Från 0,11 megapixlar till neurala nätverksassistenter: hur kameror utvecklades i smartphones

Kameran i en smartphone har blivit en integrerad del av vårt liv: med hjälp kan du alltid fånga ett viktigt ögonblick och dela den med andra. För att detta skulle bli verkligt tog det dock 20 års teknisk utveckling, en omfördelning av marknaden för fotoutrustning och många innovationer. Vi bestämde oss för att komma ihåg hur mobilfotografering bröt ut i vår vardag och vilka företag som gjorde det enkelt och tillgängligt.

De första kameratelefonerna

För första gången dök kameran upp i telefonen 1999: det japanska företaget Kyocera släppte VP-210-modellen, som gjorde det möjligt att ringa videosamtal. Kameran var placerad framför och fångade ägarens ansikte med en hastighet av 2 bilder per sekund. Hon kunde också ta selfies med en upplösning på 0,11 megapixlar och lagra dem i enhetens minne i en mängd på upp till 20 bitar.

Under de efterföljande åren utvecklades mobilkameror snabbt under konkurrensangrepp, och redan 2004 togs milstolpen på 1 miljon pixlar (1 megapixel). Och 2005 chockades marknaden av två modeller som kan kallas de första kameratelefonerna: Nokia N90 och Sony Ericsson k750i. De hade 2 megapixel autofokuskameror och tog skarpa bilder, inte suddiga abstraktioner. Det var då användarnas attityd till mobilfotografering började förändras: temagrupper dök upp på Flickr, folk började utbyta bilder som togs emot på sina telefoner och diskutera dem.

För varje år som följer har antalet personer som tar bilder med sina telefoner ökat exponentiellt. Släppet av iPhone 2007 förändrade attityden gentemot monofunktionella enheter: smartphones började ersätta MP3-spelare och sedan amatörfoto- och videokameror.

Gryning av Instagram

Kameramarknadens kollaps inträffade 2010 med lanseringen av Instagram-tjänsten. Användare ville få en attraktiv bild så enkelt och snabbt som möjligt och publicera den på sociala nätverk.

Samtidigt förbättrades kvaliteten på mobilkameror. IPhone 4s introducerades 2011 och har en 8-megapixelkamera och ljuskänslig optik med f / 2.4-bländare. Sådana egenskaper täckte de flesta av behoven: du trycker på en knapp, du får en ljus ram och laddar den i Instagram.

Med tiden blev bearbetningen av bilder i smartphones mer aggressiv: kontrast, mättnad och konturskarpa i prioritet, och bildens naturlighet bleknade i bakgrunden. Men det har också gjorts försök att föra professionell teknik till mobilkameror. Så tillverkade Nokia 808 PureView-kameratelefonen 2012.

Modellen utmärkte sig av egenskaper som var fenomenala under sin tid. Kamerans upplösning var 41 Mp och sensorns fysiska storlek var 1 / 1,2 ″. Den var också utrustad med en mekanisk slutare, inbyggt ND-filter, Carl Zeiss-objektiv med bländare f / 2.4 och xenonblixt.

Tyvärr hade andra tillverkare inte bråttom att följa Nokias exempel och förlitar sig på filter och andra dekorationer.

Fler kameror, bra och annorlunda

Vid någon tidpunkt beslutade företagen att öka antalet kameror i smartphones. Redan 2011 släpptes HTC Evo 3D och LG Optimus 3D, som använde två linser vardera för att skapa stereoskopiska fotografier. Men tekniken visade sig vara obefriad och tillverkarna glömde bort sådana experiment i flera år.

Våren 2014 såg HTC One M8 på marknaden. Smarttelefonen fick en hjälpmodul för att mäta djup och separera objektet från bakgrunden. Således implementerade företaget porträttläge två år tidigare än Apple gjorde.

En riktig högkonjunktur inträffade 2016, då de största tillverkarna presenterade sina lösningar. Samtidigt fanns det ingen enskild bild av vad smarttelefonen behöver två kameror. Till exempel främjade Huawei monokrom fotografering med P9, som den utvecklade tillsammans med Leica. LG G5 förlitade sig på shirik, medan Apple introducerade en teleobjektiv för porträttfotografering och optisk zoom i iPhone 7 Plus.

Som det visade sig är två kameror inte gränsen. Nu är nästan alla smartphones på marknaden utrustade med tre linser med olika brännvidd, samt kameror för makrofotografering och djupmätning.

Ökande egenskaper

Kvaliteten på mobila kameror har alltid varit begränsad av fysiska begränsningar: den lilla tjockleken på fodralet tillät inte att utrusta smartphones med högkvalitativ optik och stora sensorer. Men användarna krävde förbättringar, företag försökte tillgodose sina behov.

Så här hamnade vi med kameror som sticker ut några millimeter från kroppen. Sensorernas fysiska dimensioner har också ökat: om de för fem år sedan fluktuerade inom 1/3 ″, har de nu dykt upp på marknaden Samsung Galaxy S20 Ultra och Huawei P40 med 1 / 1.3 ″ sensorer. Bildsensorerna har ökat nästan nio gånger, vilket har förbättrat kvaliteten på fotografierna avsevärt.

Det stora området av sensorer gjorde det möjligt att öka upplösningen. 48MP och 64MP mobilkameror har blivit normen, medan Samsung och Xiaomi har redan tagit 108 megapixlar. Men foton med en sådan upplösning väger för mycket, så ingenjörerna gick för ett trick: information från närliggande pixlar kombineras. Detta sänker upplösningen, men i gengäld får vi mindre brus och ett bredare dynamiskt omfång.

Vad kommer härnäst

Alla dessa innovationer har gjort smartphones till en perfekt ersättning för digitala tvålrätter. Ändå har de fortfarande utrymme att växa. Och även om de fysiska egenskaperna träffar taket kommer programvaran alltid att rädda.

Nu får beräkningsfotografering fart: kameran tar en serie bilder och neurala nätverk baserat på dem samlar de den perfekta ramen, dämpar brus, utjämnar ljusstyrka och korrigerar färg. Metoden används i Google Pixel 4, iPhone 11, Huawei P40 och många andra smartphones. Bearbetning sker automatiskt och omärkligt för användaren - han ser bara resultatet.

När produktiviteten ökar blir kapaciteten hos kameror bredare. De kan redan spela in video och genomföra bearbetning i realtid av den: suddar bakgrunden eller gör den svartvitt och lämnar objekt i färg. Riktningen för förstärkt verklighet utvecklas också: Apple har redan utrustat iPad Pro med en LiDAR-sensor för att arbeta med AR-applikationer, och snart kommer tekniken också att visas i iPhone.

Mobilkameror blir ett hårdvaruprogramskomplex vars funktioner vi inte förstår till fullo. Det är därför det är mer intressant att följa den senaste utvecklingen inom detta område och testa dem själv.