Технические аспекты тройной камеры HUAWEI P20 Pro

Huawei P20 Pro получил 109 баллов в тестировании DxOMark — наивысшую оценку, когда-либо поставленную этой авторитетной международной организацией. HUAWEI P20 Pro навсегда изменил правила игры на рынке мобильных фотокамер. Но что именно делает комбинацию искусственного интеллекта и тройной камеры столь удачным решением? Чтобы разобраться в этом, мы побеседовали с одним из директоров Huawei, ответственным за мультимедийные технологии, и обсудили технические сложности, которые пришлось преодолеть команде Huawei при создании тройной фотокамеры.

Техническая особенность №1: как вписать тройную камеру в корпус смартфона

Давайте рассмотрим поближе возможности мобильных фотокамер. Существующие технологии позволяют камерам смартфонов, несмотря на очень компактные размеры, делать снимки близкие по качеству к зеркальным фотоаппаратам. Однако, малые габариты смартфонов всё-таки представляют проблему для разработчиков фотокамер. Упаковать все необходимые компоненты так, чтобы объектив камеры не выступал из корпуса — непросто. Вдобавок, в ограниченном пространстве сложнее добиться идеального выравнивания линз по вертикали. Из-за этого инженеры начали исследовать конструкции камер горизонтального построения.

В Huawei P20 Pro добавили телеобъектив, поддерживающий оптическую стабилизацию для двух других камер, чтобы повысить чёткость фотографий. Основная 40 МП камера собирает данные о цветах, а дополнительная монохромная отвечает за резкость. Чтобы повысить качество съёмки Huawei P20 Pro при низком освещении, в нём использован нетипичный для смартфонов крупный сенсор, который собирает больше света. Вдобавок Huawei использует технологию бинирования пикселей, которая группирует четыре пикселя в один, формируя десятимегапиксельное изображение высокого качества и применяет дополнительный монохромный сенсор для повышения качества снимков. Это не только значительно повышает резкость, но и позволяет выявлять больше деталей и снижает уровень шума, в особенности при съёмке с зуммированием и низком освещении. Более того, крупный сенсор позволяет Huawei P20 Pro фотографировать со светочувствительностью до 102 400 ISO.

Техническая особенность №2: телеобъектив с зумом в смартфоне

Если вы думаете, что для того, чтобы перейти от двойной камеры к тройной, достаточно просто добавить ещё одну камеру — вы ошибаетесь. При проектировании многокамерных систем первостепенная задача — правильно компенсировать параллакс. Параллакс — это смещение видимого положения объекта при взгляде с различных углов зрения. Например, левый и правый глаза человека видят немного разные картинки, но мозг комбинирует их, формируя единое изображение. Если объективы камеры не откалиброваны должным образом, финальное изображение будет двоиться или расплываться.

В Huawei P20 Pro камера с телеобъективом активируется только при съёмке с более чем трёхкратным увеличением. Другими словами, три камеры работают двумя парами. Проблема настройки трёх камер, таким образом, состоит в плавном объединении данных, полученных с каждой из их. Если всё сделано верно, фотограф получает снимки высокого качества независимо от того, какое увеличение использует. С добавлением каждой новой камеры сложность алгоритма объединения изображений растёт экспоненциально. Чтобы гарантировать совершенство каждого пикселя, необходимо нанести на карту десятки тысяч точек на каждом сенсоре.

В прошлом, мобильные фотокамеры часто подвергались критике за проблемы с зуммированием. Долгое время оптическое приближение было вообще недоступно смартфонам из-за ограничений в размерах камер. Организовать зуммирование в фотокамере смартфона без необходимости менять объективы — непростая задача. Сегодня самое распространенное решение на рынке – это камера с фокусным расстоянием 55 мм и двукратный оптический зум. Но в Huawei решили, что этого недостаточно. Например, для зеркальных фотокамер наилучшим объективом с точки зрения возможностей оптического приближения считается объектив с переменным фокусным расстоянием 24-70 мм. Любители мобильной фотографии тоже хотят иметь в своём распоряжении 3, 4 и 5-кратные зумы.

Тройная камера Leica в HUAWEI P20 Pro только что заполнила гигантский разрыв, существовавший между зеркальными фотоаппаратами и камерами смартфонов. Благодаря комбинации трёх объективов она поддерживает трёхкратный оптический зум, что соответствует фокусному расстоянию 80 мм, пятикратный гибридный и десятикратный цифровой зум.

Для переключения между стандартным, 3-кратным и 5-кратным вариантами приближения достаточно лишь одного касания по экрану. Также можно приблизить объекты в кадре, просто раздвинув изображение на экране двумя пальцами и переключить камеру в широкоугольный или теле режим. Благодаря этой удобной функции пользователь может с точностью устанавливать коэффициент приближения, например, 1x, 1,2x, 1,3x, 1,5x, 1,6x и так далее. Однако, гибридный зум работает только со снимками с разрешением 10 МП и не работает при съёмке на 40 МП. При этом даже 3-х и 5-кратное приближение позволяют делать чёткие фотографии с хорошей детализацией.

Техническая особенность №3: точная калибровка системы для идеальных снимков

При сборке смартфона и установке камеры возможны небольшие погрешности, которые могут негативно повлиять на качество фотографий с вероятностью от 1 до 3%. Однако даже погрешности в 1 мм достаточно, чтобы испортить всё, ведь фотографическая оптика требует абсолютной точности. Стремясь к совершенству, еще при производстве серии Huawei P9 компания Huawei создала специальную систему калибровки, которая используется и по сей день. Каждая производственная линия оснащена высокоточным оборудованием для калибровки линз, на котором собранные модули проходят серию оптических тестов, результаты которых анализируются с помощью искусственного интеллекта. В настоящее время, через систему проходит каждый модуль тройной камеры. Специально настроенный алгоритм исключает любые проблемы, связанные с параллаксом и гарантирует высочайшую точность совмещения картинок при оптическом приближении. Система работает по аналогии с интерпретацией 3D картинки человеческим мозгом. Регулируя расстояние между объективами и объектом съёмки, алгоритм с высокой точностью компенсирует ошибки. На специальном оборудовании каждый фотомодуль калибруется с использованием индивидуального алгоритма, разработанного для данной модели.

При переходе от двойных камер к тройной, Huawei открыл новую страницу эволюции мобильной фотографии. В свою очередь, фотоконкурс “Next Image” расширяет границы восприятия любителей мобильной фотосъёмки со всего мира. Благодаря искусственному интеллекту, тройной камере Leica и телеобъективу, делать потрясающие кадры стало ещё проще. С помощью инноваций компания Huawei не просто меняет рынок мобильных фотокамер, она предлагает пользователем новые способы мышления и познания мира. Мы с нетерпением ожидаем, что нового принесёт в мир мобильной фотографии завтрашний день.