Компания Glass Imaging разработала модуль камеры для смартфонов с анаморфной и перископической оптической системой. Это позволяет значительно увеличить размер матрицы при той же толщине гаджета, что в свою очередь позволяет повысить светочувствительность и разрешение камеры.

Разница между качеством фотографий смартфонов и больших профессиональных камер значительно сократилась еще несколько лет назад: например, они стали намного лучше снимать при плохом освещении и научились делать реалистичное размытие фона. Но эти успехи в основном были достигнуты с помощью алгоритмов, подробнее об этом можно прочитать в большом материале «Зрячая математика».

Размеры матриц и объективов тоже выросли, из-за чего почти у всех флагманских смартфонов теперь блок камер выпирает относительно корпуса, но они все еще не сопоставимо меньше матриц и объективов зеркальных и беззеркальных камер. Это связано с тем, что при увеличении размера матрицы необходимо увеличивать и фокусное расстояние объектива, из-за чего он становится толще. Поскольку смартфоны по ряду причин ограничены по толщине примерно сантиметром, фактически они ограничены и по размеру матриц и оптических систем своих камер.

Решение проблемы фокусного расстояния в смартфонах в 2018 году предложила китайская Oppo. Тогда она разработала перископический модуль камеры, в которой оптическая система расположена под углом 90 градусов к поверхности гаджета, благодаря чему ограничение по толщине фактически пропадает.

С тех пор эту конструкцию стали использовать в серийных смартфонах многие производители. Это позволяет реализовать в тонком устройстве многократный оптический зум, но не решает проблему матрицы: даже в небольшом по меркам профессиональных камер стандарте 4/3 высота матрицы составляет 13,5 миллиметра, что намного больше толщины практически всех современных смартфонов (не говоря о том, что корпус и другие компоненты не позволяют использовать всю толщину).

Glass Imaging предложила дополнить перископическую конструкцию анаморфным объективом и вытянутой матрицей. В классических анаморфных объективах часть линз оптической системы имеют цилиндрическую конструкцию, что позволяет изменять пропорции кадра и «уместить» широкое поле зрение на кинопленку или фотоматрицу с обычным соотношением сторон 3:2. Затем сжатое по горизонтали искаженное изображение с помощью программы или проектора растягивают обратно, чтобы получить привычные глазу пропорции при показе фильма.

Glass Imaging

В прототипе модуля камеры, представленном компанией, используется комбинация из прямоугольных и цилиндрических линз, но они сжимают захватываемое изображение не по горизонтали, а по вертикали. Это позволяет использовать вытянутую фотоматрицу, вытянутый кадр с которой растягивается по вертикали до нормальных пропорций с помощью алгоритмов. Размер матрицы составляет 24 на 8 миллиметров, а площадь — 192 квадратных миллиметра. Для сравнения, площадь самой большой матрицы в iPhone 13 Pro и Samsung Galaxy S22 Ultra составляет 44 и 69 квадратных миллиметра соответственно.

Сравнение новой конструкции с классической / Glass Imaging

Компания отмечает, что новая конструкция позволит использовать в смартфонах привычного размера камеры с гораздо большими светочувствительностью и разрешением (при таком же размере пикселя), а также получать более реалистичное размытие фона без использования алгоритмов вычислительной фотографии. Стоит отметить, что подход Glass Imaging подразумевает фундаментальный недостаток: при растягивании изображения используется нейросеть, повышающая разрешение, поэтому в некоторых условиях она может давать визуальные артефакты. В то же время, подобные алгоритмы существуют не первый год и разрабатываются ведущими IT-компаниями и исследовательскими группами, поэтому их качество постоянно растет и находится на высоком уровне.

Glass Imaging планирует продавать анаморфные модули камер производителям смартфонов, однако пока неизвестно, когда эта конструкция появится в серийных устройствах.