Камера с двойным объективом. Двойная камера в смартфоне – зачем, принцип работы и нужна ли

Что дает нам двойная камера в смартфоне и почему во многих современных смартфонах две камеры, не считая фронтальной? Наверняка этим вопросом задаются некоторые покупатели. Все больше новинок среди Android-смартфонов и не только оснастили двойными камерами. Для тех, кто еще не знает, мы постараемся объяснить, зачем это было сделано.

Во-первых, определимся с тем, что двойная камера – это камера с двумя сенсорами, что достаточно очевидно. Вы можете увидеть две камеры. На самом деле модуль один, но он является двойным.

О каких сенсорах идет речь? Один из них, как правило, совершенно обычный. Как и в любом другом смартфоне, это сенсор камеры, который предназначен для съемки цветного и максимально качественного изображения.

Второй сенсор служит для того, чтобы захватить те данные, для получения которых не предназначен первый. Два сенсора в двойной камере работают совершенно по-разному. Разные производители смартфонов вложили в двойные камеры. Разница заключается именно в работе второго сенсора.

Эффект 3D

Двойные камеры могут применяться для создания эффекта 3D-изображений. Благодаря второму сенсору можно лучше анализировать информации о дистанции объектов. Это позволяет сделать их практически трехмерными. Так, двойные камеры используют в Honor 6X и Mate 9 от .

Эффект Боке

Наверняка вам нравятся портретные фото с сильно размытым фоном. Речь о так называемом эффекте Боке. В случае со смартфоном такие фото возможно снимать именно благодаря информации со второго сенсора.

Дополненная реальность

Благодаря инфракрасному излучателю и второй камере с широкоугольной линзой, можно изучать отражение света. Это помогает принести в нашу жизнь дополненную реальность. Увидеть, как это работает, можно со смартфонами Lenovo Phab 2 Pro и Asus Zenfone AR.

Улучшение детализации

В смартфонах Huawei P9, Mate 9 и Honor 8 от компании Huawei нашли еще одно интересное применение двойной камере. Второй сенсор их камеры не захватывает информации о цвете. Он видит мир в черном и белом цветах. Но именно это позволяет ему сосредоточить внимание на деталях. Цвета получает первый сенсор, а второй служит для улучшения детализации снимка.

Съемка при слабом освещении

Еще одно преимущество двойных камер – они дают возможность получить более хороший снимок при плохом свете. Свет – самое важное в фотографии. Два сенсора захватывают больше деталей, а освещаются они потом.

Увеличение с минимальной потерей качества

Оптический зум реализован в некоторых смартфонах, но далеко не каждый пожелает их купить. В угоду компактности мобильные камеры, как правило, не оснащены оптическим увеличением. Однако когда один из сенсоров двойной камеры является широкоугольным, все меняется. iPhone 7 Plus и LG G5 используют двойные камеры для того, чтобы дать пользователям возможность увеличивать снимки без ощутимой потери качества. Пользуйтесь.

По материалам Androidpit

На первый взгляд может показаться, что двойная камера — это просто очередная маркетинговая уловка. Но самом деле это не совсем так. В статье "Любительская фотосъёмка: выбор техники" мы уже писали, что главный недостаток смартфонов по сравнению с компактными цифровыми фотоаппаратами — отсутствие оптического увеличения или "зума". Традиционная камера в смартфоне обладает широкоугольным объективом, что, во-первых, совсем не подходит для съёмки лиц — они получаются слишком выпуклыми, с неестественной геометрией. Во-вторых, какие-то удалённые объекты получаются вообще мелкими.

Зум-объектив в фотоаппаратах — довольно сложная конструкция, но если вкратце, то линзы в нём перемещаются дальше и ближе друг к другу. Поэтому все объективы в фотоаппаратах такие выпуклые, исключение составляют разве что отдельные модели компактных камер от Sony, где объектив сделан вровень с корпусом, просто внутри под 45 градусов установлено зеркало, а линзы перемещаются вдоль корпуса.

Короче говоря, для всей этой механики и оптики в смартфоне просто слишком мало места. Можно сделать матрицу (фотосенсор) и линзы маленькими, но тогда пострадает качество изображения. Казалось бы, ситуация патовая.

Но решение оказалось очень простым — достаточно лишь установить не одну камеру, а две, с разными фокусными расстояниями объективов. Пусть один объектив имеет эквивалентное фокусное расстояние, например, 24 мм (широкий угол), а второй — 50-55 мм (нормальное фокусное расстояние). Таким образом можно выполнять оптическое увеличение в два раза, просто переключая камеры программно.

Учитывая, что в наши дни стоимость самого модуля камеры в смартфоне (даже очень качественного) не такая уж высокая, удвоение камеры практически не отразилось на цене флагманских смартфонов.

Впрочем, оптический зум — не единственное использование второй камеры. Прежде чем двукратный зум стал трендом, вторую камеру различные производители использовали и для других целей. В LG G6 дополнительный модуль обладал, напротив, ещё меньшим фокусным расстоянием, таким образом превращаясь в сверхширокоугольный объектив. А в Huawei P9 вторая камера делала только чёрно-белые снимки, но с более высокой светочувствительностью. Программное обеспечение смартфона объединяло изображение с обеих камер, достигая меньшего количества шумов и большей резкости, чем при использовании только первой камеры.

Однако поскольку моду на вторую камеру ввела, по сути, Apple в своём iPhone 6 Plus, то рано или поздно все производители пришли именно к тому решению, которое внедрила эта компания, а именно: двукратный оптический зум. Тем не менее, как мы уже видели на примере Huawei P9, информация с обоих модулей может использоваться для того, чтобы улучшать качество снимков.

Действительно, двойная камера расширяет функциональность фотосъёмки на смартфон. Например, она позволяет программному обеспечению отделять фон от объекта съёмки (объект — то, на чём сфокусировался объектив камеры). Фон потом можно размывать для создания впечатления "профессионального" портрета или вообще убрать — якобы портрет был снят в профессиональной студии.

Также практически все производители смартфонов в один голос обещают, что в любом случае при съёмке информация с обеих камер используется для фильтрации шумов и достижения большей резкости. Это, впрочем, уже как раз может оказаться и чисто маркетинговой заманухой. К примеру, если сравнить "однокамерный" iPhone 8 и "двухкамерный" iPhone 8 Plus, то окажется, что при съёмке на широкоугольную камеру заметить хоть какую-то разницу не представляется возможным. Разве что данные с широкоугольной камеры используются при съёмке на вторую камеру — это имело бы смысл. Дело в том, что, опять же, законы физики не позволяют при текущих технологиях реализовать одинаковую светосилу для широкоугольной и "нормальной" камер смартфонов, поэтому основная, широкоугольная, камера имеет большую светосилу и способна снимать с меньшим количеством шумов в потёмках, чем дополнительная.

Довольно часто оказывается, что ноу-хау современных телефонов - это хорошо забытое прошлое. Так было с датчиками отпечатков пальцев, а с релизом iPhone 7 Plus могут вернуться двойные камеры.

Смартфон от Apple далеко не первый, который имеет подобное решение. Первый телефон с двумя камерами вышел в 2007 году — тогда iPhone даже не поддерживал приложения и 3G. Сайт Engadget в своем материале все устройства из прошлого, которые имели две камеры.

Samsung SCH-B710

Первый телефон имел две камеры для того, чтобы можно было снимать 3D-контент. Аппарат Samsung SCH-B710 вышел в апреле 2007 года и имел пару сенсоров по 1,3 мегапикселя. Его экран диагональю 2,2 дюйма с разрешением 320х240 точек использовал для отображения трехмерного контента параллакс. Плюс на гаджете можно было смотреть местное эфирное телевидение.

LG Optimus 3D

Следующий телефон с двумя камерами вышел много лет спустя — в 2011 году. Это был LG Optimus 3D, который стал первым смартфоном на Android с 3D-камерой. Последняя имела по пять мегапикселей на линзу и записывала видео 720р. Экран Optimus 3D также показывал стереоконтент на диагонали 4,3 дюйма с разрешением 480х800 точек.

HTC EVO 3D

Гаджет EVO 3D с 2011 года был фактически улучшенной версией LG Optimus 3D. Он имел экран 4,3 дюйма с 960х540 пикселями, мощный чипсет Snapdragon. А вот камеры были такие же, вместе с записью трехмерного видео в 720p.

Sharp Aquos Phone SH-12C/SH-80F

Того же 2011 года вышел Sharp Aquos Phone SH-12C (международная маркировка SH-80F). Это был смартфон на Android с 8-мегапиксельными камерами. Дисплей устройства имел 4,2 дюйма с разрешением 540х960 точек.

HTC One M8

Следующий девайс вышел в 2014 году — это был HTC One M8, который получил новый тип двойных камер с маркетинговым названием Duo Camera. Основной сенсор имел 4-мегапиксельную матрицу HTC UltraPixel, и ему помогал 2-мегапиксельный сенсор, благодаря которому автофокус девайса работал быстрее. Кроме этого, M8 предлагал набор эффектов после съемки на основе двух камер.

Huawei Honor 6 Plus

В конце 2014 телефон с двумя камерами выпустила Huawei. Гаджет Honor 6 Plus имел два 8-мегапиксельных сенсора, которые, по словам Huawei, вместе давали 13-мегапиксельные изображения. В Honor 6 Plus, кроме повышения качества снимков, две камеры также позволили ускорить автофокус и получить дополнительные эффекты обработки снимков.

HTC One M9+

В 2015 компания HTC выпустила M9+. В нем двойная камера Duo Camera уже не имела сенсора UltraPixel, а использовала 20-мегапиксельную матрицу от Toshiba. Чуть позже в версии M9+ Supreme Camera Edition сенсор заменили на 21-мегапиксельную матрицу Sony.

LG V10

В конце 2015 года LG выпустила флагман V10. Он использовал новый подход: камеры имели разные объективы. Одна была стандартной линзой на 80 градусов, а другая — широкоугольной линзой на 120 градусов.

CAT S60

Выпущенный в феврале 2016-го гаджет CAT S60 имеет две камеры и прекрасно фотографирует как днем, так и в полной темноте. Все потому, что одна из его камер — тепловизор. Ему не нужно обычный свет—- он «видит» теплоту предметов. Правда, за это приходилось платить — телефон стоит $599.

Lenovo Phab 2 Pro

Lenovo Phab 2 Pro еще не поступил в продажу. Но он должен стать первым смартфоном, который будет иметь технологию трехмерного видения Google Tango. Она позволяет сканировать предметы и получать их виртуальные модели, а также расширяет возможности дополненной реальности.

Возможно мы забыли упомянть какие-то смартфоны, имеющие две камеры. Напишите о них в комментариях.

Двойная камера – отличительная особенность флагманского смартфона в 2017 году (привет, Samsung). Так ли это важно для пользователя? Давайте выясним.

Прежде всего, что такое двойная камера? Такая формулировка подразумевает два сенсора вместо одного. Смартфоны с этой технологией имеют два отдельных объектива, но они могут работать вместе.

Главный сенсор выполняет больше или меньше задач, захватывая максимальную площадь, а вторая камера помогает детализировать картинку и увеличить угол обзора или даёт достойное двукратное увеличение для портретных снимков. Но помимо функции “разделения” на два вида съёмки, обе камеры могут работать в тандеме. Два снимка с обеих камер сливаются в один в приложении камеры.

Каждый производитель имеет собственные алгоритмы обработки двух изображений, пытаясь найти новые применения. Давайте сравним существующие сценарии использования двойной камеры.

В чем преимущество?

Одно из преимуществ двух сенсоров — это безграничные перспективы. Например, смартфоны Huawei не позволяют использовать вторую камеру как самостоятельное решение, но благодаря двум камерам лучше анализируют расстояние до объекта. Качество снимка получается близким к «идеальному».

Эффект Боке

Снимок со второй камеры повышает чёткость конечной фотографии. Помимо этого в смартфонах HTC (One M8) внедрена даже функция изменения цвета переднего и заднего планов.

Интересно то, что можно размыть фон и элементы вне фокуса. То есть вы можете регулировать этот эффект уже после съёмки.

Сейчас «боке» в смартфонах получается программным путём, оптические возможности камеры смартфона тут задействованы минимально. Посмотрите, как это делает Samsung Galaxy S8.

Портреты

Самые популярные фотографии – это фотографии людей. До недавнего времени сделать портрет на смартфон с “правильными” пропорциями лица было невозможно без использования сторонних объективов. Спасибо Apple, теперь это сделать можно. Именно эта возможность реализована в iPhone 7 Plus, отчасти именно она является основополагающим фактором при выборе между iPhone 7 и iPhone 7 plus.

Но хочу отметить, что портретная камера в iPhone полезна не только для съемки людей. Для фотографий архитектуры она тоже подходит. Apple ещё предстоит улучшить многое в своей двойной камере, но уже сейчас она дает больше возможностей при ежедневной съемке.

Дополненная реальность

Такие устройства, как Lenovo Phab 2 Pro и Asus Zenfone AR, имеют еще и fish-eye объектив. Идея проста: весь свет перехватывает встроенный лазер, исходя из этих данных создается виртуальное изображение.

Причина заинтересованности Google в дополненной реальности и проекте Tango — большое число сценариев использования. Вот увидите, это следующий тренд. Уже сейчас есть множество приложений и игр на обычные смартфоны, которые частично имитируют эффект дополненной реальности. Мой сын постоянно забирает iPhone у жены, чтобы бегать по квартире и при помощи смартфона раскидывать какие-то виртуальные предметы по квартире. Эта опция точно “зайдет”.

Лучшая детализация и расширенный динамический диапазон

Вторые сенсоры у смартфонов Huawei не воспринимают цвета, кроме белого и чёрного, но способны распознать детали. Цвет добавляется позже программной начинкой.

Таким образом, вторая камера помогает больше детализировать снимок. У этих смартфонов лучший показатель динамического диапазона. На фотографиях с резкими перепадами света детали на светлых и тёмных участках видно отчётливее.

Главный аспект при создании хорошей фотографии — идеальный свет. Любитель может не учесть этого и детализация снимка пострадает. Вторая камера поможет захватить больше света и решить проблему. От сюда может возникнуть ложное убеждение, что решают всё “руки”, а не камера. Отчасти это так, но представьте себе как расширяются творческие горизонты умельца, который будет использовать подобные решения.

Две камеры это максимум?

Сейчас вам может показаться, мол куда ещё больше? Я убеждён, что вскоре количество камер в смартфонах увеличится. Больше захватываемого света, больше оптических возможностей, всё это ведёт к тому, что в смартфонах будет больше камер.

Останется решить только одну проблему – эстетическую. Придётся выделять больше места на корпусе смартфона, чтобы “кучно” расположить камеры рядом друг с другом и спрятать их под единое защитное стекло, чтобы смартфон не выглядел как трёх- или четырёхглазое чудовище.

Одним из главных трендов в мире смартфонов в 2017 году стали двойные камеры. Это уже далеко не инновация, поскольку впервые использовать одновременно два модуля камер в смартфонах решила компания HTC в Evo 3D (2011 год) и позднее в One M8 (2014 год). Реализация тайваньцев не обрела широкой популярности на рынке. И вот, в 2017 году производители решили снова сделать ставку на двойные камеры.

На сей раз все получилось. После выпуска LG G5 и в 2016 году Apple решила ответить конкурентам - стал первым флагманом компании с двойной камерой. В итоге к двойным камерам пришли практически все известные компании - сейчас их используют Samsung, Apple, Huawei, LG, Nokia, Xiaomi, Meizu, Lenovo (Motorola), Essential, ZTE и даже небольшие китайские вендоры типа UMIDIGI, Doogee, Vernee и прочих.

HTC Evo 3D с двойной камерой, 2011 год

Все они используют различные системы двойных камер: кто-то делает акцент на монохромный датчик, кто-то на широкоугольный, а кто-то - на телеобъектив. Трешбокс решил разобраться, что предлагает тот или иной дуэт фотомодулей, как это работает, а также в чем преимущества и недостатки используемых производителями решений.

Датчик глубины

Мы начнем с датчика глубины, поскольку это самая простая форма возможной системы двойной камеры. В данном случае основная камера сопровождается вторым датчиком, единственной функцией которого является создание трехмерной карты области снимаемого объекта. Как вы, возможно, знаете, человек видит трехмерный мир в двухмерной проекции, но способен составлять полное представление о расстоянии, форме, размерах и глубине окружающих объектов. За это отвечают наши глаза, имеющие стереоскопическую способность благодаря разным перспективам.

Датчик глубины в системе двойной камеры работает аналогично основной камере. Используя вторичный модуль, двойная камера может приблизительно рассказать, насколько далеко перед ней стоят объекты относительно друг друга. Затем эта информация используется для отделения объекта переднего плана от фона.

Пример работы датчика глубины на HTC One (M8)

Главная фишка двойной камеры с этим датчиком заключается в создании реалистичного эффекта глубины резкости. Технология в своем виде пришла из DSLR-камер с их большими сенсорами и объективами, однако воссоздать эффект такой же мелкой глубины резкости смартфоны не могут. Датчик глубины сначала определяет границы объекта переднего плана, а затем применяет эффект размытия на все окружающее. Отмечу, что получаемый результат - очень близок, но иллюзорен.

В теории и на практике датчик глубины имеет свои подводные камни. Если снимаемый объект не имеет глубины (например, вы можете снимать что-то плоское), камера не сможет это определить и вместе с задним фоном размоет края объекта. Даже если датчик глубины отлично справляется со своей задачей, итог в любом случае не выглядит естественным. В DSLR-камерах интенсивность размытия увеличивается с расстоянием от точки фокусировки. В смартфонах этого нет.

Системы двойных камер со специальным датчиком глубины - один из самых редких дуэтов фотомодулей. Впервые такая система была установлена во флагмане HTC One (M8) - это самый популярный пример. В наши дни датчик глубины используется в таких смартфонах, как или Lenovo K8 Plus, то есть не во флагманских моделях.

Монохромная камера

Несколько более популярная реализация вторичного фотомодуля - монохромная камера. В такой системе основная камера дополняется аналогичным датчиком, особенность которого заключается в монохромной съемке. Обе камеры обычно имеют одинаковые сенсоры, светосилу, линзы и фокусирующие системы. Единственное различие между ними состоит в том, что у второй камеры отсутствует цветной RGB-фильтр. Это означает, что монохромный датчик не может фиксировать информацию о цвете, однако он может захватывать больше света, чем обычная камера.

Двойная камера с монохромным датчиком делает одновременно две фотографии. Принцип работы такой системы - объединение снимков с обеих камер в одно изображение. Как итог - два совмещенных изображения имеют более подробную информацию и уменьшенный уровень шумов. Кроме того, вы можете делать исключительно черно-белые фотографии на монохромную камеру и получать наиболее высокое качество изображения. Цветной модуль не может обеспечить такого результата даже после применения ЧБ-эффекта.

ЧБ-режим монохромной камеры на Huawei P9

Одним из первых смартфонов с дополнительной монохромной камерой можно назвать флагман Huawei P9. С тех пор китайская компания продолжает улучшать свою двойную камеру и сегодня у нее лучшая система с монохромным датчиком. Стоит отметить, что в разработке двойных камер и алгоритмов обработки Huawei участвует Leica - популярный немецкий производитель, выпускающий фотокамеры и оптику премиум-класса.

Широкоугольная камера

Впервые двойная камера с широкоугольным объективом дебютировала в смартфоне LG G5 в начале прошлого года. LG установила в свой новый флагман 16-мегапиксельный первичный сенсор (29 мм) со светосилой f/1.8 и дополнительный 8-мегапиксельный датчик (12 мм) со светосилой f/2.4. Фокусное расстояние 12 мм придает второстепенной камере значительно более широкое поле зрения, которое захватывает гораздо более широкую область сцены без необходимости намеренного отдаления от объекта.

В основном широкоугольная камера применяется во флагманах LG. Недавно Motorola оснастила такой системой свой новый смартфон Moto X4. Широкоугольный объектив представляет уникальную перспективу для мобильной фотографии, которую не может предложить ни одна другая камера для смартфонов. Помимо своей практической ценности (к примеру, захвата большой группы людей с близкого расстояния), широкоугольный датчик также позволяет создавать красивые пейзажи за счет захвата полной или хотя бы большей части сцены.

Широкоугольный и ультра широкоугольный режимы на LG G5

Первые поколения широкоугольных камер имели свои недостатки. Пользователи G5 и V20 жаловались на низкое качество изображения с ультрашироким углом обзора и сильное искажение сцены по углам. Тем не менее, LG продолжает неуклонно улучшать свою двойную камеру с широкоугольным объективом. В последнем флагмане V30 вторичная линза лишилась главных недостатков - качество изображения заметно подтянули, а искажений на снимках стало существенно меньше.

С хорошей реализацией такая система двойной камеры может быть действительно очень полезной, если говорить об определенных сценариях съемки. LG идет своим путем, и это хорошо.

Телефотокамера

Мы подошли к последнему и самому распространенному варианту из всех систем с двумя камерами - телефото. В данной конструкции первичный модуль соединен со вторым датчиком с телеобъективом. «Телевик» является полной противоположностью широкоугольной системы камер. Он фактически позволяет увеличить только масштаб снимаемого объекта, а не масштаб всей сцены целиком.

Начиная с релиза iPhone 7 Plus (первого смартфона Apple с двойной камерой) производители обратили внимание на телеобъектив в качестве второй камеры для фирменных смартфонов. В настоящее время телефото предлагает двукратное оптическое увеличение, то есть вторичный датчик в такой системе имеет увеличенное вдвое фокусное расстояние. Компания OPPO на выставке MWC 2017 в Барселоне представила инновационную систему двойной камеры с рекордным 5-кратным оптическим зумом, однако этому решению еще далеко до коммерческого выхода.

Широкоугольный режим (сверху) и телефото (снизу) на iPhone 7 Plus

У телеобъектива много преимуществ. Во-первых, что наиболее очевидно - это получение двукратного оптического зума без потерь в качестве изображения. Масштабирование фотографии на смартфонах в значительной степени было цифровым до сих пор, но с телеобъективом вы можете быстро «приблизиться» к снимаемому объекту с минимальной потерей качества. И потому как теперь цифровой зум применяется поверх двукратного оптического зума, получаемые результаты - намного более эффективные.

Портретный режим с функцией студийного освещения на iPhone 8 Plus

Съемка с использованием телеобъектива имеет и другие плюсы. Телефотокамеры отлично подходят для портретов, поскольку обеспечивают минимальное искажение и снимают объект сглаженнее, чем широкоугольный объектив. Большинство производителей сегодня также реализует эффект размытости фона. Комбинация телеобъектива и фонового размытия выводит классические портретные фотографии почти на уровень «зеркалок» - результат настолько впечатляет, что не каждый сможет увидеть разницу. Конечно, не стоит забывать о современных алгоритмах обработки.

Какие недостатки

Единственный недостаток для большинства систем двойных камер - пока ни один из производителей не смог достигнуть полного паритета для обоих модулей. Дополнительные датчики имеют меньшую светосилу по сравнению с основной камерой (от f/2.4 до f/2.8, в то время как для обычных камер уже достигнута рекордная отметка f/1.6) и не оснащаются оптической стабилизацией изображения. В этом году только два флагмана получили OIS одновременно для двух камер - это Samsung Galaxy Note 8 и Apple iPhone X.

Из-за такого различия в характеристиках двойных камер наблюдается заметное расхождение в качестве, если речь идет о съемке при помощи конкретного модуля (только широкоугольный или только телефото). Тем не менее, уровень фотовозможностей, который сегодня предлагают такие мобильные устройства, как Galaxy Note 8 или iPhone X - невероятно высок.

Какие перспективы

Развитие камер в смартфонах за последние пару лет действительно превзошло все ожидания. Нет никаких сомнений в том, что технология двойных камер - это будущее мобильной фотографии. Уже сейчас ими оснащаются не только флагманы, но и устройства среднего класса, а также даже некоторые бюджетные модели. Новая жизнь для черно-белых фотографий, портретный режим с размытым фоном прямиком из «зеркалок», качественный зум без потерь, более высокая детализация - все это теперь могут делать и смартфоны благодаря двойным камерам.