Van 0, 11 megapixels tot neurale netwerken-assistenten: hoe camera's evolueerden in smartphones

2024 Auteur: Malcolm Clapton | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2023-12-17 04:06

Een korte excursie in de geschiedenis van mobiele fotografie.

De camera in een smartphone is een integraal onderdeel van ons leven geworden: met zijn hulp kun je altijd een belangrijk moment vastleggen en delen met anderen. Maar voordat dit werkelijkheid werd, was er 20 jaar technische vooruitgang, herverdeling van de markt voor fotoapparatuur en vele innovaties nodig. We besloten te onthouden hoe mobiele fotografie ons dagelijks leven binnendrong en welke bedrijven het eenvoudig en toegankelijk maakten.

De eerste cameratelefoons

In 1999 verscheen de camera voor het eerst in de telefoon: het Japanse bedrijf Kyocera bracht het VP-210-model uit, waarmee videogesprekken konden worden gevoerd. De camera bevond zich vooraan en legde het gezicht van de eigenaar vast met een snelheid van 2 frames per seconde. Ze kon ook selfies maken met een resolutie van 0, 11 megapixels en deze opslaan in het geheugen van het apparaat in een hoeveelheid van maximaal 20 stuks.

In de daaropvolgende jaren ontwikkelden mobiele camera's zich snel onder de hevige concurrentie, en al in 2004 werd de mijlpaal van 1 miljoen pixels (1 megapixel) bereikt. En in 2005 werd de markt opgeschrikt door twee modellen die de eerste cameratelefoons genoemd mogen worden: Nokia N90 en Sony Ericsson k750i. Ze droegen 2-megapixel autofocuscamera's en maakten scherpe foto's, geen wazige abstracties. Het was toen dat de houding van gebruikers ten opzichte van mobiele fotografie begon te veranderen: thematische groepen verschenen op Flickr, mensen begonnen foto's die op hun telefoon waren ontvangen uit te wisselen en te bespreken.

Met elk volgend jaar is het aantal mensen dat foto's maakt met de telefoon exponentieel gegroeid. De introductie van de iPhone in 2007 veranderde de houding ten opzichte van monofunctionele apparaten: smartphones begonnen de mp3-spelers te vervangen en vervolgens amateurfoto- en videocamera's.

Dageraad van Instagram

De cameramarkt stortte in 2010 in met de lancering van Instagram. Gebruikers wilden zo gemakkelijk en snel mogelijk een aantrekkelijke foto krijgen en deze op sociale netwerken plaatsen.

Tegelijkertijd is de kwaliteit van mobiele camera's verbeterd. De iPhone 4s, geïntroduceerd in 2011, ontving een 8-megapixelcamera en lichtgevoelige optica met een diafragma van f / 2, 4. Deze kenmerken dekten de meeste behoeften: op een knop drukken, een helder frame krijgen en dit uploaden naar Instagram.

In de loop van de tijd is de verwerking van afbeeldingen in smartphones agressiever geworden: contrast, verzadiging en contourscherpte krijgen prioriteit en de natuurlijkheid van de afbeelding vervaagt naar de achtergrond. Maar er zijn ook pogingen gedaan om professionele technologie naar mobiele camera's te brengen. Dus maakte Nokia in 2012 de 808 PureView cameratelefoon.

Het model onderscheidde zich door kenmerken die voor zijn tijd fenomenaal waren. De cameraresolutie was 41 megapixels en de fysieke grootte van de sensor was 1/1, 2. Verder was hij voorzien van een mechanische sluiter, ingebouwd ND‑filter, Carl Zeiss lens met f/2,4 diafragma en xenon flitser.

Helaas hadden andere fabrikanten geen haast om het voorbeeld van Nokia te volgen en vertrouwden ze op filters en andere verfraaiingen.

Meer camera's, goed en anders

Op een gegeven moment besloten de bedrijven om het aantal camera's in smartphones uit te breiden. In 2011 werden de HTC Evo 3D en LG Optimus 3D uitgebracht, die elk twee lenzen gebruikten om stereoscopische foto's te maken. De technologie bleek echter niet te worden geclaimd en fabrikanten vergaten dergelijke experimenten jarenlang.

In het voorjaar van 2014 kwam de HTC One M8 op de markt. De smartphone kreeg een hulpmodule om diepte te meten en het object van de achtergrond te scheiden. Zo implementeerde het bedrijf de portretmodus twee jaar eerder dan Apple.

Een echte hausse vond plaats in 2016, toen de grootste fabrikanten hun oplossingen presenteerden. Tegelijkertijd was er geen eenduidig beeld waarom een smartphone twee camera's nodig heeft. Huawei promootte bijvoorbeeld zwart-witfotografie met de P9, die het samen met Leica ontwikkelde. De LG G5 vertrouwde op shirik en Apple introduceerde een telelens voor portretten en optische zoom in de iPhone 7 Plus.

Het bleek dat twee camera's niet de limiet zijn. Nu zijn bijna alle smartphones op de markt uitgerust met drie lenzen met verschillende brandpuntsafstanden, evenals camera's voor macrofotografie en dieptemeting.

Toenemende kenmerken

De kwaliteit van mobiele camera's is altijd beperkt geweest door fysieke beperkingen: door de geringe dikte van de behuizing konden smartphones niet worden uitgerust met hoogwaardige optica en grote sensoren. Gebruikers eisten echter verbeteringen, bedrijven probeerden aan hun behoeften te voldoen.

Dus eindigden we met camera's die een paar millimeter uit het lichaam staken. Ook de fysieke afmetingen van de sensoren zijn gegroeid: waar ze vijf jaar geleden nog binnen 1/3 schommelden, zijn nu de Samsung Galaxy S20 Ultra en Huawei P40 met 1/1, 3 sensoren op de markt verschenen. De beeldsensoren zijn bijna negen keer vergroot, wat de kwaliteit van foto's aanzienlijk heeft verbeterd.

Door het grote oppervlak van de sensoren kon de resolutie worden verhoogd. Mobiele camera's van 48 MP en 64 MP zijn de norm geworden, terwijl Samsung en Xiaomi de mijlpaal van 108 MP al hebben bereikt. Foto's met een dergelijke resolutie wegen echter te veel, dus gingen de ingenieurs voor een truc: informatie van aangrenzende pixels wordt gecombineerd. Dit verlaagt de resolutie, maar in ruil daarvoor krijgen we minder ruis en een groter dynamisch bereik.

Wat is het volgende

Al deze innovaties hebben van smartphones een ideale vervanging gemaakt voor digitale point-and-shoot-camera's. Toch hebben ze nog ruimte om te groeien. En zelfs als de fysieke kenmerken het plafond raken, komt software altijd te hulp.

Nu komt computationele fotografie in een stroomversnelling: de camera maakt een reeks afbeeldingen en op basis daarvan verzamelen neurale netwerken het perfecte frame, waarbij ruis wordt onderdrukt, de helderheid wordt gelijkgemaakt en de kleur wordt gecorrigeerd. De methode wordt gebruikt in Google Pixel 4, iPhone 11, Huawei P40 en vele andere smartphones. De verwerking gebeurt automatisch en onmerkbaar voor de gebruiker - hij ziet alleen het resultaat.

Naarmate de prestaties toenemen, worden de mogelijkheden van camera's breder. Ze kunnen al video opnemen en realtime verwerking uitvoeren: de achtergrond vervagen of zwart-wit maken, waardoor objecten in kleur blijven. Ook de richting van augmented reality ontwikkelt zich: Apple heeft de iPad Pro al uitgerust met een LiDAR-sensor voor het werken met AR-applicaties, en binnenkort verschijnt de technologie ook in de iPhone.

Mobiele camera's worden een hardware-softwarecomplex waarvan we de mogelijkheden niet helemaal begrijpen. Daarom is het interessanter om de laatste ontwikkelingen op dit gebied te volgen en zelf te testen.