Камера в HTC One: подробный обзор. Что такое UltraPixel и чем интересна эта технология Разница съемки при плохом освещении камер с большими пикселями и обычными

Привет, уважаемые пользователи лучшего мобильного портала Trashbox. Компания HTC использовала в своём флагманском смартфоне HTC One новейшую камеру, созданную по так называемой технологии UltraPixel. Инновационная технология наделала много шумихи как во всемирной паутине, так и на деле, поэтому сегодня я хочу рассказать вам - что такое UltraPixel и как это работает. Самое интересное ждёт вас под катом .

UltraPixel - фирменная технология тайваньской компании HTC. В настоящее время используется в смартфонах HTC One и HTC One Mini, а также в ещё не анонсированном HTC One Max. Компания характеризует UltraPixel, как новейшую технологию качественной съёмки. Разрешение фотографий UltraPixel-камеры в HTC One и HTC One Mini составляет «всего лишь» 4 мегапикселя, но по качеству получаемые изображения не уступают 8- или даже 13-мегапиксельным сенсорам, которые устанавливаются во флагманские смартфоны-конкуренты. Всё дело в той самой технологии UltraPixel, о которой я в подробностях расскажу вам далее.
Большая часть основных камер в мобильных устройствах работает с так называемым фильтром Брайса Байера: поверх сенсора располагается трёхцветный фильтр, передающий каждому светочувствительному элементу информацию об общей интенсивности света. При этом из-за легкой вибрации в геометрии элементов фильтра и сенселей фотография при стопроцентном увеличении получается несколько размытой и даже неестественной. Побочным эффектом байеровского массива является необходимость использования сглаживающего фильтра. Используется он для того, чтобы уменьшить цветные артефакты.

Принцип работы матрицы с технологией UltraPixel заключается в ином строении. В ней используются байеровский фильтр, однако увеличена поверхность светочувствительных элементов. Элементы в одном слое чувствительны к синему цвету, во втором - к зелёному, а в третьем - к красному. Площадь сенселей примерно в три раза больше, чем в камерах других мобильных устройств - четыре квадратных макрометра.

В теории те самые четыре квадратных макрометра позволяют камере получать на 300% больше света. Чем больше информации захватывает пиксель, тем более достоверную информацию о фотографируемых объектах он передаёт фотопроцессору. Сравнение камер с разной оптикой проводилось уже не один раз, и разница особенно заметна на фотографиях, сделанных в условиях низкой освещённости.

По мнению компании HTC, увеличивать разрешение фотографий просто нет смысла, если их качество остаётся неизменным. Разрешение фотографий, сделанных с помощью камеры UltraPixel составляет 2688х1520 - этого хватает для того, чтобы просматривать их на самом смартфоне, планшете или ноутбуке. В случае применения дополнительной обработки или кадрирования изображения разрешение может оказаться недостаточным.

Увеличенные размеры пикселей в сенсоре камеры UltraPixel - одна из прочих составляющих, которая влияет на качество фотографии. Самая чувствительная камера содержит в себе ключевые компоненты ImageSense, среди них: матрица UltraPixel - имеет более крупные пиксели, что позволяет захватывать на 300% больше света; HTC ImageChip - обеспечивает автоматическую фокусировку, шумоподавление, компенсацию цветовых тонов и реалистичный динамический диапазон; диафрагма F/2.0 - является самой широкой диафрагмой среди всех доступных камер смартфонов, пропускает на 44% больше света; оптическая стабилизация изображения - снижает размытие и искажения видео, снятого без использования штатива.

Как известно, новый флагманский смартфон HTC One (на этот раз он действительно один, а не три, как в прошлом году) может похвастаться необычной камерой с технологией UltraPixel и оптической стабилизацией изображения. И если со стабилизацией всё более или менее понятно, то UltraPixel вызывает определённые вопросы. Так что давайте вместе разберёмся, что это такое и чем данная технология отличается от «обычных» камер.

Внешний вид камеры в HTC One

Чтобы понять, что стоит за маркетинговым названием UltraPixel, сначала давайте рассмотрим принцип работы «обычной» камеры с байеровским массивом цветных фильтров. Маленький секрет таких камер (то есть 99,9% вообще всех камер на рынке) заключается в том, что указанное в технических характеристиках разрешение - это фикция и «ловкость рук». Вернее, светочувствительных элементов (сенселей) на матрице действительно ровно столько, сколько написано, но проблема в том, что каждый из них видит только один цвет (синий, зелёный или красный). Таким образом, полное заявленное разрешение достигается только в чёрно-белом режиме, а в цветном режиме цвет каждого итогового пикселя интерполируется из показаний нескольких (как правило - четырёх) сенселей.

Строение матрицы с байеровским массивом цветных фильтров

Побочным эффектом байеровского массива цветных фильтров является необходимость использования сглаживающего фильтра, который устанавливается перед матрицей и слегка «размазывает» изображение. Это делается для того, чтобы избежать цветных артефактов и муара. При этом страдает разрешающая способность - именно поэтому картинка с «обычных» камер в масштабе 100% без дополнительного программного повышения резкости всегда выглядит несколько размытой. (Существуют камеры с байеровскими матрицами без сглаживающего фильтра, но их можно пересчитать по пальцам одной руки.)

Матрица с технологией UltraPixel имеет принципиально иное строение. В ней используются три слоя светочувствительных элементов. Элементы в одном слое чувствительны к синему цвету, во втором - к зелёному и в третьем - к красному. Такой трёхслойный сенсель сразу же получает полную цветовую информацию, за счёт чего цветовая разрешающая способность матрицы UltraPixel равна яркостной, а сглаживающий фильтр попросту не нужен.

Сенсель на «трёхcлойной» матрице в разрезе

Эта идея на самом деле не нова - компания Foveon уже много лет выпускает матрицы Foveon X3, которые, в свою очередь, используются в камерах Sigma. На момент появления на рынке матрицы Foveon имели самый высокий метамерический индекс (то есть самую правильную цветопередачу) среди всех типов матриц. Кроме того, как показывает практика, матрицы Foveon с разрешением N мегапикселей по разрешающей способности не уступают байеровским матрицам с разрешением N*2 МП или даже превосходят их. Иными словами, пикселей в итоговом изображении получается меньше, но при этом они «лучше», чем в случае съёмки на байеровские матрицы.

Впрочем, у матриц Foveon есть свои недостатки. В их числе - повышенная шумность красного канала (который получает меньше всего света) и ресурсоёмкость (построение итогового изображения производится по более сложным алгоритмам, чем демозаика байеровского массива), которая, в частности, делает проблематичной съёмку видео. Впрочем, судя по всему, HTC эту проблему успешно поборола. А вот удалось ли компании сохранить преимущества трёхслойных матриц, станет понятно тогда, когда смартфон попадёт к нам в руки для обзора.

P. S. Интересно, кто является производителем матрицы в HTC One? Насколько мне известно, патенты на различные реализации «трёхслойных» матриц, помимо Foveon, есть у Sony, Panasonic и Canon. Из всех этих компаний только Sony является крупным производителем мобильных модулей камер. Вывод напрашивается сам собой...

P. P. S. К нам в руки попал white paper компании HTC, описывающий технологию UltraPixel. Никакой трёхслойной матрицы там нет, используется обычный байеровский фильтр. Все преимущества, если они есть, вызваны исключительно большими (по меркам мобильных камер) размерами пикселя (шаг 20 мкм). А эта статья пусть останется здесь как назидание мне лично и другим журналистам, любящим писать тексты на основании не вполне проверенной информации.

Пару лет назад среди флагманских смартфонов установилось оптимальное разрешением камеры - 8 Мп, долгое время оно считалось нормой. Развитие мобильной инфраструктуры и социальных сервисов позволило людям делиться своими снимками через Сеть прямо со смартфона, так что в конце 2011 года производители взяли курс на улучшение качества мобильных снимков. Почему-то в итоге, ближе к концу 2012 года, это вылилось в гонку мегапикселей – практически все компании объявили о создании флагманов с 13 Мп камерами, но увеличение разрешения снимков не изменило их качества. И эту проблему взялись решить в HTC, оснастив флагманский One камерой с технологией UltraPixel.

На презентации спикеры HTC говорили много интересных слов об установленной в One инновационной камере UltraPixel, но старательно обходили вопрос о ее разрешении, говоря: "Гонка мегапикселей окончена". В промо-материалах также полностью отсутствует любое упоминание о том, какое же максимальное разрешение могут иметь снимки c HTC One. В слухах, проскользнувших за пару недель до анонса, упоминались 4 Мп-матрицы, что вскоре подтвердилось державшими в руках прототипы и выставочные экземпляры. Действительно, HTC One снимает фото с максимальным разрешением 2688 х 1520 точек, что как раз и составляет пресловутые 4 Мп.

Но почему же HTC решили не идти в тренде, установив обычный 13 Мп модуль от Sony, а сделали довольно рисковый со стороны маркетинга шаг? В компании утверждают, что нет никакого смысла делать огромные по разрешению снимки посредственного качества , так как большей частью их просматривают на экране мобильных устройств или в галерее социальных сервисов, то есть есть не во весь экран. И качество снимков, не улучшавшееся за последний год, гораздо важнее размера и разрешения.

Главная "фишка" UltraPixel – большой размер пикселя на матрице: он составляет 2 µm, против 1.1 µm у среднего конкурента с 13 Мп камерой . Это позволяет каждому пикселю матрицы захватывать в 300 раз больше света . Вкупе с рекордно большой диафрагмой в f/2.0, пропускающей много света, и сопроцессором ImageChip второго поколения это позволяет делать качественные и ясные снимки даже в затемненных помещениях. Хотя финальная оценка превосходства UltrPixel над конкурентами в реальных условиях не идеально освещенных залов и комнат появится после выпуска HTC One в продажу, большая часть державшей в руках One публики уже довольно цокает языком.

Хорошим подспорьем для UltraPixel является и встроенная система оптической стабилизации (OIS) . При помощи датчиков положения в пространстве она оценивает перемещение смартфона относительно осей и компенсирует резкие толчки, благодаря этому фото на HTC One получаются очень четкими. Конечно, существует программная стабилизация, используемая в большинстве других смартфонов, но она не столь эффективна.

Сейчас будет важна работа маркетологов и PR-щиков тайваньского производителя, им нужно доказать людям, что разрешение камеры не всегда имеет значение. Нам же остается доверять гению инженеров HTC и ждать появления HTC One с замечательной камерой UltraPixel в продаже. Благо, даже в России продукт должен появиться уже во второй половине марта.

HTC анонсировала свой долгожданный флагман HTC 10, который стал воплощением одержимости, с которой компания работала на протяжении целого года. Концепция HTC One была раскрыта в совершенно новом свете. Так, с фронтальной панели исчезли двойные стереодинамики, а также полоска, которая для многих была тем еще раздражителем. Вместо этого применяется скругленное 2,5D-стекло, кнопка Домой со встроенным сканером отпечатка пальца и две сенсорные клавиши. Корпус выполнен из металла, но применяется специальная скошенная панель. Толщина в крайней точке достигает 3 мм. Основная особенность, конечно же, заключается в камерах. Здесь применяются 12-Мп и 5-Мп модули f/1.8 с оптической стабилизацией изображения (в обоих случаях). Основная камера выполнена по технологии Ultrapixel 2. Это широкоугольный (80 градусов) BSI-сенсор с размером пикселя 1,55 мкм. Есть лазерный автофокус и двойная LED-вспышка. Фронталка также имеет широкий угол обзора (86 градусов), может писать видео в формате 4К и имеет набор эффектов для селфи.

Следующим преимуществом HTC 10, которым компания была «одержима», стал звук. Тайваньцы оснастили флагман 24-битным ЦАП с поддержкой Hi-Res Audio. Кроме того, реализована технология BoomSound Hi-Fi Edition, которая разделяет высокочастотные и низкочастотные динамики, в каждом из которых имеется свой усилитель. Именно это позволяет добиться насыщенного звучания без традиционного расположения громкоговорителей у линейки HTC One. Аппаратный потенциал, по словам HTC, помогут раскрыть новые наушники, которые будут идти в комплекте с HTC 10 в некоторых регионах. Аксессуар сертифицирован Hi-Res Audio, имеет мембраны из полимера толщиной 8µm, который применяется в аэрокосмической промышленности.

А теперь о производительности. По примеру LG, HTC 10 выйдет в двух вариантах. В зависимости от региона, аппарат будет доступен в версиях на Snapdragon 820 (четыре ядра Kryo) и Snapdragon 652 (восьмиядерный вариант от Qualcomm). Последний имеет приставку Lifestyle и именно в таком виде будет доступен в России. За быстродействие также отвечают 3 или 4 ГБ оперативной памяти и Android 6.0.1 Marshmallow с оболочкой Sense UI 8.0 с технологией Boost+ (система ускорения, динамически управляющая ресурсами смартфона, что позволяет влиять на затраты энергии на работу фоновых программ. Кстати, в обоих случах девайс получил несъемный аккумулятор на 3000 мАч с технологией быстрой зарядки Qualcomm Quick Charge 3.0. По заявлениям производителя, он обеспечит автономную работу HTC 10 с 5,2” LCD5-дисплеем (разрешение 2560 х 1440 точек) в течении двух дней.

HTC 10 уже доступен в предзаказе на территории США. Там его цена составила $700 (разблокированная версия с 4 ГБ ОЗУ и 32 ГБ ПЗУ), а палитра цветов включает черный и серебристый. О появлении в продаже в России HTC 10 Lifestyle будет сообщено дополнительно.

Технические характеристики HTC 10 / HTC 10 Lifestyle:

• Сеть: GSM/GPRS/EDGE (850/900/1800/1900 МГц), UMTS/HSDPA (850/900/1900/2100 МГц), LTE (800/900/1800/2600 МГц)
• Платформа (на момент анонса): Android 6.0.1 Marshmallow с Sense 8.0
• Дисплей: 5,2", 2560 х 1440 точек, Super LCD5, 564 ppi, стекло Gorilla Glass 4
• Камера: 12 Мп, Ultrapixel 2, BSI, 1,55 мкм, f/1.8, лазерный автофокус, оптическая стабилизация изображения двойная LED-вспышка, запись видео 4К@30fps
• Фронтальная камера: 5 Мп, 1,34 мкм, f/1.8, оптическая стабилизация изображения, запись видео 1080p
• Процессор: 4 ядра, Kryo, до 2,2 ГГц, Qualcomm Snapdragon 820 | 8 ядер, 64 бит, до 1,8 ГГц, Snapdragon 652 (Lifestyle)
• Графический чип: Adreno 530
• Оперативная память: 4 ГБ (3 ГБ у Lifestyle)
• Внутренняя память: 32/64 ГБ
• Карта памяти: microSD (до 2 ТБ)
• GPS и ГЛОНАСС
• Bluetooth 4.2 с aptX
• Wi-Fi (802.11a/b/g/n/ac)
• USB Type-C
• HDMI MHL 3.0
• nano-SIM
• 24-бит ЦАП, BoomSound Hi-Fi Edition с Dolby Audio
• Акселерометр, датчик приближения, сенсор освещенности, гироскоп, барометр, сканер отпечатка пальца
• Аккумулятор: несъемный, 3000 мАч, Quick Charge 3.0
• Размеры: 145,9 x 71,9 x 3,0-9,0 мм
• Вес: 161 г

Пользователи задавались вопросом, что же будет представлять собой новая камера смартфона и оправдают ли себя так называемые «ультрапиксели». Пока дело ещё не дошло до реальных снимков и тестов независимыми обозревателями, но первые официальные подробности о HTC UltraPixel Camera появились на сайте производителя.

С новым флагманом тайваньская компания решила отказаться от гонки мегапикселей. По её твердому убеждению, на качество картинки оказывают гораздо большее влияние другие факторы и разрешение хоть и важно, но всё же фотографии с меньшим разрешением, но сделанные с помощью более качественных оптики и сенсора, визуально будут лучше смотреться по сравнению с «замыленными многомегапиксельными кадрами».

В целом технология HTC ImageSense включает: UltraPixel Sensor, который имеет более крупные пиксели и позволяет захватывать на 300% больше света по сравнению с типичными 13-Мп камерами; HTC ImageChip, который обеспечивает непрерывный автофокус, подавление шумов, более широкий диапазон HDR; качественную оптику с максимальной диафрагмой f/2 (самая светосильная оптика среди смартфонов, она позволяет захватывать на 44% больше света по сравнению с оптикой iPhone 5); Optical Image Stabilization, позволяющая ощутимо уменьшить смазывание фотографий и видео.

HTC уверяет, что снимки, полученные с помощью её 4-Мп камеры, можно распечатывать на носителе размером 8” x 10”. При этом пользователи обязательно останутся довольны качеством отпечатка, который превзойдет снимки с «многомегапиксельных» камер. Сравнение размеров пикселей вы можете видеть на рисунке ниже.

Камеры UltraPixel позволяет захватывать изображение с максимальным разрешением всего за 1/48 с. Для ближайших конкурентов, включая HTC One X, этот показатель составляет до 1/30 с. Двухосевая система оптической стабилизации изображения обеспечивает съёмку с рук «несмазанных» изображений при выдержке вплоть до 1/7,5 с (согласно данным внутренних тестов).

Вот некоторые примеры снимков, предлагаемых HTC. К сожалению, это не полноразмерные кадры. Так что придётся ждать первых реальных тестов.

Напоследок также приводим более подробные характеристики устройства:

• Сенсор: BSI КМОП;
• Размер сенсора: 1/3 дюйма;
• Размер пикселя: 2 х 2 мм;
• Максимальное разрешение снимка: 2688 х 1520 пикселей;
• Съёмка видео: Full HD 1080p на скорости до 30 к/с, HD 720p — до 60 к/с, 1080p с HDR — до 28 к/с, 768 х 432 пикселей на скорости до 96 к/с;
• Максимальная диафрагма: f/2.0;
• Количество элементов в объективе: 5;
• Серийная фотосъёмка — до 8 к/с.