Van 0,11 megapixels tot neurale netwerk-assistenten: hoe camera's evolueerden in smartphones

De camera in een smartphone is een integraal onderdeel van ons leven geworden: met zijn hulp kun je altijd een belangrijk moment vastleggen en delen met anderen. Maar voordat dit werkelijkheid werd, waren er 20 jaar technische vooruitgang, een herverdeling van de markt voor fotoapparatuur en veel innovaties nodig. We besloten ons te herinneren hoe mobiele fotografie ons dagelijks leven binnendrong en welke bedrijven het eenvoudig en toegankelijk maakten.

De eerste cameratelefoons

Voor het eerst verscheen de camera in de telefoon in 1999: het Japanse bedrijf Kyocera bracht het model VP-210 uit, waarmee videogesprekken konden worden gevoerd. De camera bevond zich vooraan en legde het gezicht van de eigenaar vast met een snelheid van 2 frames per seconde. Ze kon ook selfies maken met een resolutie van 0,11 megapixels en deze in het geheugen van het toestel opslaan in een hoeveelheid van maximaal 20 stuks.

In de daaropvolgende jaren ontwikkelden mobiele camera's zich snel onder de aanval van de concurrentie en al in 2004 werd de mijlpaal van 1 miljoen pixels (1 megapixel) bereikt. En in 2005 werd de markt opgeschrikt door twee modellen die de eerste cameratelefoons kunnen worden genoemd: de Nokia N90 en de Sony Ericsson k750i. Ze droegen autofocuscamera's van 2 megapixels en maakten scherpe foto's, geen wazige abstracties. Op dat moment begon de houding van gebruikers ten opzichte van mobiele fotografie te veranderen: thematische groepen verschenen op Flickr, mensen begonnen foto's uit te wisselen die op hun telefoons waren ontvangen en ze te bespreken.

Met elk volgend jaar is het aantal mensen dat foto's maakt met hun telefoon exponentieel gestegen. De release van de iPhone in 2007 veranderde de houding ten opzichte van monofunctionele apparaten: smartphones begonnen mp3-spelers te vervangen en vervolgens amateurfoto- en videocamera's.

Dageraad van Instagram

De ineenstorting van de cameramarkt vond plaats in 2010 met de lancering van de Instagram-service. Gebruikers wilden zo gemakkelijk en snel mogelijk een aantrekkelijke foto krijgen en deze op sociale netwerken plaatsen.

Tegelijkertijd verbeterde de kwaliteit van mobiele camera's. De iPhone 4s, geïntroduceerd in 2011, heeft een 8-megapixelcamera en lichtgevoelige optiek met een diafragma van f / 2.4. Dergelijke kenmerken voldeden aan de meeste behoeften: je drukt op een knop, je krijgt een helder frame en laadt het in Instagram.

In de loop van de tijd is de verwerking van afbeeldingen op smartphones agressiever geworden: contrast, verzadiging en contourscherpte hebben prioriteit, en de natuurlijkheid van de foto vervaagde naar de achtergrond. Maar er zijn ook pogingen gedaan om professionele technologie in mobiele camera's te brengen. Dus maakte Nokia in 2012 de 808 PureView cameratelefoon.

Het model onderscheidde zich door kenmerken die voor die tijd fenomenaal waren. De cameraresolutie was 41 Mp en de fysieke grootte van de sensor was 1 / 1,2 ″. Het bevatte ook een mechanische sluiter, ingebouwd ND-filter, Carl Zeiss-lens met f / 2.4-diafragma en xenonflits.

Helaas hadden andere fabrikanten geen haast om het voorbeeld van Nokia te volgen en vertrouwden ze op filters en andere versieringen.

Meer camera's, goed en anders

Op een gegeven moment besloten de bedrijven om het aantal camera's in smartphones uit te breiden. In 2011 werden de HTC Evo 3D en LG Optimus 3D uitgebracht, die elk twee lenzen gebruikten om stereoscopische foto's te maken. De technologie bleek echter niet te worden opgeëist en fabrikanten vergaten dergelijke experimenten jarenlang.

In het voorjaar van 2014 zag de markt de HTC One M8. De smartphone ontving een hulpmodule om diepte te meten en het object van de achtergrond te scheiden. Zo implementeerde het bedrijf de portretmodus twee jaar eerder dan Apple.

Een echte hausse vond plaats in 2016, toen de grootste fabrikanten hun oplossingen presenteerden. Tegelijkertijd was er geen eenduidig ​​beeld van wat de smartphone nodig heeft twee camera's. Huawei promootte bijvoorbeeld zwart-witfotografie met de P9, die het samen met Leica ontwikkelde. De LG G5 vertrouwde op shirik, terwijl Apple een telelens introduceerde voor portretfotografie en optische zoom in de iPhone 7 Plus.

Het bleek dat twee camera's niet de limiet zijn. Nu zijn bijna alle smartphones op de markt uitgerust met drie lenzen met verschillende brandpuntsafstanden, evenals camera's voor macrofotografie en dieptemeting.

Toenemende eigenschappen

De kwaliteit van mobiele camera's is altijd beperkt geweest door fysieke beperkingen: door de geringe dikte van de behuizing konden smartphones niet worden uitgerust met hoogwaardige optica en grote sensoren. Gebruikers eisten echter verbeteringen, bedrijven probeerden aan hun behoeften te voldoen.

Dus eindigden we met camera's die een paar millimeter uit het lichaam staken. De fysieke afmetingen van sensoren zijn ook gegroeid: als ze vijf jaar geleden binnen 1/3 ″ schommelden, zijn ze nu op de markt verschenen Samsung Galaxy S20 Ultra en Huawei P40 met 1 / 1.3 ″ sensoren. De beeldsensoren zijn bijna negen keer vergroot, waardoor de kwaliteit van foto's aanzienlijk is verbeterd.

Door het grote oppervlak van de sensoren kon de resolutie worden verhoogd. 48 MP en 64 MP mobiele camera's zijn de norm geworden, en Samsung en Xiaomi hebben al de 108 megapixel-lijn genomen. Foto's met zo'n resolutie wegen echter te veel, dus gingen de ingenieurs voor een trucje: informatie van aangrenzende pixels wordt gecombineerd. Dit verlaagt de resolutie, maar in ruil daarvoor krijgen we minder ruis en een groter dynamisch bereik.

Wat is het volgende

Al deze innovaties hebben van smartphones een ideale vervanger gemaakt voor digitale zeepbakjes. Toch hebben ze nog ruimte om te groeien. En zelfs als de fysieke kenmerken het plafond raken, zal software altijd te hulp schieten.

Nu wint computationele fotografie aan kracht: de camera maakt een reeks foto's, en neurale netwerken op basis daarvan verzamelen ze het ideale frame, onderdrukken ze ruis, egaliseren ze de helderheid en corrigeren ze de kleur. De methode wordt gebruikt in Google Pixel 4, iPhone 11, Huawei P40 en vele andere smartphones. De verwerking vindt automatisch en onmerkbaar plaats voor de gebruiker - hij ziet alleen het resultaat.

Naarmate de productiviteit toeneemt, worden de mogelijkheden van camera's breder. Ze kunnen al video opnemen en deze in realtime verwerken: de achtergrond vervagen of zwart-wit maken, waardoor objecten in kleur blijven. Ook de richting van augmented reality ontwikkelt zich: Apple heeft de iPad Pro al uitgerust met een LiDAR-sensor voor het werken met AR-applicaties, en binnenkort zal de technologie ook in de iPhone verschijnen.

Mobiele camera's worden een hardwaresoftwarecomplex waarvan we de mogelijkheden niet volledig begrijpen. Daarom is het interessanter om de laatste ontwikkelingen op dit gebied te volgen en zelf te testen.