Как Huawei P30 Pro удаётся делать такие яркие фотографии

Huawei P30 Pro стал первым смартфоном, в котором используется новый сенсор Sony IMX650. Помимо разрешения в 40 мегапикселей, особенность этого сенсора еще и в том, что он имеет цветной фильтр RYYB. Huawei утверждает, что благодаря этому новый сенсор способен собирать до 40% всего света. Но что такое цветной фильтр RYYB и чем он отличается от тех, что установлены в других смартфонах?

Как Huawei P30 Pro удаётся делать такие яркие фотографии. Фото.

Чтобы понять работу фильтра RYYB, мы должны сначала понять, как работает фильтр Байера. Фильтр Байера представляет собой массив цветных фильтров, наложенный поверх датчика изображения, и назван в честь Брайса Байера, который его изобрел.

Как Huawei P30 Pro удаётся делать такие яркие фотографии. Фото.

Причина, по которой нам нужен массив цветных фильтров, заключается в том, что датчик изображения по своей конструкции чувствителен только к свету и не чувствителен к цвету. Поскольку он может обнаруживать и захватывать только свет, необработанный снимок с цифрового датчика изображения всегда черно-белый.

Чтобы иметь возможность фиксировать цвет, нам нужен массив цветовых фильтров, такой как фильтр Байера. Во-первых, ультрафиолетовое и инфракрасное излучение отфильтровывается другими фильтрами. Как только приходящий свет сужается до видимого спектра, фильтр Байера приступает к работе.

Фильтр Байера накладывает один цветной краситель поверх каждого пикселя. Таким образом, в сетке размером 2×2 пикселя будет один красный пиксель, один синий пиксель и два зеленых пикселя.

Для использования фильтра RGB есть свои причины. Человеческое зрение трихроматично, что означает, что оно чувствительно в первую очередь к трем группам световых волн, которые близки по соответствию к красному, зеленому и синему цветам. Используя перекрытие между этими длинами волн, наш мозг способен интерпретировать «цвета» (которых на самом деле не существует) и наряду со световой информацией, собранной сетчаткой наших глаз, мы можем видеть. Наши камеры спроектированы так, чтобы имитировать нашу систему трихроматического зрения.

Фильтр Байера размещает одну красную, одну синюю и две зеленые линзы на пиксельной сетке 2×2 на датчике изображения. Это означает, что видимый свет, проходящий через массив, фильтруется соответствующим цветом. Пиксель под красной линзой все равно получит черно-белое изображение, но с отфильтрованным красным цветом. Это приведет к тому, что все красные объекты в кадре будут казаться ярче для этого пикселя по мере удаления этой информации. То же самое касается синего и зеленого пикселей.

Как Huawei P30 Pro удаётся делать такие яркие фотографии. Фото.

Теперь у нас есть изображение, которое из-за фильтров имеет различные уровни яркости для каждого пикселя. Чтобы получить настоящие цвета, нам нужен процесс, который называется демозайкингом или пост-Байеровской линеаризацией. Сложный алгоритм, обычно принадлежащий производителю камеры, помогает интерпретировать различные значения цвета. Он просматривает информацию, захваченную пикселем, а также окружающие пиксели и определяет, какое значение цвета назначить этому пикселю. Качество работы этого алгоритма определяет, насколько точны будут цвета на конечном изображении.

Кроме того, необработанное цифровое изображение с сенсора всегда черно-белое. Мы видим цвета только потому, что изображение прошло обработку алгоритмом пост-Байеровской линеаризации. Когда мы открываем необработанный файл формата RAW в фоторедакторе, таком как Adobe Photoshop, приложение использует собственный алгоритм демозайкинга для генерации цветов, поэтому разные приложения будут создавать немного разные цвета для RAW-файлов.

Как только процесс демозайкинга завершен, изображение готово к дальнейшей обработке, где уже такие вещи, как экспозиция, контраст, тени, баланс белого, шум и резкость настраиваются для получения окончательного изображения.

Возвращаясь к фильтрам, фильтр Байера использует массив RGGB. Как упоминалось ранее, он наиболее близко соответствует тому, как работают наши глаза. Что касается того, почему именно зеленых пикселя две штуки, это потому, что зеленый цвет находится в центре видимой цветовой гаммы, и наши глаза наиболее чувствительны к нему. Зеленый канал также действует как яркость, и вы могли заметить, что регулировка уровня зеленого цвета в изображении влияет не только на цвет, но и на общую яркость изображения.

Как Huawei P30 Pro удаётся делать такие яркие фотографии. Фото.

Однако у фильтра Байера уже давно существуют альтернативы. CYM или CYYM является одной из них, и фильтр здесь состоит из голубого, желтого и пурпурного цветов. Преимущество фильтра CYYM состоит в том, что он позволяет большему количеству света проходить к сенсору. Как видно из названия, фильтр Байера — это фильтр, поэтому он фильтрует или удаляет часть света. Кроме того, поскольку только половина пикселей на датчике получает зеленый свет, а четверть — красный и синий, вы также никогда не сможете получить обещанное этим сенсором разрешение. Датчик CYYM с его более высокой степенью светопропускания был разработан для обхода этой сложной закономерности и теоретически способен обеспечить гораздо большее разрешение при том же количестве пикселей.

Однако, как выясняется, получить естественное изображение из датчика CYYM нелегко, и для него требуется гораздо более сложный алгоритм демозайкинга, чем для RGGB. Из-за этого он так и не завоевал популярность, а камеры с фильтром CYYM остаются редкостью, и в недавнем прошлом их и вовсе не было на рынке.

Именно здесь на помощь приходит сенсор RYYB из Huawei P30 Pro. Инженеры использовали знакомые красный и синий каналы, но заменили два зеленых на два желтых канала. Это позволяет сенсору захватывать даже больше света, чем с зелеными фильтрами, по крайней мере, в теории.

Конечно, все еще существует проблема демозайкинга, но с прогрессом в этой области, а также с использованием искусственного интеллекта, который анализирует содержимое изображения, теперь можно правильно определять цвета даже без выделенного зеленого канала.

Конечно, эффективность этого метода по сравнению со стандартным RGGB не может быть легко протестирована или проверена, поэтому пока нам остается только поверить Huawei на слово. Но это, безусловно, интересное решение для улучшения качества изображения в условиях плохого освещения и, возможно, причина, по которой китайский смартфон способен выдавать такие впечатляющие фотографии при слабом освещении.

Делитесь своим мнением в комментариях под этим материалом и в нашем Telegram-чате.

Теги
Лонгриды для вас
Дорого, но очень интересно. В России начали продаваться последние новинки HUAWEI

На российском рынке состоялся официальный запуск двух новых смартфонов от HUAWEI – флагманского Mate 70 Pro и инновационного трижды складного Mate XT | ULTIMATE DESIGN. Новинки уже отметились в некоторых обзорах ранее, так как старт продаж в Китае состоялся раньше, но теперь они доступны в российской рознице, а ритейлеры и операторы связи уже принимают на них предзаказы. Несмотря на особенности использования смартфонов HUAWEI, которые есть в России, появление новинок не может не радовать и сейчас я объясню почему, но сначала расскажу чуть подробнее о самих смартфонах.

Читать далее
Huawei Pura 80 Ultra получил самый дорогой модуль камеры в истории. Сколько она стоит

Компания Huawei недавно представила свою новую флагманскую линейку смартфонов Pura 80. Особое внимание привлекла топовая модель — Pura 80 Ultra, а точнее, стоимость её запасных частей, которую официально опубликовал производитель. Такая открытость позволяет пользователям понять, во сколько обойдётся ремонт того или иного компонента, если это потребуется. Конечно, это не говорит о том сколько компоненты стоят по себестоимости в производстве и какие расходы были на разработку, но сумма все равно интересная.

Читать далее
Смартфон с двумя экранами, 20 Гб ОЗУ и камерой на 64 Мп стоит всего 140 баксов! Не знал, что такое возможно в 2025 году

В 2025 году крайне сложно удивить пользователей новыми смартфонами. Производители регулярно представляют необычные устройства, правда, в них нет ничего уникального, а многие фишки позаимствованы из прошлого. Именитые бренды вовсе стали неповоротливыми и не хотят рисковать, так что, вся надежда на новые компании, у которых есть свежие идеи. К ним можно смело отнести новый FOSSiBOT S3 Pro, который привлекает и внешним видом, и производительным железом. Модель как раз только появилась в продаже, а пока предлагаю разобраться, чем примечателен этот необычный смартфон.

Читать далее
Новости партнеров