Раньше было как? Хочешь сделать фото – собираешь всю свою семью, становитесь в ряд и стоите так несколько часов. Фото получалось довольно размытое, черно-белое, однако тогда такая технология казалась едва ли не чудом.
Сегодня фотографировать умеет маленькое устройство, которое лежит у вас в кармане, причем фотографирует оно так, как совсем недавно снимали профессиональные фотоаппараты. Как так получается? Неужели физику снова обманули? На этот вопрос ответит Игорь Позняев, автор канала «Блог системного администратора». Давайте разберемся, почему фото получаются так хорошо.
Но сперва – как вообще работает камера?
Современные камеры работают по достаточно простому принципу, главный элемент – это матрица, на которую сквозь объектив попадает свет, затем процессор переводит «аналоговые» значения от матрицы в «цифровую плоскость», и всё – по сути, фотография готова. Понятное дело, что чем круче будет объектив, чем лучше матрица и чем быстрее процессор – тем лучше получится качество итогового фото, но что за что отвечает?
Объектив – за фокусировку света на матрицу
Матрица (даже полноформатная) – довольно небольшая по площади, поэтому необходимо как бы «направить» как можно больше света на нее. Этим и занимается объектив. «Хороший» объектив – это объектив, который, во-первых, подходит под условия съемки (например, широкоугольный или телефото), а во-вторых, имеет ряд неких параметров, то есть:
Высокую резкость, низкую хроматическую аберрацию (это такие ореолы вокруг контрастных оттенков. Сейчас они в моде, но вообще-то это как бы искажения картинки), не дают геометрических искажений (хотя бы минимизируют их), а также имеют высокий коэффициент пропускания света. У них еще обычно можно настраивать диафрагму в довольно широком диапазоне (это такая «задвижка», которой можно управлять количеством света, который попадает на матрицу).
Матрица – принимает свет
То есть улавливает свет и преобразует его в аналоговый сигнал. Сейчас практически все камеры используют CMOS-матрицы, у них довольно много параметров, посмотрим только на самые важные:
Разрешение (указывается в мегапикселях, показывает, насколько много пикселей в матрице), физический размер (чем матрица больше, и чем больше каждый отдельный пиксель – тем больше света будет на него попадать (тем лучше будет фото в условиях низкой освещенности).
Процессор – улучшает итоговое изображение
Он может делать достаточно много вещей, вроде сложного шумоподавления, улучшения цвета (коррекции цветового баланса, баланса белого, тонкой настройки оттенков), добавления контурной резкости, совмещения нескольких кадров с разной экспозицией для фото в HDR, и даже для автофокуса. Но главное – он преобразуем аналоговый сигнал от матрицы в цифровой.
Чем он быстрее, и чем лучше алгоритмы – тем лучше по итогу будет выглядеть финальное изображение. А еще быстрее и точнее будут определяться сцены.
А что с телефонами?
На первый взгляд, они не должны фотографировать вообще. Их камеры выглядят как насмешка над фотоаппаратами, объективы – маленькие, причем их подавляющее большинство – с фиксированной диафрагмой (впрочем, моделей с переменной диафрагмой становится больше). Да и матрицы – тоже маленькие, но с высоким разрешением – такое сочетание позволяет делать качественные фото только в условиях очень хорошей освещенности.
С «железной» частью камер у телефонов всё действительно не очень хорошо, однако у них есть то, чего нет у фотоаппаратов – мощный процессор с нейронным движком (не ISP, он есть и у тех, и у других, а центральный процессор – он тоже участвует в обработке фото). Это позволяет применять очень сложные алгоритмы коррекции изображения, таким образом буквально «вытягивая» его на уровень профессиональной съемки.
Но есть проблема. Алгоритмы – это не фото
Потому что просто так «нарисовать» картинку тоже не получится, нужны хотя бы более-менее качественные вводные. Поэтому сейчас матрицы и объективы телефонов стараются сделать максимально большими (насколько это возможно в рамках форм-фактора), кроме того, используют очень неплохую оптику для объективов.
Телефону не нужно фотографировать как хорошему фотоаппарату, главное – снять как можно больше деталей, чтобы при обработке они не «потерялись» на изображении. Оно получается зернистым и довольно блеклым, но это правится уже алгоритмами.
Вспомните, как фотографировали телефоны раньше – так выглядели фото без обработки, ну или почти без нее. Причем качество было не очень хорошим вне зависимости от камеры, разрешения матрицы и так далее. Хотя чего греха таить – тогда и камеры снимали не сильно лучше, ибо весь контент смотрелся на больших пузатых ЭЛТ-мониторах, но что-то мы отвлеклись.
Проблема в том, что каким бы крутым не был исходник, после обработки изображение все равно теряет детали, поскольку алгоритмы не всегда точно отличают их от шума, но это – только половина проблемы.
Почему телефоны не используют вместо фотоаппаратов?
Не задумывались? А ответ достаточно простой – потому что телефон не настроить. Даже если у его камеры несколько объективов, они все равно используют свой собственный, маленький сенсор.
Объектив на телефоне не поменять, диафрагму не настроить, от принудительной обработки фото отказаться нельзя. В этом смысле фотоаппараты остаются незаменимыми – для профессиональной съемки (в том числе RAW, в котором телефоны снимают явно хуже фотоаппаратов), для разных условий, в общем – там, где должно быть качественное фото.
Получить качественный 100-кратный зум на телефоне не получится, разве что 10-кратный оптический (а обычно – и того меньше, X3-X5) и такой же цифровой (просто кроп), тогда как на фотоаппаратах есть телеобъективы и для куда больших расстояний.
Поэтому, несмотря на то что современные телефоны делают качественные фото, они делают их только в определенных условиях – если освещенность недостаточная, или если условия хоть немного отличаются от идеальных – качество фото резко падает.
Поэтому телефоны не заменят фотоаппараты, впрочем, нам это и не нужно. Зачем камера на 200 мегапикселей, если снимаешь ты одного кота и счетчики? Ну а для подобных задач, и даже для задач посложнее, возможностей современных камер телефонов более чем достаточно.
А как вы считаете, смогут телефоны заместить собой фотоаппараты или нет?
Чтобы не пропустить ничего важного, подписывайтесь на наши каналы в мессенджере MAX и Telegram.