"Ультрапиксельная
"Эра мегапикселей подошла к концу"
- резюмировал глава HTC Питер Чоу
(Peter Chou) во время вчерашнего анонса нового флагманского смартфона HTC One
, который оснастили революционной камерой с технологией "Ultrapixel"
. Тайваньская компания еще раз подтвердила правило, что большое количество пикселей еще не гарантирует качество картинки. Но в чем же состоит революционность перехода с мегапикселей на "ультрапиксели"
?
Камера HTC UltraPixel отличается не количеством пикселей, а их размером. Проще говоря, пиксели немного больше, чем в остальных мобильных камерах (2 микрона против 1,1-1,4 микрон) . Это позволяет камере улавливать на 300 % больше света по сравнению с обычными сенсорами даже в самых продвинутых на сегодняшний день 13 -мегапиксельных камерах. В результате камера способна делать снимки высокого качества при любом освещении (даже при недостаточном).
Пиксели большого размера улавливают больше света
Чтобы свести размытость к минимуму, HTC использует многоосевую систему оптической стабилизации изображения как в основной, так и в фронтальной камерах, благодаря чему фотографии получаются более четкими. Кстати, 2,1 -мегапиксельная фронтальная камера способна создавать видео в разрешении 1080p , а новый графический чип гарантирует непрерывный автофокус со скоростью до 200 мс .
Разница очевидна: HTC One (вверху), iPhone5(внизу).
Пример съемки в режиме HDR:
До выхода HTC One
в продажу осталось совсем недолго и мы с нетерпением ждем возможности сравнить "ультрапиксельную"
камеру с Nokia 808 PureView или Nokia Lumia 920. В целом можно только поприветствовать стремление тайваньской компании к инновационным технологиям и отказ от "гонки мегапикселей"
.
Характеристики камеры HTC UltraPixel:
- Тип сенсора: CMOS BSI
- Размер сенсора: 1/3 дюйма
- Размер пикселя: 2 мм х 2 мм
- Разрешение: 2688 x 1520 с соотношением сторон 16:9 == 4Мп
- Скорость затвора до 48fps с ограниченным размытем движения
- Разрешения видео: 1080p до 30 кадров в секунду, 720p до 60 кадров в секунду, 1080p с HDR до 28 кадров в секунду, 768x432 до 96 кадров в секунду
- Фокусное расстояние: 3,82 мм
- Оптическая F/# диафрагма F/2.0
- Количество линз: 5P
- Оптический стабилизатор изображения: 2-осевой, + / - 1 градус (в среднем), 2000 циклов в секунду
- Максимальное число кадров в секунду: до 8 кадров в секунду при непрерывной съемке
Привет, уважаемые пользователи лучшего мобильного портала Trashbox. Компания HTC использовала в своём флагманском смартфоне HTC One новейшую камеру, созданную по так называемой технологии UltraPixel. Инновационная технология наделала много шумихи как во всемирной паутине, так и на деле, поэтому сегодня я хочу рассказать вам - что такое UltraPixel и как это работает. Самое интересное ждёт вас под катом
.
UltraPixel - фирменная технология тайваньской компании HTC. В настоящее время используется в смартфонах HTC One и HTC One Mini, а также в ещё не анонсированном HTC One Max. Компания характеризует UltraPixel, как новейшую технологию качественной съёмки. Разрешение фотографий UltraPixel-камеры в HTC One и HTC One Mini составляет «всего лишь» 4 мегапикселя, но по качеству получаемые изображения не уступают 8- или даже 13-мегапиксельным сенсорам, которые устанавливаются во флагманские смартфоны-конкуренты. Всё дело в той самой технологии UltraPixel, о которой я в подробностях расскажу вам далее.
Большая часть основных камер в мобильных устройствах работает с так называемым фильтром Брайса Байера: поверх сенсора располагается трёхцветный фильтр, передающий каждому светочувствительному элементу информацию об общей интенсивности света. При этом из-за легкой вибрации в геометрии элементов фильтра и сенселей фотография при стопроцентном увеличении получается несколько размытой и даже неестественной. Побочным эффектом байеровского массива является необходимость использования сглаживающего фильтра. Используется он для того, чтобы уменьшить цветные артефакты.
Принцип работы матрицы с технологией UltraPixel заключается в ином строении. В ней используются байеровский фильтр, однако увеличена поверхность светочувствительных элементов. Элементы в одном слое чувствительны к синему цвету, во втором - к зелёному, а в третьем - к красному. Площадь сенселей примерно в три раза больше, чем в камерах других мобильных устройств - четыре квадратных макрометра.
В теории те самые четыре квадратных макрометра позволяют камере получать на 300% больше света. Чем больше информации захватывает пиксель, тем более достоверную информацию о фотографируемых объектах он передаёт фотопроцессору. Сравнение камер с разной оптикой проводилось уже не один раз, и разница особенно заметна на фотографиях, сделанных в условиях низкой освещённости.
По мнению компании HTC, увеличивать разрешение фотографий просто нет смысла, если их качество остаётся неизменным. Разрешение фотографий, сделанных с помощью камеры UltraPixel составляет 2688х1520 - этого хватает для того, чтобы просматривать их на самом смартфоне, планшете или ноутбуке. В случае применения дополнительной обработки или кадрирования изображения разрешение может оказаться недостаточным.
Увеличенные размеры пикселей в сенсоре камеры UltraPixel - одна из прочих составляющих, которая влияет на качество фотографии. Самая чувствительная камера содержит в себе ключевые компоненты ImageSense, среди них: матрица UltraPixel - имеет более крупные пиксели, что позволяет захватывать на 300% больше света; HTC ImageChip - обеспечивает автоматическую фокусировку, шумоподавление, компенсацию цветовых тонов и реалистичный динамический диапазон; диафрагма F/2.0 - является самой широкой диафрагмой среди всех доступных камер смартфонов, пропускает на 44% больше света; оптическая стабилизация изображения - снижает размытие и искажения видео, снятого без использования штатива.
В 2013 году был выпущен смартфон HTC One. Кроме прочих достоинств, устройство оснащалось нестандартной камерой, в которой была применена технология, получившая название Ultrapixel. Тайваньский производитель назвал внедрение ультрапикселей прорывом в сфере мобильного фото, поскольку, благодаря этому событию другие производители, наконец, перестанут измерять качество камер в смартфонах при помощи количества мегапикселей.
Светочувствительные элементы в обычных камерах
Для начала пройдем краткое знакомство с принципом расположения светофильтров на матрице по схеме Байера, который используется практически во всех мобильных фотографических модулях. На матрице располагаются элементы, чувствительные к свету. Их называют «сенсели». Эти элементы улавливают свет, преобразовывая его в электрический заряд. Каждый сенсель может воспринимать один цвет - синий, зеленый либо красный.
Недостатком байеровского массива цветных фильтров считается появление цветных артефактов и муаров на фото. Чтобы исправить ситуацию, используют специальный сглаживающий фильтр, из-за чего изображения кажутся слегка замыленными (отсюда и название «мыльница»). Это хорошо видно во время изменения масштаба снимков, сделанных на любительские фотоаппараты и мобильные фотомодули.
Фактически, производители большинства смартфонов пытаются поместить на датчик как можно больше пикселей, дабы увеличить исходное разрешение получаемого фото. С ростом количества мегапикселей уменьшается площадь каждого пикселя. Вследствие, они становятся менее восприимчивые к свету, фотографии получаются более темными, на них появляется шум. Чтобы компенсировать недостаток получаемого освещения, шире раскрывают диафрагму, а для борьбы с шумами используют объединение соседних пикселей.
Суть технологии UltraPixel и ее преимущества
HTC подошли к вопросу улучшения камеры с другой стороны: уменьшили разрешение до 4 Мп, а вот пиксели превратили в ультрапиксели, увеличив их размер до 2-х микрометров, против 1.1 микрометров (микронов) в датчиках на 13 Мп.
Технология UltraPixel предусматривает размещение сенселей на фотоматрице в три слоя, каждый из которых отдельно воспринимает красный, синий и зеленый цвета. При этом площадь светочувствительных элементов больше в 3 разы (до 4 µm квадратных) по соотношению к «обычным» сенселям.
Подобный принцип уже давно используется в матрицах Foveon, с которыми поставляются зеркалки Sigma.
По сути, у такого решения есть сразу несколько преимуществ:
- ультрапиксели воспринимают примерно на 300% больше света, соответственно, можно получить более качественные фото в темное время суток;
- существенное снижение количества шумов при съемке в условиях недостаточной освещенности;
- движущиеся люди и объекты на получаемом фото практически не смазуются;
- благодаря более широкому диапазону HDR темные участки высветляются, а светлые - наоборот, не пересвечиваются;
- нет необходимости в сглаживающем фильтре, который является причиной замыливания в байеровской матрице.
Недостатки технологии UltraPixel
Теоретически, в этой задумке сплошные преимущества. Однако главной ошибкой было решение остановиться на 4-х Мп. Из-за это при съемке отдаленных объектов и пейзажей фотографии страдают низкой детализацией.
Но почему только 4 мегапикселя, разве нельзя больше? Конечно, можно. Однако, стоит учитывать, что ультрапикселям потребуется гораздо больше места, нежели «обычным». Соответственно, физический размер фотоматрицы «вырастет» в размерах, а вместе с ним и сам модуль. Массовый потребитель привык к маленькому, компактному глазку камеры в смартфонах, поэтому резкое изменение его диаметра воспримут далеко не все. Поэтому, в «ЭйчТиСи», внедряя UltraPixel, решили ограничиться меньшим разрешением в угоду дизайну корпуса мобильного устройства.
Возможно, в будущем камерфоны будут оснащаться намного большей матрицей, чем сегодня, где вместо «обычных» пикселей будут использоваться ультрапиксели.
Где еще применяются ультрапиксели
Слово «UltraPixel» придумали маркетологи HTC, впервые опробовав технологию увеличения пикселей на фотоматрице камеры в смартфоне. Идея оказалась перспективной, и позже нашла применение в устройствах Apple (iPad Air 2), а также Google, который совместно с LG и Huawei выпустил Nexus 5X и Nexus 6P. Название UltraPixel так и не прижилось, поэтому не применяется в описаниях характеристик этих устройств.
Позже Samsung показала на выставке новый смартфон - Galaxy S7 edge, с размером матрицы 1/2,5”, и увеличенными пикселями до 1.4 мкм. Для справки: в Galaxy S6 размер 16-мегапиксельной фотоматрицы составляет 1/2.6″, а каждого пикселя - 1.2 мкм.
Если посмотреть на эти примеры фото, сделанные на Note 5 (слева), и Galaxy S7 (справа), кажется, что оба снимка примерно одинакового качества.
Однако, при стопроцентном увеличении отдельных фрагментов сразу видно существенную разницу в детализации.
Увеличенные пиксели применяются в фототехнике профессионального уровня, то есть в зеркалках. Благодаря этому даже самые доступные в цене зеркальные фотоаппараты со стандартным (комплектным) объективом значительно опережают достаточно крутые мыльницы при съемке в условиях недостаточной освещенности. Они улавливают больше света, а на готовых снимках, как правило, меньше шумов. Если бы плотность пикселей в зеркалках была такая же, как в обычных компактных фотокамерах, а также смартфонах, разрешение превышало бы 120 Мп. Тем временем, самые навороченные модели на данный момент могут снимать с разрешением 36, максимум 51,4 Мп.
Разница съемки при плохом освещении камер с большими пикселями и обычными
Также вам понравятся:
Одной из «киллер-фич» новинки является его камера с «ультрапикселями», которая, по словам HTC, даст фору любым 13 Мп камерам, установленным на смартфонах конкурентов. Попробуем детально разобрать особенности данной «ультрапиксельной» камеры.
Новая технология HTC ImageSense, реализованная в HTC One, состоит датчика UltraPixel Sensor, нового процессора ImageChip, оптики с максимальной диафрагмой f/2.0 и двухосевой системы оптической стабилизации изображения Optical Image Stabilization.
Датчик UltraPixel Sensor отличается более крупными пикселями и позволяет захватывать на 300 процентов больше света по сравнению с типичными камерами разрешением 8 и 13 Мп. Физический размер сенсора UltraPixel Sensor составляет 1/3”, а размер «ультрапикселя» — 2 микрона. А вот в камере разрешением 8 и 13 Мп, которая оснащена сенсором 1/3”, размер пикселя равен 1,4 и 1,1 микрона.
По словам HTC, вместо того, чтобы заполнить область пикселями меньшего размера, они заполнили ее пикселями большего размера. Сравнение пикселей на рисунке ниже.
Новый процессор обработки сигналов видеоизображения расширил возможности функции HTC ImageChip. Главным нововведением можно считать сокращение требуемого времени на проверку расстояния. Для этого теперь требуется не более 200 мс.
Следующее нововведение – более широкий диапазон HDR. В режиме HDR камерой HTC One можно снимать видео разрешением 1080р.
На картинке выше HTC показывает превосходство камеры HTC One над камерами Samsung (f/2.6) и Apple iPhone 5 (f/2.4), которая снимает лучше в условиях слабой освещенности.
Компания HTC отмечает, что камера смартфона HTC One захватывает изображение с максимальным разрешением всего за 1/48 с. Модель HTC One X и конкуренты в этом ценовом диапазоне характеризуются показателем 1/30 с.
Двухосевая система оптической стабилизации изображения (Optical Image Stabilization) делает фотографии четкими, а камеру равнодушной к трясущимся рукам.
Примеры фото и видео, сделанных камерой HTC One можно посмотреть .
Похоже, маркетологи HTC больше не будут переживать, узнавая из анонсов, сколько десятков мегапикселей содержит камера в смартфонах конкурентов. Как известно, в новой флагманской модели компания применила свежее конструктивное решение HTC UltraPixel - «ультрапиксели».
По заявлениям тайваньцев, принцип «чем больше, тем лучше» относительно мегапикселей в камерах перестает работать, потому что новая UltraPixel-камера с фактическим разрешением 4 мегапикселя по качеству съемки даст фору любому используемому в современных смартфонах 8- или даже 42-мегапиксельному решению. Фотосенсор в камере One использует относительно небольшое количество пикселей («ультрапикселей»), но они способны захватывать больше света, чем стандартные камеры смартфонов. По словам Саймона Вайтхорна, директора HTC по специальным проектам, «мегапиксели - это не более чем показатель, используемый продавцами для представления характеристик камер, который далеко не всегда применяется в правильном контексте».
Камера HTC One построена на основе вполне стандартного 1/3-дюймового CMOS-сенсора с обратной подсветкой, а ее главной особенностью является размер пикселей, который составляет 2 микрометра (микрона) по одной стороне, что ощутимо больше, чем у современных 8-мегапиксельных мобильных камер с размером пикселя 1,4 микрометра, как в iPhone 5 и Samsung Galaxy S III или 1,1 микрометра, как в HTC Butterfly.
Так называемые «ультрапиксели» способны захватывать в среднем на 200% больше света, а при сравнении с 13-мегапиксельными камерами, где размеры пикселя равны 1,1 микрометра, разница может достигать и 300%. Именно малые размеры пикселей приводят к появлению зернистости и шумов на фотографиях при съемке в условиях недостатка освещения. Конечно, пиксели размером 2 микрометра можно использовать и в больших, чем 4 мегапикселя, камерах, но это приведет к существенному увеличению размеров объектива, как в некоторых моделях смартфонов от Nokia.
С целью захвата сенсором еще большего количества света смартфон HTC One оборудован объективом с относительным отверстием f/2.0, имеющим светочувствительность ISO в диапазоне от 100 до 1600, что также положительно сказывается на скорости срабатывания затвора.
Тестовые фотоснимки, сделанные при помощи HTC One обозревателями портала Wired в тускло освещенном помещении ресторана, оказались существенно четче, чем полученные при помощи Samsung Galaxy S III. Единственным плюсом в снимках, сделанных 8-мегапиксельной камерой Galaxy, было то, что можно было увеличить масштаб фотографий, но это, разумеется, не делало их более светлыми.
Благодаря ультрапикселям упростилась и работа чипа постобработки ImageChip 2, которому больше не нужно бороться с шумами в прежнем объеме, а его вычислительные возможности разработчики из HTC смогли задействовать для других новых функций.
Одним из наиболее интересных нововведений здесь стал режим Zoe , который позволяет пользователю вести видеозапись в максимальном разрешении, параллельно производя непрерывную фотосъемку. По словам представителей HTC, им удалось разработать алгоритм двойного кодирования, при котором появилась возможность одновременно снимать фото и видео без потери данных и соответственно качества. На практике это означает, что пользователь может вернуться к отснятому ранее видеоконтенту, выбрать нужный кадр и сохранить его как полноценную фотографию. Важно отметить, что в режиме Zoe устройство начинает видеосъемку еще до того, как нажимается кнопка записи, что поможет не пропустить важный момент.
Кроме того, для видеосъемки в форматах Full HD и Slow motion доступна опция постоянно активированного режима HDR, а благодаря специальному гироскопу камера HTC One по аналогии с Nokia Lumia 920 осуществляет многокоординатную оптическую стабилизацию. В отличие от цифровой стабилизации, здесь предусмотрено движение непосредственно объектива в пределах миллиметра для компенсации дрожания рук или перемещений при движении.
Фронтальная камера в HTC One имеет разрешающую способность сенсора 2,1 мегапикселя, поддерживает HDR и оснащается сверхширокоугольным (88 градусов) объективом, который впервые был применен в модели HTC 8X.
Закончив со съемкой фото и видео, владелец One обращается к обновленной галерее Living Gallery, где вместо сумбурного набора миниатюр его ждет упорядоченный каталог событий. Фото- и видеоматериалы доступны для 30-секундного предварительного просмотра, к ним можно применить фильтры, наложить музыку и использовать другие приемы редактирования.
Смартфон HTC One и его UltraPixel-камера стали первыми решениями в мире мобильных устройств, когда производитель на свой страх и риск решил отказаться от использования термина «мегапиксели» в пользу нового, пока неизвестного понятия. Станет ли этот опыт успешным?