Расскажем, с какими сложностями столкнулись инженеры при разработке и как 143 компонента синхронизируются с точностью до микрона. А главное, почему Huawei Pura 80 Ultra — яркий пример, что не надо слушать чужое «это невозможно».
Как развивались телефото-камеры
Изначально смартфоны оснащали одним широкоугольным модулем. Однако это ограничивало пользователей в возможностях съемки, в творчестве. Телефото-камеры позволили бы приближать объекты, снимать портреты с естественными пропорциями и размытием.
Однако камера с большим фокусным расстоянием (ФР), то есть с большим приближением, означала бы усложнение конструкции, проблемы синхронизации сенсоров, увеличение цены и размера устройства.
Huawei одной из первых удалось принять вызов. В 2018 году смартфон Huawei P20 Pro отличился не только первым в истории ночным режимом (который сейчас есть на всех смартфонах), но и трехкратным оптическим зумом.
Все поняли: невозможное стало возможным. И началась «гонка вооружений» — кто сделает зум «длиннее».
Спустя год снова отличилась Huawei. Флагман Huawei P30 Pro получил первый в индустрии перископический телемодуль с 5-кратным оптическим увеличением. Повернуть сенсор поперек смартфона, настроить сложную систему зеркал и линз, внедрить стабилизацию — это был настоящий прорыв.
«Перископы» стали стандартом: другой возможности упаковать длиннофокусную оптику без увеличения габаритов смартфонов до сих пор не придумали.
Куда двигаться дальше? Делать 10-кратный зум? Но ведь тогда между увеличением 1х и 10х будет пропасть. Физику не обманешь: цифровой зум на увеличении в 4, 6, 8 раз давал бы ужасное качество фото и видео.
Huawei опять предложила лучшее на тот момент решение: две зум-камеры в одном смартфоне Huawei P40 Pro+. Одна с 5-кратным увеличением, вторая с 10-кратным. Такой набор позволял закрыть основные сценарии без потери качества, а промежуточные значения «спасали» продвинутые алгоритмы обработки фото.
По пути у инженеров возникли новые вызовы: большой зум -> много линз -> мало света доходит до сенсора. Поэтому в темноте не поснимаешь, и даже днем может быть цифровой шум. Также малейшее движение смартфона на 10-кратном увеличении приводило бы к тряске и смазанным кадром.
Huawei решила проблемы технологично:
- в перископическом модуле установили систему из 5 отражающих поверхностей, что позволило уменьшить размер модуля и сократить количество линз.
- для уменьшения влияния тряски рук внедрили двойную систему стабилизации.
Устройство телефото-камеры Huawei P40 Pro+. Обратите внимание на количество сложных призм, и сколько раз свет отражается от них, прежде чем попасть на сенсор. Источник: Huawei
В итоге Huawei P40 Pro+ открыл для пользователей возможности 10-кратного оптического, а с мощными алгоритмами обработки — также 20-кратного гибридного зума. Максимальное приближение в кадре достигло 100х.
Новые идеи и новые вызовы
Производители чуть замедлились и начали улучшать то, что есть. Первое, на что обратили внимание — почему большие камеры умеют снимать макрофото на зум, а смартфоны — нет?
Несправедливость устранил Huawei Mate 50 RS. Его телекамера могла фокусироваться с расстояния 5 см от объекта. Съемка мелких деталей, насекомых, цветов стала качественной и естественной.
Huawei P60 Pro решил две другие проблемы таких модулей. Первая — низкая светосила оптики. Внедрение «светлой» призмы и сенсора с большими пикселями открыло ночную съемку и на этот тип камер.
А заодно высокая светосила создает красивое естественное размытие фона. В отличие от широкоугольных линз, даже не нужен отдельный «искусственный» режим.
Важные изменения, но напрашивался прогресс посерьезнее. Почему бы не поставить больше зум-камер? На все случаи жизни. Однако такой подход мог значительно увеличить размеры, цену, вес устройства.
Начали думать, как быть: объединять основной модуль и ультраширик? Или основной и зум? А может, все три модуля сразу: один сенсор — три оптические системы? Производители начали экспериментировать даже с жидкими линзами, которые меняли фокусное расстояние с помощью встроенных магнитов.
Однако Huawei выбрала другой путь.
Как работает первый в индустрии зум 2-в-1
Инженеры решили объединить две зум-камеры на одном сенсоре. Взяли среднее фокусное расстояние и дальнее. По сути, предстояло объединить концепцию двух зум-модулей как в Huawei P40 Pro+, макросъемку от Mate 50 RS и светосильную оптику как в Huawei P60 Pro.
Сильное заявление, согласитесь.
Впервые идея, как все это реализовать, возникла в лаборатории Huawei еще в 2012 году. Придумали так: давайте оставим один сенсор, а фокусное расстояние будем менять. Идея трансформировались одновременно с развитием технологий и пользовательских сценариев.
В итоге сформировали такие требования:
- двойной зум-камере нужен очень большой сенсор: не должны пострадать ночная съемка, размытие фона, детализация;
- модуль должен покрывать два популярных ФР: 80 мм и 200 мм. Это как раз соответствовало примерно 4-кратному и 10-кратному увеличению соответственно;
- макросъемку также необходимо сохранить;
- необходима мощная стабилизация даже при съемке в движении;
- важно сохранить адекватные размеры блока камер и вес смартфона.
Так появился подвижный двойной зум в Huawei Pura 80 Ultra. Его фишка — у смартфона две разные внешние линзы, но подвижная платформа с призмой внутри.
- Вы нажимаете кнопку «3,7х», и платформа подъезжает к одной линзе — вместе с ней получается увеличение 3,7х.
- Нажимаете «9,4х» — платформа моментально «едет» к другой линзе. Вы получаете увеличение 9,4х.
Таким образом, у смартфона остается один сенсор, одна система основных линз, а фокусное расстояние меняется за счет «удлинения» расстояния от входной линзы до сенсора — как это происходит в больших фотокамерах. Только не плавно, а строго в двух положениях: 3,7х и 9,4х.
Вот несколько поразительных цифр, которые помогут понять масштаб сложности конструкции:
- вес зум-камеры вырос в 3 раза по сравнению с зумом Huawei P60 Pro;
- прочностную надежность пришлось увеличить в разы из-за выросшей в 4,5 раза нагрузки на компоненты;
- количество подвижных элементов выросло с 2 до 5, а расстояние движения основной призмы составило 9,6 мм — это втрое больше, чем было до этого в смартфонах;
- после каждого движения призму необходимо позиционировать с точностью от 3 до 5 микрон — это в 10−20 раз меньше толщины человеческого волоса;
- когда вы не используете зум-камеру, подвижная призма надежно фиксируется и не болтается в модуле — это значительно повышает надежность.
Посмотрите на фото — так выглядят этапы сбора зум-модуля в Huawei Pura 80 Ultra. Всего — более 150 шагов для объединения 143 компонентов. Обычно в камерах-перископах 60−70 деталей.
Такой крупный «агрегат» занимает в корпусе всю дистанцию от дисплея до выступа на задней панели. В том числе это «заслуга» самого крупного сенсора среди телефото-камер с размером 1/1,28 дюйма.
Конечно, такая технология требует налаженных поставок уникальных деталей. Как говорит Huawei, подрядчики говорили им, что это невозможно. Однако удалось наладить не просто штучное производство, а серийную сборку в течение года — со стабильными поставками, тщательным тестированием и отладкой софта.
Что это дало
Сегодня Huawei Pura 80 Ultra обладает одной из лучших зум-камер среди мобильных камер. Она сочетает крупный сенсор и длиннофокусную оптику, мощные алгоритмы обработки и реалистичную цветопередачу. Что мы получаем как пользователи:
- съемка на большом расстоянии без потери качества — спокойно можно снимать с увеличением 20х;
- съемка макрофото с красивым размытием и качеством не хуже, чем на зеркальные камеры;
- естественные портреты с размытием за счет оптических свойств, а не искусственных алгоритмов обработки;
- детализированная ночная съемка с широким динамическим диапазоном;
- съемка видео в HDR в формате 4K.
По сути, мы получаем «мини-зеркалку» в компактном корпусе смартфона. Huawei Pura 80 Ultra выдаст крутые кадры в разных условиях: спорт, концерты, съемка детей и животных, далеких объектов — и близких тоже (за счет фокусировки с дистанции 5 см). И теперь вы знаете, как вы получаете свой шедевр за доли секунды.
Полный обзор Huawei Pura 80 Ultra читайте по ссылке, а ниже мы подготовили полный видеообзор всех смартфонов серии Huawei Pura 80.
Подготовлено Hi-Tech Mail
