Как устроена и на что способна камера в современном смартфоне – вы удивитесь

Мобильная фотография уже плотно вошла в нашу жизнь. Смартфоны давно убили рынок "мыльниц". А сейчас эта техника конкурирует и с профессиональными решениями.

Для пользователя все выглядит максимально просто – навел камеру, снял, получил качественный результат и сразу же поделился им со своими близкими или подписчиками. И мало кто задумывается, какой труд разработчиков стоит за этим.

Как развивались мобильные камеры

Первые камеры в телефонах были ужасно плохими – 0,3 Мп, слабая матрица и отсутствие технологий обработки. В результате получалось что-то, похожее на винтажное фото из прошлого века ("А сейчас вылетит птичка"). Хорошо, что хоть цветное.

Постепенно камеры становились лучше. В какой-то момент 8 или 12 Мп уже казались чем-то приличным. Дневные снимки выходили на уровне. Правда, сделать хоть что-то более-менее качественное в сумерках или при искусственном освещении было невозможно.

Но пользователи уже оценили удобство – камера всегда есть под рукой. И началась гонка производителей, все хотели удивить мегапикселями – уперлись в число 108. Но в тот же момент поняли, что сами по себе миллионы пикселей еще не гарантируют хорошую фотографию.

Эволюцию мобильного снимка можно рассмотреть на показательном примере одного из крупнейших мировых производителей – Huawei. Многие их передовые наработки впоследствии становились мейнстримом для всего рынка.

Изначально смартфоны оснащали одним широкоугольным модулем. Это ограничивало пользователей в возможностях съемки. Позволить приближать объекты, снимать портреты с естественными пропорциями и размытием могли бы телефотокамеры.

Однако камера с больши́м фокусным расстоянием (то есть с больши́м приближением) на начальном этапе выглядела чем-то нереальным: сложная конструкция, проблема синхронизации сенсоров, увеличение размера устройства. И, само собой, цены.

Но китайский техногигант принял 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.

Началась новая гонка на рынке – кто сделает зум "длиннее"?

Спустя год снова отличилась компания Huawei. Новый флагман P30 Pro получил первый в индустрии перископический телемодуль с пятикратным оптическим увеличением. Инженеры просто предложили повернуть сенсор поперек, настроили сложную систему зеркал и линз и внедрили стабилизацию.

Сейчас все звучит легко, а тогда это был настоящий прорыв.

Перископы стали новым стандартом рынка. В Huawei P40 Pro+ поставили уже две зум-камеры: 5х и 10х. Такой набор позволял закрыть основные сценарии без потери качества.

По пути у инженеров возникли новые вызовы: большой зум означает много линз, а в итоге до сенсора доходит мало света. Поэтому в темноте не поснимаешь, даже днем может быть цифровой шум. К тому же малейшее движение смартфона на 10-кратном увеличении приводило к смазанным кадрам.

Ответ нашли: в перископическом модуле установили систему из пяти отражающих поверхностей, что позволило уменьшить его размер и сократить количество линз. А чтобы снизить влияние тряски рук, внедрили двойную систему стабилизации.

Новые идеи и новые вызовы

Со временем производители начали улучшать то, что есть.

Первое, на что обратили внимание, – макрофото на зум. Телекамеры научили фокусироваться с расстояния 5 см от объекта. Съемка мелких деталей, насекомых, цветов стала качественной и естественной.

Затем решили оставшиеся проблемы этих 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.

Зум-камеры можно было бы поставить на все случаи жизни. Но такой подход значительно увеличит размеры, и вес устройств и, что немаловажно, цену.

Были разные эксперименты: объединять основной модуль и "ультраширик" или основной и зум. Производители даже экспериментировали с жидкими линзами, которые меняли фокусное расстояние с помощью магнитов.

Первый в индустрии зум 2 в 1

Всегда интересно наблюдать за самыми передовыми разработками. Рано или поздно они станут массовыми и доступными – такова логика индустрии.

Инженеры из Huawei поставили перед собой серьезную задачу – решили объединить две зум-камеры на одном сенсоре.

Придумали так: оставить один сенсор, а фокусное расстояние менять. Должен быть очень большой сенсор, чтобы не страдали ночная съемка, размытие фона и стабилизация. Но главное – сохранить приемлемые размеры блока камер и вес смартфона.

Так, в 2025 году появился подвижный двойной зум в Huawei Pura 80 Ultra. Его фишка в том, что у смартфона две разные внешние линзы, но подвижная платформа с призмой внутри.

Если в интерфейсе камеры нажать на кнопку "3,7х", то платформа подъезжает к одной линзе и получается увеличение 3,7х.

Нажимаете "10х" – платформа перемещается к другой линзе. Вы, опять же, получаете соответствующее увеличение.

Казалась бы, несложная идея. Но инженерам пришлось всерьез потрудиться несколько месяцев, чтобы просто сформулировать, как это будет работать: количество подвижных элементов выросло, надо обеспечить надежность.

После каждого движения призму необходимо позиционировать с точностью от 3 до 5 мк. Для понимания: это в 10–20 раз меньше толщины человеческого волоса.

Обычно в камерах-перископах до 70 деталей. В новом модуле Huawei – 143 компонента. А количество шагов, чтобы их объединить, еще больше.

На стенде видно, как выглядят этапы сбора зум-модуля в Huawei Pura 80 Ultra.

Такая технология требует налаженных поставок уникальных деталей.

Как говорят в Huawei, подрядчики не верили, что это возможно. Однако удалось наладить не просто экспериментальное производство, а серийную сборку в течение года – со стабильными поставками, тщательным тестированием и отладкой софта.

Зачем телефото обычным пользователям

Телефотообъективы служат нескольким важным целям в фотографии и мобильном фотоискусстве.

Они позволяют приближать удаленные предметы или людей, сохраняя высокое качество изображения и высокую детализацию.

Это нужно для уличной фотографии, пейзажей, съемок дикой природы или спортивных мероприятий – там, где просто нет возможности взять и подойти.

Благодаря своему узкому углу обзора телефотообъективы сжимают перспективу, визуально сближая объекты друг с другом.

Это создает впечатление меньшей глубины пространства и подчеркивает объем предметов на переднем плане.

Один из наиболее популярных эффектов, достигаемых с помощью телефотообъективов, – красивое размытие фона (боке). Объекты на переднем плане становятся резко выделенными. Тогда как фон размывается эстетично и плавно. Это подчеркивает объект съемки.

Такие объективы идеально подходят для портретов, поскольку минимизируют искажения формы лица и сохраняют пропорции головы естественным образом. Все то, что снято на телефото, выглядит естественно и привлекательно.

Длиннофокусные линзы также помогают фотографировать мелкие детали больших объектов, такие как элементы архитектуры, украшения или продукты питания крупным планом.

Если фотограф хочет запечатлеть сцену незаметно, не вмешиваясь в происходящее, телефото позволит сделать снимок издалека, сохранив дистанцию и неприкосновенность момента.

В итоге использование телефотообъективов дает фотографу свободу творчества и широкие возможности для разнообразия типов съемки, будь то спорт, природа, портретная или предметная фотография.

И то, что раньше мог вытянуть только профессиональный фотограф с огромной камерой, сейчас становится доступно любому – достаточно иметь современный смартфон.

Передовые разработки всегда дороги. За них готовы платить энтузиасты и те, кому важен статус или просто хочется иметь в кармане самый прокачанный гаджет.

Но, как показывает практика, техногиганты через несколько лет обкатывают свои идеи на производстве и внедряют их в более доступных сегментах.

А значит, есть шанс в ближайшей перспективе увидеть взрывной рост телефото.