25.09.2017 10:03

Po co w smartfonie podwójny aparat fotograficzny?

Duży może więcej, a co dwie głowy, to nie jedna. Tak samo jak dwa aparaty – dzięki podwójnym matrycom w smartfonach możemy robić zdjęcia dorównujące fotografiom wykonanym lustrzankami.

Po co w smartfonie podwójny aparat fotograficzny?
foto: materiały prasowe

Nie ma się co oszukiwać – smartfon nie służy tylko do dzwonienia. To nasze okno na świat – dzięki niemu możemy dowiedzieć się, co słychać u znajomych, a także podzielić się swoimi szczęśliwymi chwilami, poczynając od tych bardzo przyziemnych, jak poetycka kompozycja dietetycznej sałatki na talerzu, aż do tych naprawdę ważnych – jak romantyczne chwile spędzane z ukochaną osobą.

Do niedawna nie zawsze jednak można było liczyć na to, że zdjęcie będzie udane – ograniczenia narzucane przez małe obiektywy, mieszczące się w obudowach smartfonów, często owocowały słabymi technicznie zdjęciami.

Mniejsze rozmiary matrycy oznaczają, że dociera do niej mniej światła. Wystarczy tylko przywołać konkretne dane: w smartfonach najczęściej stosuje się sensory 1/3” lub 1/3,2”, o powierzchni odpowiednio 15,5 lun 17,3 mm2. Przy zachowaniu tej samej rozdzielczości, punkty zbierające światło są zdecydowanie mniejsze, niż w przypadku matryc stosowanych w aparatach kompaktowych (1/2,3”, powierzchnia 28 mm2, podstawowych bezlusterkowcach (1’, 1,16 cm2) czy systemie APS-C, stosowanym zarówno w dobrych bezlusterkowcach, jak i prostszych lustrzankach (powierzchnia zbierająca światło to 3,73 cm2).

Dorównanie jakością przez zdjęcia robione przez smartfona jest więc dla inżynierów ciekawym wyzwaniem – mając mniej, muszą osiągnąć tyle samo, a czasem nawet więcej. Muszą zmagać się ograniczeniami, przez które w trudniejszych warunkach należało się więc liczyć na przykład z niezbyt dokładnym odwzorowaniem kolorów, widocznymi artefaktami w postaci szumu, a w ekstremalnych przypadkach nawet całkowitego rozmycia fotografii.

Na szczęście technologia nie stoi w miejscu i producenci smartfonów wpadli na pomysł jak sprawić, żeby robione na szybko fotki wyglądały jak efekt profesjonalnej sesji fotograficznej. Wystarczy, że zamiast jednego aparatu użyje się dwóch.

Smartfonów z takim rozwiązaniem pojawia się na rynku coraz więcej – swoje propozycje pokazał Huawei, Apple, Samsung, a ostatnio także powracająca na rynek Nokia. W modelu 8 znajdują się nawet 3, a nie dwie, niezależne kamery – każda o matrycy 13 Mpix.

Po co w smartfonie podwójny aparat fotograficzny?

Jak działa cyfrowy aparat fotograficzny wie prawie każdy. Nie wszyscy jednak zdają sobie sprawę, że ceną za możliwość robienia kolorowych fotografii jest obniżenie jakości wykonywanego zdjęcia – przechodzące przez filtry barwne światło jest tłumione.

Fotografie robione zwykłym smartfonem, nawet gdy wyglądają dobrze, są tylko cieniem tego, co naprawdę można było sfotografować. Zbieranie informacji o kolorze zmniejsza liczbę szczegółów, jakie mogą być zarejestrowane – i jest to proces, przed którym nie da się uciec. Chyba, że użyje się dwóch aparatów.

Zadaniem jednego z nich jest rejestrowanie kolorów, drugiego zaś – robiącego zdjęcia tylko w czerni i bieli – zapewnienie odpowiedniej szczegółowości zdjęcia. Żeby było to możliwe, potrzeba jednak sporo zachodu ze strony smartfona, który musi być odpowiednio szybki, by użytkownik tego nie zauważył.

Jak działa podwójny aparat fotograficzny w smartfonie?

Działanie podwójnego aparatu fotograficznego możemy przeanalizować przyglądając się Nokii 8 – nowemu flagowcowi fińskiej marki, wprowadzonego do sprzedaży w Polsce 8 września 2017 roku.

Smartfon został wyposażony w dwa główne aparaty z matrycami o rozdzielczości 13 Mpix. Zadaniem jednego z nich jest robienie zdjęć w czerni i bieli, drugi, wzbogacony o możliwość przechwytywania kolorów oraz optyczną stabilizację obrazu, rejestruje dane o kolorach.

Zdjęcia wykonane przez oba aparaty są w czasie rzeczywistym łączone w jedno – wymaga to dużej mocy obliczeniowej oraz specjalnie zaprojektowanych algorytmów. W Nokii 8 zastosowano układ Quallcomm Snapdragon 835, najszybszy obecny w czasie jej premiery procesor mobilny.

Dzięki danym z matrycy monochromatycznej, otrzymującej więcej światła, utrwalany jest obraz mający dużo detali. Aparat pomaga także w uzyskiwaniu wyraźniejszych zdjęć w niekorzystnych warunkach oświetleniowych, na przykład po zmroku.

Informacje ze współpracującej matrycy z filtrami barwnymi służą do kolorowania szczegółowego, czarno-białego zdjęcia. W rezultacie utrzymywana jest fotografia, która jest bardziej wyraźna i żywsza, niż wykonywana w podobnych warunkach za pomocą pojedynczego aparatu.

W wykonaniu dobrego zdjęcia pomaga także dobra optyka. W przypadku Nokii 8 mamy do czynienia z soczewkami zaprojektowanymi przez Zeissa, z przysłoną f/2.0. W każdym aparacie znalazło się ich 5.

Smartfonowy bokeh

Użytkownicy smartfonów z podwójnym aparatem mogą korzystać z funkcji, która do tej pory była dostępna tylko dla właścicieli drogich lustrzanek -– w łatwy sposób mogą uzyskać efekt bokeh, polegający na rozmyciu tła zdjęcia.

Do tej pory był to znak rozpoznawczy profesjonalnych fotografów – dzięki odpowiednim funkcjom w smartfonach teraz efektem bokeh może cieszyć się każdy. Co więcej, można go dodać już po zrobieniu zdjęcia.

Wystarczy wybrać odpowiedni tryb robienia zdjęcia – w Nokii 8 nazwany Live Bokeh – by fotografia była zapisywana z dodatkowymi informacjami na temat uwiecznianej sceny.

Mapa głębokości pozwala na wybranie ustawienia ostrości zdjęcia już po jego wykonaniu, podczas korzystania z prostego w obsłudze edytora. Po jego uruchomieniu wystarczy kliknąć na obiekt, na którym ma być skupiony fokus i dobrać odpowiedni stopień rozmycia.

W praktyce oznacza to, że wystarczy zrobić jedno zdjęcie, żeby móc potem stworzyć fotkę stawiającą każdą z uwiecznionych na nim osób z osobna w jego centrum – tylko ona będzie widoczna wyraźnie, pozostali będą dla niej tłem.

To świetna funkcja dla osób robiących sobie na przykład zdjęcia z wakacji – nawet jeśli znajdzie się na nim mistrz drugiego planu, zdjęcie nie będzie stracone. Wystarczy niechciane szczegóły rozmazać.

Podwójna rewolucja

Dwa aparaty w smartfonie dają tak dużo nowych możliwości, że aż chce się zapytać, dlaczego nikt nie wpadł na taki pomysł wcześniej. Odpowiedź jest prosta – trzeba było czekać, aż technologia pozwalająca komfortowo prezentować zdjęcia składane z danych zbieranych przez dwa obiektywy stanie się przystępna cenowo.

Nie bez kozery podwójny aparat pokazuje się jak na razie tylko we flagowcach – ich obsługa wymaga dużej mocy obliczeniowej i najszybszych dostępnych procesorów mobilnych. Funkcje, które na pierwszy rzut oka wydają się być czystą magią – takie jak efekt bokeh ustawiany już po zrobieniu zdjęcia – są bardzo obliczeniochłonne.

Dla projektantów oznacza to nie tylko zapewnienie odpowiednio szybkich procesorów, lecz także konieczność zapewniania im optymalnych warunków pracy. Jednym z wyzwań stawianych przed inżynierami jest chociażby zaprojektowanie wydajnego systemu chłodzenia – bez niego korzystanie z podwójnych aparatów byłoby na dłuższą metę niemożliwe.

 Materiał powstał we współpracy z marką Nokia.

Justyna Kierzkowska
Tagi: #Nokia