Как смартфоны Huawei P20 и P20 Pro стали лидерами рейтинга DxOMark: Подробный разбор

27 марта в Париже были представлены флагманские смартфоны Huawei серии P20. Неудивительно, что смартфоны P20 Pro и P20 заняли два первых места в рейтинге DxOMark. Однако смартфону P20 Pro удалось получить на 10 очков больше, чем действующему лидеру рейтинга. Разбираем как и почему это произошло?

Будучи новейшим флагманским смартфоном Huawei, P20 Pro играет по своим правилам. Он оснащен первой в мире системой из трех камер. Он не только открывает новые технические возможности, но и задает новый тренд в области развития мобильной фотографии, превосходя все мыслимые ожидания.

Целью этой статьи является анализ революции на рынке смартфонов, начатой серией P20, с двух точек зрения: технического прорыва и усовершенствованных алгоритмов работы.

1. Уникальная система камер

Инновационная тройная камера Leica разрешением 40 МП

Главной чертой, отличающей P20 Pro от других современных смартфонов, является первая в мире тройная камера. Huawei работает совместно с Leica на протяжении нескольких лет. Это сотрудничество было отмечено выходом серии смартфонов с двойными камерами Leica, обладающими передовыми возможностями в области фотографии.

При разработке серии P20 Huawei снова сотрудничал с Leica - новейший флагман компании оснащен объективом VARIO-SUMMILUX с тремя линзами. Основной объектив смартфона P20 Pro обладает 40-мегапиксельным сенсором размером 1/1,7 дюйма, диафрагмой F1.8 и эквивалентным фокусным расстоянием 27 мм.

Второй объектив оснащен 20-мегапиксельным черно-белым сенсором с диафрагмой F1.6 и фокусным расстоянием 27 мм.

Наконец, впервые в истории появилась третья камера с 8-мегапиксельным сенсором с длиннофокусным зум-объективом, поддерживающим функцию трехкратного оптического увеличения и пятикратного гибридного увеличения. Также доступна функция десятикратного цифрового увеличения.

Размер имеет значение: P20 Pro оснащен самым большим среди камер остальных популярных смартфонов CMOS датчиком изображения размером 1/1,7 дюйма. Сенсор такого размера позволяет создавать более детальные снимки, а также фотографии с  эффектом боке.

Благодаря большому размеру и несмотря на высочайшее разрешения для смартфонов, размер пикселя составляет 1,55 микрометра. Большой размер пикселей позволяет им захватывать больше света, и, как результат, повышается светочувствительность и соотношение сигнал-шум.

Благодаря продвинутой технологии объединения пикселей в смартфоне P20 Pro 40-мегапиксельный снимок с основной камеры может записываться в разрешении 10 мегапикселей. Этот метод приводит к появлению изображений с размером пикселей в 2 микрона наряду со всеми преимуществами лучшей в индустрии смартфонов светочувствительности и более широкого динамического диапазона. Смартфон HUAWEI P20 Pro поддерживает диапазон светочувствительности до 102400 единиц в условиях низкой освещенности, что не только является уникальным для мобильной фотографии, но и среди цифровых фотоаппаратов встречается лишь у топовых моделей.

Необыкновенная чувствительность позволяет P20 Pro сделать четкие снимки в условиях крайне низкой освещенности - настолько низкой, что даже человеческий глаз в ней не способен ничего увидеть.

Прекрасная работа широкого динамического диапазона

Для достижения высокой совместимости и качества фотографии при съемке объектов с задней подсветкой компания Huawei не только оборудовала смартфоны серии Р20 крайне чувствительным и мощным датчиком изображения для повышения светочувствительности вплоть до подложки, но и разработала новейший алгоритм многокадрового шумоподавления RAW изображений, позволяющего HDR изображениям достичь невиданного ранее уровня четкости.

В отличие от предыдущих вариантов при съемке HDR фотографий, в P20 Pro будет осуществляться компиляция HDR-изображений с использованием RAW-файлов. Иными словами, режим HDR в HUAWEI P20 осветляет и затемняет нужные участки изображения еще до его загрузки в память смартфона. На примере изображения с контровой подсветкой, представленном ниже, вы можете увидеть, что подобная обработка фотографии позволяет получить снимок, существенно превосходящий по качеству аналогичные снимки, сделанные на другие модели смартфонов.

Благодаря мощному техническому оснащению и процессам обработки снимков, работа нового портретного режима выглядит действительно инновационной – независимо от того, снимает ли пользователь на фоне контровой подсветки или работает в условиях низкой освещенности, фотография получается превосходной.

Новая система увеличения обеспечивает отличное качество изображения

Смартфоны с двумя камерами уже не являются чем-то новым на рынке. Для решения всеобщей проблемы плохого качества фотографии с большого расстояния все большее число производителей выпускают смартфоны, оснащенные функцией двукратного оптического увеличения. Очевидно, что пользователи сегодня ожидают увидеть эту функцию в своем гаджете. Поэтому Huawei задает новые стандарты в данной области, значительно увеличив возможности увеличения у своих новых смартфонов и представляя рынку P20 Pro с трехкратным увеличением и пятикратным гибридным увеличением. Вы можете легко переключаться между тремя фокусными расстояниями, выбирая 1x, 3x и 5x в интерфейсе камеры.

Двойные камеры служат для разных целей при увеличении менее чем в три раза. Черно-белый сенсор захватывает серое цветовое пространство для обеспечения детализации изображения и его тона, в то время как цветной сенсор отвечает за цветное цветовое пространство. После этого информация, полученная от обоих сенсоров, суммируется через наложение, выравнивание и слияние для создания окончательного снимка. Этот метод даёт лучший результат, чем традиционный метод фильтра Байера.

Для увеличения более чем в три раза к работе автоматически подключается третий объектив. Инженеры компании Huawei кропотливо работали над достижением синхронизации автоматического управления экспозицией, автоматического расчета баланса белого и автофокуса. Результатом их работы стало отличное качество фотосъемки с зумом, которое мы наблюдаем сегодня у смартфонов серии P20.

Создание модуля из трех объективов для быстрого переключения режимов увеличения изображения было непростой задачей, не говоря уже о том, что работа такого модуля должна была быть гладкой и последовательной.

Даже в режиме пятикратного увеличения Huawei P20 Pro может отлично передавать истинные цвета предметов, а также точно отображать такие мелкие детали, как волосы и глаза. Для того чтобы понять, насколько далеко Huawei сегодня оторвались от своих конкурентов, просто посмотрите на выполненные в режиме увеличения снимки, сделанные P20 Pro и другими смартфонами, и почувствуйте разницу.

Когда мы используем 10-кратный цифровой гибридный зум в Huawei P20 для съемки плаката с дальнего расстояния, его передний край по-прежнему четко виден благодаря интеллектуальной гибридной фотографии и последующей компенсации. Разница очевидна.

Концепция «Снимай то, что видишь» во всей красе

Расфокусированные снимки являются проблемой для многих пользователей, особенно при съемке движущихся объектов. У этой проблемы много причин, включая медленный автофокус и плохое качество отслеживания движения.

Кроме традиционного для Huawei автофокуса четыре-в-одном (LDAF, PDAF, CDAF и фокуса глубины поля резкости), пользователи смартфонов серии P20 теперь имеют еще одну опцию: предиктивный 4D фокус.

Как следует из названия, работа предиктивного 4D фокуса заключается в том, что движения объекта будут отслеживаться точно и быстро, что позволит пользователям смартфона запечатлеть каждый момент, который они посчитают достойным съемки.

В смартфонах серии P20 представлена система автофокуса четыре-в-одном, и благодаря дальности обнаружения новейшего лазерного сенсора их камера способна распознавать предметы на расстоянии до трех метров.

Функция предиктивного 4D фокуса позволяет автоматически отслеживать объект и предсказывать траекторию его движения для наиболее быстрой и точной фокусировки. Также, благодаря немедленному срабатыванию затвора (Zero Shutter Lag), смартфоны серии P20 позволяют пользователю снять именно то, что он видит в данный момент.

В качестве примера посмотрим на эту серию фотографий. P20 Pro может предсказать траекторию движения волос женщины и заранее установить фокус на то место, где они будут в следующие секунды. Таким образом, имея задержку срабатывания затвора, стремящуюся к нулю (1/900 секунды), смартфон P20 Pro способен с точностью заснять мельчайшие детали предмета.

Глядя на фотографии, сделанные смартфонами A и B, мы сразу же видим, что в момент окончания съемки смартфоном А волосы женщины уже упали, что является верным признаком задержки срабатывания затвора. Кроме того, изображение футболки получилось пересвеченным. Что касается фотографии, сделанной смартфоном B, то кроме задержки срабатывания затвора мы наблюдаем размытость ввиду неточного фокуса. Медленное срабатывание затвора также приводит к размытости кадра.

Более удачные селфи

Смартфоны серии P20 оборудованы фронтальной камерой разрешением 24 мегапикселя с диафрагмой F2.0. Оснащенный инновационным BSI CMOS сенсором изображения и датчиком цветовой температуры,  смартфон Р20 Pro способен корректировать цвет кожи человека благодаря работе искусственного интеллекта, который автоматически настраивает цвет кожи под различные условия освещения.

В условиях подсветки сзади мы видим, что Р20 по-прежнему в состоянии хорошо осветить лицо, как это и было сделано на левой фотографии. Тон кожи девушки на фото выглядит естественным, черты лица четко очерчены, что в сочетании с легкой ретушью создает по-настоящему потрясающий эффект. Между тем, правой фотографии не хватает правильной оптимизации цвета и ретуши, и в результате рядом с левой фотографией она значительно проигрывает.

2. Он знает: Технологии искусственного интеллекта в фотографии

Большинство пользователей смартфонов имеют лишь общее представление о фотографии и часто сами не знают, какие настройки камеры для них оптимальны.

Для улучшения пользовательских навыков своих покупателей, а также для помощи им в создании прекрасных снимков и в изучении различных режимов работы камеры, компания Huawei создала помощника на базе искусственного интеллекта.

Мастер искусственного интеллекта (умный помощник на базе искусственного интеллекта)

Huawei разработала персонального помощника для работы с данными камеры в режиме реального времени. Используя технологии распознавания сцен и распознавания лиц, а также другие заранее установленные опции, смартфон может рекомендовать использование определенных настроек и предлагать их в пользовательском интерфейсе. Ввод данных пользователя также записывается и сохраняется в памяти устройства для создания цепи обратной связи. Постоянно получая информацию при вводе данных пользователем, устройство способно самостоятельно определять различные опции и автоматически регулировать работу камер в соответствии с теми настройками, которые наилучшим образом удовлетворяют предпочтениям пользователя.

Распознавание сцен

Этот вопрос может быть разбит на три блока: обработка изображений, анализ изображений и понимание изображений.

Обработка изображений – это технология, позволяющая анализировать, редактировать и обрабатывать изображение в соответствии с визуальными, психологическими и другими потребностями пользователей. Анализ изображений в большей степени фокусируется на изучении его деталей, включающем в себя не только использование различных методов обработки изображений, но и контент- анализ, интерпретацию и обнаружение. Понимание изображения представляет собой его смысловое осознание, состоящее из ряда операций высокого уровня. Эти операции интерпретируют исходную сцену с учетом осознания деталей изображения и используют данную информацию для осуществления руководства и планирования схемы дальнейших действий - иными словами, используют методику, похожую на способность человека делать выводы.

Алгоритм распознавания сцены сочетает в себе компьютерное обучение, глубинное обучение с анализом и осознанием изображений для последующей возможности отличить одну сцену от другой.

Правила рекомендаций

Как определить оптимальные настройки для каждого варианта развития событий? Мастер искусственного интеллекта следует правилам рекомендаций. Он изучает несколько предметов на экране для распознавания основного предмета. Затем он проверяет объекты, видимые на экране, на движение, для сведения к минимуму вмешательства внешних факторов.

Предпочтения пользователя

Пользователь сам решает, хочет ли он пользоваться помощью мастера искусственного интеллекта. Чтобы отключить его, пользователю нужно просто нажать на крестик на соответствующей иконке. Мастер искусственного интеллекта возобновит работу при следующем открытии приложения камеры.

В целом, «умное» приложение на базе технологий искусственного интеллекта на смартфонах серии Р20 предусматривает работу в режиме предоставления рекомендаций. Мастер искусственного интеллекта может не только распознавать сцены и давать рекомендации, он также способен к компьютерному обучению, т.е. к оптимизации своей работы при съемке нескольких объектов. Например, при создании портрета на фоне цветов он активирует режим портретной съемки, а не режим съемки цветов.

Технологии искусственного интеллекта при стабилизации изображения

Известно, что на экспозицию фотографии влияют различные факторы: скорость срабатывания затвора (выдержка), размер диафрагмы и светочувствительность камеры. Все эти факторы имеют прямое влияние на конечный результат.

После установки параметров светочувствительности и диафрагмы вы можете увеличить скорость срабатывания затвора, тем самым увеличив время экспозиции для съемки фотографий с эффектом длинной выдержки. Однако в случае превышения минимальной скорости срабатывания затвора при ручной съемке (около 1/30 секунды для обычных смартфонов), снимки будут размытыми из-за дрожания камеры.

После того, как параметры светочувствительности установлены, следует понять, что чем меньше диафрагма, тем шире глубина поля, и тем отчетливее и богаче детали изображения. Но для обеспечения достаточного количества света, попадающего на датчик изображения, нам необходимо уменьшить скорость срабатывания затвора.

Поскольку почти все камеры смартфонов имеют фиксированную диафрагму, светочувствительность и время экспозиции камеры смартфона увеличиваются после измерения света в условиях темноты.

Светочувствительность является проблемой технического характера, а вот на время экспозиции влияет человеческий фактор, который и приводит к появлению фотографии низкого качества с плохим освещением. Самой большой проблемой при ночной съемке является дрожь в руках.

В смартфонах серии P20 применена совершенно новая технология AIS (стабилизация изображения с помощью технологий искусственного интеллекта) в режиме ночной съемки, позволяющая пользователям делать прекрасные ночные снимки за счет непрерывной экспозиции в течение 6 секунд в ручном режиме.

Смартфон использует технологию искусственного интеллекта для анализа и упорядочения особенностей каждого изображения, распознавания формы и очертаний предметов, а в конце происходит автоматическая съёмка изображений с четырехсекундным временем экспозиции. Используя алгоритмы искусственного интеллекта, Умный Помощник исправляет нежелательные последствия дрожи в руках, которые приводят к появлению «заваленных» или размытых изображений.

Для создания качественного ночного снимка он накладывает один кадр на другой, выравнивая каждый элемент фотографии. Без сомнений, такая технология является революцией в ночной съемке. Неважно, находитесь ли вы посреди безлюдной пустыни или шумного ночного рынка, с помощью смартфонов серии HUAWEI P20 вы всегда сможете сделать четкие снимки.

Что касается видеосъемки, то здесь смартфоны серии P20 применяют функцию стабилизации изображения с помощью технологий искусственного интеллекта для достижения шестиосевой стабилизации, не допускающей искажения видео из-за дрожи в руках.

3. Эффект объемного освещения в режиме портретной съемки

Смартфоны серии P20 оснащены новой функцией, позволяющей пользователю добавлять эффект объемного освещения при портретной съемке. При создании этого эффекта используется 3D моделирование в режиме реального времени для имитирования студийного освещения с учетом особенностей черт лица пользователя. Эффекты студийного освещения представлены эффектом «Бабочка», эффектом театрального освещения, эффектом классического студийного освещения и другими. Все они поддерживаются как на фронтальной, так и на задней камере. Пользователи смогут выбирать эффекты освещения в видоискателе и интерфейсе редактирования фотографий.

Умный фото-помощник

Когда смартфон видит, что фото наклонено горизонтально, умный помощник предлагает пользователю отрегулировать положение телефона. Он также может идентифицировать лица на групповой фотографии и рекомендовать наилучшие ракурсы для создания групповых селфи.

Искусственный интеллект в качестве умного помощника по другим функциям, связанным с фотографией

При использовании технологии искусственного интеллекта, поддерживаемой процессором Kirin 970 SoC, смартфоны серии P20 могут распознавать различные ситуации, в которых находится пользователь, и оказывать помощь различными способами. Например, смартфон может повысить качество увеличенных изображений текста для значительного улучшения четкости. В заключение мы бы хотели процитировать специалистов ресурса DxO:

Мы привыкли к тому, что каждое новое поколение смартфонов немного лучше предыдущего, но, глядя на полученные изображения и результаты тестов P20 Pro, создаётся впечатление, что Huawei перескочила одно или два поколения.

Результаты действительно настолько хороши. Тройная камера P20 Pro – самое значимое новшество, которое мы видели в мобильных устройствах в течение довольно долгого времени, и это по-настоящему важное явление для всей индустрии.

Новый смартфон P20 Pro способен выбирать оптимальные настройки камеры для каждой ситуации и комбинировать данные изображений трех датчиков с вычислительным алгоритмом. Это означает, что P20 Pro бьет наповал своих конкурентов практически по всем направлениям и становится лидером рейтинга камерофонов. Его зум и эффект боке работают при низком освещении на голову выше, чем у конкурентов.