Почему камеры смартфонов выпирают?

Многим не нравится выпирающая камера в смартфоне.

Это действительно бич современного устройства этого гаджета.

Как было хорошо, когда смартфон мог ровно лежать на столе и не раскачивался от касаний, как пассажир маршрутки на поворотах.

Судя по всему, те времена ушли, и о них остается только вспоминать.

Или нет? Разберемся почему выпирают камеры смартфонов.

Терминология фотографа.

Прежде всего стоит определиться с основными понятиями.

В этой статье мы будем говорить о диагонали матрицы, фокусном расстоянии и разрешении снимка.

Разобравшись в этих понятиях, мы поймем, почему камера современного смартфона должна выпирать.

Она может и не выпирать, но вы сами этого не захотите.

Первая камера в телефоне.

Первым телефоном, который был оснащен камерой, был аппарат, выпущенный целых 20 лет назад.

Дело было в октябре 1999 года.

Телефон производства Kyocera имел обозначение VP-210.

Камера имела разрешение всего 0,1 Мп (это примерно 370 точек по широкой стороне при соотношении 4:3).

Годом позже, в конце 2000 года, на рынок Японии вышла модель Sharp J-SH04, так же оснащенная фотомодулем.

Дальше развитие пошло более быстрыми темпами.

В свое время в одном из тематических изданий я встретил статью, в которой автор назвал мобильную фотографию мутировавшим потомком смайлика.

Тогда это было действительно так, но сейчас все изменилось.

Как устроена камера смартфона?.

Я уже подробно расписывал, как работает камера смартфона, но вкратце еще раз остановлюсь на основных моментах.

Если говорить упрощенно, а это нам и нужно, для понимания того, что мы сегодня обсуждаем, камера состоит из следующих элементов:.

RGB-фильтр для определения цветов.

оптические элементы.

защитное стекло.

Существуют также подвижные элементы, процессор, множество подложек и технических слоев, но основные элементы перечислены выше, так что, остановимся на них подробнее.

Матрица смартфона.

Не сложно понять, что именно матрица отвечает за то, чтобы мы получили готовый снимок.

В современных смартфонах ее размер составляет всего несколько миллиметров.

Для примера, очень популярный сегодня сенсор Sony IMX586 имеет разрешение 48 Мп и физическую диагональ 8 мм (1/2 дюйма).

Физический размер каждого пикселя в этой матрице составляет 0,8 мкм.

Это и так мало, уменьшать матрицу дальше нельзя.

Даже при таком размере пикселю очень сложно получить нормальное количество света.

Все это приводит к шумам на готовом изображении.

Именно поэтому, матрицы с физическим размером менее 1/3 дюйма почти не выпускаются.

Если они и встречаются, то разрешение таких матриц будет очень низким.

Не все готовы с этим мириться.

Тем более разрешение камеры стало для покупателя основным критерием выбора смартфона.

Маркетологи активно культивируют это мнение в умах населения и постоянно пытаются показать, что у них самая “четкая” камера.

Анонс матрицы с разрешением более 100 Мп, про который мы недавно писали — лишнее тому подтверждение.

Как работает камера?.

Тут стоит немного отвлечься и провести параллель с большими зеркальными камерами.

Классический размер пленки, ставший стандартом для полнокадровых матриц, составляет 35 мм.

Эта цифра характеризует ширину, а диагональ при этом составляет примерно 42 мм.

Путем нехитрых вычислений можно понять, что разница между матрицами полноценной камеры и смартфона (8 мм) является 5,25-кратной.

При этом, фокусное расстояние для полнокадровой камеры составляет примерно 28 мм.

Без сложных вычислений мысленно уменьшаем конструкцию и получаем фокусное расстояние для смартфона равное 5,3 мм.

При этом, речь идет не о расстоянии до конца объектива, а о расстоянии от матрицы до точки схождения лучей.

То есть, до той линзы, которая ближе всего к матрице.

Кроме этого, не стоит забывать о необходимости размещения в модуле фокусирующих линз и общей конструкции объектива.

Для этого потребуется еще 2-3 мм.

Плюс защитное стекло — еще несколько долей миллиметра.

В итоге, получаем «сэндвич», занимающий в корпусе смартфона не менее 8 мм.

Как установить камеру в смартфон.

Когда Apple выпустила i.

Phone 6 с выпирающей камерой, многие очень сильно возмущались и говорили, что не стоило так делать.

Это событие стало спусковым крючком, который запустил цепную реакцию, и все производители начали применять во флагманах выпирающие камеры.

Некоторые сначала сопротивлялись, но потом тоже сломались под натиском современных веяний.

Вот только веяния эти были не дизайнерские, как многим казалось и кажется до сих пор.

В условиях сильного соперничества на рынке, производители должны выпускать камеры не хуже, чем у конкурентов.

Так как законы физики единственные, которые нельзя нарушить, им приходится идти на определенные технические компромиссы.

Как уже говорилось выше, модуль современной камеры смартфона имеет толщину не менее 8 мм.

При толщине смартфона 7-8 мм становится понятно, что уместить в него камеру без выпирания практически невозможно.

Не стоит забывать, что под камеру отводится не вся толщина смартфона.

Как минимум, из нее надо вычесть толщину экрана, который занимает всю площадь смартфона.

Выход все равно есть.

Первый из них — это использования более толстого корпуса.

В этом случае мы даже получаем преимущество в виде аккумулятора большей емкости, но это как-то не по-флагмански.

Вторым выходом будет установка более маленького сенсора.

Но, если уменьшится диагональ, придется уменьшать и разрешение.

На это готовы не все производители.

Конечно, кто-то из вас скажет, что у i.

Phone или Sony Xperia 1 разрешение маленькое, а камера все равно выпирает.

Тут уже включается другой момент.

Как улучшить качество камеры?.

Выше был приведен пример с толщиной камеры 8 мм.

Это были минимальные значения для модуля.

При этом, никто не мешает производителю при сохранении диагонали матрицы и размера сенсора, изменить физический размер пикселя.

Уменьшить их количество и увеличить размер.

Это сильно скажется на качестве снимка в лучшую сторону.

Можно уменьшить количество пикселей, сохранив их размер.

Это приведет к уменьшению сенсора.

Минимальное фокусное расстояние тоже уменьшится, но при сохранении толщины модуля, производитель сможет применить больше оптических элементов, что тоже сможет улучшить качество снимка или фокусировки.

Может ли смартфон заменить зеркалку?.

Из приведенных выше примеров становится понятно, что выпирающая камера не прихоть производителя, а реальная необходимость.

Мы все требуем улучшения качества снимков, но забываем о физике.

Возвращаясь к грядущему сенсору с разрешением более 100 Мп, можно сделать вывод, что камера будет выпирать еще больше.

Ведь, уже заявлено, что увеличение числа пикселей достигнуто за счет физического увеличения матрицы.

Как бонус из приведенных выше вычислений, мы понимаем, почему в смартфоне нельзя установить полноценный ZOOM-объектив.

Даже для получения возможности небольшого увеличения, модуль должен стать минимум в два раза больше.

Вот и вся физика.