Обзор iPhone 4S: великолепие съемки. Камера

iPhone 4 был оснащен 5-мегапиксельной камерой, которая на момент анонса подавалась как превосходящая другие смартфоны изюминка: благодаря более крупному светочувствительному датчику большее количество фотонов проходит через линзы, определяя повышенное качество снимков. И правда: к камере iPhone 4 особых вопросов нет — но в сравнении с таковой в iPhone 4S картина рисуется иной.

   

Камеру iPhone 4S не помешало бы перенести ближе к центру телефона, чтобы избежать случайного захвата пальцев объективом.

И хотя Apple никогда не делилась подробностями относительно оптического конструктива камер своих смартфонов, можно смело утверждать, что на вооружение iPhone 4S были взяты имеющиеся наработки OmniVision Technologies или Sony в форме КМОП-датчиков, которые затем были интегрированы с оптическим модулем камеры.

Характеристикам камеры iPhone 4S удовлетворяют такие КМОП-сенсоры, как OmniVision OV8830 и Sony IMX105. Исходя из этого, датчик нового Apple-смартфона, оставшись в прежних, как в iPhone 4, оптических размерах — 1/3,2 дюйма (4,54×3,42 мм), нарастил пиксельную матрицу — с 2592×1936 до 3264×2448 точек (с 5 до 8 мегапикселей), соответственно уменьшился размер самих светочувствительных элементов — с 1,75 до 1,4 мкм. Благодаря обновленной технологии тылового освещения улучшена квантовая эффективность (способность преобразовывать фотоны в электроны), усилена чувствительность в условиях низкой освещенности, увеличена емкость потенциальной ямы (определяет расширение динамического диапазона).

   

Камера iPhone 4S казалось бы такая маленькая, но на деле такая мощная.

Усовершенствования получила и непосредственно оптика, определяющая дальнейший рост качества фотографий: добавлен пятый элемент к набору линз, расширена апертура с F/2.8 до F/2.4, вставлен гибридный инфракрасный фильтр. Для многих сказанное ни о чем не говорит, но стоит отщелкать пару-тройку снимков — глаз не оторвать.

В iPhone 4S установлен КМОП-датчик с тыловым освещением: столь странное название говорит лишь о том, что вся электроника и соединения находятся позади сенсора, не мешая матрице последнего улавливать свет. Заявлено о 73-процентном росте светочувствительности.

Технология тылового освещения повышает чувствительность в условиях низкой освещенности и снижает общую зашумленность. Речь идет о конструктиве, когда положение слоев светочувствительной матрицы изменяется таким образом, чтобы не блокировать свет, попадающий на ее элементы, — исчезает необходимость дополнительного усиления сигнала средствами электроники, из-за которых обычно и появляются шумы.

В том, что касается пикселей, важно качество, а не количество. Да, чем больше пикселей, тем крупнее картинку можно вывести на печать, и попутно это означает рост размеров файлов и повышенную зашумленность изображений, ведь электроны выходят за края крошечных, уже плотнее упакованных светочувствительных элементов. Здесь Apple упоминает об увеличении емкости потенциальной ямы: каждый пиксель, прежде чем он окажется заполненным, способен уловить определенное количество света, и при избытке света заряд перетекает от пересвеченных областей матрицы в смежные ячейки — рождающийся эффект «блуминга» ликвидируется применением специальных цепей, отводящих избыточные электроны.

Линзы в оптическом наборе камеры iPhone 4S выполнены из пластмассы. Несмотря на ряд недостатков и ограничений пластика (высокий коэффициент теплового расширения, высокий показатель изменений в зависимости от температуры, худшие термостойкость и долговечность), почти все вендоры смартфонов используют его в камерах. Причина проста — пластмасса дешева и, что более важно, позволяет формировать сложные оптические поверхности. Последние приходится делать асферическими, что было бы затруднительно при применении стекла. Асферика предоставляет более тщательный контроль над аберрацией, и при этом требуется меньшее число элементов оптической системы, как если бы она была полностью сферической, что крайне необходимо ввиду физических ограничений на глубину модуля камеры.

Пятый элемент в пластиковом наборе линз, кажется, «утяжеляет» прохождение света по своему пути, однако, как правило, дополнительные оптические поверхности приводят к усилению резкости и уменьшают число искажений. Опять же расширение апертуры требует усиленной борьбы с растущей аберрацией. Apple декларирует 30-процентное усиление резкости.

Качество снимков обычно пропорционально сложности оптики: в iPhone 4S (снизу) добавлена пятая линза.

Максимальная апертура F/2.4 не только пропускает больше света, но и ответственна за углубленное разделение между объектами и фоном. Впрочем, глубина резкости фокуса в данном случае несравнима с зеркальными фотоаппаратами, так как она также зависит от физических размеров светочувствительного сенсора, который в iPhone 4S относительно мал. В любом случае, подвижки по части апертуры — большой шаг вперед среди мобильных камер.

За разницу между цветовыми диапазонами фотографий, снятых iPhone 4 и iPhone 4S, ответственен установленный прямо перед КМОП-датчиком последнего гибридный инфракрасный фильтр: он сокращает хроматическую аберрацию и корректирует цвета на более реалистичные. Под гибридностью здесь понимается комбинация фильтра ультрафиолетовых и инфракрасных излучений с фильтром сглаживания.

Светодиодная вспышка также изменилась. В предыдущем поколении Apple-телефона вспышка характеризовалась отчетливым желто-зеленым оттенком, тогда как в iPhone 4S она, кажется, прибавила в яркости и субъективно ее температура приблизилась к дневному свету.

Помимо датчика и оптической системы имеется и другой фактор, сообразно которому определяется равно как итоговое качество получающихся снимков, так и удобство практической эксплуатации камеры iPhone 4S. Речь идет о цепочке обработки сигналов изображений.

«Система на кристалле» Apple A5, которая включает центральный вычислительный кристалл, видеографический процессор и оперативную память, содержит модуль обработки сигналов изображений. Этот модуль улучшен в сравнении с тем, который установлен в A4. Изменения принесли ускорение обработки, справляющейся с 8-мегапиксельными изображениями, усовершенствование установки баланса белого, наконец, алгоритмы распознавания лиц, которые работают в связке с автофокусом и автоэкспозицией.

Модернизированный модуль обработки изображений в однокристальной системе Apple A5, под началом которой работает iPhone 4S, обеспечил более высокую частоту кадров в транслируемом на экран видеопотоке, захватываемых камерой телефона изображений. Ускорены также автофокус и автоэкспозиция.

iPhone 4S делает одни из самых добротных и чистых фотографий, которые когда-либо снимались мобильным телефоном, причем делает это очень быстро, включая готовность самого первого фото. Если вы раздумывали об использовании телефона в качестве полноценной замены фотоаппарату, самое время начать. Правда, понятно, речь идет об избавлении от «цифромыльницы», но никак не от профессиональной камеры. 

            

Сделанные iPhone 4S фотографии, которые Apple выложила на своем сайте, выполнены, похоже, со штативом.

Четкие, сбалансированные, красочные фотографии, причем с удивительно малой зашумленностью и без цветового перенасыщения — вот результаты съемки iPhone 4S. Предыдущая модель Apple-смартфона иногда, кажется, компенсировала ограничения своей камеры посредством преувеличения цветов, но камера iPhone 4S, похоже, ведет себе как настоящий фотоаппарат, захватывающий истинные изображения.

Не более двух секунд пройдут с момента нажатия на значок приложения камеры на экране iPhone 4S и готовностью первой фотографии, и менее через секунду вы уже сделаете второй снимок. Конечно, производительность камеры смартфона вовсе не сопоставима с хорошими цифровыми фотоаппаратами, которые способны снимать несколько кадров в секунду и предлагают оптический зум. Линзы iPhone 4S эквивалентны объективу с фокусным расстоянием 32 мм при фотографировании и 50 мм при видеосъемке; оптического зума нет, есть лишь цифровой.

Сравнение производительности камер iPhone 3GS, iPhone 4 и iPhone 4S: скорость запуска приложения камеры, скорость съемки HDR-фотографий, минимальная рабочая дистанция.

В общем и целом фотографии, сделанные iPhone 4S, лучше выполненных iPhone 4, впрочем, не без специфических особенностей. Так, на открытом пространстве оба телефона снимают в сопоставимом качестве, ведь их линзы и датчики могут собрать много света: и только если рассматривать фотографии при увеличении, можно заметить большую зернистость снимков авторства iPhone 4.

Меньшее число пикселей камеры iPhone 4 заметно только при увеличении снимков.

Фотографии из-под пера iPhone 4S выглядят так, будто у них есть сдвиг к желтому оттенку, причем это справедливо для снимков и на открытом пространстве, и внутри помещений. В итоге изображения получаются немного противоестественно теплыми — снимки, сделанные iPhone 4, всё же более синеваты. С другой стороны, камера iPhone 4S показывает улучшения по части контраста так, что на наружных сценах видны дополнительные детали в светлых и темных областях.

Разница в цветовом спектре: фотографии iPhone 4S тяготеют к желтоватому оттенку.

Нет никаких вопросов к тому, что iPhone 4S добивается большего успеха в фотографировании внутри помещений, особенно в условиях от умеренного до слабого освещения: люди много времени проводят на встречах, вечеринках, посиделках, в ночных клубах и на дискотеках, концертах и днях рождения. Без использования вспышки аналогичные снимки на iPhone 4 выходят заметно зернистыми, поэтому желтоватый оттенок фоторабот iPhone 4S можно и проигнорировать. Затененные и более темные элементы на изображениях становятся изрядно зашумленными на iPhone 4 — у iPhone 4S расширен динамический диапазон. Интересно, снимки со вспышкой, сделанные iPhone 4S в темной комнате, выглядят лучше сбалансированными по части цвета, причем уклон в желтоватый оттенок почти что теряется. И хотя Apple установила КМОП-датчик с технологией тылового освещения, которая существенно лучше, нежели карманные фотоаппараты четырех- и пятилетнего возраста, ловит свет в условиях слабой освещенности, ни iPhone 4, ни iPhone 4S не способны сделать приемлемые снимки в темных комнатах без помощи вспышки.

Камеры двух поколений iPhone: кому как нравится.

iPhone 4S научился распознаванию лиц — вплоть до десяти персон одновременно: снимки получаются более выразительными за счет соответствующего автоматического подбора фокуса и экспозиции. Как только модуль обработки изображений находит лицо человека, вокруг него на экране телефона рисуется зеленый прямоугольник и запускается подпрограмма автоматического выставления фокуса и экспозиции — так, как если бы вы вручную указали камере сфокусироваться именно на этом лице. Впрочем, как и все распознающие лица алгоритмы, он не лишен недостатков: иногда наведение выполняется неверно либо захватываются вовсе не лица.

Не забыта и макросъемка — она изумительна: всегда можно сфотографировать какое-нибудь насекомое на близком расстоянии — где-то до 6,5 см. Впрочем, иногда отмечаются проблемы с установкой фокуса, но это, скорее, связано с фокальными ограничениями маленькой линзы.

По части видеозахвата Apple аналогично провела превосходную работу. iPhone 4S снимает видео Full HD в 1080p-формате на скорости 30 кадров/с, сохраняя четкость, гладкость и детализацию видеоряда. Для сравнения: iPhone 4S ведет видеозапись в разрешении 1920 на 1080 пикселей против 1280 на 720 точек в iPhone 4 — 2,25-кратное увеличение числа видимых элементов. Видеоматериал в высоком разрешении — это хорошо, ведь с каждым редактированием его качество чуть-чуть, но падает.

Между тем есть и некоторые недочеты. 1080p30-видеозахват выполняется с одним опорным кадром при битрейте в 24 Мбит/с. Да, речь идет о самом высоком битрейте среди смартфонов (у Samsung Galaxy S II он составляет 17 Мбит/с, у Motorola Droid 3 равен 15 Мбит/с, ), но используемый кодек для сжатия видео остался таким же, как в Apple A4, — он опирается на базовый профиль (baseline profile). Конкуренты добиваются того же качества на пониженных битрейтах, применяя кодеки с лучшими профилями, например, с высоким профилем (high profile). Apple пришлось пойти на компенсацию низкой эффективности кодека путем кодирования 1080p-видео с высоким битрейтом. В итоге размер видеофайлов получается где-то на 40% больше, чем у соперников: iPhone 4S истребует 180 Мбайт на одну минуту видеоряда, тогда как Galaxy S II — 128 Мбайт, а Droid 3 — 113 Мбайт/с. И еще: не предложено настроек, позволяющих менять видеоформат съемки, допустим, понижая максимальное 1080p-разрешение до 720p, 480p или 360p — впрочем, особой необходимости в этом нет.

Кроме того, звук в видеозаписи сохраняется как одноканальный с 64-Кбит/с битрейтом в AAC-формате, а ведь двухканальность в смартфонах постепенно становится нормой.

Внедрены особые приемы, делающие процедуру видеосъемки телефоном куда более органичной. Так, стабилизация изображения позволяет забыть о дрожащих руках, а автофокусирование, срабатывающее даже при быстром перемещении камеры, избавляет от проблемы расплывчатости кадров. Правда, всё равно приходится расплачиваться: любая стабилизация немного ухудшает резкость картинки.

И если поле обзора камеры iPhone 4S осталось неизменным, то фотографическая широта (определяет способность правильной передачи яркости снимаемых объектов) существенно улучшилась, а стабилизация изображения послужит приличной заменой штативу.

Видеосъемка iPhone 4S из движущегося автомобиля демонстрирует возможности стабилизации изображения.

Ночная видеосъемка iPhone 4S доказывает, что датчик камеры новинки улавливает больше света.

Интересной изюминкой выступает «временнОе шумоподавление»: неподвижные области видеоряда как бы «замораживаются», затем фильтруются и очищаются от цифрового шума.

Цифровой шум — злейший враг видеооператора.

Одним словом, iPhone 4S вполне способен заменить собой карманную видеокамеру. Остался, правда, нюанс, который Apple не устранила, — расположение собственно камеры: ее отверстие локализовано слишком близко к краю телефона, и пальцы нередко случайно захватываются объективом. Хочется, чтобы камера переместилась ближе к центру аппарата.

Сравнение видеосъемки iPhone 4S с таковой при помощи iPhone 4, Nokia N8, Samsung Galaxy S II и HTC Amaze 4G.

Видеоборьба между iPhone 4S (1080p-видео на частоте 30 кадров/с), iPhone 4 (720p30), Samsung Galaxy S II (1080p30) и «настоящей» видеокамерой Canon Vixia HF11 (1080p60).

Если вы думаете, что, положив iPhone 4S в карман, сможете отказаться от старой фото- или видеокамеры, следует помнить о некоторых нюансах. «Яблочный» коммуникатор по-прежнему не предлагает настоящего оптического зума (цифровое приближение лишь ухудшает итоговое качество), общее качество цветопередачи остается на уровне телефонных камер, в процессе видеосъемки по-прежнему нельзя регулировать зум. С другой стороны смартфон всегда с нами, и иметь под рукой удобную, быструю и достаточно хорошую встроенную камеру — чем не повод для съемки всего и вся? Ведь дело даже не в оптике, но композиции кадра и понимании принципов светотени.

Фронтальная камера iPhone 4S унаследована от iPhone 4: изображения размером 640 на 480 пикселей, характеризующиеся красноватым оттенком, — вместо прежнего желтоватого. И если фронтальной камеры вполне хватает для FaceTime-видеообщения на скорости 30 кадров/с, для других задач ее, понятно, не достаточно.

   

Благодаря усовершенствованному модулю обработки изображений в однокристальной системе Apple A5, ответственному в том числе за выставлением автоматического баланса белого, снимки фронтальной камерой iPhone 4S (слева) выходят чуть более качественными, чем сделанные iPhone 4.

Иллюстративный материал Flickr, iLounge, AnandTech, Chipworks

© СОТОВИК