От 0,11 Мп до нейросетей-помощников: как развивались камеры в смартфонах

Камера в смартфоне стала неотъемлемой частью нашей жизни: с её помощью всегда можно запечатлеть важный момент и поделиться им с другими. Однако, чтобы это стало реальным, потребовались 20 лет технического прогресса, передел рынка фототехники и множество инноваций. Мы решили вспомнить, как мобильная фотография ворвалась в наши будни и какие компании сделали её простой и доступной.

Первые камерофоны

Впервые камера в телефоне появилась в 1999 году: японская фирма Kyocera выпустила модель VP‑210, позволявшую совершать видеозвонки. Камера располагалась спереди и захватывала лицо владельца с частотой 2 кадра в секунду. Также она могла делать селфи разрешением 0,11 Мп и хранить их в памяти устройства в количестве до 20 штук.

В последующие годы мобильные камеры бурно развивались под натиском конкуренции, и уже в 2004‑м был взят рубеж в 1 миллион пикселей (1 Мп). А в 2005 году рынок сотрясли две модели, которые можно назвать первыми камерофонами: Nokia N90 и Sony Ericsson k750i. Они щеголяли 2‑мегапиксельными камерами с автофокусом и делали чёткие снимки, а не размытые абстракции. Именно тогда отношение пользователей к мобильной фотографии стало меняться: появились тематические группы на Flickr, люди начали обмениваться полученными на телефоны снимками и обсуждать их.

С каждым последующим годом число людей, снимающих на телефон, росло в геометрической прогрессии. Выход iPhone в 2007 году изменил отношение к монофункциональным устройствам: смартфоны начали вытеснять MP3‑плееры, а затем любительские фото- и видеокамеры.

Рассвет Instagram*

Обвал рынка фотоаппаратов произошёл в 2010 году, когда запустился сервис Instagram*. Пользователи хотели максимально легко и быстро получить притягательный снимок и разместить его в соцсетях.

Вместе с этим улучшалось качество мобильных камер. Представленный в 2011 году iPhone 4s получил 8‑мегапиксельную камеру и светочувствительную оптику с диафрагмой f/2,4. Такие характеристики перекрывали большинство потребностей: нажимаешь на кнопку, получаешь яркий кадр и загружаешь его в Instagram*.

Со временем обработка снимков в смартфонах стала более агрессивной: контрастность, насыщенность и контурная резкость в приоритете, а естественность картинки отошла на второй план. Но были также попытки привнести в мобильные камеры профессиональные технологии. Так, Nokia в 2012 году сделала камерофон 808 PureView.

Модель отличалась феноменальными для своего времени характеристиками. Разрешение камеры составляло 41 Мп, а физический размер сенсора — 1/1,2″. Также она оснащалась механическим затвором, встроенным ND‑фильтром, объективом Carl Zeiss с диафрагмой f/2,4 и ксеноновой вспышкой.

К сожалению, другие производители не спешили следовать примеру Nokia, делая ставку на фильтры и прочие украшательства.

Больше камер, хороших и разных

В какой‑то момент компании решили нарастить число камер в смартфонах. Ещё в 2011 году были выпущены HTC Evo 3D и LG Optimus 3D, которые использовали по два объектива для создания стереоскопических фотографий. Однако технология оказалась невостребованной и производители на несколько лет забыли о таких экспериментах.

Весной 2014 года рынок увидел HTC One M8. Смартфон получил вспомогательный модуль для измерения глубины и отделения объекта от фона. Таким образом, компания реализовала портретный режим на два года раньше, чем это сделала Apple.

Настоящий бум случился в 2016 году, когда свои решения представили крупнейшие производители. При этом не было единого взгляда на то, для чего в смартфоне нужны две камеры. Так, Huawei продвигала монохромную съёмку в модели P9, разработанной совместно с компанией Leica. В LG G5 ставку сделали на «ширик», а Apple внедрила в iPhone 7 Plus телеобъектив для портретной съёмки и оптического зума.

Как оказалось, две камеры — это не предел. Сейчас почти все смартфоны на рынке оборудованы тремя объективами с разными фокусными расстояниями, а также камерами для макросъёмки и измерения глубины.

Наращивание характеристик

Качество мобильных камер всегда упиралось в физические ограничения: малая толщина корпуса не позволяла оснастить смартфоны качественной оптикой и крупными сенсорами. Однако пользователи требовали улучшений, компании старались удовлетворить их запросы.

Так мы пришли к камерам, выступающим из корпуса на несколько миллиметров. Выросли и физические размеры сенсоров: если пять лет назад они колебались в пределах 1/3″, то сейчас на рынке появились Samsung Galaxy S20 Ultra и Huawei P40 с сенсорами на 1/1,3″. Датчики изображения увеличились почти в девять раз, что значительно улучшило качество фотографий.

Большая площадь сенсоров позволила нарастить разрешение. Мобильные камеры на 48 и 64 Мп стали нормой, а Samsung и Xiaomi уже взяли рубеж в 108 Мп. Однако фотографии с таким разрешением слишком много весят, так что инженеры пошли на хитрость: информация с соседних пикселей объединяется. Это снижает разрешение, но взамен мы получаем меньше шума и более широкий динамический диапазон.

Что дальше

Все перечисленные нововведения сделали смартфоны идеальной заменой цифровым мыльницам. Тем не менее им ещё есть куда расти. И даже если физические характеристики упрутся в потолок, на помощь всегда придёт софт.

Сейчас набирает обороты вычислительная фотография: камера делает серию снимков, а нейросети на их основе собирают идеальный кадр, подавляя шум, выравнивая яркость и корректируя цвет. Метод используется в Google Pixel 4, iPhone 11, Huawei P40 и многих других смартфонах. Обработка происходит автоматически и незаметно для пользователя — он видит лишь результат.

С ростом производительности возможности камер становятся шире. Они уже могут записывать видео и вести в реальном времени его обработку: размывать фон или делать его чёрно‑белым, оставляя объекты цветными. Также развивается направление дополненной реальности: Apple уже оснастила iPad Pro датчиком LiDAR для работы с AR‑приложениями, а скоро технология появится и в iPhone.

Мобильные камеры становятся аппаратно‑программным комплексом, возможности которого мы не до конца представляем. Оттого интереснее следить за последними разработками в этой области и испытывать их самостоятельно.

*Деятельность Meta Platforms Inc. и принадлежащих ей социальных сетей Facebook и Instagram запрещена на территории РФ.