Фотография при слабом освещении: как смартфоны становятся такими хорошими в этом?

Начиная с P20 Pro, флагманские телефоны Huawei неизменно считаются одними из, если не лучшими, смартфонами для фотосъемки при слабом освещении. Последний Mate 30 Pro получил похвалу за дальнейшее улучшение этой формулы, но имеет жесткую конкуренцию со стороны нового Google Pixel 4, который также может похвастаться отличными возможностями фотосъемки при слабом освещении.

Флагманы Samsung Galaxy также предлагают хорошие результаты при слабом освещении, и это становится все более важной функцией в гонке за лучшую камеру для смартфонов. Тем более, что кадры при хорошем освещении уже выглядят отлично. Давайте выясним, что именно делают компании для создания таких великолепных снимков при слабом освещении.

Это начинается с оборудования

Ключ к получению отличных снимков в темноте – уловить как можно больше света с помощью сенсора камеры. Это легче сказать, чем сделать с небольшими сенсорами смартфона, а не с зеркальной камерой. У всех систем камер есть три ключевых элемента, которые помогают с этим захватом света: качество и размер отверстия объектива (апертура), размер сенсора и его пикселей и, конечно же, время экспозиции. У производителей телефонов есть несколько хитростей для каждого из этих факторов.

Более широкая диафрагма = больше света

Первый предлагает широкую апертуру. Huawei P20 Pro и Mate 20 Pro начали с f / 1.8, а P30 Pro и Mate 30 Pro имеют еще более широкую диафрагму f / 1.6. Samsung Galaxy Примечания 10 имеет переключаемый F / 1,5-2,4 диафрагмы, то Google пиксели 3 является F / 1.8, а пиксельная 4 переходит к F / 1.7, а iPhone 11 «с Диафрагмой также F / 1.8.

Когда в камеру попадает больше света, лучший способ уловить этот свет – использовать датчик большего размера.

Более широкое отверстие объектива позволяет большему количеству света попадать на датчик, но качественные, широкие и маленькие линзы очень сложно построить без искажения объектива. Поэтому не все производители предлагают такие широкие диафрагмы. Широкая диафрагма также дает немного более мягкий эффект глубины резкости, благодаря чему камеры хорошо выглядят в макросъемке, но они не обязательно лучше всего подходят для сохранения резкости при съемке пейзажей.

Диафрагма – это лишь часть картины, поскольку такие телефоны, как OnePlus 7 Pro, соответствуют диафрагме Huawei, но не так хороши при слабом освещении. Далее следует размер датчика изображения.

Huawei P20 Pro f / 1.8 Huawei Mate 30 Pro f / 1.6

Большие сенсоры и биннинг пикселей

Когда в камеру попадает больше света, лучший способ уловить этот свет – использовать датчик большего размера. Здесь обычно используют аналогию с ведром, и это довольно приличный способ подумать о сборе света. Чем больше ведро, тем больше света собирается за меньший промежуток времени и, следовательно, лучше снимаются при слабом освещении. Другими словами, вы можете обойтись более короткой выдержкой и более низким ISO, что приведет к менее размытым и зернистым изображениям даже при тусклом свете.

Компания Huawei лидирует с датчиками изображения большего размера. Последние два поколения телефонов серий P и Mate оснащены сенсором размером 1 / 1,7 дюйма. Это заметно больше, чем у многих конкурентов Huawei, таких как Apple, Google и Samsung, которые выбирают 1 / 2,55-дюймовые сенсоры. Huawei утверждает, что ее сенсор улавливает на 137% больше света, чем iPhone 11 Pro Max. Если это точно, то это явно имеет большое значение для количества света, улавливаемого в темноте.

Однако сенсор Huawei имеет 40 мегапикселей по сравнению с 12 мегапикселями, которые обычно предлагаются его конкурентами. В результате размер каждого отдельного пикселя составляет 1,0 мкм, по сравнению с 1,4 мкм у его меньших сенсоров конкурентов. На первый взгляд это говорит о том, что конкуренты Huawei будут предлагать более низкий уровень шума при слабом освещении. Однако в датчике изображения Huawei используется технология, известная как объединение пикселей или четырехкратный фильтр Байера. Это не настоящий 40-мегапиксельный сенсор 1,0 мкм, а скорее более близкий к усовершенствованному сенсору 10 МП 2,0 мкм.

Объединение пикселей становится все более популярной технологией камеры. Вы найдете его во флагманах от Huawei и OnePlus, до средних и недорогих телефонов от Realme и Honor. Теоретически это позволяет фотографам использовать лучшее из обоих миров – режим высокого разрешения для дневного света и более крупные пиксели для слабого освещения. Однако камеры с разбивкой пикселей, безусловно, не сохраняют все свое качество при переключении в режим полного разрешения, как показывает наше тестирование 64-мегапиксельной камеры Realme XT.

Что действительно важно, так это размер отдельных пикселей. Apple, Google и Samsung выбрали 1,4 мкм в качестве оптимального варианта и достигли отличных результатов. Huawei продвигает лодку дальше с большими пикселями 2,0 мкм, хотя и с четырехъядерным фильтром Байера, расположенным поверх.

Искусство смешанной и длинной выдержки

Первоначальная технология HDR + от Google Pixel заложила основу современных технологий при слабом освещении. HDR + объединяет несколько экспозиций вместе, улучшая детализацию светлых участков как на хорошо, так и на тускло освещенных снимках. В P20 Pro Huawei представила собственную технологию однократного HDR, которая также полезна при слабом освещении. При этом для информации о цвете используется 10-мегапиксельное изображение с ячейками пикселей, но для экспозиции используются пиксели размером 40 мегапикселей. Половина пикселей снимается с длинной выдержкой, а другая половина – с короткой. Данные яркости объединяются для получения результата HDR с одним, а не с несколькими изображениями.

В том же году Huawei и Google запустили собственные ночные режимы с длинной выдержкой. Этот метод объединяет несколько изображений с короткой и длинной выдержкой, чтобы обеспечить еще более динамичные и хорошо освещенные ночные снимки. Вам просто нужны устойчивые руки, чтобы удерживать неподвижно несколько секунд.

Первоначальная технология HDR + от Google Pixel заложила основу современных технологий при слабом освещении.

Мультиэкспозиция или ночной режим теперь являются основными вариантами приложения камеры. Больше не предназначено для флагманских телефонов, вы можете найти множество недорогих телефонов, предлагающих ту же идею. Однако результаты могут отличаться в зависимости от качества камеры и алгоритмов программного обеспечения. Ночной режим не может исправить плохую камеру при слабом освещении, но он может превратить сносные снимки в исключительные. Возможно, Google лидирует, внедрив астрофотографию в Pixel 4.

Oneplus 7 Pro Nightscape Off Oneplus 7 Pro Nightscape Вкл.

Необычная новая сенсорная технология

Хотя все упомянутые до сих пор технологии можно найти на множестве устройств, следующая технология в настоящее время является эксклюзивной для Huawei.

В серии P30 компания Huawei заменила традиционную технологию цветового фильтра камеры RGGB новым фильтром камеры RYYB SuperSpectrum, предназначенным для сбора улучшенной информации о яркости. Вкратце, датчик SuperSpectrum от Huawei заменяет традиционный красный-зеленый-синий (RGB) фильтр на красно-желто-синий (RYB) фильтр. Этот тип фильтра улавливает больше света, но использует фильтры других цветов, чем те, что есть в окончательном изображении.

Ключ к пониманию этого подхода заключается в том, что желтые фильтры захватывают данные как зеленого, так и красного цвета. Таким образом, в целом он захватывает более широкий диапазон света. Однако компромисс заключается в том, что алгоритмы должны восстанавливать зеленые данные из желтого. Это, конечно, выполнимо, но это сложный процесс, который не всегда позволяет получить правильные цвета. Huawei добилась больших улучшений в этом отношении между P30 и Mate 30 Pro.

Для создания великолепных снимков при слабом освещении требуется сочетание прочного аппаратного обеспечения и специализированного программного обеспечения.

Эта технология, безусловно, не является обязательной для получения хороших снимков при слабом освещении. Тем не менее, он позволяет сериям Huawei P30 и Mate 30 делать чрезвычайно яркие и детализированные снимки при слабом освещении без необходимости использования ночного режима. Таким образом, уменьшается риск размытия из-за неустойчивых рук или движущихся объектов в сцене.

Характеристики при слабом освещении зависят от многих факторов

Для создания великолепных снимков при слабом освещении требуется сочетание прочного аппаратного обеспечения и специализированного программного обеспечения. В этом отношении производители смартфонов все чаще совершенствуют свои камеры, предлагая превосходные линзы и датчики. Программные алгоритмы также играют огромную роль, управляя экспозицией, подавляя шум на изображении без удаления деталей и улучшая качество ночных режимов с множественной экспозицией.

Флагманские смартфоны, в частности от Google и Huawei, преуспевают почти во всех этих технологических областях, обеспечивая неизменно великолепные снимки при менее чем идеальных сценариях съемки. Некоторые производители все еще осознают эти основы, но не удивляйтесь, если мы скоро увидим большие скачки на доступных рынках. Скорее всего, слабое освещение будет оставаться ключевым полем битвы за качество камеры смартфона в течение ближайшего года или даже позже.

Перестрелка камеры: Pixel 4 против лучших камер смартфонов

Источник записи: https://www.androidauthority.com