Зачем в смартфонах несколько камер?

Чтобы понять, за что отвечает главная камера, разберем ее основные характеристики:

Размер (или разрешение) матрицы. Измеряется в мегапикселях: чем их больше, тем детализированнее получаются снимки. Для качественных снимков разрешение основной камеры должно быть не меньше 32 МП. У флагманских моделей смартфонов Samsung размер матрицы достигает 108 МП. При таком разрешении получается настолько детализированная картинка, что четко видны даже мельчайшие элементы, такие как крупицы песка на пляже. Кадры настолько качественные, что одну фотографию можно разделить на несколько или сильно обрезать без ущерба четкости. И даже «вытащить» снимок из видеоролика.

Кроме того, важна способность камеры фокусировать свет. Линзы объектива собирают лучи, отражаемые от объектов, на одной площади. И если раньше стояла задача оставить «отпечаток» на пленке, то теперь этот свет загоняют на электронный сенсор. Попадание света на каждую точку его поверхности вызывает появление электрического сигнала. Чем больше сенсор, тем выше способность камеры к улавливанию света, что особенно заметно в условиях плохой освещённости. Для создания качественных кадров даже при тусклом свете во флагманы Samsung, например, встроен адаптивный пиксельный сенсор.

Объектив. Набор линз, которые преломляют падающий свет и проецируют его на матрицу. Она, в свою очередь, под воздействием фотонов света генерирует электрический заряд. Через преобразователь заряд подается в процессор — и после обработки получается привычное нам цифровое изображение. Объективы имеют разные углы обзора: чем шире угол, тем больше объектов попадает в кадр. Стандарт основного объектива — 80-90 градусов, но дополнительные сверхширокоугольные камеры на флагманских Galaxy наделены углом обзора до 120 градусов.

Зум. Способность приближать изображение. У доступных камер он цифровой, то есть картинку приближают и обрезают программные алгоритмы. В более дорогих моделях устанавливают камеры еще и с оптическим зумом, которые приближают объекты с помощью линз: так изображение получается четче.

Разрешение видео и частота кадров. От этих параметров во многом зависит детализация изображения, плавность движения и эффективность системы стабилизации. Чем выше разрешение видео, тем сложнее процессору обрабатывать кадры, поэтому с ростом разрешения частота кадров обычно падает: например, видео формата 4К (от 8 до 12 мегапикселей) может быть снято с частотой 60 кадров в секунду, а в сверхчетком качестве 8К (это около 33 мегапикселей) — уже 24 кадра в секунду. При этом флагманы с мощными процессорами могут снимать 8К-видео и с большей частотой.

Фокусное расстояние. Измеряется в миллиметрах и определяет, как далеко от объектива находится точка фокусировки. Чем меньше фокусное расстояние, тем больше объектов попадает в кадр, и наоборот.

Апертура (или диафрагма). Показывает, как широко открывается шторка камеры и, как следствие, сколько света попадает на матрицу. От этого зависит глубина резкости и общая освещенность на снимке. Апертура обозначается так: f/1,8, ƒ/2,4, ƒ/4,9. Чем больше значение, тем меньше отверстие камеры.

У стандартной камеры смартфона все эти показатели, кроме разрешения матрицы, находятся в среднем диапазоне. Хорошие снимки получаются, если есть хорошее освещение, объект съемки находится не очень далеко и нет необходимости захватить в кадр широкий обзор. При этом основной камерой сложно снять что-то с большого расстояния, сфотографировать группу людей, запечатлеть объект ночью или в сумерках.
Тут-то и приходят на помощь вторая, третья и четвертая камеры. Они могут работать как самостоятельно, так и совместно с основной: в этом случае процессор объединяет полученные с двух матриц данные в один кадр.

Вторая камера чаще всего — широкоугольная. У нее увеличенный угол обзора, который позволяет захватить в кадр больше объектов по бокам. Идеально, чтобы сфотографироваться с друзьями, сделать снимок интерьера, снять панорамный пейзаж или общий вид масштабной достопримечательности.

У широкоугольной камеры короткое фокусное расстояние: объекты в отдалении получатся размытыми. Также она может немного искажать картинку по краям кадра, однако многие смартфоны автоматически корректируют искажение во время постобработки.

Система цифровой стабилизации видео тоже использует широкоугольную камеру. Стабилизированный ролик — это кроп с нее: процессор «выравнивает» кадры и обрезает лишнее.

Третья камера, как правило, оснащена телеобъективом. В отличие от широкоугольной, она имеет небольшой угол обзора, но хорошо «видит» вдаль. С ее помощью хорошо снимать объекты, к которым нельзя подойти близко: птицу на дереве, артиста на сцене, замок в горах или корабль на горизонте. «Телевики» оснащены зумом: чаще — цифровым, реже — оптическим или комбинацией обоих. Оптический зум небольшой, обычно двух-трехкратный: от миниатюрной камеры сложно добиться большего. А вот цифровое приближение может быть гораздо мощнее: например, 30-кратным или даже 100-кратным. Здесь на первый план выходят размеры и качество матрицы, от которого напрямую зависит детализация зумированных снимков.

Помимо съемки, телеобъектив помогает программным алгоритмам разобраться, как расположены объекты в кадре друг относительно друга: что находится ближе, а что — дальше. Это нужно, например, для корректной настройки эффекта боке — размытия фона, который часто используют для портретных фото.

В смартфонах Samsung используется технология искусственного интеллекта AI Super Resolution, которая помогает создавать невероятно четкие изображения с помощью многокадровой композиции.

Но бывает и так, что третья камера смартфона предназначена для макросъемки. Как, например, в смартфонах Samsung Galaxy серии A. Такая камера позволяет невероятно детализировать крупные планы объектов.

Четвертая камера имеет разные функции в зависимости от модели смартфона. Например, в Galaxy A73 она используется для макросъемки мелких объектов с близкого расстояния, у Galaxy S23 Ultra это второй «телевик» с 10-кратным оптическим зумом, а у Galaxy A54 — дополнительный датчик глубины для дальнейшей постобработки. А в некоторых устройствах четвертая камера — монохромная: ее используют для ночной съемки, чтобы получать максимально четкие и красивые снимки в условиях недостаточной освещенности.