Dabar populiaru
Publikuota: 2019 spalio 18d. 13:50

Dyvų dyvai, arba Kaip telefonas naktį mato geriau nei katė

„Huawei P30“ premjera „Topo centre“
Luko Balandžio / 15min nuotr. / „Huawei P30“ premjera „Topo centre“

Pastaraisiais metais turbūt pagrindinė didžiųjų išmaniųjų telefonų gamintojų dėmesio dalis buvo sutelkta į naktinės fotografijos technologijų tobulinimą (na, jei neskaitytume kol kas dar sėkme nevainikuotų bandymų pasiūlyti sulankstomą ekraną). Ir pažanga šioje srityje tiesiog milžiniška: per kelierius metus pereita nuo neryškių nuotraukų nestiprioje prieblandoje prie aštraus ir kokybiško vaizdo aplinkoje, kur žmogaus akis jau bejėgė ką nors įžiūrėti.

Bet jeigu pradėtumėte gilintis, kaip fotografijos inžinieriams tai pavyko, tektų leistis į kelionę, kurioje techninės detalės būtų neišvengiamos.

Pagrindai

Esminiai skaitmeninės fotografijos veiksniai, lemiantys šviesos bangų – fotonų – „išsaugojimą“ fiksuotame vaizde yra trys. Pirmasis iš jų – objektyvo diafragma (paprastai tariant – skylės skersmuo). Kuo ji platesnė, tuo daugiau šviesos pro objektyvo lęšius pasiekia jutiklį. Bet yra ir keletas niuansų, susijusių su diafragmos dydžiu – nuo jos priklauso fotografuojamo lauko gylis – įrangos gebėjimas užfiksuoti sufokusuotą vaizdą arba labai siauroje plokštumoje (kai, tarkime, fotografuojant veidą nosies galiukas matomas labai ryškiai, o ausys jau pablukę), arba labai giliai – kai aiškiai sufokusuotas ir pagrindinis arti esantis objektas, ir už kelių kilometrų besidriekiantis fonas. Diafragmos dydis paprastai nurodomas skaičiumi prie raidės f. Jis reiškia objektyvo židinio nuotolio (atstumo, kuriuo lęšių sistema į vieną tašką sutelkia visus per jį praeinančius spindulius) ir objektyvo skersmens santykį.

Antrasis – išlaikymo trukmė. Kitaip tariant, laikas, kurį mes leidžiame šviesai kristi ant jutiklio. Kuo išlaikymo trukmė ilgesnė, tuo nuotrauka šviesesnė, bet ir tuo sunkiau išlaikyti fotoaparatą stabiliai – ilgo išlaikymo nuotraukos neretai būna pasiliejusios. Be to, išsilieja ir nuotraukoje matomi judantys objektai (arba fonas, jeigu fotografas sugeba meistriškai išlaikyti fotoaparatą, nutaikytą į judantį objektą).

Trečias ne mažiau svarbus veiksnys – fotojutiklis. Jutiklis yra savotiška šiuolaikinių skaitmeninių fotoaparatų „juostelė“: ant jo „nusėda“ visi per objektyvą patekę fotonai, kurie, krisdami ant šviesai jautrių mažiausių jutiklio elementų sukelia fotoelektrinį efektą, dėl ko įrenginys pakeičia to konkretaus taško koduojamą skaitmeninę reikšmę. Ir tokių taškų reikšmių suma galų gale sudaro nuotrauką. Viena iš sričių, kuriose nuo pat skaitmeninės fotografijos atsiradimo lenktyniauja bemaž visi susijusios įrangos gamintojai – tai jutiklio taškų kiekis, pastaruoju metu išmaniuosiuose telefonuose perkopęs net 100 milijonų ribą. Nors pastaruoju metu, telefonų gamintojams vis daugiau savo dėmesio sutelkiant būtent į fotografijos kokybę, vis daugiau svarbos įgyja ir kitos jutiklių savybės: jų fizinis dydis (kuo didesnis jutiklio taško plotas, tuo švaresnis vaizdas) ir jautrumas, matuojamas pagal ISO rodiklį.

Analoginės fotografijos mėgėjai arba veteranai puikiai žino, kad ant fotojuostelių dėžučių yra užrašomas jautrumas – paprastai jis svyruoja nuo 100 iki 400. Skaitmeninėje fotografijoje jautrumo ribos buvo gerokai išplėstos – geriausiuose šiuolaikiškuose telefoniniuose fotoaparatuose jis siekia net 409600.

Visi šie trys pagrindiniai veiksniai labai glaudžiai tarpusavyje susiję. Tarkime, vienodai ryškiai matomą, panašaus šviesumo vaizdą galima užfiksuoti naudojant ISO 100 nustatymą su sumažinta diafragma (ji dažniausiai būna kintamo, reguliuojamo dydžio) ir ilgu išlaikymu arba su ISO 3200 naudojant plačiai atvertą objektyvą ir kur kas trumpesnį išlaikymą. Todėl, tarkime, pirmas nustatymų rinkinys labiau tinka statiškiems objektams gerai apšviestoje aplinkoje, o antrasis labiau tiks fiksuoti judesiui.

turime šiandien?

Iš minėtų trijų veiksnių per kelis dešimtmečius didžiausią kokybinį šuolį padarė būtent jutikliai (tai yra savaime suprantama – optinių lęšių rinkiniuose susiduriama su fundamentaliomis fizikinėmis ribomis, o išlaikymo trukmė apskritai negali būti niekaip „patobulinta“, nors gudrybių atsirado ir šiame fronte).

Peržvelginėti penkių dešimtmečių jutiklių raidos istoriją nepakaks vietos net ir interneto leidinyje, tad koncentruosimės į pastaruosius metus ir tai, kuo telefonų gamintojai giriasi šiemet ar gyrėsi pernai.

Didžiausi pastarųjų metų proveržiai skaitmeninėje fotografijoje, kaip bebūtų keista, tikriausiai nėra didėjantis jutiklio megapikselių kiekis ar pavienių jutiklio taškų dydis – palaipsninis tobulinimas šioje srityje vyksta jau gana ilgą laiką. O štai už proveržius reikėtų dėkoti programuotojams, procesorių inžinieriams ir... vieną gudrybę sugalvojusiems jutiklių inžinieriams.

Ta gudrybė taip pat yra susijusi su fizikos ir kompiuterių mokslo detalėmis. Tradiciškai, iš dalies dėl žmogaus regos anatominių ypatumų, iš dalies – dėl vaizdo atkodavimo pagal jutiklio fiksuojamą informaciją, daugelį metų skaitmeninių fotoaparatų jutikliai registruodavo tris spalvas – raudoną, žalią ir mėlyną. Tiesa, formaliai fotojutikliai visame savo plote registruoja tik šviesos signalą, nepriklausomai nuo spalvos, tačiau ant jutiklio uždėtas plonas šviesos filtrų sluoksnis, sudarytas iš tarsi šachmatų lentoje išdėstytų skirtingos spalvos plotelių: vietoj baltos spalvos – žalia, vietoj juodos – arba raudona, arba mėlyna. Toks spalvų registravimo būdas yra vadinamas RGB (Red, Green, Blue).

Bet jau nuo šių metų pavasario „Huawei“ pradėjo gaminti telefonus su RYYB (Red, Yellow, Yellow, Blue) jutikliais, kuriuose žalios spalvos filtrai yra pakeisti geltonais. Ir nors be specialiai tam skirtą įrangą turinčios laboratorijos tą patikrinti yra sudėtinga, „Huawei“ atstovai tikina, jog tokie naujoviški jutikliai geba užfiksuoti net 40 proc. daugiau šviesos nei įprastiniai RGB jutikliai.

Įvertinus tai, kad „Huawei P30“ serijos telefonų jutiklių paviršiaus plotas yra didesnis nei kitų gamintojų jutiklių, o bendra pagrindinės kameros jutiklio raiška nėra milžiniška – „tik“ 40 MP – padidėja ir vieno individualaus taško plotas, o dėl to sumažėja tikimybė, kad pro geltonos spalvos filtrą praėjusi šviesa aktyvuos tašką, dengiamą raudonos spalvos filtro. Kitaip tariant, didelis jutiklio plotas mažina nuotraukų „triukšmingumą“. Ypač – prasto apšviestumo ir aukšto jautrumo nustatymo sąlygomis.

Galimai dėl didelio pavienių jutiklio taškų dydžio šios įmonės inžinieriai sugebėjo kilstelėti viršutinę jutiklio jautrumo rodiklio – ISO – ribą iki neįtikėtino dydžio 409600. Paprastai aukštesnis ISO reiškia didesnį kameros jutiklio jautrumą šviesai, dėl ko gali atsirasti nuotraukų grūdėtumas ir triukšmingumas, tačiau šiuo atveju „Huawei“ sugebėjo pasiekti milžinišką jautrumą be tragiškos žalos nuotraukų kokybei.

Sunkiau paaiškinamas, bet ne mažiau svarbus yra programinis fotoaparato elementas, kuriam labai talkina dirbtinio intelekto modulis, integruotas į „Kirin 980“ procesorių. Ir programinės įrangos svarbą sunku pervertinti: be akivaizdžios užduoties – jutiklio fiksuojamą šviesos signalą paversti fotografija – jis atlieka daugybę užduočių. Pavyzdžiui, nukreipus fotoaparatą į objektą jis įvertina aplinkos sąlygas, padedamas dirbtinio intelekto identifikuoja fotografuojamą objektą ir pagal tai parenka nustatymus, kurie leidžia užfiksuoti kokybiškiausią įmanomą vaizdą.

Čia galima grįžti ir prie triuko, kuriuo inžinieriai patobulino išlaikymo faktorių: paprastai ilgesnis išlaikymas reiškia labiau išsiliejusį vaizdą, tačiau jau prieš kurį laiką sugalvota, kaip sumažinti šį neigiamą ilgo išlaikymo poveikį: stabilizuoti vaizdą. O tą galima padaryti keliais būdais. Tradiciniai – programinis arba mechaninis. Jie abu naudojami siekiant kompensuoti natūralų fotoaparato judėjimą fotografavimo metu. Mechaninės stabilizacijos įranga judina fotoaparato lęšį, tokiu būdu kompensuojant natūralų fotografo rankos judėjimą, programinis stabilizavimas, kaip galima suprasti, judesį kompensuoja programiškai. Bet ir čia „Huawei“ žengė pirmyn – apjungus abu šiuos stabilizavimo būdus ir sustiprinus juos dirbtinio intelekto algoritmais išvystyta AIS technologija, kuri fotografo rankos judesį prognozuoja iš anksto ir jį kompensuoja didesne amplitude nei bet kuris iš „tradicinių būdų“ ar netgi jų kombinacija. Dėl to fotografuojant naktiniu režimu net ir su 4 ar 6 sekundžių trukmės išlaikymu gaunamas geros kokybės naktinių peizažų vaizdas, ypač turint stabilią atramą. Ir tai yra tokia telefonų savybė, kuria jie lenkia net profesionalius skaitmeninius fotoaparatus – pastarieji tokios trukmės išlaikymo be trikojo pagalbos tiesiog netoleruoja.

Todėl į antraštės klausimą – kaip telefonas naktį mato geriau nei katė – atsakyti paprasta: per keletą pastarųjų metų šioje srityje padaryta tokia pažanga, kad net sunku patikėti. Ir ne be reikalo yra toks posakis: bet kokia pakankamai pažangi technologija nėra atskiriama nuo stebuklo.

Partnerio turinys
Komentarai

Pranešti klaidą

Sėkmingai išsiųsta

Dėkojame už praneštą klaidą

Vardai

Kviečiame anties

Video

04:17
01:26
02:04

Esports namai

Parašykite atsiliepimą apie Mokslas.IT