Найти тему
Отражение науки

Фотокамеры смартфонов: цена — не главное.

Смартфоны американского производителя Apple традиционно являются самыми дорогими на рынке. Что, впрочем, не помешало им обогнать в 2023 году многолетнего мирового лидера по объёмам продаж cмартфонов южнокорейский Samsung (непоколебимая преданность поклонников «яблочного гиганта» мало зависит от цены гаджетов). Однако нередко можно встретить людей, которые с удивлением обнаруживают, что фотографии, сделанные на телефонах менее дорогих марок им нравятся больше, чем на дорогущих iPhone. Возникает вопрос: почему? Ведь в наше время фото и видеосъёмка являются для смартфона не менее важной задачей, чем возможность совершать звонки и выходить в интернет. В этом смысле было бы логичнее, если бы iPhone на голову опережали всех конкурентов по всем параметрам.

Каждый год поклонники «яблочного гиганта» выстраиваются в огромные очереди, чтобы первыми купить очередную версию гаджета. Нью-Йорк, сентябрь 2023. Изображение: пресс-релиз apple.com
Каждый год поклонники «яблочного гиганта» выстраиваются в огромные очереди, чтобы первыми купить очередную версию гаджета. Нью-Йорк, сентябрь 2023. Изображение: пресс-релиз apple.com

Почему же этого не происходит в области фотосъёмки? Дело в том, что Apple – это прежде всего разработчик. Эта компания традиционно отдаёт как сборку готовых телефонов, так и производство компонентов «на сторону». Более того, зачастую она просто покупает готовые компоненты у специализированных производителей. Собственно, ничего необычного в этом нет: так поступают многие производители, хотя доля производства внутри компании и «на стороне» у разных производителей разнится. Поэтому, чтобы сделать выводы о возможностях видеокамер тех или иных смартфонов, нужно выяснить кем, где и с какими характристиками эта техника была произведена.

Задача осложняется тем, что создание цифровых фотографий в современном смартфоне — комплексный процесс, в котором принимают участие многочисленные устройста, зачастую изготовленные разными специализированными производителями. Любая фотокамера состоит из трёх основных частей: объектива, датчика изображения (иногда его упрощённо называют «фоточувствительной матрицей») и процессора. И у каждой из этих частей — свой производитель.

Принцип работы фотокамеры: свет, проходя сквозь линзы объектива, фокусируется на светочувствительной матрице датчика изображения (в данном случае - Huawei SuperSpectrum). Изображение: Huawei
Принцип работы фотокамеры: свет, проходя сквозь линзы объектива, фокусируется на светочувствительной матрице датчика изображения (в данном случае - Huawei SuperSpectrum). Изображение: Huawei

Задача объектива (состоит из набора линз) — направить свет на датчик изображения. Задача датчика (представляет собой тонкую пластину кремния с миллионами фоточувствительных элементов в виде лунок, собирающих фотоны света) — преобразовать сфокусированные объективом фотоны света в электрический сигнал. Задача процессора сигналов изображения (ISP, image signal processor) — превратить двоичные числа, соответствующие электрическим сигналам, в изображение.

Для получения высококачественных фотографий вся эта цепочка должна работать безукоризненно. При некачественном входном сигнале даже мощный процессор вряд ли сделает достойную картинку. И наоборот: слабый процессор с неэффективным программным обеспечением не сможет «построить» высококлассную картинку даже из безупречных данных. В этом причина, почему нельзя «прикрутить» высококлассную камеру к простенькому телефону: процессор попросту не справится с потоком данных. Поэтому чтобы получить представление о работе фотокамер различных смартфонов всегда хорошо уточнить характеристики процессоров ISP.

Топовый смартфон iPhone 15 Pro Max: объективы фотокамер такого класса защищены стойким к царапинам сапфировым стеклом. Изображение: unsplash.com
Топовый смартфон iPhone 15 Pro Max: объективы фотокамер такого класса защищены стойким к царапинам сапфировым стеклом. Изображение: unsplash.com

Самые «продвинутые» на сегодняшний день мобильные процессоры — это А17 Pro Bionic собственной разработки Apple и Snapdragon 8 Gen 3 американского разработчика Qualcomm. Флагманские модели смартфонов iPhone 15 Pro и iPhone 15 Pro Max работают именно на А17 Pro Bionic. Это самый быстрый процессор в мире на сегодняшний день, произведённый по самому передовому техпроцессу 3 нм. Процессоры Snapdragon 8 Gen 3 установливаются на целом ряде премиальных андроид-смартфонов таких как Samsung Galaxy S24 Ultra и Oppo Find X7 Ultra. Этот процессор произведён по более «старому» техпроцессу 4 нм и несколько уступает своему визави от Apple в производительности.

А вот в том, что касается процессоров сигналов изображения, ситуация иная: ISP Snapdragon обеспечивает лучшие возможности камеры, чем ISP Apple. Разрешение 48 мегапикселей А17 Pro это совсем не то, что 200 мегапикселей, которые обеспечивает Snapdragon 8 Gen 3. Да и с поддержкой видео дела у Snapdragon обстоят получше: 8K HDR против 4K HDR у Apple. При этом и процессор Apple, и процессор Snapdragon представляют собой систему на кристалле (SoC): процессоры сигналов изображения являются интегрированной частью соответствующих процессоров. Примечательно, что оба микропроцессора физически производятся на предприятиях одного и того же производителя: тайваньского полупроводникового гиганта TSMC.

Новейший мобильный процессор Snapdragon 8 Gen 3 американского разработчика Qualcomm. Изображение: пресс-релиз qualcomm.com
Новейший мобильный процессор Snapdragon 8 Gen 3 американского разработчика Qualcomm. Изображение: пресс-релиз qualcomm.com

Что касается объективов фотокамер, то в этой сфере правит бал мировой лидер тайваньская компания Largan Precision Co., Ltd. У этого производителя на Тайване целых десять заводов плюс там же строятся ещё два новых. И вся эта махина производит маленькие пластиковые линзы. Но если представить, какое количество смартфонов, планшетов и ноутбуков выпускается в мире каждый год, становится понятным, чем занимаются без малого 8 тысяч сотрудников этой компании.

Именно Largan Precision Co., Ltd. является ключевым поставщиком объективов для iPhone, в том числе для смартфонов новейшей серии iPhone 15. Наделавший недавно много шума флагманcкий смартфон китайской Huawei Mate 60 тоже оснащён объктивом этого тайваньского производителя. Samsung предпочитает производить объективы для своих смартфонов самостоятельно, на своём предприятии Samsung Electro-Mechanics.

Объективы фотокамер имеют сложную конструкцию. Изображение: Huawei.
Объективы фотокамер имеют сложную конструкцию. Изображение: Huawei.

Южнокорейский гигант также самостоятельно производит датчики изображений. Однако безоговорочным лидером в этой сфере является знаменитая Sony: более половины всех датчиков изображения в мире выпускается этим японским производителем. Apple уже более десяти лет устанавливает на свои смартфоны именно датчики Sony. Во флагманских моделях смартфонов многих других производителей также используются японские датчики.

Хотя Sony можно встретить и в телефонах среднего ценового сегмента, для таких моделей часто используются датчики изображения американского производителя OmniVision. Во многих моделях Xiaomi, Oppo, OnePlus используются продукты цифровой обработки изображений этой американской компании. Впрочем, этот производитель давно принадлежит консорциуму китайских инвесторов. В последние годы значительный технологический рывок в разработке датчиков изображения сделал китайский Huawei. Его инновационный датчик SuperSpectrum способен пропускать значительно больше света, чем датчики конкурентов.

Цифровой датчик изображения. Кремниевый прямоугольник содержит миллионы  светочувствительных точек для сбора данных, необходимых для создания файла изображения. Фото: Filya1, CC BY-SA 3.0, commons.wikimedia.org
Цифровой датчик изображения. Кремниевый прямоугольник содержит миллионы светочувствительных точек для сбора данных, необходимых для создания файла изображения. Фото: Filya1, CC BY-SA 3.0, commons.wikimedia.org

Следует добавить, что объективы камер смартфонов высокого класса как правило защищены сапфировым стеклом, стойким к царапинам. Мировым лидером в производстве такого стекла является наш российский производитель, ставропольский завод «Монокристалл». В своё время он поставлял свою продукцию для смартфонов Apple. В наше время по понятным причинам география поставок ставропольского предприятия не афишируется.

Важнейшую роль в получении качественных изображений играет программное обеспечение: именно под его управлением работают процессоры IPS. Разумеется, все производители смартфонов нахваливают свои программы, делая упор на том, что их «фирменный» софт делает их видеопродукцию лучше, чем у конкурентов. К тому же сейчас все ведущие производители смартфонов самым активным образом внедряют программы «искусственного интеллекта». Так что даже если мастерство фотографа далеко от совершенства, программа сама всё что надо пересчитает и «выдаст» качественный снимок. Другой вопрос, насколько такую фотографию можно будет назвать реальной?

Процессор Snapdragon 8 Gen 3 позволяет задействовать возможности «искусственного интеллекта» для обрарботки изображений. Изображение: пресс-релиз qualcomm.com
Процессор Snapdragon 8 Gen 3 позволяет задействовать возможности «искусственного интеллекта» для обрарботки изображений. Изображение: пресс-релиз qualcomm.com

Таким образом, можно сравнить характеристики тех или иных компонентов фотокамер, постараться выяснить, кто и где их произвёл (хотя это и не всегда возможно). И всё же оценка качества работы фотокамеры всегда очень индивидуальна: в конце концов, главное, чтобы изображение нравилось самому владельцу смартфона.