С вероятностью в 70 процентов вы читаете этот материал на смартфоне. Многие делают это не в наушниках, а через динамики своего устройства. Но при этом почему-то мы этому уделяем мало внимания. Есть — и хорошо. Стерео — вообще класс. А на самом деле это очень важно.

Наверняка вы знаете, что телефоны звучат совершенно по разному. Где-то плоский и невыразительный звук, а где-то объемный и приятный.

Сегодня мы сравним звук на кнопочной звонилке, бюджетнике, iPhone и топовой акустике. А заодно разберемся почему они звучат по разному? Чтобы ответить на этот вопрос нам придётся разобраться, в том:

• Как формируется акустика в таком маленьком корпусе?
• На какие ухищрения идут производители, чтобы звук казался объемнее, чем он есть?
• Чем объективно отличается хороший звук от плохого?

Обо всём этом мы и расскажем сегодня! Как вы поняли, сегодня мы будем много слушать, так что лучше смотреть наше видео в наушниках. Хотя и без них вы почувствуете разницу. Надеюсь. Что ж, приятного просмотра, то есть прослушивания.

https://youtu.be/yGaZI9_9-08

Начнём с того, что реализовать хорошую акустику в таком маленьком корпусе чрезвычайно сложно. Потому что, для воспроизведения басов нужен динамик большого размера. И естественно многие производители не заморачиваются. Поэтому мы условно можем разделить все смартфоны на две категории: с простой акустической схемой и со сложной.

Простая акустика

Начнём с самого простого варианта. Сейчас так уже не делают, а еще лет пять назад делали постоянно. Поэтому сначала заглянем внутрь какого-нибудь старого смартфона, например Samsung Galaxy S5.

Вы наверно уже не помните, но тогда в порядке вещей считалось… расположить динамик на спинке смартфона.

Идея была простая. Дниамик большой, боком его не повернёшь. Поэтому единственным вариантом было расположить динамик — мембраной наружу, насколько это возможно. Поэтому динамики, как правило располагали, на задней стенке.

Именно такая конструкция стоит в телефоне Nokia 8110, который нам известен также как «банан». И он играет у нас в ролике: не забудьте сравнить с оригиналом!

Но была и компания HTC, которые ввели в моду на фронтальные стереодинамики (в смартфоне HTC One M7 и последующих). Вот так они, кстати, выглядели.

Такая прямолинейная компоновка давала свои плоды, но были и минусы. Когда мембрана динамика движется, она толкает воздух и тем самым создает звуковые волны спереди. Но мембрана движется не только вперёд, но и назад! А занчит такие же волны создаются и сзади, причем в противофазе. И это огромная проблема!

В акустике она известна давно. Именно поэтому и существует масса различных дизайнов колонок, каждый со своими плюсами и минусами. Только посмотрите на эти дизайны.

Так вот, если в корпусе смартфона передние и обратные волны не отделены друг от друга, мало того что происходит потеря мощности, из-за того что волны разной фазы гасят друг друга. Так еще и появляются нежелательные призвуки и дребезжания.

И это еще полбеды. Мода на безграмотность вынудила производителей пихать динамики поглубже в корпус и мы стали слышать не прямой дребезжащий звук, а переотраженный. Плюс дополнительные прокладки от воды и пыли стали дополнительно глушить звук.

Сложная акустика

И прежде, чем перейдем к сложной акустике — такой как в Xiaomi Mi 10 Pro, например. Спасибо магазину Sibdroid.ru. Ребята достали для нас этот смартфон. Это крутой магазин, с точками в Москве, Новосибирске и доставкой по всей России. Интересный выбор. А по промокоду Droider скидки на телефоны и ноутбуки. Плюс бесплатная наклейка защитного стекла или гидрогелевой пленки — кстати? тоже интересная тема. В общем, переходите по ссылке, если хотите смарт с хорошим звуком!

Так почему же тогда современные смартфоны звучат не хуже, чем раньше, а как правило с каждым годом лучше?

Перейдем к сложной акустической схеме. Вы наверное замечали, что в помещении и на улице телефон звучит по-разному. Стоит выйти на улицу и звук куда-то улетучивается. А если перейти из большого помещения в маленькое, то звук наоборот становится заметно громче. Почему так происходит?

Дело в том, что в помещении звуковой волне есть от чего переотразиться ну или срезонировать. Любое ограниченное пустое пространство может быть резонатором. Это может быть стакан, корпус гитары и даже целая комната.

Так что же придумали инженеры? Они решили поместить динамик внутри смартфона в свою отдельную комнату-резонатор!

Поэтому если раньше динамики в смартфонах выглядели вот так:

То теперь… А впрочем, сможете сами найти динамик вот на этом фото? Это, кстати, Pixel 4 XL.

Ну что получилось?

Вот он. Это основной динамик.

А вот это разговорный!

Не находите, что техника стала немного сложнее?

Так вот, в лучших по звучанию смартфонах, драйверы динамиков устанавливаются внутри коробки или корпуса. Чем больше корпус, тем более эффективной будет акустическая система. Если места под динамик выделили мало, то звук будет гаситься из-за противодавления, вызванного движущейся мембраной, толкающей и притягивающей крошечный объём воздуха в корпусе. Поэтому в хорошо звучащих моделях динамик это чуть ли не самая большая деталь в корпусе.

Еще одним нововведением стали шарики. Если смотрели ролики JerryRigEverything, вы могли их заметить. Их помещают рядом с коробкой, в которой играет динамик. Есть две легенды зачем они нужны.

Джерри в своих роликах утверждает, что эти шарики увеличивают объём звука — как будто динамик больше чем он есть на самом деле. Это происходит за счет дополнительного перемещения воздуха внутри резервуара с шариками.

Мы склоняемся ко второй трактовке: эти шарики гасят лишние вибрации, от корпуса динамика.

Стоит признать заслуги Apple в продвижении качественного звука в телефонах. Помещать динамик в отдельный короб они начали делать еще в iPhone 4S, а остальные производители подтянулись сильно позже.

Сравниваем звук и акустику

Теперь, зная основы, давайте посмотрим какие устройства мы слушали. Помимо Nokia 8110 это iPhone 11 Pro и Xiaomi Mi 10 Pro — как один из лучших в плане акустики, и бюджетник Samsung Galaxy A51.

В iPhone 11 Pro стоят стереодинамики и они довольно громкие. А для примера в Samsung Galaxy A51 динамики выглядят вот так:

АЧХ

Мы послушали все смартфоны и все они звучат по-разному. Субъективно нам может больше нравится то или иное звучание. Но можем ли мы научно подтвердить что тут звук лучше, а тут хуже? Можем! И для этого нам понадобится измерить АЧХ. То есть амплитудно-частотная характеристика звукового сигнала.

Не пугайтесь, щас всё объясним!

Вот, например, АЧХ iPhone 11 Pro. Этот график показывает наско громко iPhone воспроизводит низкие и высокие звуки. Чем ближе результат горизонтальной линии, тем лучше. Т.е. идеальная АЧХ — это ровная линия.

Если у вас натренированные уши, вы наверное заметили, что у iPhone в нашем видео басов больше, чем у бюджетного Samsung и тем более Нокии. И это видно на графике.

Но сравнивать АЧХ на одной музыкальной композиции не очень правильно, потому что у нее есть свои особенности. Поэтому мы замерили АЧХ на белом шуме. И вот что получилось! Мы увидели подение в районе 300 Гц на Galaxy A51 — это та самая нехватка басов. Чтобы было заметней, мы послушали этот частотный диапазон изолировано.

На Nokia падение низких еще заметней. Отсюда и узнаваемый писклявый звук. Обратите внимание, что с высокими здесь все в порядке, потому что для них много места не нужно.

И теперь самое интересное. Чем же отличается хороший звук iPhone от классного в Mi 10 Pro? Тут есть два отличия. Во-первых, в Xiaomi больше низких. Смотрим на график — все так.

Смотрим на пики в районе 300 и 500 Герц. Но самое интересное — Mi 10 Pro дает чистые высокия частоты около 16-18 КГц, это граница слышимого нами порога. И это тоже видно на графике. За счет неё, звук получается более чистым, объемным и ярким. И разборчивым! Это в основном заметно для ударных и тарелок.

Xiaomi Mi 10 Pro. Вау! Xiaomi на голову круче по звуку чем iPhone. Но как такое возможно? Конструкция с дополнительным коробом для динамика занимает очень много места. Поэтому, как правило один царский динамик ставят только снизу, а вверху ставится голая пищалка.

Иногда, как в случае с Pixel 4, наверх попадает тоже массивная конструкция. Хотя нижний динамик на Pixel 4 всё равно больше чем верхний.

В Xiaomi пошли ва-банк и умудрились разместить одинаковые по размеру динамики сверху и снизу. А значит в Xiaomi мы получили настоящий стерео звук.

Ну и теперь главный вопрос вечера — кто громче всех. И тут всё неочевидно. Для этого я замерил среднюю громкость трека. И знаете, что получилось?

Самый тихий — Xiaomi Mi 10 Pro: -32 Дб. iPhone и Galaxy поровну минус 29 Дб. А самый громкий внезапно кнопочная Nokia! Скорее всего это связано с тем, что большой динамик в Xiaomi нельзя раскачивать с большой амплитудой — может порваться.

На графике мы заметили, что басы звучат тише чем нужно, а высокие частоты наоборот зашкаливают. Тем не менее, такая АЧХ для телефона — это очень хорошо. iPhone исторически одни из лучших девайсов по звуку из динамиков. Чтобы убедиться в этом мы взяли АЧХ Pocophone. Тут видно что низкие частоты в Pocophone практически отсутствуют, а высокие наоборот еще более задранны чем на iPhone 11 Pro. На этом фоне АЧХ Xiaomi Mi 10 Pro выглядит не очень внушительно. Явно меньше низких частот.

Странно, что субъективно Xiaomi звучит лучше остальных смартфонов. Но почему по АЧХ этого не видно?

Программные улучшайзеры

Иногда такие мелкие недочеты в звуке можно исправить благодаря программным улучшайзерам типа эквалайзеров или технологий объемного звучания, как например Dolby Atmos. Но стоит быть аккуратным, если переборщить с эффектами динамик может перегореть или просто порваться из-за превышения максимальной амплитуды.

Итоги

В итоге, естественно не всё зависит от акустики. Важно и качество комплектующих, материалы диффузора, оплётки динамика и прочее. Очень важно насколько грамотно спроектирован усилитель и подстроен системный эквалайзер. Но в конечном итоге, ничто так сильно не влияет на звук как акустика.

Надеемся вам было интересно узнать про акустику в смартфонах. Пишите в комментариях, что еще вам было бы интересно узнать про звук в смартфонах. Тут еще есть о чём поговорить. Обработка, звук в наушниках, что такое Долби атмос и тд. Ну и подписывайтесь, чтобы не пропускать такие подробные разборы технологий.

Post Scriptum

Во времена фильма «Бумер» динамики в телефонах хорошо умели делать только две вещи: пищать и громко орать. Это всех устраивало. Ну а что, рингтон слышно, да и по громкой связи тоже можно поговорить. Но почему звук был такой ужасный? Чтобы понять почему телефоны давайте заглянем внутрь телефона того времени.

Ставился динамик открытого типа. Раньше такие чаще всего и ставили за исключением специальных телефонов типа ROKR.  Как устроен динамик? Типичный динамик еще называют электромагнитным излучателем. И вот почему: в типичном динамике есть два магнита. Один стоит сзади, другой расположен на мембране. К магниту сзади подключается переменный ток. А под воздействием переменного тока возникает магнитное поле. Притягивающее мембрану. Так мембрана начинает двигаться туда-сюда толкая молекулы воздуха. Иными словами создавая звуковую волну.

Не изолируя динамик от остальной части внутренней громкости, вы подвергаете динамик потерям, вызванным утечками воздуха в корпусе, а также повышаете вероятность нежелательных гудений и дребезжания.

Создав дополнительный корпус позади динамика, вы можете сбалансировать параметры Thiele / Small динамика (электрические и механические потери) с параметрами корпуса, чтобы оптимизировать низкочастотный отклик динамика.

Когда диафрагма динамика движется для создания звука, она создает звуковые волны спереди. Тем не менее, он также создает звуковые волны противоположной фазы в спине. Если передние волны не отделены от обратных волн, их можно отменить. Вот почему драйверы динамиков устанавливаются внутри коробки или корпуса; корпус гарантирует, что задние волны не нейтрализуют фронтальные волны. Фактический размер и форма коробки обычно определяются форм-фактором конечного продукта. Чем меньше корпус, тем менее эффективной будет акустическая система из-за противодавления, вызванного движущейся диафрагмой, толкающей и притягивающей крошечный объем воздуха в корпусе.

Все громкоговорители имеют максимальную номинальную мощность, предел которой определяется двумя ключевыми соображениями: тепловым (насколько звуковая катушка может нагреваться до расплавления частей микродинамического устройства) и механическим (насколько далеко диафрагма может двигаться до механического разрушения). По мере уменьшения громкоговорителей их громкость или уровень звукового давления (SPL) снижаются, а резонансная частота повышается, что приводит к уменьшению низких частот. Более сильное движение этих динамиков может увеличить громкость и низкие частоты; однако этот подход, если он осуществляется без надлежащей защиты динамиков, может легко повредить микродинамики, так как он вызывает перегрев и чрезмерное отклонение.

Для надлежащей защиты динамика алгоритм в усилителе, который повышает громкость аудиосигналов, должен знать характеристики динамика (например, резонансная частота в его корпусе, предел отклонения и тепловой предел звуковой катушки). Разработчики, придерживающиеся традиционного подхода, должны будут подвергаться трудоемким, сложным усилиям по характеристике докладчиков или полагаться на поставщиков. При рассмотрении нескольких проектов с разными докладчиками можно представить себе, как эти усилия могут негативно повлиять на время выхода на рынок, с увеличением сложности проектирования и увеличением требуемых ресурсов проектирования.

Все мы уже привыкли к буквенно-циферным IP67 или IP68. Казалось бы, все просто: одна циферка отвечает за защиту от пыли, другая от влаги. Но есть куча вопросов…

Почему у Apple при одинаковых цифрах указываются другие глубины погружения? Сколько стоит сертификация и кто получает за неё деньги?

Почему не все флагманы имеют IP в характеристиках? И почему вы не получите гарантию, если утопили свой iPhone!!! Причём тут ГОСТ и армия США? А может быть все это чистый маркетинг?

В общем, попробуем разобраться от чего и как защищают наши смартфоны и чего всё же стоит бояться.

Начнём с того, что означает аббревиатура IP. Здесь вроде бы ничего сложного — Ingress Protection Marking, то есть кодировка защиты от проникновения.

Первая цифра отвечает за проникновения твердых объектов: грязь, песчинки, камушки, пыль.

Вторая — за воду.

Стандарт называется IEC 60529 (в России — ГОСТ 14254-2015). Чем больше каждая отдельная цифра, тем круче защита. При этом большинство смартфонов первый балл получают наивысший — 6. То есть пыль (частицы до 75 микрометров) проникнуть не может.

Угадайте, какое устройство не получило такой сертификат. Подсказываем — оно складывается и раскладывается и даже было отложено на полгода…

Что ж, с пылью понятно. Что там с водой? Первое, что нужно знать — речь идет о ПРЕСНОЙ воде.

В морской и даже хлорированной воде бассейна может постепенно разрушаться оболочка гаджета: всякие резиновые вставки и прочее!

Правда, если быстро сполоснуть устройство пресной водой, скорее всего ничего не будет.

Вернемся к цифре. “1” означает защиту от вертикально падающих капель воды. А высшие “9” баллов — воздействие струй воды высокой температуры под давлением. Что-то вроде мойки Karcher. Вряд ли обычные смартфоны получат одно из этих значений…

Есть ещё один интересный момент. Устройство может проходить сертификацию лишь по одному из пунктов, тогда пишут, например, IPX7 или IPX8.

Не утонет. Но про пыль мы ХЗ

В чем же отличие между IP67, который например у iPhone SE, от IP68, который появляется в большинстве флагманов?

Если по-простому, то 67 — это временное погружение. Упал в ведро — поднял. А 68 — это продолжительное нахождение. Но не более получаса. И не глубже 1 метра.

Какие же смартфоны имеют рейтинг?

IP68: почти у всех актуальных iPhone, топовых Samsung, HUAWEI P40 Pro и Mate 30 Pro, Google Pixel 4 и 4 XL, флагманов Sony (помните, были такие). С недавних пор — OnePlus 8…

Пыле и влагодиссиденты, в основном, китайцы: vivo, realme, Xiaomi вместе с подразделением redmi, HONOR, Motorola (ух, снова откопали стюардессу).

Ещё есть MIL-STD-810 (но о нём чуть позже) — это что-то типа IP, но на ещё более серьёзных щах: LG V60 ThinQ 5G, LG G8 ThinQ, CAT S42, Ulefone Armor 7E, Samsung Galaxy X Cover Pro.

Более того. Оказывается, что у разных брендов разный подход к стандартам.

iPhone 11 Pro вроде бы сертифицированы по IP68, но есть странный момент. Вместо стандартного 1 метра тут используют формулировку до 4 метров (такого нет в документации), впрочем как мы выяснили из ряда документов — условия испытаний являются предметом согласования между изготовителем и потребителем.

Ну и плохая новость, повреждение в результате контакта с жидкостью не покрывается гарантией. Речь идёт о годовой гарантии Apple, да и всех остальных. Плак-плак!!!

То есть вы можете купать телефон, но в случае чего, мы его не починим.

Похоже, что аналогичная практика распространяется и на другие бренды. Понятно почему — вряд ли получится доказать, где и как долго вы купали смартфон.

Отдельный вопрос: как бренды узнают, что смартфон был в воде?

Оказывается, внутри смартфона есть специальные маркеры-индикаторы: белые с одной стороны, красные с другой. Если промокнет он весь окрасится в красный. И сервис-центр будет в курсе. Их ставят возле разъёма Lightning или USB Type-C и на материнской плате. На iPhone они — под слотом SIM-карты и их можно увидеть невооружённым глазом.

Более интересная история с OnePlus. Почти всю дорогу компания игнорировала сертификацию. Хвалилась, что экономит деньги на бессмысленной сертификации и тем, что купила ведро для тестов! Но каждый раз тихонечко говорила, что купать не страшно.

И вот — в 2020 году — OnePlus 8 Pro получает IP68, а заодно и цена возрастает до 1000 евро. Совпадение? Не думаю!

Кстати Xiaomi тоже цены подняли, а сертификат не завезли.

Но самое занятное, знаете что?

Сертификат распространяется только на американскую версию OnePlus 8, в Европе с защитой только прошка. Знаете почему?

И это отличный повод перейти к тому, как получается сертификат. Кому же и сколько надо платить?

Основным регулятором здесь выступает международная электротехническая комиссия IEC, чей головной офис находится в Женеве.

Но Сертификаты выдает не сама IEC, а агентства. Например, вот — CSA Group из Северного Уэльса. На сайте организации написано какого рода документы они могут выдавать.

Для того, чтобы получить сертификат защиты, нужно пройти испытания. И тут начинается бюрократия. Бренд предоставляет устройство и его мучают.

По сути, основное требование — это гарантия, что серийные смартфоны будут идентичны представленному на тест.

А сами тесты выглядят достаточно уморительно.

Так вот, возвращаясь к OnePlus, фишка в том, что на разные рынки выходят немного разные модели под разным артикулом. И не для всех из них провели испытания. Но пользователь то в итоге уверен, что у всех IP68. Так сколько стоит удовольствие?

Тут данные разнятся.

В одном из старых интервью Карл Пей из OnePlus сказал, что тестирование на IP будет стоить +30 долларов к цене смартфона.

Сколько стоит эта процедура: не разглашается в открытых источниках.
Где-то пишут о 10-20 тысячях долларов под ключ. Правда это за IP65. Но скорее все-таки лицензия платится за каждое устройство отдельно.

Но есть два вероятных пути — тестирование на заводах: для этого надо приобрести нужное оборудование и производить его регулярную поверку — ну как со счётчиками воды.

Кстати вот она на Али — по 7-10 тысяч долларов за штуку.

Второй вариант — это предоставление сэмплов на тесты в одно из агентств и последующее получение сертификата с возможным допиливанием устройств!

Кстати особняком стоит еще один стандарт Армии США. MIL-STD-810. Ключевое отличие в том, что там еще куча факторов воздействия учитывается. Тряска, заморозка, солнечное излучение и тд. И фактически смартфоны, получившие такой стандарт защиты неубиваемыми, но… На самом деле устройство с IP68 практически наверняка пройдёт большинство тестом армейского стандарта.

Но зато в спецификациях выглядит как будто бы круче.

Итого

Сертификат IP судя по всему стоит не слишком дорого для крупной компании, но помимо прохождения сертификата, надо же саму влагозащиту сделать.

Зачем бренды платят за сертификат? Чтобы завоевать доверие аудитории. Но при этом держат фигу в кармане, не собираясь чинить утопленников.

Но если IP не написано — это не значит, что смартфон в опасности. Надо проверять что говорит сам производитель. Как, например Xiaomi.

Многие считают камеру Google Pixel лучшей. В плане железа она мало чем отличается от конкурентов — главное в софте. Но обработка изображения ИИ есть и у других производителей. Тем не менее Pixel (даже «бюджетный» 3a) на одном месте всех возил. Давайте разберемся, в чем уникальность обработки фото на Google Pixel, и как поисковик стал королем мобильной фотографии.

В современных мобильных камерах алгоритмы обработки важнее, чем железо. Но когда начинаешь разбираться, понимаешь, что камеру Google конструировали гребаные гении. Сегодня расскажу, как это устроено.

Технология HDR+

Многие из вас помнят, что первый телефон, на котором появился знаменитый режим HDR+ был Nexus 5. Но разрабатывался алгоритм не для него и даже не для смартфонов, а для футуристичных Google Glass.

Всё началось в 2011 году, когда глава экспериментального подразделения Google X Себастьян Трун (Sebastian Thrun) обратил внимание, что большую матрицу и оптику в очки не поставить, а снимать как-то надо. Поэтому, единственным выходом оставалось, улучшить картинку софтом. Для решения этой задачи был приглашен профессор Стэнфордского Университета, эксперт в области вычислительной фотографии — Марк Левой.

Именно он в 2011 году выпустил приложение SynthCam для iPhone 4, которое симулировало размытие фона как в зеркалках. Так себе симулировало будем честны. Марк Левой возглавил команду разработчиков, которые назвали себя Gcam.

При разработке алгоритма было сразу заложено 4 принципа, которые сильно повлияли на развитие вычислительной фотографии:

• Быть мгновенным 
  На обработку снимка не должно тратиться более нескольких секунд и все вычисления должны проходить локально на устройстве, а не в облаке, например. А значит, алгоритм должен быть простым для вычисления.
• Быть автоматическим
  Никаких ручных настроек. Пользователь должен получать качественные снимки не задумываясь о тонкостях алгоритма.
• Быть естественным
  Эффект не должен делать изображение сюрреалистичным, мультяшным. А ночь не должна выглядеть как плохая дневная фотография. Кстати, этот принцип и сейчас заметен: например, Pixel далеко не всегда делает такой ядреный HDR, как конкуренты, хотя мог бы.
• Быть консервативным
  HDR+ должен рассматриваться как режим по умолчанию, не содержать артефактов, а результат должен быть, как минимум, не хуже чем обычная фотография.

Эти принципы побудили команду Gcam подойти к работе нестандартно, потому как все остальные решения того времени этим принципам не отвечали.

Обычно в мобильной фотографии динамический диапазон расширяют при помощи техники брекетинга (вилки). Делается несколько снимков: один нормальной яркости, один светлее, один темнее. А потом они склеиваются: тени берутся из светлого снимка, света с темного, остальное с обычного. За счёт этого мы получаем расширение ДД, то есть HDR. Сейчас это умеет любой смартфон.

Но у такого метода есть и недостатки. Во-первых, снимки с разной освещенностью и выдержкой сложно склеить между собой, и поэтому возможны артефакты, типа гоустинга. Во-вторых, совсем не решается проблема с шумами, поэтому из-за агрессивного шумоподавления теряются детали и возникает эффект мокрой губки. В-третьих, при таком методе можно сильно переборщить с компрессией теней и света и на выходе получить неестественную, мультяшную картинку. Все эти проблемы, в той или иной степени, по-прежнему встречаются в смартфонах.

Так что же придумали инженеры Gcam? Они решили, что эффективнее будет склеивать между собой снимки не с разной экспозицией, а с одинаковой, причем чуть недоэкспонированные, т.е. темные или недосвеченные. Звучит нелогично! Чем вообще может помочь склейка темных снимков? А откуда взять информацию в тенях? А как это вообще поможет избавиться от шума? И вот тут начинается магия Google.

Начнём с того, что в этом случае, снимки не склеиваются, а как бы накладываются друг на друга, усредняя информацию о цвете при каждом наложении. На этом не всё. Из-за того что снимки делаются с более короткой выдержкой, они получаются чётче, объекты меньше размываются.

Потом, так как снимки одинаковые по яркости и размытию их становится существенно проще склеивать. И, конечно, с короткой выдержкой снимки делаются быстрее, а значит можно сохранить больше кадров за одно и то же время. За счёт усреднения значения каждого пикселя с разных фото, существенно уменьшается шум, но детали сохраняются.

Плюс ко всему, увеличивается глубина цвета с 10 до 14 бит. И это даёт возможность искусственно высветить тени без видимых артефактов! Звучит всё гениально и просто, но на самом деле алгоритм чрезвычайно сложный, потому как он должен работать во всех условиях при съёмке с рук, не сажать мгновенно батарейку и не выдавать артефактов.

Как работает алгоритм 

Когда вы запускаете приложение камера, оно начинает непрерывно снимать, загружая в циклический буфер от 15 до 30 фотографий, в зависимости от уровня освещённости. В момент, когда вы делаете снимок, запись прекращается и берутся последние кадры из буфера. Из первых трёх кадров выбирается самый резкий, а потом на него накладываются другие снимки исключая фрагменты которые не изменились. Каждый снимок сравнивается покадрово и все измененные области отсекаются. После получения склеенного кадра в дело вступают всякие улучшатели, убираются шумы, аберрации, дымка, виньетка, повышается контраст, резкость и прочее. В этот момент происходит автобаланс белого, дебаеризация, устранение шумов, тональная компрессия, устранение хроматических аберраций, виньетирования, дымки, сглаживание полутонов, гамма коррекция, повышение контрастности, четкости и насыщенности. И это всё автоматически!

При этом для опытных фотографов и просто любителей повыкручивать фотографии в Adobe Lightroom в Pixel 3 появилась возможность сохранять RAW-файлы, полученные в результате объединения нескольких кадров. Они одновременно сочетают в себе все преимущества вычислительной фотографии и при этом остаётся полная свобода творчества.

Конечно, Google не единственный кто умеет в вычислительную фотографию. Вместе с iPhone XS Apple предоставила свою версию магического алгоритма. Со слов Фила Шиллера, технология работает следующим образом. В циклическом буфере вращается 4 кадра с нормальной экспозицией и 4 промежуточных кадра с пониженной экспозицией, а также 1 светлый кадр с более длинной выдержкой. Далее нейронный движок анализирует все кадры и склеивает удачные фрагменты между собой.

Принцип работы похож на вариант реализации от Google, но за счёт того, что нужно склеить снимки с 3 разными экспозициями, такой алгоритм гораздо сложнее реализовать на практике, не получив артефакты типа гоустинга и агрессивной компрессии цвета. Более того, такой метод теоретически должен быть более затратен для вычисления.  Но стоит отдать должное Apple, потому, что они не только успешно это реализовали, но добились вычисления в реальном времени, за счёт плотной интеграции со своим железом. То есть на экране iPhone в камере вы видите то, что получится на фотографии, Google таким похвастаться не может.

Но Google может другое: они реализовали подобный алгоритм и в при съёмке видео вплоть до 30 кадров в секунду, что вообще взрывает мозг!

via GIPHY

Итого, преимущества алгоритма от команды Gcam:

• Значительно уменьшаются шумы, практически без потери детализации.
• Почти полное отсутствие артефактов.
• Естественная цветопередача.
• Чёткая краника даже при условии быстрого движения в кадре.

Но у такого подхода, конечно есть недостатки. Во-первых, во время съёмки непонятно, каким получится итоговый снимок, потому как в видоискателе отображается картинка прямиком с матрицы, без особых улучшений. А во-вторых, чтобы посмотреть результат придётся немного подождать пока снимок обработается. И иногда это прям раздражает. Но итоговый результат того стоит!

А если вам интересно поглубже изучить как работает алгоритм полное описание его работы, вплоть до математических формул, есть в свободном доступе на сайте Стэндфордского университета.

 

За подготовку материала благодарим Антона Евстратенко.

Специалисты ресурса MyFixGuide разобрали флагманский смартфон Galaxy S6 от Samsung, который был представлен южнокорейской компанией в начале марта на выставке MWC 2015.

Внутри гаджет оказался таким же аккуратным, как и снаружи. Однако отделить части было не так просто, как в предыдущих моделях линейки Galaxy S.
(далее…)

Несколько дней назад специалисты iFixit получили в распоряжение вторую версию очков виртуальной реальности Oculus Rift, предназначенную для разработчиков игр и приложений. Как обычно, гаджет был разобран на части. Но в этот раз специалисты нашли внутри нечто совершенно неожиданное.

 

При разборке обнаружился смартфон Galaxy Note III. Если говорить точнее, то в очках был применен не сам аппарат, а его дисплей с сенсорной поверхностью и фронтальной панелью, на которой даже сохранился логотип Samsung.
(далее…)

На днях специалисты ресурса uBreakiFix получили в распоряжение новый флагманский смартфон от компании LG и, в первую очередь, решили оценить ремонтопригодность гаджета.

 

По словам сотрудников веб-ресурса, новый аппарат от южнокорейского производителя очень легко разбирать. Большинство крепежных элементов скрыты под задней крышкой смартфона. Для доступа к основной плате, специалистам нужно было открутить всего 14 винтов.
(далее…)