Я увлекаюсь мобильной фотографией, много путешествую, и всегда стремлюсь доводить свои снимки до идеала. Неудивительно, что уже много лет я прочно связал для себя понятия "качественное фото" и "флагманы от Huawei".
Я всегда тестирую новинки, люблю вникать в детали. Поэтому был очень впечатлен возможностями новой линейки Huawei Mate 70, в частности моделью 70 Pro. Сегодня хочу поделиться особенностями технологии, которые позволяют получать супер реалистичные фото.
Четвертая камера — не просто «украшение»
Обычно в системах фотосъемки флагманских устройств используется комбинация из трех объективов: основной объектив, сверхширокоугольный объектив и телеобъектив. В этот раз HUAWEI Mate получил дополнительный объектив для ультрареалистичной съемки, и все четыре объектива работают вместе для достижения более точной цветопередачи. Отсюда и название «Камера для ультрареалистичной съемки».
По сути, камера для ультрареалистичной съемки — это первая мультиспектральная камера, используемая в мобильных телефонах. Основной рабочий компонент — мультиспектральный датчик, который решает проблему «неточной цветопередачи».
На самом деле в мобильной фотографии все еще остается одна проблема — искажение цветов. Многие пользователи замечают, что цвета на фотографиях, сделанных мобильным телефоном, иногда отличаются от того, что видит человеческий глаз, и основная причина в том, что датчик не способен точно распознавать цвета.
Хотя и человеческий глаз, и камера имеют линзу для фокусировки света и датчик для его приема, в глазу есть светочувствительные клетки для обработки красного, зеленого и синего цветов, позволяющие различать цветовой спектр света.
Камеры же записывают изображения с помощью массивов из миллионов «световых точек», измеряют интенсивность электрических сигналов для оценки количества фотонов, попадающих в каждую из ячеек, и преобразуют сигнал в цифровые значения, но эти ячейки не могут различать составляющие каждого цвета.
Для получения цветных изображений на каждую ячейку необходимо установить фильтр, пропускающий свет только определенного цвета. Распространенный тип цветового фильтра, используемый на рынке мобильных телефонов, называется матрицей Байера. Используются матричные датчики RGGB (красный, зеленый, зеленый и синий). Доступны только каналы RGB (красный, зеленый и синий).
В процессе съемки сохраняются только красная, зеленая и синяя полосы спектра. Большую часть остального света собрать невозможно. Чтобы «угадать», приходится полагаться только на такие алгоритмы, как баланс белого. Поэтому цвета на снимках с телефона отличаются от того, что видит человеческий глаз.
Huawei использует датчик RYYB (красный, желтый, желтый и синий), где зеленый фильтр заменен на желтый. Такая конструкция позволяет увеличить количество попадающего света и улучшить качество съемки при слабом освещении. Однако при этом возможно появление цветовых искажений.
Итак, для решения этой проблемы следует начать с датчиков, а мультиспектральные датчики позволяют значительно увеличить количество цветовых каналов и могут работать в большем количестве диапазонов, то есть улавливать больше цветов.
Мультиспектральная камера в серии HUAWEI Mate 70 точно фиксирует спектр окружающего освещения. Основной объектив, сверхширокоугольный объектив и телемакрообъектив обеспечивают более реалистичную цветопередачу, позволяя делать снимки по принципу «что видишь, то и получаешь». Например, красный цвет, который сложнее всего фотографировать, получается ближе к тому, что видит iPhone 16 Pro Max:
Мультиспектральная технология — не «первый шаг»
«Москва не сразу строилась», и уверенное применение мультиспектральной технологии в мобильных телефонах Huawei появилось не за один день.
Еще в 2018 году серия Huawei P20 первой получила 5-канальный датчик цветовой температуры от AMS. Этот датчик цветовой температуры определяет цветовую температуру окружающего освещения, помогая телефону поддерживать постоянство цветопередачи при разных условиях освещения и тем самым улучшая качество съемки. Поэтому его также называют датчиком окружающего освещения.
В 2020 году серия Huawei P40 была оснащена 8-канальным мультиспектральным датчиком цветовой температуры. При этом эксперт по камерам Huawei @MaidouDEmaidou выяснил, что в P40 на самом деле установлен 11-канальный датчик, но для обнаружения видимого света используются только восемь каналов. В будущем технология продолжит развиваться. Этот 8-канальный мультиспектральный датчик цветовой температуры позволяет улучшить баланс белого и решить проблему цветовых искажений.
В 2021 году в серии Huawei P50 Pocket была представлена система гиперспектральной визуализации. Аппаратная часть включала 10-канальный мультиспектральный датчик, вспышку, гиперспектральный осветитель, датчик лазерного фокуса, 40-мегапиксельную основной цветной модуль, 13-мегапиксельный сверхширокоугольный модуль и 32-мегапиксельный гиперспектральный модуль.
32-мегапиксельный гиперспектральный модуль фактически является специальной ультрафиолетовой камерой, в которой обычный фильтр заменен на пропускающий только ультрафиолетовый свет, что позволяет обнаруживать мельчайшие детали за пределами видимого спектра и использовать его для флуоресцентной фотографии, определения защиты от солнца и других целей. Дополнительный гиперспектральный осветитель работает в паре с гиперспектральным модулем. Он излучает фиолетовый свет, который отражается от поверхности объекта и попадает в ультрафиолетовую камеру, где и фиксируется. Вот так работает эта система гиперспектральной визуализации (система ультрафиолетовых камер).
В 2022 году серия Huawei Mate 50 получила 10-канальный мультиспектральный датчик, и технология снова эволюционировала.
В 2024 году в серии HUAWEI Mate 70 впервые появилась камера для ультрареалистичной съемки. Она оснащена модулем с более чем 1,5 миллионами спектральных каналов. Это «первое применение мультиспектральной камеры», способной точно фиксировать богатую спектральную информацию об окружающей среде. Она также обеспечивает работу основного объектива, сверхширокоугольного объектива и длиннофокусного макрообъектива, что выводит использование спектральных технологий в мобильных телефонах на новый уровень.
От мультиспектральной к гиперспектральной съемке — вот цель, к которой стремится Huawei.
В настоящее время в мобильном телефоне применяется мультиспектральная съемка, а также используются гиперспектральная и сверхспектральная визуализация, которые работают с десятками и сотнями каналов длин волн соответственно. С увеличением количества каналов трудно предсказать возможности применения спектральных технологий в мобильных телефонах. Это может стать стратегией будущего развития технологий визуализации Huawei.
В настоящее время гиперспектральная визуализация в основном применяется в сельском хозяйстве, экологии, геологии, контроле качества продуктов питания и даже в идентификации культурных ценностей. Проще говоря, она используется для обнаружения остатков пестицидов, загрязнения окружающей среды, поиска полезных ископаемых и исследования культурных артефактов. Она позволяет видеть свет, недоступный человеческому глазу.
Если Huawei внедрит эту технологию в мобильные телефоны, ее можно будет использовать, чтобы обнаружить остатки пестицидов и флуоресцентных веществ в тканях, проверять состояния кожи, заранее выявлять ее потускнение, пятна и другие проблемы. Можно будет определять различные материалы, например, проверять яблоки в супермаркете на наличие повреждений в виде темных пятен, а также выяснять, настоящие это яблоки или поддельные. Можно даже определить состав ткани одежды: хлопок это или синтетика... Все это может использоваться в сочетании с возможностями больших моделей искусственного интеллекта и кнопкой «X».
Перечисленные функции не являются фантазией — они уже опробованы на практике и имеют большие перспективы. 7 ноября Чжан Цзюнь из Пекинского технологического института опубликовал в журнале Nature статью, которая также связана с гиперспектральной камерой. В работе представлена интегрированная в микросхему передовая архитектура спектрального мультиплексирования и описана разработка первого в мире 100-канального мегапиксельного устройства для гиперспектральной съемки в реальном времени. Рабочий диапазон охватывает видимый свет и ближайший к нему инфракрасный сверхширокополосный спектр (400–1700 нм). Параметры: разрешение 1024 × 1024 при 124 кадрах в секунду, 96 каналов. Коэффициент использования оптической энергии — самый высокий в мире. До практического коммерческого применения осталось совсем немного. Мы уверены, что эта технология будет развиваться. Она позволит быстро реализовать все эти функции.
Все вышесказанное дает основания полагать: мобильная фотография входит в новую эру. Возможно, уже в следующем году мультиспектральные камеры появятся у большего числа производителей, что позволит реализовать некоторые относительно простые приложения. Huawei всегда будет лидером в новой эре спектральной визуализации.