Дюймовые фотоматрицы в смартфонах: обман производителей или дань традициям?
Похоже, в этом году в сфере цифровых технологий нас ждет продолжение истории про «дюймовочек». И речь идет вовсе не о сказочных персонажах, а о новых смартфонах, матрица камер которых имеет диагональ один дюйм. Эти телефоны рекламируются, как прямые конкуренты фотокамер. Такое утверждение основывается на том, что в них установлен так называемый «однодюймовый» сенсор изображения Sony IMX989. Мы решили разобраться, сколько дюймов на самом деле в диагонали этой «дюймовочки».
Смартфоны с дюймовой фотоматрицей
Почему производители смартфонов так стремятся разместить в небольшом корпусе крупную фотоматрицу? Все дело в том, что от нее во многом зависит, какое качество будет у фотографий. Так, размер матрицы определяет, какого размера будут составляющие ее минимальные элементы – пиксели. Чем пиксель больше, тем больше света он способен «захватить» при создании снимка. Правда, при этом важную роль играет и входное отверстие объектива – ведь чтобы матрица получила большее количество света, он должен иметь возможность в нее попасть. Проще говоря, чем шире объектив, тем больше света дойдет до матрицы.
Заголовки статей о Xiaomi 12S Ultra преподносят новинку как первый смартфон с однодюймовым сенсором камеры. Правда, до него уже вышли несколько гаджетов с матрицей такого же размера (про то, какой именно дюйм здесь имеется в виду, мы поговорим чуть ниже). Так, еще в 2014 году выпустили камерофон от Lumix – Panasonic Smart Camera Lumix DMC-CM1. Эта модель стала попыткой создать полноценный гибрид из камеры и смартфона. Результат, в общем и целом, получился неплохой, но все же у него были свои минусы – например, очень высокая цена. За те же деньги тогда можно было купить полноценную цифровую камеру, правда, без опций телефона.
Panasonic Smart Camera Lumix DMC-CM1
В прошлом году японская компания Sharp представила свой вариант «дюймовочки» – камерофон Aquos R6. Но у него тоже были специфические особенности: всего одна основная камера (соответственно, отсутствие зум-модуля) и снова — высокая цена. Но основная причина, почему модель не стала массовой – она вышла в основном для японского рынка. В 2022 году был анонсирован Sharp Aquos R7 с большим разрешением однодюймовой матрицы. Но выводить новинку за пределы японского рынка производитель опять же не намерен.
Sharp Aquos R6
Еще одна попытка заполнить нишу смартфонов с однодюймовой фотоматрицей была предпринята разработчиками Sony. Камерофон Sony Xperia Pro-I появился в продаже в 2021 году и также получил однодюймовую фотоматрицу. По утверждению производителей, это та же (немного доработанная) матрица, что и у мощной компактной камеры Sony RX100 VII. Правда, есть одно «но». Разрешение камеры смартфона 12 Мп, а у самой матрицы разрешение – 20,1 Мп.Дело в том, что сенсор телефона используется не полностью. Это происходит из-за размера объектива (а правильнее сказать, диаметра его входного отверстия), который не способен пропускать столько света, сколько может «воспринять» по сути 20-мегапиксельная матрица.
Sony Xperia Pro-I
И, наконец, пара слов о камерофоне, выход которого наделал столько шума в мире цифровых технологий в 2022 году. Компания Xiaomi выпустила новую «дюймовочку» – модель 12S Ultra.
Xiaomi 12S Ultra
«Однодюймовая матрица» IMX989 для главной из трех тыловых камер была разработана совместно с инженерами Sony специально для нового флагмана. Объектив для камеры был создан знаменитой немецкой компанией Leica, имя которой вписано в историю фотографии золотыми буквами. Но опять же Xiaomi принимала участие в его разработке. Безусловно, светосильный объектив с диафрагмой f/1.9 тоже вносит свой существенный вклад в создание качественного изображения. Оба производителя техники сотрудничали и в работе над программным обеспечением камеры. Но вернемся к основной теме нашей статьи.
Размеры матрицы Sony IMX989 — 13,2 x 8,8 мм (кроп-фактор 2,72). Используя теорему Пифагора, вычисляем из представленных данных длину диагонали – 15,8644 мм. Но при переводе «классического» дюйма в метрические единицы измерения мы получим вовсе не 15-16 мм, а 25,4 мм. Получается, что до уже более-менее привычного нам дюйма диагональ матрицы нового флагмана серьезно не дотягивает. И здесь мы переходим к следующей части нашей статьи, где поговорим о таком понятии, как видиконовский дюйм.
Однодюймовая матрица Sony IMX989
Видиконовский дюйм: как так получилось
Даже для людей, привыкших к метрической системе измерений, с входом в нашу жизнь различной цифровой техники стало привычным понятие дюйм. В основном его используют в США (и еще нескольких странах), но также им активно пользуются производители телевизоров, смартфонов, планшетов, ноутбуков и не только. Если переводить дюйм в более привычные для нас единицы, то он будет равен 25,4 мм. Чуть выше уже упоминалось, что размер диагонали матрицы изображенияSony IMX989 далек от этого значения. Но при этом ее называют дюймовой. Как так получилось?
Все дело в давней традиции, благодаря которой существует такое понятие как «видиконовский дюйм». Большинству любителей и профессионалам в мире фототехники знакомо, что размер матрицы камеры указывается в дюймах: 1/2″, 1/2,8″, 1/4″, 1/6″, 1″, 4/3″ и т.д. Вот только если вычислять метрические размеры такой матрицы, то окажется, что дробь указана не от 25,4 мм, а (примерно) от 16,93 мм.
Откуда пришел этот термин – «видиконовский дюйм»? Его история берет начало еще в пятидесятых годах двадцатого века. В то время и примерно до девяностых годов для преобразования изображения в видеосигнал использовали стеклянные вакуумные трубки. Рабочая, то есть светочувствительная поверхность (фотопроводящая мишень), была заключена внутри этой трубки. Обычно указывался диаметр самой колбы, а не рабочей мишени.
Самой известной конструкцией среди подобных был видикон. Его диаметр и был примерно равен метрическому дюйму, а диагональ светочувствительной поверхности, соответственно, меньше: у видикона она составляла примерно 17 мм. Именно этот диаметр и стал считаться точкой отсчета и сравнения для диагоналей будущих матриц изображения. То есть, производя расчет дробей, указанных, как размер матрицы, за единицу мы должны брать около 17 мм, а не 25,4 мм. Согласитесь, учитывая то, что матрицы сами по себе – объекты совсем не большие, разница получается вполне солидная.
Телевизионная трубка Видикон
(Источник: educalingo.com)
Традиции и «маркетинговые» дюймы
Возникают два вполне закономерных вопроса: почему видиконовский дюйм используется до сих пор. И второй – почему производители, указывая диагональ матрицы фотокамеры, в сноске, в скобках или еще каким-нибудь образом не указывают, какой дюйм имеется в виду.
На первый вопрос ответить проще. Такие единицы измерения уже стали традицией. Плюс ко всему, представьте момент перехода от видиконовских трубок к цифровым сенсорам CCD и CMOS. Если взять сенсор, размер которого соответствует светочувствительной мишени, установленной в стеклянной трубке диаметром один дюйм (но сама мишень, как мы уже знаем, диаметром значительно меньше дюйма!), то не придется проводить никакие дополнительные расчеты.
У объектива видеокамеры с определенным фокусным расстоянием, который работал на камере с видиконом, будет такой же угол обзора и на камере с новым сенсором, совпадающим по размеру со светочувствительной поверхностью видикона. Отсюда и пошла традиция считать, что цифровые сенсоры, которые по размеру (условно) вписались бы стеклянную трубку диаметром один дюйм, сами имеют диагональ один дюйм. Но мы-то знаем, что этот дюйм далеко не «классический», а «видиконовский». При этом, хотя пленочные фотокамеры не имели к видиконам никакого отношения, традицию считать диагональ матриц именно в этих «недюймовых» дюймах подхватили и их производители.
Видеокамера Sony с видиконом
(Источник: camera-house.co.uk)
Вернемся ко второму вопросу: почему производители современных сенсоров изображения пользуются старыми единицами измерения, про которые знают далеко не все потребители? Объяснить это можно несколькими причинами. Во-первых – привычка и традиция. Так принято, и менять что-то, похоже, никто не собирается. А во-вторых, зачем производителям менять то, что делает их товары лучше в глазах покупателей? Даже привыкнув к метрическим единицам, многие все равно вполне представляют себе, что такое дюйм. В них измеряют экраны телефонов, планшетов, электронных книг и телевизоров. И увидев в характеристиках смартфона «дюймовую матрицу» рядовой пользователь вполне может предположить, что ее размер составляет 25,4 мм.
Как показали наши подсчеты, фактически матрица Xiaomi 12S Ultra даже меньше видиконовского дюйма — и ее диагональ составляет всего 15,8644 мм. Вполне можно предположить, что ее называют «дюймовой» только для громких заголовков и привлечения внимания потребителей, которые не знают о существовании видиконовских трубках и традициях измерения фотоматриц.
Компактная камера Sony RX100 VII с однодюймовой матрицей
Что можно сказать в заключение? Пока по-настоящему дюймовых фотоматриц в смартфонах не существует. Стоит помнить и о том, что качество снимков зависит не только от камеры, но и от возможностей процессора. Сегодня все флагманы имеют специальный нейромодуль, который отвечает за искусственный интеллект и обработку снимков. Именно он, зная возможности камеры вашего смартфона и учитывая внешние условия, сможет подобрать оптимальные настройки для съемки. Подробнее о работе ИИ мы рассказывали в отдельной статье.
