Зачем три камеры на телефоне?

Зачем три камеры на телефоне?

За последние два года мы стали свидетелями массового внедрения технологий с двумя камерами в большинстве сегментов смартфонов, почти у всех производителей. Мы видели двойные камеры, установленные как спереди, так и сзади, в различных конфигурациях для различных конечных целей. Недавние рыночные отчеты показывают, что 30% смартфонов в 2018 году будут использовать технологии с двумя камерами, увеличившись до 50% в следующем году. Несмотря на то, что производителям смартфонов понадобилось более десяти лет, чтобы добавить вторую камеру, кажется, что добавление третьей камеры находится за углом, в течение двух лет после принятия второй камеры.

В этом материале мы обсудим некоторые мотивы для добавления третьей камеры в комплекс изображений для смартфонов, проблемы, которые она приносит, и некоторые возможные решения. Итак, зачем три камеры на телефоне, поехали!

Путь к двойным камерам в смартфоне

Путь к двойным камерам в смартфоне

Толщина смартфонов всегда была проблемой для мобильной фотографии. Размер апертуры крошечный, размер пикселя становится все меньше и меньше по мере продвижения технологии, а автофокусировка и стабилизация изображения по-прежнему необходимы, чтобы добиться хорошего снимка. До недавнего времени OEM-производители смартфонов пытались достичь достойной низкой освещенности, высокого разрешения и низкое SNR, даже при масштабировании, с высотой камеры 6 мм.

Технологии с двумя камерами пришли на помощь и бросили вызов производителям модулей камер и OEM-производителей смартфонов следующим образом: если одна камера полностью достигла своего потенциала, почему бы не синтезировать результаты двух камер, чтобы каждый мог внести свой вклад в итоговое изображение?

Первые дни смартфонов с двумя камерами начались с запуска HTC One (M8), первого смартфона для использования двух задних камер, с единственной целью — включить эффект глубины и фокуса на результирующем изображении.

Эта первая фаза двойных камер продолжалась до середины 2016 года, в то время как различные OEM-производители тестировали технологии двух камер на некоторых своих флагманских смартфонах, используя разные настройки двойной камеры, в том числе только для глубин, RGB-Mono и Wide-and-Wider duos. По-прежнему не было обнаружено ни одного «приложения-камеры-убийцы», а также двухуровневой конфигурации с двумя камерами.

В сентябре 2016 года Apple представила iPhone 7 Plus, который использовал двойную заднюю. Apple удалось пролить свет на определенную конфигурацию с двумя камерами, Wide + Tele, в качестве камеры премиум-класса, и выделил две функции фотографии, наиболее востребованные потребителями: оптический зум и цифровой боке (или «портретный режим»). С тех пор перечень смартфонов с двумя камерами сформировался, и в качестве премиальных и флагманских телефонов используются аналогичные дуэты, в то время как модели среднего и младшего класса допускают только эффекты функции глубины.

Что дает тройная камера в смартфоне

Что дает тройная камера в смартфоне

Хотя смартфоны с двумя камерами стали товаром в сегменте элитного рынка, все еще есть новые топологии с двумя камерами, которые дебютируют в самом ближайшем будущем, чтобы еще больше улучшить сегодняшнюю производительность двух камер. Одним из примеров следующего поколения эволюции двойной камеры, является использование сложенной архитектуры камеры, которая может не только значительно улучшить коэффициент масштабирования и низкую светоотдачу, но и позволить еще более низкую высоту камеры для более тонким смартфоном. Ранний прототип этой технологии, смартфон с 5-кратным увеличением, был обнародован OPPO в 2017 году.

Еще одним интересным градиентом в эволюции камеры смартфона может быть использование комплекса с тремя камерами. Легче сказать, чем сделать, добавление этой третьей камеры несет значительные проблемы (и преимущества), открывая широкий спектр возможностей и конфигураций для производителей смартфонов.

Итак, какие проблемы сулят три камеры в смартфоне?

Проблема 1: «Недвижимость» и стоимость

Три камеры увеличивают стоимость материалов системы и занимают дополнительное пространство за счет других технологий, которые могут быть интегрированы в мобильное устройство (например, ИК-датчик, датчик приближения, большая батарея и т. д.).

Это наказание почти неизбежно, но OEM-производители должны будут взвесить его против общей стоимости, в зависимости от приоритетов целевой аудитории. Добавленная стоимость третьей камеры напрямую зависит от конфигурации камеры, как объясняется далее в этой статье, и может колебаться от 10 до 30 долларов.

Проблема 2: Калибровка

Чтобы обеспечить беспрепятственный пользовательский интерфейс в видео / предварительном просмотре и избежать артефактов или длительных периодов обработки при слиянии изображений или боке, камера должна быть тщательно откалибрована как для внутренних, так и для внешних свойств системы формирования изображений с тремя апертурами. Эта калибровка должна выполняться как часть производственной линии камеры, тщательно и, возможно, даже непрерывно и автономно выполняться для компенсации физических динамических изменений, таких как отклонения температуры и влияние падения устройства.

Калибровка системы камер и синхронизация между кадрами добавляют задачу для разработчиков модулей камеры, а также для OEM-производителей в этой более сложной системе камер. В случае, если все три камеры должны быть полностью откалиброваны по отношению к другим, процесс сборки камеры должен быть тщательно разработан. В свою очередь, это напрямую влияет на общую стоимость камеры.

Проблема 3: Прошивка, алгоритмы, мощность

Система с тремя камерами также требует большей сложности на стороне прошивки. В новой структуре придется иметь дело с тремя камерами, которые должны работать как одна. Процессы, такие как управление питанием, запрос кадра, управление памятью и другие в диспетчере камер, будут иметь дело с большей логикой, большим количеством данных и возможностью параллельной обработки в конвейере.

С другой стороны, алгоритмы имеют схожие проблемы. Они включают в себя обеспечение разумного времени обработки и предоставление артефактов нулевого качества изображения, полученных в результате нескольких входов от нескольких камер, причем все они имеют дело с неточностями синхронизации кадров, окклюзий и дефектов в данных калибровки трех камер.

В результате этих сложностей потребление энергии для всей системы (камеры + платформа обработки) этой конфигурации может сильно пострадать.

Как работает тройная камера на смартфоне

Как работает тройная камера на смартфоне

Монохроматическая камера может предложить больше диагонального разрешения, просто не используя фильтр Bayer, который обычно помещается над пикселями сенсора в цветной камере. В этой системе воспроизведение цвета может быть достигнуто с помощью цветных камер.

Размер пространственной выборки (т.е. размер пикселя) монофонической камеры по сравнению с широкоэкранной камерой также будет способствовать общей мощности этой подсистемы двойной камеры.

Третья камера позволит получить еще больше централизованного разрешения, исходящего из его телеобъектива.

Повышенная производительность при низкой освещенности возникает из-за относительно низкой апертуры всех трех задействованных камер. Сливая выходной кадр цветной камеры с монохромным выходным кадром камеры, который получает в два раза больше света, чем первый, также может значительно улучшить SNR. Это двухкратное усиление при освещении является результатом не использования матрицы цветных фильтров, в которой каждый пиксель фильтруется, чтобы записывать только один из трех цветов за счет суммарного потенциального поглощения света.

Другим очевидным преимуществом этой предлагаемой конфигурации по сравнению с существующими двойными камерами увеличения является большое перекрывающееся поле зрения (FoV). Эта функция позволяет измерять глубину звука во всем широком диапазоне FoV для различных приложений, таких как дополненная реальность, а также цифровое боке (эффект мелкой глубины резкости).

Очевидный недостаток такого режима мощности может проявляться в виде относительно высокой задержки затвора во время неподвижного захвата и без улучшенных характеристик низкой освещенности во время видеозаписи. Кроме того, важно внимательно следить за потреблением энергии в такой системе камер, избегая при этом беспрепятственного потребления энергии от трех камер одновременно.

Порядок работы камеры влияет на производительность системы. Например, размещение широкой цветной камеры в середине позволяет более плавно переходить от широкоугольных к телекамерам во время видеозаписи, а также упрощает процесс слияния между двумя соседними камерами (цветными и монофоническими). Такая компоновка будет зависеть от точности определения глубины стереофонической глубины, которая может быть улучшена путем размещения широкой цветной камеры и широкой моно камеры на противоположных концах.

Эта камера может быть очень подходящей для любителей путешествий. Например, в случае захвата открытого пейзажа сверхширокоугольный объектив позволяет избежать типичного режима захвата панорамы. В то же время возможность захвата мелких деталей во время масштабирования чрезвычайно полезна. С сегодняшними смартфонами пользователи должны решить, предпочитают ли они высококачественную оптическую масштабируемость или сверхширокие изображения; не так с этой конфигурацией трех камер.

Резюме
В этой статье мы рассмотрели три ключевые проблемы для трех камер и работу конкретной конфигурации с тремя модулями. В общем, закон убывающей отдачи точно относится к многоапертурным технологиям. Вторая камера в двойных настройках обеспечивает максимальную отдачу с точки зрения добавленного пользовательского опыта, в то время как третья камера в любой тройной установке должна обеспечить значительную добавленную стоимость для общего пользовательского опыта, чтобы оправдать ее дополнительные затраты, размер и сложность. Тройные конфигурации камер, которые адекватно разрешают ограничения низкой освещенности (как режимы захвата, так и видео), а также возможности оптического масштабирования (выше 3х), в ближайшем будущем будут иметь большую ценность для OEM-производителей. Оставайтесь с нами, чтобы быть в курсе всех последних новинок в мире технологий и техники.

COMMENTS

WORDPRESS: 0