Nájsť v predaji drahší či menej drahý smartfón s jedným fotoaparátom na zadnom paneli je v dnešnej dobe takmer nemožná úloha. prečo? Pretože viacero fotografických snímačov vám umožňuje robiť veci, ktoré jeden snímač nedokáže. A existuje mnoho prístupov k implementácii tejto myšlienky.

V tomto článku si o tom povieme. Prečo má drvivá väčšina špičkových smartfónov a smartfónov so stredným rozpočtom dva, tri alebo dokonca štyri fotoaparáty? Každý mesiac výrobcovia vydávajú lacnejšie mobilné telefóny s touto „funkciou“, takže nebude zbytočné chápať jej význam.

Prístup „Dvaja (tri, štyri) sú lepšie ako jeden“.

Rôzne fotomoduly a šošovky môžu hrať rôzne úlohy. Objektív s nízkou clonou a širokým uhlom záberu odvedie skvelú prácu pri zachytení detailných detailov blízkeho objektu, no pri snímaní pohybujúceho sa cieľa bude fungovať zle. Dlhý objektív vám umožní fotografovať niečo na diaľku, ale umožní, aby sa k snímaču dostalo menej svetla.

Ide tu tiež o to, že smartfóny sú v porovnaní s plnohodnotnými fotoaparátmi veľmi maličké veci. Fotomodul nemôže mať hrúbku väčšiu ako niekoľko milimetrov, čo ukladá inžinierom vážne obmedzenia. Pridanie viacerých kamier je skvelý spôsob, ako tieto obmedzenia obísť.

Hlavný fotoaparát Galaxy S9 využíva dva identické senzory, no dve rôzne šošovky.

Okrem toho je veľmi dôležité pamätať na úlohu následného spracovania obrazu. Výrobcovia smartfónov súťažia nielen v tom, koľko kamier a aké šošovky majú nainštalované v ich zariadeniach, ale aj v účinnosti vysoko zložitých algoritmov, ktoré sú zodpovedné za úspešnú a správnu kombináciu všetkých informácií získaných z rôznych senzorov. Google, Sony, Samsung a ďalší ich majú úplne iné.

Výsledkom je, že obraz získaný pomocou niekoľkých fotoaparátov sa jednoducho objektívne stáva lepším ako zvyčajne - vďaka postprocesingu kombinuje výhody niekoľkých fotografií naraz a vyrovnávajú sa nevýhody rôznych objektívov a snímačov. Takto funguje napríklad technológia HDR – nasníma sa niekoľko fotografií s rôznymi úrovňami expozície a výsledkom je HDR obrázok so širokým farebným rozsahom.

Vďaka niekoľkým senzorom sú vylepšené všetky parametre fotografie (aj videa, ale využívajú iné, menej kvalitné a rýchlejšie algoritmy) - detail, úroveň šumu, miera neostrosti, vyváženie farieb. Musíte len pamätať na to, že prítomnosť dvoch alebo viacerých kamier vôbec nezaručuje výsledok, ktorý lahodí oku - správne nakonfigurované algoritmy post-processingu sú ešte dôležitejšie.

Jedným z príkladov fungovania takýchto algoritmov je bokeh efekt, ktorý vo väčšine prípadov funguje úplne inak ako na tradičných digitálnych zrkadlovkách. Fotoaparáty smartfónov jednoducho „inteligentne“ rozostrú pozadie obrázka – s rôznym stupňom úspechu. Niekedy to vedie k úžasným výsledkom a niekedy k objaveniu sa zvláštnych artefaktov (napríklad iPhone na jednej zo starších verzií firmvéru môže pridať malé zuby na zuby usmievajúcej sa osoby).

Príklady tohto prístupu: iPhone X, iPhone XS, iPhone XS Max; Samsung Galaxy Note 9, Galaxy S9; LG V30; Huawei Mate 20 Pro

Optický zoom

Fotoaparáty smartfónov dokážu veľa vecí, ale jednu vec robia veľmi zle – približujú obrázky. Šošovky mobilných telefónov vzhľadom na svoju veľkosť jednoducho nedokážu zmeniť zaostrenie a zachytiť dostatok informácií. Za jediné výnimky možno považovať podivné riešenia, aké sa používajú v Samsung Galaxy S4 Zoom, no tie sa jednoducho neujali.

Použitie dvoch alebo viacerých fotosenzorov nám umožňuje tento problém aspoň do určitej miery vyriešiť. Sekundárna šošovka moderných smartfónov je často určená práve na to. Výsledok nezahanbí profesionálny digitálny fotoaparát s objektívom plnej veľkosti, ale stále je oveľa lepší ako výsledky získané pomocou bežného digitálneho zoomu (ktorý jednoducho zväčší obraz pomocou relatívne primitívnych algoritmov).

Napríklad Apple nazýva hlavný fotoaparát špičkových telefónov iPhone „širokouhlý“ a sekundárny fotoaparát „teleobjektív“. Práve ten pomocný pomáha priblížiť obraz približne dvojnásobne bez veľkej straty kvality.

Sekundárne (alebo jeden z troch alebo štyroch) snímačov má zvyčajne iný indikátor priepustnosti svetla ako hlavný - pomer clony k priemeru objektívu. Tu do hry vstupujú aj algoritmy, bez ktorých by spojenie dvoch obrázkov bolo jednoducho nemožné. Rôzni výrobcovia k tomu všetkému pridávajú svoje vlastné „triky“ – napríklad Samsung umožňuje „doplniť“ približný obrázok chýbajúcimi oblasťami, ktoré zachytil hlavný modul a spracované samostatným algoritmom, aby sa lepšie zhodoval s obrázkom z sekundárny.

Príklady tohto prístupu: iPhone X, iPhone XS, iPhone XS Max; Samsung Galaxy Note 9, Galaxy S9; LG V30

Prístup Čarodejníka z krajiny Oz

Dobre, „Čarodejník z krajiny Oz“ nie je presne technický výraz. Takto by sme jednoducho navrhli nazvať prístup, v ktorom sa súčasne používajú farebné a monochromatické (čiernobiele) fotosenzory.

Zvyčajné nastavenia fotografií v takýchto smartfónoch vám umožňujú získať fotografiu s vyššou úrovňou detailov - opäť, notoricky známe algoritmy preberajú informácie z monochromatickej fotografie a pridávajú ich k farebnej, čím ju v konečnom dôsledku výrazne zlepšujú.

Obrázky zachytené monochromatickým snímačom a snímačom farieb telefónu Essential Phone.

Opäť tu veľa závisí od implementácie algoritmov. Okrem zvýšenia úrovne detailov obrazu umožňuje monochromatický snímač aj rýchlejšiu prácu systému automatického zaostrovania a dokonca aj zobrazenie výsledku viacerých šošoviek používateľovi v reálnom čase.

Niektoré spoločnosti – napríklad Huawei so svojím P20 Pro – využívajú viacero prístupov, ktoré sme opísali naraz. P20 Pro má tri snímače – 20-megapixelový hlavný snímač, pomocný s trojnásobným priblížením a monochromatický, ktorý zlepšuje čistotu výslednej snímky.

Prístup Google Pixel a budúcnosť tohto odvetvia

A čo Google so svojou vlajkovou loďou Pixel 3 a Pixel 3 XL? Tieto modely sa považujú za špičkové a používajú iba jednu kameru na zadnom paneli – prečo? Tu je všetko veľmi jednoduché.

Google je spoločnosť, ktorá počas svojich aktivít nazbierala snáď viac informácií ako ktorákoľvek iná organizácia, ktorá kedy existovala na našej planéte. K dispozícii má tisíce, milióny a miliardy fotografií a videí, na ktorých sú pomocou výkonných serverov trénované algoritmy AI.

Rozumiete, o čo tu ide? Google verí (a celkom oprávnene - stačí sa pozrieť na hodnotenie DxOMark), že algoritmy sú zodpovedné za všetko a na to, aby urobili zázraky, potrebujú iba jeden obrázok. A funguje to! Stačí sa pozrieť na mimoriadne výsledky nočného režimu Pixel 3 alebo na jeho portrétne snímky. Vo všeobecnosti má aj tento prístup právo na existenciu. Prinesú tieto algoritmy ešte pôsobivejšie výsledky, ak má Pixel 4 dva alebo tri fotografické moduly? Všetko závisí od inžinierov spoločnosti Google a jej ochoty riskovať. No zatiaľ sú jeho zariadenia už takmer pred všetkými konkurentmi.

Čo bude ďalej? A potom bude všetko ešte zaujímavejšie. HMD Global napríklad na výstavu Mobile World Congress 2019 v Barcelone prinesie nový vlajkový smartfón Nokia 9 PureView, ktorý dostane až päť fotoaparátov. Na čo všetko budú potrebné? Zatiaľ to nie je jasné. A v roku 2019 začnú smartfóny používať špeciálne senzory ako 3D Time-of-flight, ktoré meraním rýchlosti svetla pohybujúceho sa k objektu a späť umožňujú vypočítať hĺbku jeho umiestnenia v zábere. Tieto snímače v kombinácii s tradičnými by mali urobiť fotografie ešte realistickejšími a detailnejšími.

Ako si vybrať smartfón, ktorý fotí a natáča lepšie ako ostatné? Predtým bola hlavná rada „nenechajte sa oklamať počtom megapixelov“, ale teraz sa pridáva aj „nenechajte sa oklamať počtom kamier“. Hlavná vec je výsledok, takže ho len zhodnoťte pomocou odborných recenzií. Napríklad to isté laboratórium DxOMark.

Tento rok je viditeľný najmä trend zvyšovania počtu fotoaparátov v smartfónoch. Okrem značkového Google Pixel už neexistujú žiadne významné značky, ktorých sortiment zahŕňa modely len s „bežným“ jediným fotoaparátom.

A ak predtým dostávali duálne fotoaparáty iba špičkové inteligentné telefóny, dnes sa už bežne vyskytujú v zariadeniach strednej a dokonca základnej úrovne.

Tento rok je pozoruhodný aj vzhľadom smartfónu Huawei P20 Pro, kde už nie sú na zadnom paneli nainštalované dva, ale tri fotoaparáty!

K trojitému fotoaparátu Huawei sa vrátime neskôr, ale teraz sa bavme o bežných moduloch s dvoma fotoaparátmi.

Čo prináša duálny fotoaparát?

Vďaka prirodzenej paralaxe dvoch kamier umiestnených v určitej vzdialenosti je možné lepšie realizovať efekt digitálneho rozostrenia pozadia. V mnohých moderných smartfónoch je tento režim spojený s fotografovaním portrétov.

Objekt zostáva ostrý a pozadie je ešte viac rozmazané.

Rozostrenie objektu (Samsung Galaxy S9+)

Pravidelný záber
Použitie efektu rozmazania

Výsledný obraz začína pripomínať zábery zo serióznych systémových kamier, kde sa takéto rozostrenie, nazývané aj bokeh, dosahuje prirodzene vďaka zvláštnostiam kombinácie matrice a objektívu.

Pred príchodom duálnych fotoaparátov bol tento efekt prítomný aj medzi funkciami v niektorých smartfónoch, no ako už bolo spomenuté vyššie, s duálnymi fotoaparátmi sa dá rozostrenie urobiť lepšie, aj keď, samozrejme, stále to nie je dokonalé.

Ďalšia (druhá) kamera môže mať tiež iný uhol pohľadu.

Ak je jeho pozorovací uhol širší ako pozorovací uhol hlavného fotoaparátu, do záberu bude zahrnutá širšia oblasť snímania. Táto možnosť implementácie sa v smartfónoch veľmi často nenachádza. Ako príklad môžeme uviesť smartfóny LG (G5, G6, LG G7 ThinQ, V20, V30).

LG G5 má prídavný fotoaparát so širším pozorovacím uhlom

Výber medzi hlavným a sekundárnym fotoaparátom so širokým pozorovacím uhlom v smartfóne LG G5 se

Bežnejšou možnosťou je, keď má prídavná kamera užší pozorovací uhol. V dôsledku toho je implementovaná funkcia priblíženia. Zvyčajne je ekvivalentná ohnisková vzdialenosť sekundárneho fotoaparátu dvojnásobkom ekvivalentnej ohniskovej vzdialenosti primárneho fotoaparátu, čo vedie k 2-násobnému priblíženiu.

To sa nachádza v smartfónoch od Apple iPhone, Samsung, HTC a mnohých ďalších.

Sekundárny fotoaparát Samsung Galaxy S9+ má vyššiu ekvivalentnú ohniskovú vzdialenosť a poskytuje užšie zorné pole

Snímanie pomocou hlavného a sekundárneho fotoaparátu s 2-násobným priblížením (Samsung Galaxy Note8)

Hlavný fotoaparát
Prídavná kamera

Stále však existujú situácie, keď majú oba fotoaparáty rovnaký pozorovací uhol. To je implementované v špičkových smartfónoch Huawei a Honor. Tu je použité proprietárne riešenie, kde snímač prídavného fotoaparátu nie je farebný, ale čiernobiely (na pixeloch nie sú žiadne farebné filtre).

Podľa výrobcu sa vo výslednom obraze kombinujú prijaté dáta z dvoch snímačov, čo dáva výhodu v kvalite. Okrem toho je možné vytvárať „prirodzené“ čiernobiele fotografie pomocou matrice bez farebných filtrov.

Mimochodom, vo svojom prvom a zatiaľ jedinom smartfóne s duálnym fotoaparátom Sony Xperia XZ2 Premium použil výrobca podobné riešenie ako Huawei s rovnakými pozorovacími uhlami a použitím prídavného čiernobieleho fotoaparátu.

Dajte nám viac! Vznik smartfónu s tromi fotoaparátmi

Huawei tento rok vydal po fotografickej stránke veľmi zaujímavý smartfón P20 Pro. Jeho unikátnou vlastnosťou je prítomnosť troch kamier na zadnom paneli!

Pointa je, že k tradičnej kombinácii dvoch kamier od Huawei s rovnakými pozorovacími uhlami (hlavná a doplnková čiernobiela) pribudla ďalšia kamera s užším pozorovacím uhlom. Je pozoruhodné, že v tomto prípade nie je ekvivalentná ohnisková vzdialenosť dvakrát väčšia, ako obvykle, ale trojnásobná. Ukazuje sa, že priblíženie je už trojnásobné (3x).

Podvodné skaly

Prídavné fotoaparáty spravidla nie sú ani zďaleka také dobré ako tie hlavné. Je to spôsobené technickými aj finančnými vlastnosťami.

Spravidla sú jednoduchšie, majú menšiu veľkosť snímača, nižší clonový pomer, sú výrazne horšie ako tie hlavné v automatickom zaostrovaní a citlivosti, často im chýba systém optickej stabilizácie, nepodporujú množstvo funkcií atď.

Nie je prekvapujúce, že v ťažkých podmienkach (v noci alebo pri nedostatočnom osvetlení), aj keď je vybratá ďalšia kamera, môže byť snímanie stále vykonávané hlavnou kamerou (to poskytujú vývojári).

Rozdiel medzi fotoaparátmi môže byť ešte výraznejší v smartfónoch strednej a základnej úrovne, kde je ako dodatočný nainštalovaný úplne úplný odpad.

Trochu histórie

Prvé smartfóny s duálnymi fotoaparátmi sa začali objavovať už veľmi dávno.

Môžete si spomenúť na LG Optimus 3D, vydaný vo februári 2011, potom sa objavil v marci 2011 a bol ohlásený asi o rok neskôr.

Ale účel duálnych fotoaparátov vyššie uvedených modelov bol úplne iný. V tom čase bolo trendom 3D video (stereoskopické) a na zhotovovanie stereoskopických fotografií a videí boli potrebné duálne fotoaparáty, ktoré sa potom dali prezerať s 3D efektom na špeciálnych obrazovkách týchto smartfónov.

Prvý pokus použiť duálny fotoaparát na zvýraznenie objektu v zábere s rozmazaním možno nazvať (marec 2014). Treba ale povedať, že kvalita rozmazania v One (M8) bola veľmi slabá.

V decembri 2014 bol Honor 6 Plus vybavený duálnym fotoaparátom na rozostrenie pozadia a spájanie fotografií.

Samsung Galaxy Note8

Sony a HTC sa držali veľmi dlho (okrem HTC One (M8)). Spoločnosti preto vydali svoje dvojkomorové prvorodené až v roku 2018.

Sony Xperia XZ2 Premium

Na prvý pohľad sa môže zdať, že duálny fotoaparát je len ďalší marketingový ťah. Ale v skutočnosti to nie je úplne pravda. V článku „Amatérska fotografia: výber vybavenia“ sme už napísali, že hlavnou nevýhodou smartfónov v porovnaní s kompaktnými digitálnymi fotoaparátmi je nedostatok optického zväčšenia alebo „zoomu“. Tradičný fotoaparát smartfónu má širokouhlý objektív, ktorý po prvé nie je vôbec vhodný na fotografovanie tvárí - ukázalo sa, že sú príliš konvexné, s neprirodzenou geometriou. Po druhé, niektoré vzdialené objekty sú vo všeobecnosti malé.

Zoom objektív vo fotoaparátoch je pomerne zložitý dizajn, no objektívy v ňom sa skrátka posúvajú stále bližšie k sebe. To je dôvod, prečo sú všetky šošovky vo fotoaparátoch také vypuklé, s výnimkou niektorých modelov kompaktných fotoaparátov od Sony, kde je šošovka vyrobená v jednej rovine s telom, vnútri je jednoducho nainštalované zrkadlo pod uhlom 45 stupňov a šošovky sa pohybujú pozdĺž tela. .

Na všetku túto mechaniku a optiku je skrátka v smartfóne príliš málo miesta. Môžete urobiť maticu (fotosnímač) a šošovky malé, ale potom utrpí kvalita obrazu. Zdalo by sa, že situácia je patová.

Riešenie sa ale ukázalo ako veľmi jednoduché – stačí nainštalovať nie jeden fotoaparát, ale dva, s rôznymi ohniskami šošoviek. Nech má jeden objektív ekvivalentnú ohniskovú vzdialenosť, napríklad 24 mm (širokouhlý), a druhý - 50-55 mm (normálna ohnisková vzdialenosť). Týmto spôsobom môžete vykonať optické priblíženie 2x jednoduchým prepnutím kamery v softvéri.

Vzhľadom na to, že v súčasnosti nie sú náklady na samotný modul fotoaparátu v smartfóne (aj veľmi kvalitnom) až také vysoké, zdvojnásobenie fotoaparátu nemá na cenu vlajkových smartfónov prakticky žiadny vplyv.

Optický zoom však nie je jediným využitím druhého fotoaparátu. Predtým, ako sa 2x zoom stal trendom, rôzni výrobcovia používali druhý fotoaparát na iné účely. V LG G6 mal prídavný modul, naopak, ešte kratšiu ohniskovú vzdialenosť, čím sa zmenil na ultraširokouhlý objektív. A v Huawei P9 druhý fotoaparát robil iba čiernobiele snímky, no s vyššou citlivosťou na svetlo. Softvér smartfónu skombinoval snímky z oboch fotoaparátov, čím sa dosiahol menší šum a väčšia ostrosť ako pri použití iba prvého fotoaparátu.

Keďže však módu pre druhý fotoaparát v podstate zaviedol Apple vo svojom iPhone 6 Plus, skôr či neskôr všetci výrobcovia prišli presne na riešenie, ktoré táto spoločnosť predstavila, a to: 2x optický zoom. Ako sme však už videli pri Huawei P9, informácie z oboch modulov sa dajú využiť na zlepšenie kvality obrázkov.

Duálny fotoaparát totiž rozširuje funkčnosť fotenia smartfónom. Umožňuje napríklad softvéru oddeliť pozadie od objektu (na objekt je zaostrený objektív fotoaparátu). Pozadie je potom možné rozostriť a vytvoriť dojem „profesionálneho“ portrétu alebo ho úplne odstrániť – ako keby bol portrét nasnímaný v profesionálnom štúdiu.

Takmer všetci výrobcovia smartfónov tiež jednohlasne sľubujú, že v každom prípade sa pri snímaní využívajú informácie z oboch fotoaparátov na odfiltrovanie šumu a dosiahnutie väčšej ostrosti. To sa však môže ukázať ako čisto marketingový ťah. Ak napríklad porovnáte „jednokomorový“ iPhone 8 a „dvojkomorový“ iPhone 8 Plus, ukáže sa, že pri snímaní širokouhlým fotoaparátom nie je možné zaznamenať žiadny rozdiel. Pokiaľ sa pri fotení druhým fotoaparátom nepoužijú dáta zo širokouhlého fotoaparátu – dávalo by to zmysel. Faktom je, že opäť fyzikálne zákony neumožňujú súčasným technológiám implementovať rovnakú clonu pre širokouhlé a „normálne“ fotoaparáty smartfónov, takže hlavný širokouhlý fotoaparát má väčšiu clonu a je schopný snímať pomocou menej hluku v tme ako dodatočný.

Jedným z hlavných trendov vo svete smartfónov boli v roku 2017 duálne fotoaparáty. Nejde ani zďaleka o inováciu, keďže HTC sa rozhodlo použiť dva moduly fotoaparátu súčasne v smartfónoch po prvýkrát v Evo 3D (2011) a neskôr v One M8 (2014). Taiwanská implementácia si na trhu nezískala širokú popularitu. A tak sa výrobcovia v roku 2017 rozhodli opäť staviť na duálne fotoaparáty.

Tentoraz všetko vyšlo. Po uvedení LG G5 v roku 2016 sa Apple rozhodol reagovať na svojich konkurentov – stal sa prvou vlajkovou loďou spoločnosti s duálnym fotoaparátom. Výsledkom bolo, že takmer všetky známe spoločnosti prišli k duálnym fotoaparátom - teraz ich používajú Samsung, Apple, Huawei, LG, Nokia, Xiaomi, Meizu, Lenovo (Motorola), Essential, ZTE a dokonca aj malí čínski predajcovia ako UMIDIGI, Doogee, Vernee a ďalší.

HTC Evo 3D s duálnym fotoaparátom, 2011

Všetky používajú rôzne systémy duálneho fotoaparátu: niektoré sa zameriavajú na monochromatický snímač, niektoré na širokouhlý a iné na teleobjektív. Trashbox sa rozhodol prísť na to, čo to či ono duo fotomodulov ponúka, ako funguje a aké sú výhody a nevýhody riešení, ktoré výrobcovia používajú.

Snímač hĺbky

Začneme snímačom hĺbky, keďže ide o najjednoduchšiu formu duálneho kamerového systému. V tomto prípade je hlavný fotoaparát sprevádzaný druhým senzorom, ktorého jedinou funkciou je vytvorenie trojrozmernej mapy oblasti fotografovaného objektu. Ako možno viete, človek vidí trojrozmerný svet v dvojrozmernej projekcii, ale dokáže si vytvoriť úplný obraz o vzdialenosti, tvare, veľkosti a hĺbke okolitých predmetov. Sú za to zodpovedné naše oči, ktoré majú stereoskopickú schopnosť vďaka rôznym perspektívam.

Snímač hĺbky v systéme duálneho fotoaparátu funguje podobne ako hlavný fotoaparát. Pomocou sekundárneho modulu vám duálny fotoaparát dokáže približne povedať, ako ďaleko sú objekty pred ním vo vzťahu k sebe. Tieto informácie sa potom použijú na oddelenie objektu v popredí od pozadia.

Príklad toho, ako funguje snímač hĺbky na HTC One (M8)

Hlavnou vlastnosťou duálneho fotoaparátu s týmto snímačom je vytvorenie realistického efektu hĺbky ostrosti. Technológia vo svojej podobe pochádza z digitálnych zrkadloviek s ich veľkými snímačmi a šošovkami, ale smartfóny nedokážu znovu vytvoriť efekt rovnakej malej hĺbky ostrosti. Hĺbkový senzor najskôr rozpozná hranice objektu v popredí a potom aplikuje efekt rozostrenia na okolitú oblasť. Poznamenávam, že získaný výsledok je veľmi blízky, ale iluzórny.

V teórii aj v praxi má snímač hĺbky svoje úskalia. Ak snímaný objekt nemá hĺbku (napríklad môžete snímať niečo ploché), fotoaparát to nedokáže rozpoznať a spolu s pozadím rozmaže okraje objektu. Aj keď si hĺbkový senzor plní svoju úlohu dokonale, výsledok v žiadnom prípade nepôsobí prirodzene. V digitálnych zrkadlovkách sa intenzita rozmazania zvyšuje so vzdialenosťou od zaostrovacieho bodu. V prípade smartfónov to tak nie je.

Duálne kamerové systémy so špeciálnym hĺbkovým snímačom sú jednou z najvzácnejších dvojíc fotomodulov. Prvýkrát bol takýto systém nainštalovaný vo vlajkovej lodi HTC One (M8) - toto je najobľúbenejší príklad. V súčasnosti sa hĺbkový senzor používa v smartfónoch ako Lenovo K8 Plus, teda nie vo vlajkových modeloch.

Monochromatický fotoaparát

O niečo populárnejšou implementáciou sekundárneho fotomodulu je monochromatický fotoaparát. V takomto systéme je hlavný fotoaparát doplnený o podobný snímač, ktorého zvláštnosťou je monochromatické snímanie. Oba fotoaparáty majú väčšinou rovnaké snímače, clonové pomery, objektívy a zaostrovacie systémy. Jediný rozdiel medzi nimi je, že druhému fotoaparátu chýba farebný filter RGB. To znamená, že monochromatický snímač nedokáže zachytiť farebné informácie, ale dokáže zachytiť viac svetla ako bežný fotoaparát.

Duálny fotoaparát s monochromatickým snímačom robí dve fotografie súčasne. Princíp fungovania takéhoto systému spočíva v spojení záberov z oboch kamier do jedného záberu. Výsledkom je, že dva kombinované obrázky majú podrobnejšie informácie a zníženú hladinu šumu. Navyše, monochromatickým fotoaparátom môžete fotiť len čiernobiele a získate tak najvyššiu kvalitu obrazu. Farebný modul nedokáže poskytnúť takýto výsledok ani po aplikácii ČB efektu.

Čiernobiely režim monochromatického fotoaparátu na Huawei P9

Jedným z prvých smartfónov s prídavným monochromatickým fotoaparátom je vlajková loď Huawei P9. Odvtedy čínska spoločnosť neustále vylepšuje svoj duálny kamerový systém a dnes má najlepší monochromatický senzorový systém. Stojí za zmienku, že Leica, populárny nemecký výrobca, ktorý vyrába prémiové fotoaparáty a optiku, sa podieľa na vývoji duálnych fotoaparátov a algoritmov spracovania pre Huawei.

Širokouhlá kamera

Duálny fotoaparát so širokouhlým objektívom prvýkrát debutoval v smartfóne LG G5 začiatkom minulého roka. Spoločnosť LG do svojej novej vlajkovej lode nainštalovala 16-megapixelový primárny snímač (29 mm) s clonou f/1,8 a dodatočný 8-megapixelový snímač (12 mm) s clonou f/2,4. Ohnisková vzdialenosť 12 mm dáva sekundárnemu fotoaparátu výrazne širšie zorné pole, ktoré zachytí oveľa širšiu oblasť scény bez toho, aby ste sa museli zámerne vzďaľovať od objektu.

Širokouhlý fotoaparát využívajú najmä vlajkové lode LG. Motorola takýmto systémom nedávno vybavila svoj nový smartfón Moto X4. Širokouhlý objektív prináša do mobilnej fotografie jedinečnú perspektívu, ktorú nemôže ponúknuť žiadny iný fotoaparát smartfónu. Okrem praktickej hodnoty (napríklad zachytenie veľkej skupiny ľudí na blízko) vám širokouhlý snímač umožňuje vytvárať aj nádherné krajiny zachytením celej alebo aspoň väčšiny scény.

Širokouhlé a ultraširokouhlé režimy na LG G5

Prvé generácie širokouhlých fotoaparátov mali svoje nevýhody. Používatelia G5 a V20 sa sťažovali na zlú kvalitu obrazu v ultraširokých pozorovacích uhloch a výrazné skreslenie scény v rohoch. Spoločnosť LG však naďalej neustále zlepšuje nastavenie duálneho fotoaparátu so širokouhlým objektívom. V najnovšej vlajkovej lodi V30 stratil sekundárny objektív svoje hlavné nevýhody - kvalita obrazu sa výrazne zlepšila a skreslenie obrázkov sa výrazne znížilo.

Pri dobrej implementácii môže byť takýto duálny kamerový systém skutočne veľmi užitočný, pokiaľ ide o určité scenáre snímania. LG ide vlastnou cestou a to je dobre.

Teleobjektív

Dostávame sa k poslednej a najčastejšej možnosti všetkých duálnych kamerových systémov – teleobjektívu. V tomto prevedení je primárny modul spojený s druhým snímačom s teleobjektívom. Teleobjektív je presným opakom systému širokouhlých fotoaparátov. V skutočnosti vám umožňuje priblížiť iba fotografovaný objekt a nie celú scénu.

Od uvedenia iPhonu 7 Plus (prvého smartfónu Apple s duálnym fotoaparátom) výrobcovia upriamili svoju pozornosť na teleobjektív ako druhý fotoaparát pre značkové smartfóny. Teleobjektív v súčasnosti ponúka 2x optický zoom, čo znamená, že sekundárny snímač v takomto systéme má dvojnásobnú ohniskovú vzdialenosť. OPPO na MWC 2017 v Barcelone predstavilo inovatívny duálny kamerový systém s rekordným 5-násobným optickým zoomom, ale toto riešenie má ešte ďaleko od komerčného uvedenia.

Širokouhlý (hore) a teleobjektív (dole) na iPhone 7 Plus

Teleobjektív má mnoho výhod. Po prvé, čo je najzreteľnejšie, je získanie 2x optického zoomu bez straty kvality obrazu. Prevzorkovanie fotografií smartfónov bolo doteraz prevažne digitálne, ale s teleobjektívom sa môžete rýchlo „priblížiť“ k objektu s minimálnou stratou kvality. A keďže sa teraz nad 2x optickým zoomom používa digitálny zoom, výsledky sú oveľa efektívnejšie.

Portrétový režim s funkciou štúdiového osvetlenia na iPhone 8 Plus

Fotografovanie s teleobjektívom má ďalšie výhody. Teleobjektívy sú skvelé na portréty, pretože majú minimálne skreslenie a snímajú objekt plynulejšie ako širokouhlý objektív. Väčšina výrobcov dnes implementuje aj efekt rozostrenia pozadia. Kombinácia teleobjektívu a rozostrenia pozadia posúva klasickú portrétnu fotografiu takmer na úroveň DSLR – výsledok je taký pôsobivý, že nie každý uvidí rozdiel. Samozrejme by sme nemali zabúdať na moderné algoritmy spracovania.

Aké sú nevýhody

Jedinou nevýhodou väčšiny duálnych kamerových systémov je, že žiadny výrobca ešte nedokázal dosiahnuť plnú paritu pre oba moduly. Prídavné snímače majú v porovnaní s hlavným fotoaparátom nižšiu clonu (od f/2,4 do f/2,8, pričom bežné fotoaparáty už dosiahli rekordnú f/1,6) a nie sú vybavené optickou stabilizáciou obrazu. Tento rok dostali OIS pre dva fotoaparáty súčasne iba dve vlajkové lode – Samsung Galaxy Note 8 a Apple iPhone X.

Z dôvodu tohto rozdielu vo vlastnostiach duálnych fotoaparátov existuje značný rozdiel v kvalite, pokiaľ ide o snímanie so špecifickým modulom (len širokouhlý alebo iba teleobjektív). Úroveň fotografických možností, ktoré dnes mobilné zariadenia ako Galaxy Note 8 alebo iPhone X ponúkajú, je však neuveriteľne vysoká.

Aké sú vyhliadky?

Vývoj fotoaparátov pre smartfóny za posledných pár rokov skutočne prekonal všetky očakávania. Niet pochýb o tom, že technológia duálneho fotoaparátu je budúcnosťou mobilnej fotografie. Už teraz sú vybavené nielen vlajkovými loďami, ale aj zariadeniami strednej triedy, ako aj niektorými rozpočtovými modelmi. Nový život čiernobielym fotografiám, portrétový režim s rozostreným pozadím priamo z DSLR, kvalitný bezstratový zoom, vyšší detail – to všetko teraz dokážu smartfóny vďaka duálnym fotoaparátom.

Vo februári minulého roka som už blogoval o tom, že duálne fotoaparáty. Presne to sa stalo (nie som popredný analytik, ak niečo, bolo to zrejmé :)). Nakoniec, mobilnú fotografiu treba niekde rozvinúť, jednoducho zvyšovať megapixely je neúčinné. A keďže fyzicky malá veľkosť snímačov fotoaparátu telefónu a obmedzenia optiky neumožňujú „otočenie“, musíme hľadať alternatívne riešenia.

Dnes majú vlajkové lode s duálnymi fotoaparátmi (samozrejme nielen oni) HTC, LG, Huawei, Xiaomi, ASUS, ZTE, Lenovo a samozrejme aj Apple. Možno len Samsung z nejakého dôvodu tento trend ignoroval. Možno kvôli technickým problémom. Koniec koncov, nedávno som počul, že raný prototyp Galaxy S8 mal ešte duálny modul.

Treba poznamenať, že samotná technológia nie je nová. Ak si pamätáte, v rokoch 2010-2011 nastal boom domáceho 3D. A to sa dotklo nielen televízorov, ale aj smartfónov. Modely HTC Evo 3D a LG Optimus 3D boli vybavené modulmi duálneho fotoaparátu na natáčanie 3D videa a ich obrazovky zobrazovali 3D obsah bez okuliarov. To je trend na trhu aj pri televízoroch. A telefóny vytvárali „slepooký“ obraz a nikomu sa nepáčili. Duálne fotoaparáty slúžili len na vytváranie stereo fotografií a videí. Výhody technológie sú však v skutočnosti väčšie.

Čo je dobré na dvoch hlavných fotoaparátoch?

Po prvé, dve kamery rozširujú „zorné pole“. Ak je len jeden modul, tak je univerzálny – vhodný ako na krajinársku fotografiu, tak aj na makro fotografiu. Ale druhý modul je možné nainštalovať so širokým pozorovacím uhlom a snímať skvelé panorámy bez „softvérového“ lepenia.

Po druhé, duálny modul zvyšuje jasnosť a kontrast fotografií. Každý fotoaparát môže snímať mierne odlišne, pričom kladie dôraz na iné detaily. Dva rámy sa potom spoja a vytvoria dokonalý obraz.

Po tretie, optický zoom. Na želanie sa dá nainštalovať pre jeden kamerový modul, čím sa však zväčší veľkosť smartfónu, čo nie je dobré pre výrobcu. Keď sú k dispozícii dva objektívy, jeden môže byť širokouhlý (zachytí viac v zábere) a druhý môže byť dlhý uhol (pozri ďalej). Týmto spôsobom môžete získať 2-3x priblíženie bez zníženia kvality obrazu.

No, štvrtý - krásny bokeh (rozostrenie pozadia). V princípe niečo podobné dokážu smartfóny s jedným modulom, no s duálnymi fotoaparátmi je efekt oveľa lepší. Prvý fotoaparát totiž zaostrí na vybraný objekt a druhý efektne rozostrí pozadie. Obrázky sa potom spoja dohromady.

To sú všetky hlavné výhody duálnych modulov. Každý výrobca však implementuje technológiu inak, poďme sa teda vrhnúť na špecifiká.

Prístup Applu

Ako viete, iba starší iPhone - 7 plus - je obdarený duálnym fotoaparátom. V prvom rade Apple týmto krokom vyriešil dôležitý problém v mobilnom svete – náročnosť používania plného optického zoomu. Ako je popísané vyššie, druhý fotoaparát má objektív s dlhou ohniskovou vzdialenosťou a v porovnaní s prvým poskytuje priblíženie bez digitálneho priblíženia. Všetko funguje veľmi dobre, vďaka softvéru.

Z možnosti snímania portrétov profituje aj fakt, že oba fotoaparáty majú rozdielnu ohniskovú vzdialenosť. O tejto „funkcii“ som už písal vyššie - obrázky z dvoch kamier sú kombinované, v dôsledku čoho je fotografovaný objekt čo najjasnejší a pozadie je umelecky rozmazané. Možno sa niekedy zdá, že efekt je príliš „umelý“, no napriek tomu ho tieto dva fotoaparáty implementujú oveľa lepšie ako čisto softvérové ​​riešenia.

Apple má tiež imitátorov. Nový ASUS Zenfone 3 Zoom (predstavený začiatkom tohto roka) má tiež duálny fotoaparát. A na rozdiel od svojho predchodcu, ZenFone Zoom (ktorý využíval systém viacerých šošoviek) poskytuje 2x priblíženie čisto vďaka rôznym ohniskovým vzdialenostiam. Model tiež podporuje snímanie portrétov vedľa seba a tiež ponúka super rýchle automatické zaostrovanie s fázovou detekciou.

LG

Dávno pred uvedením siedmeho iPhonu bola predstavená modulárna vlajková loď LG G5 s duálnym fotoaparátom. Pravda, málokto si na tento fakt čo i len spomenie, keďže telefón na trhu takmer nikto nevidel. Snažili sa urobiť G6 úplne iným, no stále má dva hlavné fotoaparáty.

Zaujímavosťou je, že LG využíva technológiu dvoch fotoaparátov inak ako ostatní výrobcovia. Druhý objektív tu nemá dlhé ohnisko, ale skôr širokouhlý – so zorným uhlom až 125 stupňov. Neexistuje žiadny analóg k optickému zoomu, ale môžete snímať nádherné panorámy - do záberu sa toho veľa zmestí! Je pravda, že okraje môžu byť „rozmazané“, ale to nie je kritické pre každého.

Huawei

Táto značka ako jedna z prvých „oživila“ duálny fotoaparát v smartfóne. Model Honor 6 Plus sa začal predávať začiatkom roka 2015. Odvtedy vlajkové lode Huawei vždy prichádzajú s duálnymi modulmi. Vrátane populárneho P9 a najnovšieho P10. A je tu veľmi zaujímavá funkcia: jeden fotoaparát sníma výlučne monochromatické snímky. To znamená, že zachytí viac svetla, produkuje lepšiu ostrosť a je tiež ideálny na snímanie pri slabom osvetlení. Výsledkom je spojenie obrazu z dvoch kamier do vysokokvalitného obrazu.

„Vedľajším“ plusom je, že čiernobiele fotografie môžete fotiť vo výbornej kvalite (teda lepšej ako bežné, ktoré sú programovo „vybielené“).

Huawei však nie je jediný, kto túto technológiu využíva. Vlani na jeseň ohlásil hardvérový gigant Qualcomm platformu Clear Sight, ďalšie stelesnenie toho istého nápadu s monochromatickými fotografiami. Kamery sú dodávané v pripravenom „čipe“, ktorý ľahko zvládne každý výrobca smartfónu. Najmä Xiaomi Mi 5s Plus sa môže pochváliť technológiou Clear Sight.

Minulosť, súčasnosť a budúcnosť duálnych fotoaparátov

Ako už bolo spomenuté v úvode, súčasný boom duálnych fotoaparátov nie je prvý svojho druhu. Kedysi boli Kórejci priekopníkmi v oblasti techniky – ešte v roku 2007 bol pre domáci trh uvedený model Samsung SCH-B710. Bol vybavený dvoma kamerami (každá 1 MP) a displej dokázal reprodukovať stereo obraz. Zdá sa, že telefón sa nestal populárnym, pretože neexistovalo žiadne pokračovanie.

V roku 2011 boli predané trojdashové modely LG Optimus 3D Max a HTC Evo 3D. Niche modely sotva priťahovali pozornosť kupujúcich. A keďže dva hlavné fotoaparáty slúžili výlučne na natáčanie 3D, ktoré sa nestalo populárnym, myšlienku nerozvinuli.

V roku 2014 si HTC v márnom pokuse o opätovné získanie záujmu o svoje produkty opäť spomenulo na technológiu dvoch fotoaparátov. Vlajková loď HTC One M8 bola vybavená hlavným a sekundárnym fotoaparátom (4 MP UltraPixel + 2 MP). Druhý bol vhodný len na rozostrenie pozadia. A to sa dialo voliteľne - po natáčaní v galérii.

Rovnakú technológiu potom použilo ZTE v sérii Axon a phablete Grand X Max 2 a Xiaomi v Redmi Pro. Plus niekoľko ďalších čínskych výrobcov. Je to aktuálne aj dnes. Huawei má podobnú implementáciu „dvojkomorového“ modelu v cenovom modeli Honor 6X. Jeden modul je plnohodnotný 12-megapixelový, druhý je pomocný 2-megapixelový (užitočný len pre „bokeh“, ale stále zaujímavá „funkcia“, ktorou vynikne medzi konkurentmi).

Niekedy sú na prednom paneli smartfónu nainštalované dve kamery. Funkcia „zoom“ je tu dôležitá - bez problémov môžete robiť bežné a skupinové selfie. Táto implementácia sa nachádza v LG V10/V20, Vivo X9.

Aktuálne vlajkové lode už boli spomenuté vyššie – iPhone 7+, LG G6, Huawei P9/P10.

Aká je budúcnosť duálnych fotoaparátov? Oppo začiatkom tohto roka predstavilo zaujímavú technológiu. Volá sa 5X Precision Optical Zoom – ako ľahko pochopíte, hovoríme o 5-násobnom optickom zoome. Využíva aj dva fotosenzory, no na tele smartfónu nie sú dve šošovky. Jeden zo snímačov je ukrytý vo vnútri tela, používa sa systém pohyblivých šošoviek umiestnený pod uhlom 90 stupňov. Vďaka tomu je možné zachovať extrémne tenké telo smartfónu. Vo všeobecnosti dizajn pripomína periskop (svetlo sa dostáva k senzoru cez špeciálny hranol a sklenené okienko).

Samozrejme, že pri takomto zväčšení každé chvenie ruky rám rozmaže. Preto OPPO vyvinulo aj pokročilý systém optickej stabilizácie pre fotosenzor aj hranol: korekcia sa vykonáva v krokoch po 0,0025 stupňa. Smartfóny podporujúce OPPO superzoom ešte neboli vydané, čakáme.

Ďalšia technológia, ktorá využíva viacero fotoaparátov v smartfónoch, bola vyvinutá v útrobách projektu Google Tango. Hovoríme tu o rozšírenej realite. Je pravda, že je potrebných viac kamier - tri alebo viac. A všetky slúžia na zber informácií o dianí okolo a simuláciu virtuálnej reality. Mimochodom, smartfóny na platforme Tango už existujú, napríklad Asus ZenFone AR. Myslím si, že táto myšlienka sa môže dobre rozbehnúť a nie nadarmo na tom Google pracuje.

V každom prípade je použitie viacerých hlavných fotoaparátov v smartfónoch zaujímavou a perspektívnou témou. Tiež si to myslíte? Chceli by ste smartfón s duálnym fotoaparátom? Alebo je to všetko rozmaznávanie?...