Когда камеры в телефонах убьют зеркалки?

Возможно, что некоторые из читающих сейчас эти строки подумают, что на написание этого текста меня сподвиг недавний анонс Galaxy Note 8. Это не так, по-моему, совершенно очевидно, что в контексте камеры Samsung выступил в роли догоняющего. Все дело в том, что я пару недель назад совершил апгрейд -- поменял свою Sony RX100 первого поколения на четвертое поколение. Надеюсь, что чуть позже я поделюсь подробными впечатлениями от этой рокировки, но сегодня я хочу коснуться темы, о которой писал уже не раз (показательно, что моя заметка двухлетней давности о RX100 называлась "Как камерам выжить под натиском телефонов").

Сразу оговорюсь, что статей на подобную тематику в последнее время появилось немало (к примеру, "Smartphones killed the compact and now they're coming for entry-level ILCs"), причем есть среди них и материалы из серии "снимал и буду снимать на камеры, в пекло эти ваши новомодные смартфоны" (один из примеров), правда, аргументация там обычно на уровне стариковского брюзжания, по своей сути весьма схожая с речами адептов бумажных книг о "тактильных ощущениях и запахе бумаги". Очень надеюсь, что у меня получится бросить взгляд на обсуждаемый вопрос с более объективных позиций.

***

Первый фактор, с которого хотелось бы начать, не имеет никакого отношения к технической части и качеству снимков. Фактор социальной мотивации. 
Ценность огромного числа современных фотографий напрямую определяется возможностью тут же выложить их в Сеть. Выложить и забыть навеки. А если фотку нельзя тут же выложить, то зачем вообще ее делать?

Сравните это поведение с тем, как относились к фотографии в досетевую эпоху -- обычно снимок попадал в семейный альбом, где ценность его, как ценность хорошего вина, только возрастала с каждым годом. 

В попытках спасти свой бизнес, производители камер неоднократно пытались интегрировать в них Интернет функции, вплоть до возможности таки да, запостить фоточку в фейсбук, но все это работало из рук вон плохо, было морочливым, и, в конце концов, скончалось. Включая очень смелый эксперимент 2-in-1 от Samsung под названием Galaxy Camera... Большое число современных камер умеет передавать фотки по Wi-Fi на смартфон, но пользуются этой функцией единицы. Все равно слишком сложно. Даже с NFC.  

Вот и получается, что для значительного числа людей смартфоны уже убили камеры своими безграничными возможностями поделиться кадром здесь и сейчас.

Следующий момент. Размер экрана.
Люди все больше и больше потребляют контент (в том числе и фото) с маленьких экранов. Полагаю, что получился бы чертовски занятный график, если можно было бы по горизонтали отложить года, а по вертикали -- средний размер экрана компьютера, за которым люди проводили свое время (смартфоны и планшеты это тоже компьютеры, если что... правда, черт его знает, что делать с умными телевизорами). Так вот, думаю, что долгие годы этот график показывал бы монотонный рост в гору (компьютерная индустрия приходит в массы и стоимость компьютерного железа постепенно падает, потом появление и удешевление LCD технологии и т.д.), но где-то с начала 2010-х годов рост остановился, а потом и вовсе пошел на спад. Понятно, что есть тренд роста средней диагонали смартфонов, но, думаю, что он не так уж и важен в контексте значительного уменьшения работы с классическими мониторами на ПК... Падение нашего графика -- приход той самой эры "пост ПК", эры смартфонов и планшетов. Это звучит несколько парадоксально, но прогресс привел к тому, что люди стали чаще использовать экраны с маленькими диагоналями.

Какая тут связь с фотографией? Самая прямая.
Уверен, что большинству из вас знаком этот эффект -- снимаешь что-то на телефон и кадр вызывает прямо таки восхищение при просмотре его тут же на смартфоне, по горячим следам. Потом появляется возможность посмотреть этот же кадр на экране побольше -- компьютере или планшете -- и вся магия куда-то улетучивается. Изображение выглядит плохо, а многочисленные технические огрехи бросаются в глаза даже людям, далеким от темы фотографирования.
Поэтому люди, беспрерывно проводящие время за маленькими экранами своих смартфонов, это серьезно возрастающие шансы для технически несовершенных фотоснимков. Зачем платить больше, если на маленьком экране разницы все равно не видно? 

Идем дальше. Еще один, совершенно не очевидный фактор. Уровень грамотности зрителя, его "насмотренность", личный багаж знаний, который используется при оценке снимка. К сожалению (а может быть и к счастью), подавляющее большинство людей, снимающих на телефоны, не имеют достаточного визуального опыта для адекватной оценки технического качества фотографий.
Понимаю, что тут попахивает высокомерием, снобизмом, вкусовщиной, но дела, к сожалению, обстоят именно так. К таким выводам я пришел, много лет наблюдая за тем, что выкладывается и как обсуждается в социальных сетях, анализируя результаты многочисленных слепых тестов камер. Массовый вкус в фотографии (впрочем, как и в других областях, вроде музыки или кинематографа) особым изяществом не отличается, и производители, вроде Samsung, которые идут у него на поводу, неизменно побеждают в этих самых злополучных слепых тестах, но заставляют хвататься за головы тех, кто хоть немного разбирается в теме (например).
Неспособность адекватно оценить качество снимков приводит к тому, что люди оказываются весьма непритязательны и вполне удовлетворяются теми результатами, которые им дают камеры мобильных телефонов. Занятный факт по теме -- Sony неоднократно делилась информацией о том, что для большинства покупателей компактных камер из серии RX100 это далеко не первая камера. Обычно у этих людей уже есть на хозяйстве камера, причем обычно это камера продвинутого, а не начального уровня.

Т.е. топовые компакты, прямые конкуренты современных смартфонов, обычно оказываются в руках людей понимающих, которые хорошо разбираются в фотографии и, соответственно, имеют повышенные требования к качеству снимков.

***

Теперь хотелось бы более подробно рассмотреть то самое "качество снимков", из чего оно складывается, и как с этим обстоят дела у камер в телефонах.

Если мы говорим о снимках на типичную широкоугольную камеру (обычно это ~28 мм ЭФР) современного смартфона при достаточном освещении (ISO 100 или ниже), то нельзя не признать очевидный факт -- качество тут обеспечивается более чем достаточное даже для самого взыскательного зрителя. Точка.
Понятно, что динамический диапазон снимка не будет таким же, как на Sony A7R II (хотя HDR алгоритмы в некоторых телефонах работают прямо таки до неприличия круто). Понятно, что некоторые производители серьезно ухудшают результаты ужасно агрессивными jpeg движками (и снова привет тебе, Samsung!). Понятно, что даже на базовых ISO сенсоры телефонов довольно ощутимо шумят, а их типичное разрешение сегодня это "жалкие" 12 мегапикселей... И, тем не менее, факт остается фактом -- снимки на широкий угол при хорошем свете это та вершина, которая покорилась камерам современных флагманов. (По теме можно почитать мое исследование камеры Galaxy S7 или, к примеру, отличный материал о том, что можно выжать из raw файлов Galaxy S8).

В этом месте самые нетерпеливые читатели должны возмутиться: "чего ж тебе ещё надо, собака?". Окей, теперь давайте поговорим о тех моментах, с которыми у мобильных камер есть определенные трудности.

Сохранение качества картинки с ростом ISO (съемка при недостатке освещения).
Да, в этой области недавно были довольно заметные подвижки (связанные, кстати, с увеличением размера сенсора до 1/2.55"). Да, кроме размера сенсора можно еще бороться за светосильный объектив, но это все равно упирается ровно в ту же самую главную проблему -- проблему габаритов фотомодуля. Да, существует оптическая стабилизация, но с ее помощью можно снимать далеко не все сюжеты. Да, алгоритмы шумоподавления совершенствуются, но тут можно лишь бороться с шумовыми артефактами, а вот потерянные из-за этого шума детали никакой математикой не восстановишь... Суровая правда такова, что кардинальным образом ситуация в этой области в ближайшие годы вряд ли изменится, потому что тут все дело в физике, а ее законы, как известно, неумолимы.

Процесс фотографирования это регистрация фотонов сенсором камеры. При недостаточном освещении количество фотонов падает и становится важно, какой площадью ты их пытаешься уловить. Сенсор 1", который ставят в современные продвинутые компакты типа вышеупомянутой Sony RX100, имеет в пять раз больше площадь, чем площадь фотосенсора в нынешних флагманских смартфонах. Ну а полный кадр имеет возможность ловить в 15 раз больше света, чем телефон. Это огромная разница. Просто пропасть. И пока что совершенно непонятно, как телефонные камеры смогут перебраться через нее.

Переменное фокусное расстояние ("зум").
В свете того, что iPhone 7 Plus с двумя фотокамерами с нами аж с прошлого года, а в этом году мы увидели ответку от Samsung в лице Note 8, много людей считает, что вопрос зума в телефонах даже если пока что полностью не закрыт, то будет закрыт совершенно точно в самом ближайшем будущем. Как по мне, рановато от радости сосать концы друг другу, ибо в данный момент нет совершенно никаких предпосылок для такого оптимизма...
Пользуясь случаем, напишу специально для вышеупомянутого безграмотного большинства, которое ни фига не понимает в фотографии, что зум-объектив это не блажь, необходимая исключительно для трюков, типа сделать в отпуске крутой кадр с вон той летящей вдалеке чайкой, а для совершенно банальной, ежедневной съемки сюжетов с людьми, когда в портрете нужно иметь побольше человека, и поменьше окружающего его пространства. И чтобы лицо при этом не выглядело как аквариум для золотых рыбок.

Так вот, с разнообразием фокусных расстояний у мобильных телефонов дела обстоят пока что весьма печально. Мы снова упираемся в физику, которая гласит: для обеспечения той же самой светосилы на большем фокусном расстоянии, нам нужен объектив с диафрагмой пропорционально большего диаметра. Именно поэтому все зум-объективы с переменной светосилой более темные на длинном конце фокусных расстояний. И именно поэтому, к примеру, объектив Canon 300 mm f/2.8 весит 2.5 кг, а Canon 400 mm f/2.8 -- почти четыре. Вооружившись этим нехитрым знанием, смотрим на камеру того самого iPhone 7 plus. Ух ты! Оказывается широкоугольный сенсор у нас размером 1/3", а "теле" существенно меньше, всего лишь 1/3.6". Более того, для широкого угла используется объектив со светосилой f/1.8, а для "теле" объектива более чем на стоп темнее -- всего лишь f/2.8. "Теле" камера существенно хуже камеры широкоугольной, т.к. Apple нужно было серьезно бороться за ее габариты. Причем эта камера настолько хуже, что в условиях нехватки света, на фокусных, которые должны были бы отрабатываться "теле" камерой (зум 2x и дальше), картинка все равно снимается с помощью широкоугольного сенсора (т.е. обычный цифровой зум дает лучшие результаты, чем сенсор с объективом, специально предназначенным для этого фокусного).
С Note 8, если кому интересно, ситуация совершенно аналогичная -- "теле" сенсор значительно меньше по площади широкоугольного собрата, ну и линза на стоп темнее (правда, в отличии от Apple, корейцы смогли сохранить оптическую стабилизацию).
Мораль из всей этой истории выводится простая: при современном уровне развития технологий и очень жестких требованиях к габаритам фотомодуля просто физически невозможно получить камеру с нормальным фокусным расстоянием (~50 мм ЭФР), которая по своим характеристикам существенно не уступала бы широкоугольной камере. И это я даже не заикаюсь про фокусные длиннее нормального угла (к которым на самом деле принято применять приставку "теле") или про непрерывный оптический зум, вместо ужасного цифрового, который повсеместно используется сегодня.

Эффект малой глубины резкости ("боке").
В случае смартфонов ни о какой возможности получить маленькую ГРИП физическим образом речи идти не может -- используемые сенсоры настолько малы, что хоть какое-то размытие фона можно наблюдать разве что при макросъемке, что, очевидно, не сильно полезно, с учетом того, что самые востребованные сюжеты с этим эффектом это, разумеется, портреты.
Как мы знаем, при наличии двух фотомодулей эффект боке научились генерировать программным образом. Одна и та же сцена наблюдается под немного разными углами, что дает возможность рассчитать расстояние для каждого пикселя на матрице, т.е. построить карту глубин и уже на ее основании "размыть" пиксели с силой, пропорциональной их удаленности от расстояния "фокусировки".

Кликабельно, не поленитесь сбегать к большому монитору

За счет того, что эффект этот во многом достигается программным способом и сам по себе весьма ресурсоемок, в этой области определенно стоит ждать дальнейших улучшений. Те снимки с Note 8, которые я видел, говорят о том, что в плане реалистичности симуляции размытия, Samsung добилась ощутимо лучших результатов, чем Apple. Последние же, в свою очередь, обещают нам значительный скачек в качестве с релизом iOS 11.
На мой взгляд, симуляция боке это очень крутая фича, а главное, что ее дали в руки людям, которые считают, что именно эта штука отличает крутые профессиональные снимки, снятые на огромные черные зеркалки™, от снимков простых смертных. Понятно, что работает это пока что совсем не идеально, но, опять же, с учетом того, что смотрят все это на тех самых маленьких экранах...
Лично для меня главный сдерживающий фактор тут даже не огрехи этой самой симуляции, которая, понятно, будет только улучшаться, а ограниченность возможностей "теле" камеры в телефонах, о которой мы говорили выше.

Пример эффекта в Note 8 (кликабельно). 

У меня вопросы больше к качеству картинки в целом. Даже в таком низком разрешении. 

Ну и закончить обсуждение технических моментов мне хотелось бы довольно заурядным снимком из семейного альбома, который бы продемонстрировал все те вещи, о которых я говорил.

Кликабельно. Вы уже поняли, что смотреть надо на экране нормального размера.

Снято на RX100 первого поколения, камеру, которую можно таскать практически в любом кармане, точно так же, как и смартфон.
Первое -- ISO 400, значение, на котором камеры телефонов начинает довольно неприятно шуметь.
Второе -- фокусное 90 мм ЭФР. Совершенно недоступное для телефона значение.
Третье -- эффект боке. Не супер выраженный, зато настоящий, без всяких косяков и приколов.

***

Ну что же, пришло время делать какие-то выводы и ответить на заданный в начале вопрос -- "так когда же смартфоны убьют зеркалки?"... 

В отличии от секса, фотография это история о том, когда размер, к сожалению, имеет значение. И пока между размером сенсора в "настоящих" камерах и сенсором в телефонах сохраняется существенная разница в площади, будет сохраняться и весьма существенная разница в качестве изображения; в той же степени история про размеры касается и размера объективов.
Рассчитывать на то, что придумают какую-то нереальную прорывную технологию в этой области или на то, что возросшая вычислительная мощь перекроет "физические" ограничения, увы, не стоит.
Другое дело, что эта разница в качестве изображения нужна далеко не всем и далеко не все обладают достаточным опытом, чтобы для начала ее хотя бы заметить.

Выходит, что главным фактором, сдерживающим сегодня качество камер в смартфонах, является мода на их маленькую толщину. Большой сенсор (с соответствующим объективом) требует соответствующей толщины корпуса (или соответствующей нашлепки на нем). За примерами ходить сильно далеко не надо. Nokia N8, выпущенная в 2010-м году, с сенсором 1/1.8" снимала так, что может и сегодня, спустя семь лет, конкурировать с нынешними флагманами. Только вот толщина у нее была 13 мм -- непозволительно много по нынешним меркам.

Что же касается бизнеса в области традиционных камер... Полагаю, что правы те, которые говорят о том, что рынок камер начального уровня будет сжиматься. Конечно, человек понимающий может взять самую дешевую кроп зеркалку, взять к ней самый дешевый фикс-объектив (ну да, полтинник f/1.8) и за смешные деньги выйти на уровень, который принципиально недоступен камере из сильно более дорого смартфона. Но речь в контексте весьма туманного будущего entry level камер идет о совершенно другой категории людей. О тех, кто покупает простенькую зеркалку с китом, ставят ее в "зеленую зону" и, обливаясь семью потами, таскают ее за собой во все путешествия и поездки. Снимает эта категория граждан мало и плохо, без всякой искры и задора, ибо получаемые результаты не приносят им никакой радости. Но где-то в глубине души они продолжают уверять себя, что все делают правильно, ведь у них же "зеркалка"! Понятное дело, что когда до всех этих людей дойдут смартфоны с камерами, как у нынешних флагманов, они свою зеркалку где-то "потеряют" и не станут за ней слишком горевать...

Ну а с рынком продвинутой фототехники, для людей понимающих или зарабатывающих с помощью нее деньги, я уверен, все будет в полном порядке... Схожу в фотомагазин, Sony A9 пощупаю что ли...