Как устроена лучшая камера среди смартфонов? Все секреты Google Pixel 2
Еще лет пять назад камеры даже топовых смартфонов годились разве что на то, чтобы превратить заснять тортик в хорошо освещенной кофейне или сделать мутное селфи с подругой. Но сейчас прогресс шагнул далеко вперед, и мобильная фотография постепенно превращается в самостоятельный жанр искусства. По секрету, многие журналисты вообще перестали брать с собой настоящие камеры, отправляясь делать репортаж — им более чем хватает телефона.
Собственно, а зачем вообще любителю тащить с собой в путешествие мыльницу (или того хуже, тяжеленную зеркалку), если на камеру Google Pixel 2 можно запечатлеть нечто подобное:
Выглядит потрясающе, но как это возможно? Ведь корпус смартфона не позволяет установить внутрь большой сенсор. Инженеры Google постоянно борются за то, чтобы вместить в ограниченное пространство как можно более качественную матрицу, но ведь есть предел! Тут точно замешана магия — давайте разбираться.
Линзы в камере Google Pixel 2
Камера Pixel 2 получила 6 линз. Все они имеют разную форму, чтобы камера могла справляться с различными аберрациями (искажениями изображения) за счет близкого расположения этих самых линз к матрице.
Подобное решение используется уже довольно давно и необходимо любым мобильным камерам — иначе при столь микроскопическом фокусном расстоянии и диаметре линзы смартфон бы в принципе не смог бы ни нормально фокусироваться, ни захватывать достаточно света.
Кроме того, сам модуль камеры снабжен системой оптической стабилизации. Она работает следующим образом: вокруг линзы находится специальный привод с моторчиком, который определяет мелкие движения вроде дрожания рук и выравнивает объектив.
Что такое сенсор?
Прямо за линзами находится самая главная часть камеры смартфона — это сенсор или цифровая матрица. Он покрыт светочувствительными элементами, которые называются пиксели — ячейки, которые захватывают свет и преобразовывают его в электрический сигнал.
В матрице каждого смартфона таких ячеек-точек миллионы — каждый «мегапиксель», которыми мы уже привыкли измерять цифровые камеры, содержит 1 000 000 точек.
А что такое пиксель и субпиксель?
Новые смартфоны Google получили 12 Мп сенсор, то есть на сенсоре расположено 12 000 000 светочувствительных ячеек. Да, бывает и больше — некоторые производители используют матрицы и по 20 Мп и даже больше. Но тут стоит отметить, что у Google не простые пиксели. Каждый имеет левую и правую части, то есть фактически каждая точка делится на два субпикселя. Это разделение открывает новые возможности сенсору, связанные с глубиной резкости и чувствительностью автофокуса.
Сенсор в камере Pixel 2 имеет физический фильтр света, который по своей структуре напоминает некую решетку. Эта решетка состоит из красного, зеленого и синего цветов. Сенсор смартфона собирает в два раза больше зеленого цвета, поскольку человеческий глаз к нему более восприимчив — так изображения объектов больше соответствуют тому, как мы видим их в реальной жизни.
Что такое Dual Pixel?
Dual Pixel — это технология существенно улучшенного фазового автофокуса. В каждый пиксель увеличенного размера внедрено по два светодиода. Это позволяет камере смартфона свободно отделять главный объект на фотографии от фона.
Режим HDR+, а это еще что?
В смартфоне Pixel 2 используются собственные наработки компании Google — HDR+ и портретный режим.
Основная задача режима HDR+ — обеспечить больший цветовой охват, чтобы фотография, которая была сделана на маленький сенсор, точнее передавала оттенки и полутона и в целом была похожа на снимок с профессиональной камеры. Кроме того, HDR+ камера смартфона одинаково хорошо снимать как ночью, так и днем.
При активированном режиме HDR+ камера Google Pixel 2 мгновенно делает 10 снимков с разным значением экспозиции, после чего совмещает все полученные фотографии в одну. Но это не простое склеивание фотографий, способ очень похож на сбор пазла. Фактически алгоритм разбивает каждый снимок на несколько зон. Например, если в одной части фотографии есть лишний объект, которого нет на остальных снимках, то алгоритм ищет похожий кадр с лучшим значением экспозиции и подставляет ее в финальный снимок. Важно, что происходит этот процесс за доли секунды.
Как работает портретный режим в Google Pixel 2?
Всем нравятся фотографии, где размыт задний фон, это придает портретам художественности. В фотографии у этого приема даже есть специальный термин — боке. В современных смартфонах это обычно достигается за счет двойного модуля камеры.
Но в Google пошли другим путем и научились добиваться тех же результатов при помощи всего одной камеры.
Как так? Все очень просто (на само деле чудовищно сложно) — в ход пошли «мозги», то есть искусственный интеллект и нейросети. Специальному обучаемому алгоритму подсовывали огромное количество фотографии людей, животных и предметов. Алгоритм учился отличать живое от неживого, также ему показывали фотографии людей в одежде и головных уборах. Таким образом алгоритм научился понимать где на фотографии человек, а где — фон. Благодаря этому камера Pixel 2 вырезает человека из фотографии по контуру (стараясь не обрезать торчащие волоски и прочие мелкие детали), размывает все, что осталось, а потом вклеивает человека (или другой объект) на место.
Эти же алгоритмы позволили снимать фотографии на фронтальную камеру в портретном режиме — это определенно лучше, чем пытаться уместить в корпус целых четыре (!) камеры.
Технология Dual Pixel не нова, она уже используется в последних смартфонах Samsung. Зато режим HDR+ и интеграция с нейросетями Google остается эксклюзивом, которого нет ни в одном другом смартфоне. Благодаря всему этому камера Google Pixel 2 способна выдавать потрясающие фотографии, но пока все это «на бумаге». Как аппарат снимает в реальных условиях, мы узнаем только в начале ноября, когда устройство попадет к нам в руки.
