За неделю до презентации iPhone 13 Джон Проссер думал, что слил дизайн iPhone 14 Pro Max. Якобы у того исчезнет вырез, корпус будет переосмыслением iPhone 4, а блок камер будет вровень с задним стеклом.
На самом деле нас ждёт внешний вид iPhone 12 и 13 за исключением того, что выступ станет ещё крупнее и выше, занимая больше половины ширины модели Max.
Ниже расскажу про массу причин, по которым Apple вынуждена крепить разрастающиеся модули на свои самые «статусные» модели, и пойдёт ли дизайн когда-нибудь в обратную сторону.
- Камеры, экран и время работы как топ приоритетов
- Объективы длинные, потому что подчиняют себе свет
- Линзы смартфонов делают из пластика. Они меньше и дешевле
- Apple (и вообще все) постепенно увеличивает размер матриц
- Модуль с оптическим приближением длиннее всех
- А как же все те громкие алгоритмы обработки?
- Будущее за металинзами, но позже
Камеры, экран и время работы как топ приоритетов
Первое, на что делает упор Apple на своём сайте это уровень съёмки смартфона. В этом деле инженеры компании добились выдающихся результатов, но и в Samsung, Xiaomi, Google и One Plus не отстают.
Отсюда появляются вторые, третьи, четвёртые камеры, умные алгоритмы, отдельные фотографические сопроцессоры, специальные режимы съёмки и фильтры.
В тему:
▶ Как изменилась ночная съёмка за 5 лет на айфон. Сравниваем вечернюю Москву на iPhone 7 против iPhone 13 Pro
▶ Сфотографировали осень на iPhone 13 Pro Max и Samsung Galaxy Fold3. Вот это разница!
▶ Сравнил фото на народный iPhone SE и топовый iPhone 12 Pro Max. Для этого заехал в Питер
Хорошие прочтения наших сравнений камер между разными смартфонами доказывают эту закономерность. Людям нужно чётче, шире, ярче, контрастнее.
И Apple не обманывает, когда действительно улучшает эти параметры каждый год.
Но вот ценой этого становится разрастающийся блок оптики по всем возможным параметрам.
Объективы длинные, потому что подчиняют себе свет
https://www.iphones.ru/wp-content/uploads/2022/05/Движение-света.mp4
Современные камеры зависят от двух составляющих: матрицы и объектива. Матрица превращает свет в изображение, а объектив этот свет до неё доставляет. Сенсор не может обойти без помощи, поскольку свет будет рассеянным, и ничто не сфокусирует его на нужную площадь. Получится белое или при достаточно короткой выдержке размытое фото.
Чтобы фотоны долетели до камеры правильно, их нужно направить под правильным углом. И тут начинаются сложности из-за особенностей искажения света.
Поскольку свет, проходя через линзу, в одном месте идёт стройным потоком, а в другом «разбегается» в разные стороны, его необходимо собирать обратно. Более того, иногда он начинает разлагаться на свои производные, разноцветные потоки из красного, зелёного, синего и их смесей.
Неправильная конструкция может вызвать:
• Расфокусировку по краям кадра
• Цветные окантовки вокруг силуэтов
• Искажение пропорций
• Засвет в центре и затенение по краям (виньетирование)
• Низкая чёткость любой текстуры.
Высококлассные объективы избегают этих проблем, потому что для них формируют широкий набор линз разной выпуклости и дорогие сплавы прозрачных стёкол.
Не совсем правильная схема. Лучи справа должны были на противоположной стороне поменяться местами: нижний оказывается вверху и наоборот
Логика такая. Свет попадает на первую выпукловогнутую линзу (1) с большой кривизной и резко устремляется к центру, вторая менее выпукловогнутая линза (2) собирается этот свет и с чуть меньшей кривизной направляет двояковыгнутое стекло (3), которое рассеивает этот свет в разные стороны, чтобы скорректировать расходящиеся на разные углы волны красного, синего, зелёного и других цветов.
Плоско-выпуклая линза (4) с одной стороны поглощает весь этот пучок, отдаёт его уменьшенной плоско-выгнутой линзе (5) для дополнительной коррекции, а та прямым потоком подаёт в область диафрагмы.
Теперь свет переходит в «отсек» с зафиксированными линзами, которые доводят лучи до матрицы уже по заготовленному алгоритмы. Ввернутая в обратную сторону плоско-выпуклая линза (6) распространяет свет в разные стороны, плоско-вогнутая (7) корректирует аберрации и направляет свет в выпуклую линзу (8), которая передаёт изображение в тех пропорциях, которые подходят под размер матрицы.
И вот таких комбинаций для разных целей очень много в зависимости от прозводителя, размера, материалов и конечного результата. Подробнее о принципе и различиях можно почитать тут.
Изображение на краях линзы искажается, нужно компенсировать. Это называется хроматической аберрацией
Примеры хроматической аберрации. Лого ТикТока – оно самое
С цветовыми абберациями сложностей больше всего, поскольку свет в зависимости от волны имеет разный цвет. Проходя через матрицу он, он расщепляемся (вспоминаем призму и дисперсию света.
Система оптики из нескольких элементов нужна как раз для того, чтобы сконцентрировать пролетавшие в одном месте волны света одним единым пучком.
Как видите, избежать длинных больших «бабин» перед матрицами невозможно. Но почему тогда на смартфонах они, во-первых меньше, а во-вторых, раньше вообще были вровень с корпусом?
Линзы смартфонов делают из пластика. Они меньше и дешевле
Ни один производитель камер для телефонов не использует линзы из стекла, даже Apple. Телефоны могут уронить, для стабилизации камер используют магниты, места мало. Поэтому вопрос хрупкости, веса и размера решают пластиком.
Например, хороший сменный широкоугольный объектив стоит около $500, а весь модуль вместе с матрицей, стабилизацией и оптикой обходится Apple не больше, чем в $5.
Как видите в схеме ниже, элементы расположены максимально близко друг другу и выглядят иначе. Самый близкий имеет форму застывший глади воды, в которую только что попала капля.
Плотность высокая, лишнего пространства для оптического приближения нет, но меньший размер матриц убирает многие проблемы.
Свет на небольшой площади не успевает исказиться так же, как с DSLR-камерами, поэтому нужно меньше элементов, их проще регулировать.
Из-за небольшого пространства достаточно и прозрачных свойств пластиковых линз. Точной калибровки изгиба хватает, чтобы отрегулировать уменьшавшееся количество аберраций.
Вот тут можно подробнее узнать о том сплаве пластика, который используют для линз в смартфонах.
Но раз в телефонах матрицы маленькие, почему объективы всё равно становятся больше? Потому что матрицы растут.
Apple (и вообще все) постепенно увеличивает размер матриц
В смартфоне есть три камеры, и две из них участвуют в текущий маркетинговой гонке.
Телефото должна снимать всё дальше, потому что людям нравится видеть чётко снятые предметы вдалеке.
Основная камера должна показывать максимум деталей. Начиная с iPhone 6S вплоть до iPhone 13 Pro (Max) количество пикселей оставалось неизменным (12 МП), но их размер рос. Это так же позволяло выдавать более яркие фото и расширять динамический диапазон.
Но, чем больше матрица, тем крупнее для неё должен быть объектив, если производитель хочет сохранить угол охвата фото. В последние году у Apple он равен 26, хотя первый iPhone фотографировал с охватом в 35 градусов, то есть в кадр попадало намного меньше с той же точки съёмки. А это значит, что постепенно компания наращивала и эту характеристику.
Более того, показатель светосилы тоже менялся, за десять лет он увеличился с f/2.8 в iPhone 4 до f/1.5 в iPhone 13 Pro (Max). Для увеличения этого показателя нужно расширять объектив.
Начиная с прошлого года Apple заменила стабилизацию изображения с оптической на сенсорную, а это требует расположения больших магнитов на площадь в 4 раза больше самой матрицы.
Эти четыре фактора сказываются на общем объёме основного модуля. Ради улучшения характеристик Apple не выдержала борьбы с законами оптики, поэтому сделала шире и длиннее блок.
Но именно из-за телефото блок камер так сильно торчит.
Модуль с оптическим приближением длиннее всех
Если сравнить размеры камер на iPhone 12 и iPhone 12 Pro, то будет заметна разница в их толщине, а ведь это одно поколение. Добавьте туда 12 Pro Max, и удивитесь ещё сильнее.
Чтобы камера снимала далёкие объекты, линзам нужно собирать данные небольшого участка и выжимать из него всю детализацию. Для этого используются стёкла с меньшей кривизной, что закономерно увеличивает расстояние между ними.
Камеры одним блоком на разборе видно как выпирает
В первом поколении своего смартфона с дополнительной камерой Apple пошла на жертвы и сделала матрицу телефото модуля меньше, чем на основном. Таким образом линзы, хоть и выпирали обе, прятались за одинаково ровным стеклом.
Эта жертва тянется до сих пор, только масштаб стал страшнее.
Если вы думаете, что Apple остаётся законодательницей трендов в области камеры, то остаётесь правы только частично.
Компания пошла на поводу у хайпа по увеличению, и, вместо того чтобы сделать по площади больше, а лучше, она вместо двойного сделала тройное . Да, камера теперь «берёт» дальше, но ночью и даже в условиях вечернего домашнего света она отключается или выдаёт блёклый, шумный результат.
Если бы площадь матрицы телефото равнялась основной, конкретно зум-модуль выпирал не на 9 мм, как сейчас, а на все 25 мм.
Текущие характеристики камеры упираются в то, насколько длинной её могут делать. Учитывая, что в iPhone 14 Pro основной модуль станет больше и длиннее из-за нового 48 МП сенсора, мы уверенно можем ждать либо увеличенного зума до 4х (пожалуйста, не надо), либо улучшения светосилы хотя бы до f/2.4.
Чтобы добиться большего оптического приближения, нужно сильнее преломить свет, то есть заставить его пройти более длинный путь искажений линзами. Можно сказать, объектив превращается в лупу для фото-матрицы. Этот параметр называется фокусным расстоянием.
Если матрица меньше, то и объектив будет короче при том же оптическом увеличении. Поэтому сенсор основного модуля в абсолютно любом iPhone больше, чем в телефото.
Сверхширокоугольный объектив по той же причине диктует радиус всех камер. И по той же причине имеет маленький сенсор.
А как же все те громкие алгоритмы обработки?
Apple каждую презентацию рассказывает о том, как она расширяет динамический диапазон с помощью Smart HDR, каким образом работает улучшение текстуры Deep Fusion и какая часть процесса за это отвечает.
Скажем так, если бы не эти «читы», на спинке айфона уже висело бы три гигантских тубуса.
Сверхширокоугольная камера в темноте. Слева iPhone 11, справа iPhone 13 mini. Сравнение из обзора последнего
Матрица телефото камеры своим размером не менялась со времён iPhone X из 2018 года. А вот его светосила сначала чуть улучшилась, а потом c приходом трёкратного увеличения в iPhone 13 Pro вернулась к значениям iPhone 7 Plus? то есть к отметке f/2.8.
При этом конечный результат камеры получается на уровне основного модуля при дневном свете. Только благодаря взрослеющим алгоритмам и многослойному склеиванию кадров мы получаем такие хорошие снимки без здоровенных объективов.
То же относится к остальным камерам, особенно сверхширокоугольной. Если мы берём базовые модели, то iPhone 13 будет снимать заметно более качественные фото на ультраугол, чем iPhone 11 без значительных изменений в их строении.
Будущее за металинзами, но позже
На слайдах выше вы видите пример работы специального слоя из пластика, пронизанного кремниевыми нано-антеннами. Да, такие существуют.
Принцип заключается в том, чтобы не с помощью длинной системы оптики, а через один перенаправляющий барьер «выпрямить» лучи и пустить сразу в матрицу. Таким образом частицы синего, красного, зелёного цвета и их производных выравниваются и попадают на светочувствительный элемент одновременно. Проблема хроматических аберраций почти уходит.
Этот материал наряду с другими метаповерхностями изучают по всему миру китайские, американские и европейские учёные. Так что его время не за горами, но ещё не пришло.
Перископный телеобъектив с двойной призмой – единственный патент из этой области, который Apple успела ухватить после всех конкурентов. И более вероятный в применении
Apple производит iPhone в гигантских масштабах, объём выручки от него за последние 4 месяца равен $50,57 млрд. Логичнее всего применить металинзу в объективе телефото, чтобы укоротить его и улучшить характеристики остальных камер. Но, даже если один модуль подорожает на $20, это приведёт к гигантской потере выгоды на каждую партию.
Поэтому говорить о перспективах применения таких камер рано. Металинзы находятся в лабораториях, должны пройти тесты на прочность, прозрачность, надёжность и под них нужно создать конвейерное производство.
Учитывая, что год назад Apple, наконец, получила свою версию патента на перископные объективы, именно их мы увидим гораздо раньше.
В тему:
▶ Сравниваем камеру iPhone 13 против iPhone 13 Pro. Разница есть, нашли без лупы
▶ Сравнил iPhone 13 Pro против камеры Leica Q2 за 450 тысяч рублей. Вот это разница!
📸 Все фотографии в статье:
Источник:
