В мире мобильной электроники есть несколько глобальных выставок достижений (таких как MWC, например), но если ты один из ведущих брендов отрасли, то можешь и сам устраивать подобные выставки своих достижений. Так или иначе, азиатские компании Samsung, VIVO, Huawei, OPPO и другие в разное время представляют новые технологии, которыми не может похвастаться больше никто. Демонстрация инновационных технологий показывает превосходство компании над конкурентами, позволяет получать звонкую монету не только от покупателей, но и от инвесторов. Первопроходцы новых технологий демонстрируют достижение, и если оно выглядит перспективным, то конкуренты немедленно начинают разрабатывать свой собственный вариант, часто превосходя первоисточник. В этом материале было решено сосредоточиться на мобильной фотографии как на чуть ли не единственной вещи, которая продает флагманы.

История датчиков RGBW

Начать стоит с основ. Все современные датчики камер (это штуки, на которые падает свет) построены на светочувствительных элементах, которые путем применения соответствующего фильтра специализированно обрабатывают свою часть спектра. Массив фильтров, который накрывает светочувствительные элементы, принято называть аббревиатурой, которая составлена из первых букв цветов, входящих в массив, например, RGB – красный (red), зеленый (green) и голубой (blue).

Цветовая схема RGB цифровой фотокамеры

Со временем этой аббревиатурой стали называть весь фотодатчик целиком, что значительно сокращает текст и дает понимание о его типе. После произведения снимка полученное месиво данных аппаратно и программно обрабатывается процессором фотомодуля, преобразуя уровень яркости этих трех цветов на полотне матрицы во все остальные цвета. В лабораторных условиях любой цвет можно получить даже из двух, красного и зеленого, но на практике погрешности техники и неблагоприятные условия освещения делают невозможной такую схему. Стандартный RGB-датчик в разное время подвергался модернизациям, в массив фильтров добавляли четвертый, изумрудный (RGBE), изменяли один (RYB, замена зеленого на желтый, как в модуле Sony IMX650, примененном в Huawei P30 Pro и других 30-ках, кроме лайт-версий) или заменяли всю цветовую схему (CYM, голубой, желтый и пурпурный, распространения не получила).

Чаще всего модернизации подвергались оптика, ПО для обработки изображения, моторчики для фокусировки блока линз и прочая мелочевка. Весь процесс приема и обработки цвета RGB-датчиком дотошно и более чем хорошо описан в статье Дмитрия Крупского, которую крайне рекомендую к прочтению всем заинтересованным. Так и было, пока корпорации наконец то не взялись за ум и не стали модернизировать базовые технологии.

Sony

Самыми первыми ласточками RGBW-датчиков должны были стать 13- и 8-мегапиксельные HDR-модули, представленные Sony в 2012 году. Идея была проста и понятна: добавление четвертого фильтра к стандартной RGB-схеме, который бы реагировал исключительно на смесь всех цветов спектра, т.е. на белый свет, давая процессору цифровую конкретику понятия «уровень освещенности» по тому же каналу, что и все другие данные с матрицы. И эта технология работала в лабораторных условиях, фотопроцессор вместо ночного серого мыла выдавал чистые яркие цвета, отличные для своего времени.

Сравнение образцов снимков RGB и RGBW при слабом освещении (10 люкс)

Применение четвертого «белого пикселя» (прошу без сарказма в комментариях, это название из официальной информации разработчика) в наборе фильтров улучшило ситуацию вокруг главной проблемы мобильного RGB-датчика – недостатка света. Увы, без дополнительной постобработки изображения применение RGBW-датчика делало весь снимок размытым и влекло за собой необходимость ввода дополнительных средств аппаратной обработки. И это стало основной проблемой того времени (нехватка производительности для обработки RGBW-кодировки без уменьшения разрешения снимка), что в итоге и поставило крест на коммерческом производстве фотомодулей IU135F3-Z и IU134F9-Z (IMX134 и IMX135), которые должны были стать RGBW-первенцами, но в производство они пошли в стандартном RGB-варианте.

Huawei

В 2015 году компания Huawei первой в мире в составе своего флагмана Huawei P8 довела RGBW-матрицу до коммерческих продаж.

Неплохо для 2015 года

В общем и целом, камера P8 до сих пор держит высокую планку по дневным фотографиям, а в ночном режиме может посоревноваться с современными смартфонами. Увы, применение RGBW-датчиков ограничилось выпуском только двух моделей смартфонов, Huawei P8 и Mate S, технология была еще слишком сырая, слишком дорогая и, похоже, не получила понимания в руководстве компании.

Vivo

Переходящее знамя RGBW приняла компания Vivo, которая в сентябре 2020 года анонсировала свою собственную разработку.

Увы, кроме заявлений о том, что датчики Vivo будут получать света до 160% больше по сравнению с традиционными RGB-датчиками, и о том, что первые модели RGBW-смартфонов появятся к концу 2021 года, мы ничего не видим. Компания затаилась.

Samsung

Вокруг готовящегося к продажам Samsung Galaxy S22 ходят самые невероятные слухи, среди которых фигурирует основная 200-мегапиксельная камера, оснащенная технологией RGBW.

Хорошо, если так, ведь тогда даже на текущем этапе развития алгоритмов обработки изображения мы получим всю пользу от RGBW, даже если для этого финальный снимок получится более низкого разрешения. Даже если это будет всего 24 МП.

OPPO

19 августа 2021 года на мероприятии OPPO Future Imaging Technology в Шэньчжэне компания представила ряд инноваций, которые в значительной мере стирают границы между классическими цифровыми фотоаппаратами и мобильными камерами смартфонов. Среди этих инноваций и главный герой этого материала – RGBW-датчик. Приведу цитату:

Цитата:

Датчик RGBW нового поколения изготовлен с использованием передовых технологий производства и обработки, что увеличивает уровень вычислительной мощности, необходимой для выполнения сложных алгоритмов, и максимизирует объем данных, извлекаемых через белые пиксели датчика. Запатентованный OPPO алгоритм пикселей 4-в-1 помогает существенно повысить цветовые характеристики сенсора, предотвращая такие проблемы, как неточность цвета и муаровые узоры. Кроме того, передовая технология изоляции пикселей DTI на новом датчике эффективно предотвращает субпиксельные перекрестные помехи и улучшает качество изображения. Наш датчик RGBW не только улучшает съемку фотографий при слабом освещении, но и делает портреты более выразительными, как на фото, так и на видео, делая более естественной текстуру, контраст и цвет кожи. Новый датчик будет коммерчески выпущен в продуктах OPPO с четвертого квартала 2021 года.

Хорошо, если так, не терпится посмотреть обзор возможностей камеры.

Заключение

Из всех существующих технологий для улучшения качества снимков, сделанных на смартфон, применение RGBW-датчиков кажется самым перспективным. Да, параллельно этому веянию идет улучшение программных алгоритмов постобработки снимков, но до радикального изменения качества еще очень далеко, так как…. Производительности смартфонов для хорошей ИИ-обработки все равно не хватает. Приведу в пример личный опыт использования ПО Gigapixel AI, которому для вменяемо быстрой работы требуется видеокарта уровня Nvidia GTX1080 или лучше:

Было:

Образец фотографии в режиме макро из недавнего обзора Lenovo K13

Стало:

Автоматическая обработка снимка Gigapixel AI в самом агрессивном режиме (только для демонстрации возможностей)

Если вы не заметили разницы, то вот еще один пример. Самая первая иллюстрация в материале до обработки выглядела так:

А до тех пор улучшение базовых технологий, таких как RGBW, — это единственный способ получения хорошего снимка. Из этого следует, что RGBW станет новым коммерческим преимуществом и мы увидим эту аббревиатуру на коробках с новыми смартфонами от ведущих брендов уже осенью 2021 года.