fotoaparátu s širokoúhlým objektivem. V nejnovější vlajkové lodi V30 ztratil sekundární objektiv své hlavní nevýhody - kvalita obrazu se znatelně zlepšila a zkreslení snímků se výrazně snížilo.

S dobrou implementací může být takovýto duální kamerový systém skutečně velmi užitečný, pokud jde o určité scénáře fotografování. LG jde svou vlastní cestou a to je dobře.

Teleobjektiv

Dostáváme se k poslední a nejčastější možnosti ze všech duálních kamerových systémů – teleobjektivu. V tomto provedení je primární modul spojen s druhým snímačem s teleobjektivem. Teleobjektiv je přesným opakem systému širokoúhlých fotoaparátů. Ve skutečnosti vám umožňuje přiblížit pouze fotografovaný objekt, nikoli celou scénu.

Od uvedení iPhonu 7 Plus (prvního smartphonu Apple s duálním fotoaparátem) se výrobci zaměřili na teleobjektiv jako na druhý fotoaparát pro značkové smartphony. Teleobjektiv v současnosti nabízí 2x optický zoom, což znamená, že sekundární snímač v takovém systému má dvojnásobnou ohniskovou vzdálenost. OPPO na veletrhu MWC 2017 v Barceloně představilo inovativní duální kamerový systém s rekordním 5x optickým zoomem, ale toto řešení má ke komerčnímu uvedení ještě daleko.

Širokoúhlý (nahoře) a teleobjektiv (dole) na iPhone 7 Plus

Teleobjektiv má mnoho výhod. Za prvé, co je nejvíce zřejmé, je získání 2x optického zoomu bez ztráty kvality obrazu. Upscaling fotografií ze smartphonu byl až dosud převážně digitální, ale s teleobjektivem se můžete rychle „přiblížit“ k objektu s minimální ztrátou kvality. A protože je nyní k 2x optickému zoomu použit digitální zoom, výsledky jsou mnohem efektivnější.

Portrétní režim s funkcí studiového osvětlení na iPhonu 8 Plus

Focení teleobjektivem má i další výhody. Teleobjektivy jsou skvělé pro portréty, protože mají minimální zkreslení a snímají objekt plynuleji než širokoúhlý objektiv. Většina výrobců dnes také implementuje efekt rozostření pozadí. Kombinace teleobjektivu a rozostření pozadí posouvá klasickou portrétní fotografii téměř na úroveň DSLR – výsledek je tak působivý, že ne každý uvidí rozdíl. Samozřejmě bychom neměli zapomínat na moderní algoritmy zpracování.

Jaké jsou nevýhody

Jedinou nevýhodou většiny duálních kamerových systémů je to, že žádný výrobce dosud nedokázal dosáhnout plné parity pro oba moduly. Přídavné snímače mají oproti hlavnímu fotoaparátu nižší světelnost (od f/2,4 do f/2,8, přičemž běžné fotoaparáty již dosáhly rekordní f/1,6) a nejsou vybaveny optickou stabilizací obrazu. V letošním roce dostaly OIS pro dva fotoaparáty současně pouze dvě vlajkové lodě – Samsung Galaxy Note 8 a Apple iPhone X.

Vzhledem k tomuto rozdílu ve vlastnostech duálních fotoaparátů existuje znatelný rozdíl v kvalitě, pokud jde o fotografování se specifickým modulem (pouze širokoúhlý nebo pouze teleobjektiv). Úroveň fotografických možností, které dnes mobilní zařízení jako Galaxy Note 8 nebo iPhone X nabízejí, je však neuvěřitelně vysoká.

Jaké jsou vyhlídky?

Vývoj fotoaparátů pro chytré telefony za posledních pár let skutečně předčil všechna očekávání. Není pochyb o tom, že technologie duálního fotoaparátu je budoucností mobilní fotografie. Již nyní jsou vybaveny nejen vlajkovými loděmi, ale také zařízeními střední třídy a dokonce i některými rozpočtovými modely. Nový život pro černobílé fotografie, portrétní režim s rozostřeným pozadím přímo z DSLR, kvalitní bezztrátový zoom, vyšší detaily – to vše nyní umí chytré telefony díky duálním fotoaparátům.

V únoru loňského roku jsem už blogoval o tom, že duální fotoaparáty. Přesně to se stalo (nejsem přední analytik, pokud něco, bylo to prostě zřejmé :)). Mobilní fotografii je nakonec potřeba někde vyvinout; pouhé zvyšování megapixelů je neúčinné. A protože fyzicky malá velikost senzorů fotoaparátu telefonu a omezení optiky neumožňují „otočit se“, musíme hledat alternativní řešení.

Dnes mají vlajkové lodě s duálními fotoaparáty (samozřejmě nejen ony) HTC, LG, Huawei, Xiaomi, ASUS, ZTE, Lenovo a samozřejmě Apple. Snad jen Samsung z nějakého důvodu tento trend ignoroval. Možná kvůli technickým problémům. Ostatně nedávno jsem slyšel, že raný prototyp Galaxy S8 měl ještě duální modul.

Nutno podotknout, že samotná technologie není nová. Pokud si vzpomínáte, v letech 2010-2011 nastal boom domácího 3D. A to se týkalo nejen televizí, ale i chytrých telefonů. Modely HTC Evo 3D a LG Optimus 3D byly vybaveny moduly duálních fotoaparátů pro natáčení 3D videa a jejich obrazovky zobrazovaly 3D obsah bez brýlí. To je trend na trhu i u televizí. A telefony produkovaly obraz „slepýma očima“ a nikomu se to nelíbilo. Duální fotoaparáty v nich sloužily pouze k vytváření stereo fotografií a videí. Ale výhody technologie jsou ve skutečnosti větší.

Co je dobrého na dvou hlavních fotoaparátech?

Za prvé, dvě kamery rozšiřují „zorné pole“. Pokud je pouze jeden modul, pak je univerzální - vhodný jak pro krajinářství, tak pro makrofotografii. Ale druhý modul lze nainstalovat s širokým pozorovacím úhlem a pořizovat skvělé panoramata bez „softwarového“ lepení.

Za druhé, duální modul zvyšuje jasnost a kontrast fotografií. Každá kamera může snímat mírně odlišně a zdůrazňovat jiné detaily. Oba rámečky se pak spojí a vytvoří dokonalý obraz.

Za třetí, optický zoom. Na přání jej lze nainstalovat pro jeden kamerový modul, čímž se však zvětší velikost smartphonu, což není pro výrobce dobré. Když jsou k dispozici dva objektivy, jeden může být širokoúhlý (zachytí více v záběru) a druhý může být dlouhý úhel (viz dále). Tímto způsobem můžete získat 2-3x zoom bez kompromisů v kvalitě obrazu.

No, za čtvrté - krásný bokeh (rozostření pozadí). V principu něco podobného umí smartphony s jedním modulem, ale s duálními fotoaparáty je efekt mnohem lepší. První fotoaparát totiž zaostří na vybraný objekt a druhý efektně rozmaže pozadí. Obrázky se pak spojí dohromady.

To jsou všechny hlavní výhody duálních modulů. Každý výrobce však implementuje technologii jinak, pojďme se tedy vrhnout na specifika.

Přístup Applu

Jak víte, pouze starší iPhone - 7 plus - je obdařen duálním fotoaparátem. V prvé řadě Apple tímto krokem vyřešil důležitý problém v mobilním světě – obtížnost použití plného optického zoomu. Jak je popsáno výše, druhý fotoaparát má objektiv s dlouhou ohniskovou vzdáleností a ve srovnání s prvním poskytuje zoom bez digitálního zoomu. Vše funguje velmi přehledně, díky softwaru.

Z možnosti fotografování portrétů těží i fakt, že oba fotoaparáty mají rozdílnou ohniskovou vzdálenost. O této „funkci“ jsem již psal výše - snímky ze dvou fotoaparátů jsou kombinovány, ve výsledku je fotografovaný objekt co nejjasnější a pozadí je umělecky rozmazané. Možná se někdy zdá, že efekt je příliš „umělý“, ale přesto jej obě kamery implementují mnohem lépe než čistě softwarová řešení.

Apple má také napodobitele. Nový ASUS Zenfone 3 Zoom (představen začátkem tohoto roku) má také duální fotoaparát. A na rozdíl od svého předchůdce poskytuje ZenFone Zoom (který používal vícečočkový systém) 2x zoom čistě díky různým ohniskovým vzdálenostem. Model také podporuje fotografování portrétů vedle sebe a také nabízí superrychlé automatické ostření s fázovou detekcí.

LG

Dávno před uvedením sedmého iPhonu byla představena modulární vlajková loď LG G5 s duálním fotoaparátem. Pravda, málokdo si na tuto skutečnost ještě vzpomene, jelikož telefon na trhu téměř nikdo neviděl. Snažili se udělat G6 úplně jinou, ale stále má dva hlavní fotoaparáty.

Zajímavé je, že LG využívá technologii dvou fotoaparátů jinak než ostatní výrobci. Druhý objektiv zde není dlouhoohniskový, ale spíše širokoúhlý – se zorným úhlem celých 125 stupňů. Neexistuje žádná analogie k optickému zoomu, ale můžete fotit nádherná panoramata – do záběru se toho vejde HODNĚ! Je pravda, že okraje mohou být „rozmazané“, ale to není pro každého kritické.

Huawei

Tato značka jako jedna z prvních „oživila“ duální fotoaparát ve smartphonu. Model Honor 6 Plus se začal prodávat začátkem roku 2015. Od té doby vlajkové lodě Huawei vždy přicházejí s duálními moduly. Včetně oblíbeného P9 a nejnovějšího P10. A je zde velmi zajímavá funkce: jedna kamera pořizuje výhradně monochromatické snímky. To znamená, že zachytí více světla, produkuje lepší ostrost a je také ideální pro fotografování při slabém osvětlení. Výsledkem je spojení obrazu ze dvou kamer do vysoce kvalitního obrazu.

„Vedlejším“ plusem je, že černobílé fotografie pořídíte ve výborné kvalitě (tedy lepší než běžné, programově „odbarvené“).

Huawei však není jediný, kdo tuto technologii využívá. Loni na podzim oznámil hardwarový gigant Qualcomm platformu Clear Sight, další ztělesnění stejného nápadu s monochromatickými fotografiemi. Kamery jsou dodávány v hotovém „čipu“, který snadno využije každý výrobce smartphonu. Zejména Xiaomi Mi 5s Plus se může pochlubit technologií Clear Sight.

Minulost, přítomnost a budoucnost duálních fotoaparátů

Jak již bylo řečeno v úvodu, současný boom duálních fotoaparátů není první svého druhu. Kdysi byli Korejci průkopníky v oblasti techniky – ještě v roce 2007 byl pro tuzemský trh představen model Samsung SCH-B710. Byl vybaven dvěma kamerami (každá 1 MP) a displej mohl reprodukovat stereo obraz. Zdá se, že telefon se nestal populární, protože neexistovalo žádné pokračování.

V roce 2011 byly prodány tri-dash LG Optimus 3D Max a HTC Evo 3D. Niche modely stěží přitahovaly pozornost kupujících. A protože dva hlavní fotoaparáty sloužily výhradně k natáčení 3D, které se neprosadilo, myšlenku nerozvinuli.

V roce 2014 si HTC v marné snaze znovu získat zájem o své produkty znovu vzpomnělo na technologii dvou fotoaparátů. Vlajková loď HTC One M8 byla vybavena hlavním a sekundárním fotoaparátem (4 MP UltraPixel + 2 MP). Druhý byl vhodný pouze pro rozmazání pozadí. A to bylo provedeno volitelně - po natáčení v galerii.

Stejnou technologii pak použilo ZTE v řadě Axon a phabletu Grand X Max 2 a Xiaomi v Redmi Pro. Plus několik dalších čínských výrobců. Je aktuální i dnes. Huawei má podobnou implementaci „duální kamery“ v rozpočtovém modelu Honor 6X. Jeden modul je plnohodnotný 12-megapixelový, druhý je pomocný 2-megapixelový (použitelný pouze pro „bokeh“, ale i tak zajímavá „funkce“, aby mezi konkurenty vynikla).

Někdy jsou na předním panelu smartphonu nainstalovány dvě kamery. Funkce „zoom“ je zde relevantní - můžete bez problémů pořizovat pravidelné a skupinové selfie. Tato implementace se nachází v LG V10/V20, Vivo X9.

Aktuální vlajkové lodě již byly zmíněny výše - iPhone 7+, LG G6, Huawei P9/P10.

Jaká je budoucnost duálních fotoaparátů? Společnost Oppo začátkem tohoto roku představila zajímavou technologii. Říká se tomu 5X Precision Optical Zoom – jak snadno pochopíte, mluvíme o 5x optickém zoomu. Využívá také dva fotosenzory, na těle smartphonu však nejsou žádné dvě čočky. Jeden ze snímačů je ukryt uvnitř těla, je použit systém pohyblivých čoček, umístěný pod úhlem 90 stupňů. Díky tomu je možné zachovat extrémně tenké tělo smartphonu. Obecně design připomíná periskop (světlo se ke snímači dostává přes speciální hranol a skleněné okénko).

Samozřejmě, že při takovém zvětšení jakýkoli chvění ruky rámeček rozmaže. Proto OPPO také vyvinulo pokročilý systém optické stabilizace pro fotosenzor i hranol: korekce se provádí v krocích po 0,0025 stupňů. Smartphony podporující OPPO superzoom ještě nebyly vydány, čekáme.

Další technologie, která využívá více kamer v chytrých telefonech, byla vyvinuta v útrobách projektu Google Tango. Mluvíme zde o rozšířené realitě. Je pravda, že je potřeba více kamer – tři nebo více. A všechny slouží ke sběru informací o dění kolem a simulaci virtuální reality. Mimochodem, smartphony na platformě Tango již existují, například Asus ZenFone AR. Myslím, že se tento nápad může dobře rozjet a Google na něm ne nadarmo pracuje.

Využití více hlavních fotoaparátů u smartphonů je každopádně zajímavé a slibné téma. Také si to myslíte? Chtěli byste smartphone s duálním fotoaparátem? Nebo je to všechno hýčkání?...