Od 0,11 milijona slikovnih pik do pomočnikov nevronskih omrežij: kako so se kamere razvijale v pametnih telefonih

Kamera v pametnem telefonu je postala sestavni del našega življenja: z njeno pomočjo lahko vedno ujamete pomemben trenutek in ga delite z drugimi. Da pa je to postalo resnično, je trajalo 20 let tehničnega napredka, prerazporeditve trga fotografske opreme in številnih novosti. Odločili smo se, da se spomnimo, kako je mobilna fotografija vdrla v naš vsakdan in katera podjetja so jo naredila preprosto in dostopno.

Prvi telefoni s kamero

Fotoaparat se je prvič pojavil v telefonu leta 1999: japonsko podjetje Kyocera je izdalo model VP-210, ki je omogočal video klice. Kamera je bila nameščena spredaj in je zajela obraz lastnika s hitrostjo 2 sličici na sekundo. Lahko bi tudi posnela samoportrete z ločljivostjo 0,11 milijona slikovnih pik in jih shranila v pomnilnik naprave v količini do 20 kosov.

V naslednjih letih so se mobilne kamere hitro razvile pod napadom konkurence in že leta 2004 je bil dosežen mejnik 1 milijon slikovnih pik (1 milijona slikovnih pik). Leta 2005 sta trg šokirala dva modela, ki ju lahko imenujemo prva telefona s kamero: Nokia N90 in Sony Ericsson k750i. Ponašali so se z 2-milijona slikovnimi pikami s samodejnim ostrenjem in fotografirali ostre slike, ne zamegljenih abstrakcij. Takrat se je odnos uporabnikov do mobilne fotografije začel spreminjati: na Flickrju so se pojavile tematske skupine, ljudje so si izmenjevali slike, prejete na njihove telefone, in razpravljali o njih.

Z vsakim naslednjim letom je število ljudi, ki se fotografirajo s telefoni, eksponentno naraslo. Izjava iPhona leta 2007 je spremenila odnos do monofunkcionalnih naprav: pametni telefoni so začeli nadomeščati MP3-predvajalnike, nato pa še amaterske foto in video kamere.

Zora Instagrama

Propad trga fotoaparatov se je zgodil leta 2010 z uvedbo storitve Instagram. Uporabniki so želeli čim bolj enostavno in hitro dobiti privlačno fotografijo ter jo objaviti na družbenih omrežjih.

Hkrati se je izboljšala kakovost mobilnih kamer. Predstavljen leta 2011, je iPhone 4s prejel kamero z 8 milijoni slikovnih pik in svetlobno občutljivo optiko z zaslonko f / 2,4. Takšne značilnosti so pokrivale večino potreb: pritisnete gumb, dobite svetel okvir in ga naložite Instagram.

Sčasoma je obdelava slik v pametnih telefonih postala bolj agresivna: prednost kontrasta, nasičenosti in ostrine konture, naravnost slike pa je zbledela v ozadje. Bili pa so tudi poskusi, da bi profesionalne tehnologije vključili v mobilne kamere. Tako je Nokia leta 2012 izdelala telefon s kamero 808 PureView.

Model so odlikovale značilnosti, ki so bile za njegov čas fenomenalne. Ločljivost kamere je bila 41 Mp, fizična velikost senzorja pa je bila 1 / 1,2 ″. Opremljen je bil tudi z mehanskim zaklopom, vgrajenim ND-filtrom, lečo Carl Zeiss z zaslonko f / 2.4 in ksenonsko bliskavico.

Na žalost se drugim proizvajalcem ni mudilo, da bi se zgledovali po Nokiji in se zanašali na filtre in druge okraske.

Več kamer, dobrih in drugačnih

V nekem trenutku so se podjetja odločila povečati število kamer v pametnih telefonih. Leta 2011 sta izšli HTC Evo 3D in LG Optimus 3D, ki sta uporabila po dve leči za ustvarjanje stereoskopskih fotografij. Vendar se je izkazalo, da tehnologija ni zahtevana in proizvajalci so na takšne eksperimente pozabili že nekaj let.

Spomladi 2014 je na trgu prišel HTC One M8. Pametni telefon je prejel pomožni modul za merjenje globine in ločevanje predmeta od ozadja. Tako je podjetje uvedlo pokončni način dve leti prej kot Apple.

Pravi razcvet se je zgodil leta 2016, ko so največje proizvajalce predstavili svoje rešitve. Hkrati ni bilo enotnega pogleda na to, kaj pametni telefon potrebuje dve kameri. Huawei je denimo s P9 promoviral enobarvno fotografijo, ki jo je razvil skupaj z Leico. LG G5 se je zanašal na shirik, Apple pa je v iPhone 7 Plus predstavil teleobjektiv za portretno fotografijo in optični zoom.

Kot se je izkazalo, dve kameri nista meji. Zdaj so skoraj vsi pametni telefoni na trgu opremljeni s tremi objektivi z različno goriščno razdaljo, pa tudi s kamerami za makro fotografiranje in merjenje globine.

Naraščajoče značilnosti

Kakovost mobilnih kamer je bila vedno omejena s fizičnimi omejitvami: majhna debelina ohišja ni omogočala opremljanja pametnih telefonov s kakovostno optiko in velikimi senzorji. Vendar so uporabniki zahtevali izboljšave, podjetja so skušala zadovoljiti njihove potrebe.

Tako smo končali s kamerami, ki štrlijo iz telesa za nekaj milimetrov. Naraščale so tudi fizične dimenzije senzorjev: če so pred petimi leti nihali znotraj 1/3 ″, so se zdaj pojavili na trgu Samsung Galaxy S20 Ultra in Huawei P40 s senzorji 1 / 1,3 ″. Slikovni senzorji so se povečali skoraj devetkrat, kar je bistveno izboljšalo kakovost fotografij.

Velika površina senzorjev je omogočila povečanje ločljivosti. Mobilne kamere z ločljivostjo 48MP in 64MP so postale običajna, Samsung in Xiaomi že zasedli linijo 108 milijonov slikovnih pik. Fotografije s takšno ločljivostjo pa tehtajo preveč, zato so se inženirji odločili za trik: informacije iz sosednjih slikovnih pik so kombinirane. S tem se ločljivost zmanjša, v zameno pa dobimo manj šuma in širši dinamični razpon.

Kaj je naslednje

Zaradi vseh teh novosti so pametni telefoni idealna zamenjava za digitalne milnice. Kljub temu imajo še prostor za rast. In tudi če fizične značilnosti zadenejo zgornjo mejo, programska oprema vedno priskoči na pomoč.

Zdaj računalniška fotografija dobiva zagon: kamera posname vrsto slik in nevronske mreže na njihovi osnovi zberejo idealen okvir, ki zavira šum, izenači svetlost in popravi barvo. Metoda se uporablja v Google Pixel 4, iPhone 11, Huawei P40 in številnih drugih pametnih telefonih. Obdelava poteka samodejno in neopazno za uporabnika - vidi le rezultat.

Ko se produktivnost povečuje, se zmogljivosti kamer širijo. Že lahko posnamejo video in ga sproti obdelajo: zameglijo ozadje ali ga naredijo črno-belega, pri čemer predmeti ostanejo v barvi. Razvija se tudi smer razširjene resničnosti: Apple je iPad Pro že opremil s senzorjem LiDAR za delo z aplikacijami AR, kmalu pa se bo tehnologija pojavila tudi v iPhonu.

Mobilne kamere postajajo strojno-programski kompleks, katerega zmožnosti ne razumemo v celoti. Zato je bolj zanimivo spremljati najnovejša dogajanja na tem področju in jih tudi sami preizkusiti.