Камера в смартфон з великими пікселями або технологія Ultrapixel (ультрапіксель). Як це працює: UltraPixel Світлочутливі елементи у звичайних камерах

Користувачі задавалися питанням, що буде нова камера смартфона і чи виправдають себе так звані «ультрапікселі». Поки що справа ще не дійшла до реальних знімків та тестів незалежними оглядачами, але перші офіційні подробиці про HTC UltraPixel Camera з'явилися на сайті виробника.

З новим флагманом тайванська компанія вирішила відмовитись від гонки мегапікселів. На її тверде переконання, на якість картинки надають набагато більший вплив інші фактори і дозвіл хоч і важливо, але все ж таки фотографії з меншою роздільною здатністю, але зроблені за допомогою більш якісних оптики та сенсора, візуально будуть краще виглядати в порівнянні з «замиленими багатомегапіксельними кадрами» .

В цілому технологія HTC ImageSense включає: UltraPixel Sensor, який має більші пікселі та дозволяє захоплювати на 300% більше світла в порівнянні з типовими 13-Мп камерами; HTC ImageChip, який забезпечує безперервний автофокус, придушення шумів, ширший діапазон HDR; якісну оптику з максимальною діафрагмою f/2 (найсвітліша оптика серед смартфонів, вона дозволяє захоплювати на 44% більше світла в порівнянні з оптикою iPhone 5); Optical Image Stabilization, що дозволяє відчутно зменшити змащення фотографій та відео.

HTC запевняє, що знімки, отримані за допомогою 4-Мп камери, можна роздруковувати на носії розміром 8” x 10”. При цьому користувачі обов'язково залишаться задоволені якістю відбитка, який перевершить знімки з багатомегапіксельних камер. Порівняння розмірів пікселів можна бачити на малюнку нижче.

Камери UltraPixel дозволяє захоплювати зображення з максимальною роздільною здатністю лише за 1/48 с. Для найближчих конкурентів, включаючи HTC One X цей показник становить до 1/30 с. Двохосева система оптичної стабілізації зображення забезпечує зйомку з рук «незмазаних» зображень при витримці аж до 1/7,5 с (відповідно до даних внутрішніх тестів).

Ось деякі приклади знімків, які пропонуються HTC. На жаль, це повнорозмірні кадри. Отже, доведеться чекати перших реальних тестів.

Наостанок також наводимо більше докладні характеристикипристрої:

• Сенсор: BSI КМОП;
• Розмір сенсора: 1/3 дюйми;
• Розмір пікселя: 2 х 2 мм;
• Максимальна роздільна здатність знімка: 2688 х 1520 пікселів;
• Зйомка відео: Full HD 1080p на швидкості до 30 к/с, HD 720p – до 60 к/с, 1080p з HDR – до 28 к/с, 768 х 432 пікселі на швидкості до 96 к/с;
• Максимальна діафрагма: f/2.0;
• Кількість елементів в об'єктиві: 5;
• Серійна фотозйомка – до 8 к/с.

У 2013 році було випущено смартфон HTC One. Крім інших переваг, пристрій оснащувався нестандартною камерою, в якій було застосовано технологію, що отримала назву Ultrapixel. Тайванський виробник назвав запровадження ультрапікселів проривом у сфері мобільного фото, Оскільки, завдяки цій події інші виробники, нарешті, перестануть вимірювати якість камер у смартфонах за допомогою кількості мегапікселів.

Світлочутливі елементи у звичайних камерах

Для початку пройдемо коротке знайомство з принципом розташування світлофільтрів на матриці за схемою Баєра, який використовується практично у всіх мобільних фотографічних модулях. На матриці розміщуються елементи, чутливі до світла. Їх називають "сенселі". Ці елементи вловлюють світло, перетворюючи його на електричний заряд. Кожен сенсель може приймати один колір - синій, зелений або червоний.

Недоліком байєрівського масиву кольорових фільтрів вважається поява кольорових артефактів та муарів на фото. Щоб виправити ситуацію, використовують спеціальний фільтр, що згладжує, через що зображення здаються злегка замиленими (звідси і назва «мильниця»). Це добре видно під час зміни масштабу знімків, зроблених на аматорські фотоапарати та мобільні фотомодулі.

Фактично, виробники більшості смартфонів намагаються помістити на датчик якомога більше пікселів, щоб збільшити вихідну роздільну здатність фото. Зі збільшенням кількості мегапікселів зменшується площа кожного пікселя. Внаслідок цього вони стають менш сприйнятливими до світла, фотографії виходять темнішими, на них з'являється шум. Щоб компенсувати недолік освітлення, ширше розкривають діафрагму, а для боротьби з шумами використовують об'єднання сусідніх пікселів.

Суть технології UltraPixel та її переваги

HTC підійшли до питання поліпшення камери з іншого боку: зменшили роздільну здатність до 4 Мп, а ось пікселі перетворили на ультрапікселі, збільшивши їх розмір до 2-х мікрометрів, проти 1.1 мікрометрів (мікронів) у датчиках на 13 Мп.

Технологія UltraPixel передбачає розміщення сенселів на фотоматриці в три шари, кожен з яких окремо сприймає червоний, синій та зелений кольори. При цьому площа світлочутливих елементів більша в 3 рази (до 4 µm квадратних) по відношенню до «звичайних» сенселів.

Подібний принцип вже давно використовується у матрицях Foveon, з якими поставляються дзеркалки Sigma.

По суті, таке рішення має одразу кілька переваг:

• ультрапікселі сприймають приблизно на 300% більше світла, відповідно, можна отримати якісніші фото в темний час доби;
• суттєве зниження кількості шумів під час зйомки в умовах недостатнього освітлення;
• люди, що рухаються, і об'єкти на одержуваному фото практично не змащуються;
• завдяки ширшому діапазону HDR темні ділянки висвітлюються, а світлі – навпаки, не пересвічуються;
• немає необхідності в фільтрі, що згладжує, який є причиною замилювання в байеровской матриці.

Недоліки технології UltraPixel

Теоретично, у цьому задумі суцільні переваги. Проте головною помилкоюбуло вирішено зупинитися на 4-х Мп. Через це під час зйомки віддалених об'єктів і пейзажів фотографії страждають низькою деталізацією.

Але чому тільки 4 мегапікселі, хіба не можна більше? Звичайно можна. Однак, варто враховувати, що ультрапікселям потрібно набагато більше місця, ніж «звичайним». Відповідно, фізичний розмір фотоматриці «виросте» у розмірах, а разом із ним і сам модуль. Масовий споживач звик до маленького, компактного вічка камери у смартфонах, тому різку зміну його діаметра сприймуть далеко не всі. Тому, в «ЕйчТіСі», впроваджуючи UltraPixel, вирішили обмежитися меншою роздільною здатністю для дизайну корпусу мобільного пристрою.

Можливо, у майбутньому камерфони будуть оснащуватися набагато більшою матрицею, ніж сьогодні, де замість «звичайних» пікселів використовуватимуться ультрапікселі.

Де ще застосовуються ультрапікселі

Слово UltraPixel придумали маркетологи HTC, вперше випробувавши технологію збільшення пікселів на фотоматриці камери в смартфоні. Ідея виявилася перспективною, і пізніше знайшла застосування у пристроях Apple (iPad Air 2), а також Google, який спільно з LG і Huawei випустив Nexus 5X та Nexus 6P. Назва UltraPixel так і не прижилася, тому не застосовується в описах цих пристроїв.

Пізніше Samsung показала на виставці новий смартфон- Galaxy S7 edge, з розміром матриці 1/2,5”, та збільшеними пікселями до 1.4 мкм. Для довідки: у Galaxy S6 розмір 16-мегапіксельної фотоматриці становить 1/2.6″, а кожного пікселя – 1.2 мкм.

Якщо подивитися на ці приклади фото, зроблені на Note 5 (ліворуч) і Galaxy S7 (праворуч), здається, що обидва знімки приблизно однакової якості.

Однак, при стовідсотковому збільшенні окремих фрагментів одразу видно суттєву різницю у деталізації.

Збільшені пікселі використовуються у фототехніці професійного рівня, тобто у дзеркалках. Завдяки цьому навіть найдоступніші в ціні дзеркальні фотоапарати зі стандартним об'єктивом значно випереджають досить круті мильниці при зйомці в умовах недостатнього освітлення. Вони вловлюють більше світла, але в готових знімках, зазвичай, менше шумів. Якби щільність пікселів у дзеркалках була така сама, як у звичайних компактних фотокамерах, а також смартфонах, роздільна здатність перевищувала б 120 Мп. Тим часом, найнавороченіші моделі на Наразіможуть знімати з роздільною здатністю 36, максимум 51,4 Мп.

Різниця зйомки при поганому освітленні камер з великими пікселями та звичайними

Також вам сподобаються:

HTC анонсувала свій довгоочікуваний флагман HTC 10, який став втіленням одержимості, з якою компанія працювала протягом усього року. Концепція HTC One була розкрита в новому світлі. Так, із фронтальної панелі зникли подвійні стереодинаміки, а також смужка, яка для багатьох була тим ще подразником. Натомість застосовується заокруглене 2,5D-скло, кнопка Додому з вбудованим сканером відбитка пальця та дві сенсорні клавіші. Корпус виконаний із металу, але застосовується спеціальна скошена панель. Товщина у крайній точці досягає 3 мм. Основна особливість, звичайно ж, полягає у камерах. Тут застосовуються 12-Мп та 5-Мп модулі f/1.8 з оптичною стабілізацією зображення (в обох випадках). Основна камера виконана за технологією Ultrapixel 2. Це ширококутний (80 градусів) BSI-сенсор із розміром пікселя 1,55 мкм. Є лазерний автофокус та подвійний LED-спалах. Фронталка також має широкий кут огляду (86 градусів), може писати відео у форматі 4К та має набір ефектів для селфі.

Наступною перевагою HTC 10, якою компанія була «одержима», став звук. Тайванці оснастили флагман 24-бітним ЦАП із підтримкою Hi-Res Audio. Крім того, реалізована технологія BoomSound Hi-Fi Edition, яка розділяє високочастотні та низькочастотні динаміки, у кожному з яких є свій підсилювач. Саме це дозволяє досягти насиченого звучання без традиційного розташування гучномовців у лінійці HTC One. Апаратний потенціал, за словами HTC, допоможуть розкрити нові навушники, які йтимуть у комплекті з HTC 10 у деяких регіонах. Аксесуар сертифікований Hi-Res Audio, має мембрани із полімеру товщиною 8µm, який застосовується в аерокосмічній промисловості.

А тепер про продуктивність. За прикладом LG, HTC 10 вийде у двох варіантах. Залежно від регіону, апарат буде доступний у версіях на Snapdragon 820 (чотири ядра Kryo) та Snapdragon 652 (восьмиядерний варіант Qualcomm). Останній має приставку Lifestyle і саме у такому вигляді буде доступний у Росії. За швидкодію також відповідають 3 або 4 ГБ оперативної пам'ятіта Android 6.0.1 Marshmallow з оболонкою Sense UI 8.0 з технологією Boost+ (система прискорення, що динамічно управляє ресурсами смартфона, що дозволяє впливати на витрати енергії на роботу фонових програм. До речі, в обох випадках девайс отримав незнімний акумуляторна 3000 мАг із технологією швидкої зарядки Qualcomm Quick Charge 3.0 За заявами виробника, він забезпечить автономну роботу HTC 10 з 5,2” LCD5-дисплеєм (роздільна здатність 2560 х 1440 пікселів) протягом двох днів.

HTC 10 вже доступний у попередньому замовлення на території США. Там його ціна склала $700 (розблокована версія з 4 ГБ ОЗУ та 32 ГБ ПЗУ), а палітра кольорів включає чорний та сріблястий. Про появу у продажу в Росії HTC 10 Lifestyle буде повідомлено додатково.

Технічні характеристики HTC 10 / HTC 10 Lifestyle:

• Мережа: GSM/GPRS/EDGE (850/900/1800/1900 МГц), UMTS/HSDPA (850/900/1900/2100 МГц), LTE (800/900/1800/2600 МГц)
• Платформа (на момент анонсу): Android 6.0.1 Marshmallow з Sense 8.0
• Дисплей: 5,2", 2560 х 1440 пікселів, Super LCD5, 564 ppi, скло Gorilla Glass 4
• Камера: 12 Мп, Ultrapixel 2, BSI, 1,55 мкм, f/1.8, лазерний автофокус, оптична стабілізація зображення подвійний LED спалах, запис відео 4К@30fps
• Фронтальна камера: 5 Мп, 1,34 мкм, f/1.8, оптична стабілізація зображення, відеозапис 1080p
• Процесор: 4 ядра, Kryo, до 2,2 ГГц, Qualcomm Snapdragon 820 | 8 ядер, 64 біт, до 1,8 ГГц, Snapdragon 652 (Lifestyle)
• Графічний чіп: Adreno 530
• Оперативна пам'ять: 4 ГБ (3 ГБ у Lifestyle)
• Внутрішня пам'ять: 32/64 ГБ
• Карта пам'яті: microSD (до 2 ТБ)
• GPS та ГЛОНАСС
• Bluetooth 4.2 з aptX
• Wi-Fi (802.11a/b/g/n/ac)
• USB Type-C
• HDMI MHL 3.0
• nano-SIM
• 24-біт ЦАП, BoomSound Hi-Fi Edition з Dolby Audio
• Акселерометр, датчик наближення, сенсор освітленості, гіроскоп, барометр, сканер відбитка пальця
• Акумулятор: незнімний, 3000 мАг, Quick Charge 3.0
• Розміри: 145,9 x 71,9 x 3,0-9 мм
• Вага: 161 г

"Ультрапіксельна

Камера HTC UltraPixelвідрізняється не кількістю пікселів, які розміром. Простіше кажучи, пікселі трохи більше, ніж у інших мобільних камерах (2 мікрони проти 1,1-1,4 мікрони). Це дозволяє камері вловлювати на 300 % більше світла в порівнянні зі звичайними сенсорами навіть у найбільш просунутих на сьогоднішній день 13 -мегапіксельних камер. В результаті камера здатна робити знімки високої якості за будь-якого освітлення (навіть за недостатнього).

Пікселі великого розміру вловлюють більше світла

Щоб звести розмитість до мінімуму, HTCвикористовує багатоосьову систему оптичної стабілізації зображення як в основній, так і в фронтальній камерах, завдяки чому фотографії виходять чіткішими. До речі, 2,1 -мегапіксельна фронтальна камераздатна створювати відео в роздільній здатності 1080p, а новий графічний чіп гарантує безперервний автофокус зі швидкістю до 200 мс.

Різниця очевидна: HTC One (зверху), iPhone5 (знизу).

Приклад зйомки в режимі HDR:

До виходу HTC Oneу продаж залишилося зовсім недовго і ми з нетерпінням чекаємо на можливість порівняти "ультрапіксельну"камеру з Nokia 808 PureView або Nokia Lumia 920. Загалом можна лише привітати прагнення тайванської компанії до інноваційним технологіямта відмова від "гонки мегапікселів".

Характеристики камери HTC UltraPixel:
- Тип сенсора: CMOS BSI
- Розмір сенсора: 1/3 дюйми
- Розмір пікселя: 2 мм х 2 мм
- Роздільна здатність: 2688 x 1520 із співвідношенням сторін 16:9 = = 4Мп
- Швидкість затвора до 48fps з обмеженим розмитом руху
- Роздільна здатність відео: 1080p до 30 кадрів за секунду, 720p до 60 кадрів за секунду, 1080p з HDR до 28 кадрів за секунду, 768x432 до 96 кадрів за секунду
- Фокусна відстань: 3,82 мм
- Оптична F/# діафрагма F/2.0
- Кількість лінз: 5P
- Оптичний стабілізатор зображення: 2-осьовий, +/- 1 градус (в середньому), 2000 циклів за секунду
- Максимальна кількість кадрів за секунду: до 8 кадрів за секунду під час безперервної зйомки

Ще в дитсадку нас навчили порівнювати цифри, тому ми можемо з легкістю сказати, що 13 більше за 4. HTC M8 отримав камеру на 4 мегапікселі, а HTC One mini 2 на 13 мегапікселів. У кого краще виходитимуть фотографії? А у того, чия технологія крутіша.

4 > 13

Незважаючи на чисельну різницю в кількості пікселів, якість HTC M8 помітно вище, ніж у його міні-версії. Спокійно! Ви не пропустили реформу математики, і 13, як і раніше, більше за 4. Але коли йдеться про камери смартфонів, то потрібно розглядати всі деталі при порівнянні технологій, однакових на перший погляд.

При наочному порівнянні якості камер HTC M8, HTC One mini 2 та HTC Desire 816, неозброєним оком видно перевагу 4-мегапіксельної камери M8 над опонентами. Вона пропонує більш послідовну та надійну роботу у широкому діапазоні сценаріїв освітлення. Камера М8 забезпечує більш природні кольори, контрастність та просто найкраща якістьфотографії, у той час як 13-мегапіксельні камери виглядають розмитими, майже каламутними та неприродними. Це один із побічних ефектів у цьому напрямку смартфонобудування.

А причина дуже проста

Вся річ у розмірі самих пікселів. HTC One mini 2 не використовує "ультрапіксельну технологію" HTC, а оснащений звичайним датчиком, лише з великою роздільною здатністю. One M8 отримав такий же датчик, але з меншою роздільною здатністю, зате з більшим розміром самих пікселів - 2 мкм, на відміну від 1.1 мкм у 13-мегапіксельній камері.

Різниця видно насамперед у питанні освітленості. M8 захоплює більше світла, а значить і більше "даних", що забезпечує кращу якість фото, в порівнянні з One mini 2 та Desire 816. Тому, в умовах недостатнього освітлення One M8 не підведе. Єдине, у чому M8 поступається своїм колегам, так це у підсумковому дозволі фотографій, яке буде втричі менше. Однак для обміну фотографіями соціальних мережах, де просто не потрібна велика роздільна здатність, а часто і фотографії навпаки стискаються, камери M8 буде достатньо.