Жертвам маркетинга посвящается: мегапиксели — не главное в камере смартфона! Экраны и типы матриц современных смартфонов и планшетов: какой выбрать

08.07.2019

Статья:

Устройство дисплея мобильного телефона (смартфона) и планшета. Устройство жидкокристаллического экрана. Типы дисплеев, их отличия.

Предисловие

В этой статье мы разберем устройство дисплеев современных мобильных телефонов, смартфонов и планшетов. Экраны крупных устройств (мониторов, телевизоров и т.п.), за исключением небольших нюансов, устроены аналогично.

Разборку будем проводить не только теоретически, но и практически, со вскрытием дисплея "жертвенного" телефона.

Рассматривать, как устроен современный дисплей, мы будем на примере наиболее сложного их них - жидкокристаллического (LCD - liquid crystal display ). Иногда их называют TFT LCD , где сокращение TFT расшифровывается "thin-film transistor" - тонкопленочный транзистор; поскольку управление жидкими кристаллами осуществляется благодаря таким транзисторам, нанесенным на подложку вместе с жидкими кристаллами.

В качестве "жертвенного" телефона, дисплей которого будет вскрыт, выступит дешевенький Nokia 105.

Основные составные части дисплея

Жидкокристаллические дисплеи (TFT LCD , и их модификации - TN, IPS, IGZO и т.д.) состоят укрупненно из трех составных частей: сенсорной поверхности, устройства формирования изображения (матрица) и источника света (лампы подсветки).Между сенсорной поверхностью и матрицей расположен еще один слой, пассивный. Он представляет собой прозрачный оптический клей или просто воздушный промежуток. Существование этого слоя связано с тем, что в ЖК-дисплеях экран и сенсорная поверхность представляют собой совершенно разные устройства, совмещенные чисто механически.

Каждая из "активных" составных частей имеет достаточно сложную структуру.

Начнем с сенсорной поверхности (тачскрин, touchscreen). Она располагается самым верхним слоем в дисплее (если она есть; а в кнопочных телефонах, например, ее нет).
Её наиболее распространенный сейчас тип - ёмкостная. Принцип действия такого тачскрина основан на изменении электрической емкости между вертикальными и горизонтальными проводниками при прикосновении пальца пользователя.
Соответственно, чтобы эти проводники не мешали рассматривать изображение, они делаются прозрачными из специальных материалов (обычно для этого используется оксид индия-олова).

Существуют также и сенсорные поверхности, реагирующие на силу нажатия (т.н. резистивные), но они уже "сходят с арены".
В последнее время появились и комбинированные сенсорные поверхности, реагирующие одновременно и на емкость пальца, и на силу нажатия (3D-touch -дисплеи). Их основу составляет емкостной сенсор, дополненный датчиком силы нажатия на экран.

Тачскрин может быть отделен от экрана воздушным промежутком, а может быть и склеен с ним (так называемое "решение с одним стеклом", OGS - one glass solution).
Такой вариант (OGS) имеет значительное преимущество по качеству, поскольку уменьшает уровень отражения в дисплее от внешних источников света. Это достигается за счет уменьшения количества отражающих поверхностей.
В "обычном" дисплее (с воздушным промежутком) таких поверхностей - три. Это - границы переходов между средами с разным коэффициентом преломления света: "воздух-стекло", затем - "стекло-воздух", и, наконец, снова "воздух-стекло". Наиболее сильные отражения - от первой и последней границ.

В варианте же с OGS отражающая поверхность - только одна (внешняя), "воздух-стекло".

Хотя собственно для пользователя дисплей с OGS очень удобен и имеет хорошие характеристики; есть у него и недостаток, который "всплывает", если дисплей разбить. Если в "обычном" дисплее (без OGS) при ударе разбивается только сам тачскрин (чувствительная поверхность), то при ударе дисплея с OGS может разбиться и весь дисплей целиком. Но происходит это не всегда, поэтому утверждения некоторых порталов о том, что дисплеи с OGS абсолютно не ремонтируемые - не верно. Вероятность того, что разбилась только внешняя поверхность - довольно велика, выше 50%. Но ремонт с отделением слоев и приклейкой нового тачскрина возможен только в сервис-центре; отремонтировать своими руками крайне проблематично.

Экран

Теперь переходим к следующей части - собственно экрану.

Он состоит из матрицы с сопутствующими слоями и лампы подсветки (тоже многослойной!).

Задача матрицы и относящихся к ней слоев - изменить количество проходящего через каждый пиксель света от лампы подсветки, формируя тем самым изображение; то есть в данном случае регулируется прозрачность пикселей.

Немного детальнее об этом процессе.

Регулировка "прозрачности" осуществляется за счет изменения направления поляризации света при прохождении через жидкие кристаллы в пикселе под воздействием на них электрического поля (или наоборот, при отсутствии воздействия). При этом само по себе изменение поляризации еще не меняет яркости проходящего света.

Изменение яркости происходит при прохождении поляризованного света через следующий слой - поляризационную пленку с "фиксированным" направлением поляризации.

Схематично структура и работа матрицы в двух состояниях ("есть свет" и "нет света") изображена на следующем рисунке:

(использовано изображение из нидерландского раздела Википедии с переводом на русский язык)

Поворот поляризации света происходит в слое жидких кристаллов в зависимости от приложенного напряжения.
Чем больше совпадут направления поляризации в пикселе (на выходе из жидких кристаллов) и в пленке с фиксированной поляризацией, тем больше в итоге проходит света через всю систему.

Если направления поляризации получатся перпендикулярными, то свет теоретически вообще проходить не должен - должен быть черный экран.

На практике такое "идеальное" расположение векторов поляризации создать невозможно; причем как из-за "неидеальности" жидких кристаллов, так и не идеальной геометрии сборки дисплея. Поэтому и абсолютно-черного изображения на TFT экране не может быть. На лучших LCD экранах контрастность белое/черное может быть свыше 1000; на средних 500...1000, на остальных - ниже 500.

Только что была описана работа матрицы, изготовленной по технологии LCD TN+film. Жидкокристаллические матрицы по другим технологиям имеют схожие принципы работы, но другую техническую реализацию. Наилучшие результаты по цветопередаче получаются по технологиям IPS, IGZO и *VA (MVA, PVA и т.п.).

Подсветка

Теперь переходим к самому "дну" дисплея - лампе подсветки. Хотя современная подсветка собственно ламп и не содержит.

Несмотря на простое название, лампа подсветки имеет сложную многослойную структуру.

Связано это с тем, что лампа подсветки должна быть плоским источником света с равномерной яркостью всей поверхности, а таких источников света в природе крайне мало. Да и те, что есть, не очень подходят для этих целей из-за низкого КПД, "плохого" спектра излучения, или же требуют "неподходящего" типа и величины напряжения свечения (например, электролюминесцентные поверхности, см. Википедию ).

В связи с этим сейчас наиболее распространены не чисто "плоские" источники света, а "точечная" светодиодная подсветка с применением дополнительных рассеивающих и отражающих слоев.

Рассмотрим такой тип подсветки, проведя "вскрытие" дисплея телефона Nokia 105.

Разобрав систему подсветки дисплея до её среднего слоя, мы увидим в левом нижнем углу единственный светодиод белого свечения, который направляет свое излучение внутрь почти прозрачной пластины через плоскую грань на внутреннем "срезе" угла:

Пояснения к снимку. В центре кадра - разделенный по слоям дисплей мобильного телефона. В середине на переднем плане снизу - покрытая трещинами матрица (повреждена при разборке). На переднем плане вверху - срединная часть системы подсветки (остальные слои временно удалены для обеспечения видимости излучающего белого светодиода и полупрозрачной "световодной" пластины).
Сзади дисплея видна материнская плата телефона (зеленого цвета) и клавиатура (снизу с круглыми отверстиями для передачи нажатия от кнопок).

Эта полупрозрачная пластина является одновременно и световодом (за счет внутренних переотражений), и первым рассеивающим элементом (за счет "пупырышков", создающих препятствия для прохождения света). В увеличенном виде они выглядят так:

В нижней части изображения левее середины виден яркий излучающий белый светодиод подсветки.

Форма белого светодиода подсветки лучше различима на снимке с пониженной яркостью его свечения:

Снизу и сверху этой пластины подкладывают обыкновенные белые матовые пластиковые листы, равномерно распределяющие световой поток по площади:

Его условно можно назвать "лист с полупрозрачным зеркалом и двойным лучепреломлением". Помните, на уроках физики нам рассказывали про исландский шпат, при прохождении через который свет раздваивался? Вот это похоже на него, только еще и немного с зеркальными свойствами.

Вот так выглядят обычные наручные часы, если часть их прикрыть этим листом:

Вероятное назначение этого листа - предварительная фильтрация света по поляризации (сохранить нужную, отбросить ненужную). Но не исключено, что и в плане направления светового потока в сторону матрицы эта пленка тоже имеет какую-то роль.

Вот так устроена "простенькая" лампа подсветки в жидкокристаллических дисплеях и мониторах.

Что касается "больших" экранов, то их устройство - аналогично, но светодиодов в устройстве подсветки там больше.

В более старых жидкокристаллических мониторах вместо светодиодной подсветки использовали газосветные лампы с холодным катодом (CCFL, Cold Cathode Fluorescent Lamp) .

Структура дисплеев AMOLED

Теперь - несколько слов об устройстве нового и прогрессивного типа дисплеев - AMOLED (Active Matrix Organic Light-Emitting Diode ).

Устройство таких дисплеев значительно проще, так как там нет лампы подсветки.

Эти дисплеи образованы массивом светодиодов и светится там каждый пиксель в отдельности. Достоинствами дисплеев AMOLED являются "бесконечная" контрастность, отличные углы обзора и высокая энергоэффективность; а недостатками - уменьшенный срок "жизни" синих пикселей и технологические сложности изготовления больших экранов.

Также надо отметить, что, несмотря на более простую структуру, стоимость производства дисплеев AMOLED пока что выше, чем дисплеев TFT LCD.

Архитектура пикселей у производителей разная. Для примера здесь приводится архитектура ПЗС -пикселя.

Пример субпикселя ПЗС-матрицы с карманом n-типа

Обозначения на схеме субпикселя ПЗС-матрицы - матрицы с карманом n-типа:
1 - фотоны света, прошедшие через объектив фотоаппарата;
2 - ;
3 - R - красный светофильтр субпикселя, фрагмент фильтра Байера ;
4 - прозрачный электрод из поликристаллического кремния или сплава индия и оксида олова;
5 - оксид кремния;
6 - кремниевый канал n-типа: зона генерации носителей - зона внутреннего фотоэффекта ;
7 - зона потенциальной ямы (карман n-типа), где собираются электроны из зоны генерации носителей заряда ;
8 - кремниевая подложка p-типа .

Микролинза субпикселя

Буферные регистры сдвига на ПЗС-матрице, равно как и обрамление КМОП-пиксела на КМОП-матрице «съедают» значительную часть площади матрицы, в результате, каждому пикселю достаётся лишь 30 % светочувствительной области от его общей поверхности. У матрицы с полнокадровым переносом эта область составляет 70 %. Именно поэтому в большинстве современных ПЗС матриц над пикселем устанавливается микролинза. Такое простейшее оптическое устройство покрывает бо́льшую часть площади ПЗС-элемента и собирает всю падающую на эту часть долю фотонов в концентрированный световой поток, который, в свою очередь, направлен на довольно компактную светочувствительную область пиксела .

Характеристики матриц

Отношение сигнал/шум

Всякая физическая величина совершает некоторые колебания от своего среднего состояния, в науке это называется флуктуациями. Поэтому и каждое свойство всякого тела тоже изменяется, колеблясь в некоторых пределах. Это справедливо и для такого свойства, как светочувствительность фотоприемника, независимо от того, что собой представляет этот фотоприемник. Следствием этого является то, что некоторая величина не может иметь какого-то конкретного значения, а изменяется в зависимости от обстоятельств. Если, например, рассмотреть такой параметр фотоприемника, как «уровень чёрного», то есть то значение сигнала, которое будет показывать фотодатчик при отсутствии света, то и этот параметр будет некоторым образом флуктуировать, в том числе эта величина будет меняться от одного фотодатчика к другому, если они образуют некоторый массив (матрицу).

В качестве примера можно рассмотреть обычную фотопленку, где фотодатчики - зерна бромистого серебра, и их размер и «качество» неконтролируемо меняются от точки к точке (изготовитель фотоматериала может обеспечить только среднее значение параметра и величину его отклонения от среднего значения, но не сами конкретные значения этой величины в конкретных позициях). В силу этого обстоятельства пленка, проявленная без экспозиции, покажет некоторое, очень маленькое, но отличное от нуля почернение, которое называется «вуаль». И у фотоматрицы цифрового фотоаппарата наблюдается то же самое явление. В науке такое явление называется шумом, так как оно мешает правильному восприятию и отображению информации, и для того, чтобы изображение хорошо передавало структуру исходного сигнала, необходимо, чтобы уровень сигнала в некоторой степени превосходил уровень шумов, характерных для данного устройства. Это называется отношением сигнал/шум.

Чувствительность

К матрицам применяется термин эквивалентный «чувствительности», потому что:

в зависимости от назначения матрицы формальное значение чувствительности может определяться различными способами по различным критериям;
аналоговым усилением сигнала и цифровой постобработкой можно менять значение чувствительности матрицы в широком диапазоне.

У цифровых фотоаппаратов значение эквивалентной чувствительности может меняться в диапазоне ISO 50-12800. Максимальная используемая в массовых фотоаппаратах чувствительность соответствует отношению сигнал/шум 2-5.

Разрешение

Фотоматрица оцифровывает (разделяет на кусочки - «пиксели») то изображение, которое формируется объективом фотоаппарата. Но, если объектив в силу недостаточно высокой разрешающей способности передаёт ДВЕ светящиеся точки объекта, разделённые третьей чёрной, как одну светящуюся точку на ТРИ подряд расположенных пиксела, то говорить о точном разрешении изображения фотоаппаратом не приходится.

В фотографической оптике существует приблизительное соотношение : если разрешающую способность фотоприемника выразить в линиях на миллиметр (или же в пикселях на дюйм), обозначим её как M , и так же выразить разрешающую способность объектива (в его фокальной плоскости), обозначим её как N , то результирующее разрешение системы объектив+фотоприемник, обозначим его как K , можно найти по формуле:

Это соотношение максимально при , когда разрешение равно , поэтому желательно, чтобы разрешающая способность объектива соответствовала разрешающей способности фотоприемника. [уточнить ]

У современных цифровых фотоматриц разрешающая способность определяется размером пикселя, который варьируется у разных фотоматриц в пределах от 0,0025 мм до 0,0080 мм, а у большинства современных фотоматриц он равен 0,006 мм. Поскольку две точки будут различаться если между ними находится третья (незасвеченная) точка, то разрешающая способность соответствует расстоянию в два пикселя, то есть:

Где p - размер пикселя.

У цифровых фотоматриц разрешающая способность составляет от 200 линий на миллиметр (у крупноформатных цифровых фотокамер) до 70 линий на миллиметр(у web-камер и мобильных телефонов).

Физический размер матрицы

Физические размеры фотосенсоров определяются размером отдельных пикселей матрицы, которые в современных фотосенсорах имеют величину 0,005-0,006 мм. Чем крупнее пиксель, тем больше его площадь и количество собираемого им света, поэтому тем выше его светочувствительность и лучше отношение сигнал/шум (в плёночной фотографии шумы называются «зернистостью» или «гранулярностью»). Необходимое разрешение деталей фотографии определяет общее количество пикселей, которое в современных фотоматрицах достигает десятков миллионов пикселей (Мегапикселей), и тем задаёт физические размеры фотоматрицы.

Законы оптики определяют зависимость ГРИП от физического размера матрицы. Если сфотографировать тремя фотоаппаратами с разным физическим размером матрицы одну и ту же сцену с одним и тем же углом зрения и одним и тем же значением диафрагмы на объективах, и изучить результат (файл на компьютере, распечатку с принтера) в одинаковых условиях, то ГРИП на снимке, сделанном фотоаппаратом с наименьшей матрицей, будет наибольшей (больше предметов в кадре будет показано резко), а фотоаппарат с наибольшей матрицей покажет наименьшую ГРИП (предметы не в зоне резкости будут сильнее размыты).
Размеры фотосенсоров чаще всего обозначают как «тип» в виде дробных частей дюйма (например, 1/1.8" или 2/3"), что фактически больше реального физического размера диагонали сенсора. Эти обозначения происходят от стандартных обозначений размеров трубок телекамер в 1950-х годах. Они выражают не размер диагонали самой матрицы, а внешний размер колбы передающей трубки. Инженеры быстро установили, что по различным причинам диагональ полезной площади изображения составляет около двух третей диаметра трубки. Это определение стало устоявшимся (хотя и должно было быть давно отброшено). Не существует чёткой математической взаимосвязи между «типом» сенсора, выраженном в дюймах, и его фактической диагональю. Однако, в грубом приближении, можно считать, что диагональ составляет две трети типоразмера.

Отношение сторон кадра

Пропорции пикселя

Выпускаются матрицы с тремя различными пропорциями пикселя:

Для видеоаппаратуры выпускаются сенсоры с пропорцией пикселя 4:3 (PAL)
или 3:4 (NTSC);
Фотографическое, рентгенографическое и астрономическое оборудование, а также развивающееся сейчас HDTV видеооборудование обычно имеет квадратный пиксель.

Типы матриц по применяемой технологии

Долгое время ПЗС-матрицы были практически единственным массовым видом фотосенсоров. Реализация технологии Active Pixel Sensors около 1993 года и дальнейшее развитие технологий привели в итоге к тому, что к 2008 году КМОП-матрицы стали практически альтернативой ПЗС.

ПЗС-матрица

Состоит из светочувствительных фотодиодов , выполнена на основе кремния , использует технологию ПЗС - приборов с зарядовой связью.

КМОП-матрица

Live-MOS-матрица

Создана и применяется компанией Panasonic. Выполнена на основе МОП-технологии , однако содержит меньшее число соединений для одного пикселя и питается меньшим напряжением. За счёт этого и за счёт упрощённой передачи регистров и управляющих сигналов имеется возможность получать «живое» изображение при отсутствии традиционного для такого режима работы перегрева и повышения уровня шумов.

Матрицы с пикселами различного размера

Методы получения цветного изображения

Сам по себе пиксель фотоматрицы является «чёрно-белым». Для того, чтобы матрица давала цветное изображение, применяются специальные технические приёмы.

Трёхматричные системы

Пример работы дихроической призмы

Поступающий в камеру свет, попадая на пару дихроидных призм , делится на три основных цвета: красный, зелёный и синий. Каждый из этих пучков направляется на отдельную матрицу (чаще всего используется CCD матрицы , поэтому в наименовании соответствующей аппаратуры употребляется обозначение 3CCD).

Трёхматричные системы применяются в видеокамерах среднего и высокого класса.

Достоинства трёх матриц по сравнению с одноматричными

лучше передача цветовых переходов, полное отсутствие цветного муара ;
выше разрешение: отсутствует необходимый для устранения муара размывающий (low-pass) фильтр;
выше светочувствительность и меньший уровень шумов;
возможность введения цветокоррекции постановкой дополнительных фильтров перед отдельными матрицами, а не перед съёмочным объективом, позволяет добиться существенно лучшей цветопередачи при нестандартных источниках света.

Недостатки трёх матриц по сравнению с одноматричными

принципиально бо́льшие габаритные размеры;
трёхматричная система не может использоваться с объективами с малым рабочим отрезком ;
в трёхматричной схеме есть проблема сведе́ния цветов , так как такие системы требуют точной юстировки, причём, чем большего размера матрицы применяются и чем больше их физическое разрешение, тем сложнее добиться необходимого класса точности.

Матрицы с мозаичными фильтрами

Во всех таких матрицах пиксели расположены в одной плоскости, и каждый пиксель накрыт светофильтром некоего цвета. Недостающая цветовая информация восстанавливается путём интерполяции ( ).

Существует несколько способов расположения светофильтров. Эти способы различаются чувствительностью и цветопередачей, при этом чем выше светочувствительность, тем хуже цветопередача:

RGGB - фильтр Байера , исторически самый ранний;
RGBW имеют более высокую чувствительность и фотографическую широту (типично выигрыш чувствительности в 1,5-2 раза и 1 ступень по фотографической широте), частный случай RGBW-матрицы - CFAK-матрица компании Kodak ;
RGEB (красный - зелёный - изумрудный - синий);
CGMY (голубой - зелёный - лиловый - жёлтый).

Матрицы с полноцветными пикселами

Существуют две технологии, позволяющие получать с каждого пикселя все три цветовые координаты. Первая применяется в серийно выпускаемых камерах фирмы Sigma , вторая - на середину 2008 года существует только в виде прототипа.

Многослойные матрицы (Foveon X3)

Фотодетекторы матрицы X3 компании Foveon расположены в три слоя - синий, зелёный, красный. Название сенсора «Х3» означает его «трёхслойность» и «трёхмерность».

Матрицы X3 применяются в цифровых фотоаппаратах Sigma .

Полноцветная RGB-матрица Nikon

Несмотря на то, что прототип матрицы уже создан (2008 год), этот патент вряд ли найдёт своё применение в ближайшее время из-за существенных сложностей в технологии.

По сравнению со всеми прочими системами, кроме трёхматричных , данная технология имеет потенциальное преимущество в эффективности использования светового потока по сравнению с технологиями RGBW или фильтром Байера . (Точный выигрыш зависит от характеристик пропускания фильтров).

См. также

Примечания


Жанры

В году так 2007, покупая очередной мобильный телефон, мы оценивали его дизайн, редко обращая внимание на функциональные возможности и тем более экран – цветной, не слишком маленький, ну и здорово. Сегодня мобильные устройства едва можно отличить от друг от друга, но самой важной характеристикой для многих остается экран и не только его размер диагонали, но и тип матрицы . Давайте посмотрим, что скрывается за терминами TFT, TN, IPS, PLS , и как выбрать экран смартфона с необходимыми характеристиками.

Типы матриц

В настоящее время в современных мобильных устройствах применяют три технологии производства матриц основанных:

на жидких кристаллах (LCD): TN+film и IPS;
на органических светодиодах (OLED) – AMOLED .

Начнем с TFT (thin-film transistor), которая представляет собой тонкоплёночные транзисторы, использующиеся для управления работой каждого субпикселя. Данная технология применяется во всех указанных выше типах экранов, включая AMOLED, поэтому сравнивать TFT и IPS не всегда правильно. В подавляющем большинстве TFT-матриц применяется аморфный кремний, но также стали появляться TFT на поликристаллическом кремнии (LTPS-TFT), преимущество которой заключается в уменьшенном энергопотреблении и большей плотности пикселей (более 500 ppi).

TN+film (TN) – наиболее простая и дешевая матрица, используемая в мобильных устройствах c малыми углами обзора, слабой контрастностью и низкой точностью цветопередачи. Данный тип матриц устанавливается в самые дешёвые смартфоны.

IPS (или SFT) – самый распространенный тип матрицы в современных мобильных гаджетах, обладающий широкими углами обзора (до 180 градусов), реалистичной цветопередачей и обеспечивают возможность создания дисплеев с высокой плотностью пикселей. У данного вида матриц несколько видов, рассмотрим самые востребованные:

AH-IPS – от компании LG;
PLS – от компании Samsung.

Говорить о преимуществах относительно друг друга бессмысленно, так как матрицы идентичны по свойствам и характеристикам. Отличить дешёвую IPS-матрицу можно на глаз по характерным свойствам:

выцветание картинки при наклонах экрана;
низкая точность цветопередачи: изображение с перенасыщенными цветами, либо с очень тусклыми.

От LCD особняком стоят матрицы, созданные на основе органических светодиодов –OLED. В мобильных устройствах применяется разновидность технологии OLED - матрица AMOLED , демонстрирующая самый глубокий чёрный цвет, низкое энергопотребление и слишком насыщенные цвета. Кстати, срок работы AMOLED ограничен, но современные органические светодиоды рассчитаны минимум на три года беспрерывной работы.

Вывод

Наиболее качественное и яркое изображение на данный момент обеспечивают AMOLED-матрицы, но если вы смотрите в сторону смартфона не от Samsung, то рекомендую IPS-экран. Мобильные устройства с матрицей TN+film попросту устарели технологически. Рекомендую не покупать смартфон с экраном AMOLED, у которого плотность пикселей менее 300 ppi, это связано проблематикой рисунка субпикселей в данном типе матриц.

Перспективный тип матрицы

– самые перспективные дисплеи, основанные на технологии квантовых точек. Квантовая точка представляет собой микроскопический кусочек полупроводника, в котором важную роль играют квантовые эффекты. QLED матрицы в перспективе будут иметь лучшую цветопередачу, контрастность, более высокую яркость и низкое энергопотребление.

Большинство пользователей в наше время знают, что существует какая-то IPS матрица (например, у них на телефоне), но толком ответить на вопрос о том, что это такое, могут лишь единицы.

На самом деле данная аббревиатура расшифровывается как «In Plane Switching» и означает буквально «Переключение внутри плоскостей».

Раньше она использовалась в телевизорах, причем в профессиональных, а сейчас ее можно видеть в телефонах, планшетах и другой подобной технике.

Причиной такой популярности IPS является невысокая стоимость. Теперь переходим к непосредственному разбору технологии.

Технология отображения

Если вы когда-то изучали строение жидкокристаллической панели своего монитора или телевизора, то легко поймете то, о чем мы будем говорить дальше.

В данном случае панель состоит из следующих элементов:

Передний и задний поляризаторы.

Светофильтры.

Направляющие жидких кристаллов.

Сами жидкие кристаллы.

Электроды.

Управляющие транзисторы.

Подсветка.

Наглядно расположение всех этих элементов можете видеть на рисунке 1.

Кристаллы в таких матрицах поворачиваются при приложении электрического поля, причем делают это одновременно, то есть вместе. Это, кстати, главная особенность IPS. Благодаря такому подходу удалось добиться значительного увеличения угла обзора. Теперь он составляет 178 о, причем как по горизонтали, так и по вертикали.

Для сравнения вот вам две схемы других типов панелей – TN и VA.

Рис. 2 Наглядное отображение панелей TN и VA

Как видите, здесь жидкие кристаллы поворачиваются совсем по-другому, и картинка получается не такой яркой, насыщенной и ее не видно с угла 178 о.

А теперь пробежимся по вышеуказанным элементам. Как известно, поляризатором называется устройство, которое позволяет получать поляризованное оптическое излучение из излучения с произвольной поляризацией.

Другими словами, в этом устройстве выделяется часть естественного света, которая обладает нудным уровнем поляризации при отражении от поверхности. Это нужно для отображения картинки.

Дальше идут светофильтры. Их размещают по два, причем так, чтобы один был повернут перпендикулярно другому. Соответственно, свет не проходит через первый светофильтр. Благодаря этому удается добиться почти идеального отображения черного цвета (разумеется, ничего идеального в мире не существует, но все же). Интересно, что по этой же причине все «битые» пиксели имеют черный цвет, а не белый.

В это время молекулы поворачиваются на 90 о и начинают пропускать свет.

Этому процессу способствуют управляющие транзисторы. Дальше располагается еще один поляризатор и блок подсветки.

Как видите, в приведенных выше других типах матриц все происходит совершенно по-другому. Главное отличие состоит в конфигурации кристаллов. Но такое расположение всех элементов дает ряд существенных преимуществ перед конкурентами, о которых мы еще поговорим. Остановимся на этом более подробно.

Преимущества

Вот список особенностей, за счет которых IPS обгоняет на рынке другие типы матриц:

Цвет практически точно повторяет исходный. По крайней мере, цветовая гамма передается весьма адекватно. Грубо говоря, нет искажения цветов при передаче их от исходника. Причем это актуально для разных углов зрения. Вы можете видеть схему цветов и углов зрения на рисунке 3 трех вышеупомянутых типов матриц – IPS, TN и VA. Возможно это благодаря постоянной цветовой температуре.

Лучший отклик при переходе от серого к серому. Правда, если говорить о других вариациях, то там лучше, безусловно, себя проявляет TN-матрица. Но и это уже очень даже неплохо.

Повышенная устойчивость к давлению. Если говорить о той же VA, то если сильно нажать на экран, произойдет искаженная реакция и некорректное перемещение пикселей. В народе это называется «волнением». Как вы понимаете, такие явления для экранов не являются нормальными.

Самое главное преимущество – яркие и насыщенные цвета. Правда, есть более мощные варианты в этом отношении, например, AMOLED – фирменная разработка Samsung. Но она и стоит на порядок дороже в плане производства.

Также некоторые врачи и эксперты утверждают, что IPS в меньшей степени вредит глазам, чем другие типы экранов. Но это проверить практически невозможно, поэтому мы оставляем это утверждение на ваш суд – хотите верьте, хотите, нет. В любом случае, преимуществ у IPS достаточно.

Разновидности матриц

Разберем типы IPS, которые использовались раньше и которые используются сейчас.

Это позволит нам проследить за эволюцией технологии.

Итак, вот какие разновидности матриц существуют:

Собственно, это самое первое поколение данной технологии и его особенности мы уже разобрали выше.

Super-IPS или S-IPS (сокращенно). В сравнении с первым поколением, это имеет улучшенную контрастность и меньшее время отклика. То есть картинка, грубо говоря, быстрее попадала на экран, чем раньше, и была более качественное.

Advanced Super-IPS или AS-IPS. Увеличена прозрачность матрицы, за счет чего стала выше яркость. Уровень контрастности тоже стал выше.

Horisontal-IPS или H-IPS. Главное улучшение коснулось белого цвета – он стал более оптимизированным. Благодаря этому картинка получилась намного более реалистичной.

Enhanced-IPS или E-IPS. Прозрачность и время отклика стали лучше, а сама технология – дешевле в изготовлении. Интересно, что на порядок лучше стала и цветопередача.

Professional-IPS или P-IPS. В данном случае значительные улучшения претерпел цветовой охват. Если конкретно, то по стандарту Adobe RGB был охват в 98%, а в NTSC – 102%. На момент изобретения технологии (а это 2010 год) она была одной из лучших в мире.

Plane-to-Line Switching или PLS. Фактически, это отдельная технология, но базируется она именно на принципах IPS, поэтому ее тоже можно смело заносить в этот список. Отличие от прародителя состоит в возможности намного более плотно размещать пиксели, а также в более высокой возможности пропуска светы и высокой яркости. Также PLS имеет более низкое энергопотребление, чем IPS. Но они все равно используются намного более активно.

Возможно, в будущем развитие этой технологии приведет к созданию совершенно уникальной матрицы, которая по всем характеристикам будет выигрывать у остальных. О перспективах развития матрицы стоит поговорить более конкретно.

Перспективы развития

На сегодняшний день IPS является одним из самых активно используемых типов матриц для показа изображений.

Основное ее преимущество состоит в низкой стоимости производства при достаточно высоком качестве изображения.

Многие компании сегодня считают развитие техники с такими экранами основным направлением своей деятельности.

Практически все китайские смартфоны, за редким исключением, имеют именно такие дисплеи, и менять ничего производители не собираются.

Если кто-то не изобретет технологию, которая будет выдавать более качественное изображение и при этом меньше стоить, в ближайшем будущем абсолютно ничего не изменится. Сейчас есть технологии, которые выдают более качественную картинку или стоят дешевле, но обе эти характеристики не сочетает ни одна другая матрица. Напоследок рассмотрим, кто может конкурировать с IPS на рынке.

Конкуренты на рынке

Она является чем-то средним между рассматриваемой матрицей и TN.

Кстати, последнюю в качестве конкурента мы не рассматриваем, потому что там картинка совсем плохая в сравнении с IPS.

Также достойную конкуренцию может составить PLS.

У нее, как мы говорили выше, есть ряд преимуществ.

Самым сильным конкурентом модно считать AMOLED. Да, она дороже, но изображение получается настолько качественным, что люди готовы платить больше. На рисунке 5 вы можете видеть наглядное сравнение этих двух типов. Преимущество очевидно. А есть еще и Super-AMOLED, который затыкает рот даже обычному AMOLED.

Но пока IPS – это дешево, оно будет использоваться повсеместно.

Банальнее этой аксиомы только объяснение «в iPhone, оказывается, нет слота для карты памяти». Но новички продолжают совершать ошибки, когда «клюют» на количество Мп в камере, а значит, придётся повторяться.

Представьте себе окно - обычное окно в жилом доме или квартире. Количество мегапикселей - это, грубо говоря, количество стекол внутри оконной рамы. Если продолжать проводить параллели со смартфонами, в глубокой древности стекла для окон были одинакового размера и считались дефицитным товаром. Поэтому, когда условный «Толян» рассказывал, что у него в оконном блоке 5 стекол (мегапикселей), все понимали, что Анатолий - человек серьёзный и обеспеченный. И характеристики окна тоже сразу были понятны - хороший обзор наружу дома, большая площадь остекления.

Несколько лет позже окна (мегапиксели) перестали быть дефицитом, поэтому их количество нужно было всего лишь довести до необходимого уровня, и на этом успокоиться. Просто привести в соответствие с площадью (форточка для вентиляции и лоджия, прочности ради, требуют разного количества окон), чтобы камера выдавала чуть более плотную картинку, чем выдают 4K-мониторы и телевизоры. И заняться наконец другими характеристиками - например, бороться с помутнением стекол и искажением изображения. Научить камеры правильно наводить резкость и разрисовывать имеющиеся мегапиксели качественно, если хотите конкретики.

Справа «мегапикселей» больше, но ничего, кроме «препятствий» при одинаковой площади «сенсора», они не дают

Но народ уже привык измерять качество камер мегапикселями, и продавцы с радостью этому потакали. Поэтому цирк с огромным количеством стекол (мегапикселей) в прежней по габаритам раме (размерах матрицы камеры) продолжился. В результате сегодня пиксели в смартфонных камерах, хоть и не «набиты» с плотностью москитной сетки, но «расстекловка» стала слишком плотной, и свыше 15 мегапикселей в смартфонах почти всегда портят, а не улучшают фотографии. Никогда такого не было, и вот опять оказалось, что важен не размер, а умение.

При этом «зло», как вы понимаете, не сами мегапиксели - если бы тонны мегапикселей были распластаны на достаточно габаритной камере, они пошли бы смартфону на пользу. Когда камера способна раскрыть потенциал всех мегапикселей на борту, а не «размазывать» их крупным оптом при съёмке, фотографию можно увеличить, обрезать, и она останется качественной. То есть никто не поймёт, что это всего лишь фрагмент более крупного снимка. Но сейчас такие чудеса встречаются только в «правильных» зеркальных и беззеркальных камерах, в которых одна только матрица (микросхема с фотодатчиками, на которую сквозь «стёклышки» камеры прилетает картинка) намного больше смартфонной камеры в сборе.

«Зло» - традиция засовывать обойму мегапикселей в крохотные камеры мобильников. Ничего, кроме замыленности картинки и избытка цифрового шума («гороха» в кадре), такая традиция не привнесла.

Sony навалили 23 мегапикселя там, где конкуренты ставят 12-15 Мп, и поплатились за это снижением чёткости картинки. (фото - manilashaker.com)

Для справки: в лучших камерафонах 2017 года основные задние камеры (не путать с ч/б добавочными) все как одна оперируют «жалкими» 12-13 мегапикселями. В разрешении фото это примерно 4032x3024 пикселя - хватает и на Full HD (1920x1080) монитор, и на 4K (3840x2160) тоже, хоть и впритык. Грубо говоря, если в камере смартфона больше 10 мегапикселей, их количество уже не важно. Важны другие вещи.

Как определить, что камера качественная, до взгляда на фото и видео с неё

Диафрагма – насколько широко смартфон «раскрыл глаза»

Белка питается орешками, депутаты – деньгами народа, а фотокамеры – светом. Чем больше света, тем выше качество фотографии и больше деталей. Только вот солнечной погоды и по-студийному ярких ламп освещения на любой случай жизни не напасешься. Поэтому для хороших фото в помещениях, либо на улице в пасмурную погоду/ночью камеры конструируют таким образом, чтобы они добывали много света даже в неблагоприятных условиях.

Самый простой способ заставить прилетать на сенсор камеры больше света – сделать крупнее отверстие в объективе. Показатель того, насколько широко раскрыты «глазища» камеры, называют диафрагмой, апертурой, либо светосилой – это один и тот же параметр. А слова разные для того, чтобы обзорщикам в статьях могли выпендриваться непонятными терминами как можно дольше. Потому что, если не выпендриваться, диафрагму можно назвать просто, извините, «дыркой», как это принято у фотографов.

Диафрагму обозначают дробью с буквой f, косой чертой и цифрой (или с заглавной F и без дроби: например, F2.2). Почему

так – долго рассказывать, да и не в этом суть, как поёт Ротару. Суть вот в чём: чем меньше цифра после буквы F и косой черты, тем лучше камера в смартфоне. Например, f/2.2 в смартфонах – хорошо, а f/1.9 лучше! Чем шире диафрагма, тем больше света попадает на матрицу и тем лучше смартфон «видит» (более качественно снимает фото и видео) ночью. Бонусом широкой диафрагмы прилагается красивое размытие фона, когда вы фотографируете цветочки вблизи, даже если в смартфоне не сдвоенная камера.

Мелания Трамп объясняет, как выглядит различная диафрагма в камерах смартфонов

Перед покупкой смартфона не поленитесь уточнить, насколько «зрячая» в нём тыловая камера. Присмотрели Samsung Galaxy J3 2017 – вбивайте в поиск «Galaxy J3 2017 диафрагма», «Galaxy J3 2017 светосила» или «Galaxy J3 2017 апертура», чтобы узнать точную цифру. Если же в смартфоне, который вы для себя присмотрели, о диафрагме ничего не известно, возможны два варианта:

Камера настолько плохая, что производитель решил молчать о её характеристиках. Примерно таким же хамством маркетологи занимаются, когда в ответ на «какой в смартфоне процессор?» отвечают «четырёхъядерный» и всячески увиливают, чтобы не оглашать конкретную модель.
Смартфон только появился в продаже и никаких характеристик, кроме тех, что в рекламном анонсе, по нему ещё «не завезли». Подождите пару-тройку недель – обычно в течение этого времени подробности выходят в свет.

Какой должна быть диафрагма в камере нового смартфона?

В 2017-2018 гг. даже у бюджетной модели тыловая камера должна выдавать хотя бы f/2.2. Если число в знаменателе этой дроби больше, готовьтесь к тому, что камера будет видеть картинку будто бы в затемнённых очках. А вечером и ночью она будет «подслеповатой» и почти ничего не сможет видеть даже на расстоянии нескольких метров от смартфона. И не надейтесь на «крутилки» яркости – в смартфоне с f/2.4 или f/2.6 вечерняя фотография с «натянутой» программным способом экспозицией окажется «шершавой размазнёй», тогда как камера с f/2.2 или f/2.0 снимет более качественное фото без ухищрений.

Чем шире диафрагма, тем выше качество съёмки на камеру смартфона

В самых «крутых» смартфонах сегодня устанавливают камеры с апертурой f/1.8, f/1.7 или даже f/1.6. Сама по себе диафрагма не гарантирует максимального качества снимков (качество сенсора и «стеклышек» никто не отменял) – это, процитирую фотографов, всего лишь «дырка», сквозь которую камера глядит на мир. Но при прочих равных лучше выбирать смартфоны, в которых камера не «прищурилась», а получает изображение с широко раскрытыми «глазами».

Диагональ матрицы (сенсора): чем больше - тем лучше

Матрица в смартфоне – это не та матрица, где люди со сложными мордами лица в чёрных плащах уворачиваются от пуль. В мобильниках это слово обозначает фотоэлемент… проще говоря, пластину, на которую сквозь «стекляшки» оптики прилетает картинка. В старых фотоаппаратах картинка прилетала на фотоплёнку и там сохранялась, а матрица вместо этого накапливает информацию о фотоснимке и отправляет её в процессор смартфона. Процессор оформляет всё это в конечную фотографию и складирует файлы во внутреннюю память, либо на microSD.

О матрице нужно знать только одно - она должна быть как можно более крупной. Если оптика – это водопроводный шланг, а диафрагма - горлышко ёмкости, то матрица – тот самый резервуар для воды, которого не бывает мало.

Размеры матрицы принято измерять в бесчеловечных, с колокольни простых покупателей, видиконовых дюймах. Один такой дюйм равен 17 мм, но камеры в смартфонах пока не «вымахали» до таких размеров, поэтому диагональ матрицы обозначают дробью, как и в случае с диафрагмой. Чем меньше вторая цифра в дроби (делитель), тем больше матрица -> тем круче камера.

Понятно, что ничего не понятно? Тогда просто запомните вот такие цифры:

Бюджетный смартфон будет фотографировать хорошо, если размер матрицы в нём составляет хотя бы хотя бы 1/3" при разрешении камеры не выше 12 Мп. Больше мегапикселей - ниже качество на практике. А если мегапикселей меньше десяти, на хороших крупных мониторах и телевизорах фотография будет выглядеть рыхлой, просто потому, что в них меньше точек, чем по высоте-ширине в экране вашего монитора.

В смартфонах среднего класса хороший размер матрицы - 1/2.9” или 1/2.8”. Найдёте более крупную (1/2.6” или 1/2.5”, например) - считайте, очень повезло. Во флагманских смартфонах хороший тон - матрица размером как минимум 1/2.8”, а лучше - 1/2.5”.

Смартфоны с крупным сенсором снимают лучше, чем модели с мелкими фотоэлементами

Бывает ли ещё круче? Бывает - смотрите на 1/2.3” в Sony Xperia XZ Premium и XZ1. Почему же тогда эти смартфоны не ставят рекорды качества фото? Потому что «автоматика» камеры постоянно ошибается с подбором настроек для съёмки, а запас «чёткости и зоркости» камеры подпорчен количеством мегапикселей - их в этих моделях навалили 19 вместо стандартных для новых флагманов 12-13 Мп, и ложечка дёгтя перечеркнула преимущества огромной матрицы.

Есть ли в природе смартфоны с хорошей камерой и менее суровыми характеристиками? Есть - взгляните на Apple iPhone 7 с его 1/3" при 12 Мп. На Honor 8, которому хватает 1/2.9" с таким же количеством мегапикселей. Магия? Нет - просто хорошая оптика и идеально «вылизанная» автоматика, которая учитывает потенциал камеры так же хорошо, как брюки, пошитые на заказ, учитывают количество целлюлита на ляжках.

Но есть проблема - производители почти никогда не указывают размер сенсора в характеристиках, потому что это не мегапиксели, и можно опозориться, если сенсор дешёвый. А в обзорах или описаниях смартфонов в интернет-магазинах такие характеристики камер встречаются и того реже. Даже если вы подобрали себе смартфон с адекватным количеством мегапикселей и многообещающим значением диафрагмы, есть шанс никогда не узнать размер тылового фотосенсора В таком случае обращайте внимание на последнюю характеристику смартфонных камер, которая напрямую влияет на качество.

Лучше мало крупных пикселей, чем много мелких

Представьте себе бутерброд с красной икрой, или взгляните на него , если плохо помните, как такие деликатесы выглядят. Подобно тому, как икринки в бутерброде распределяются по куску батона, площадь сенсора камеры (матрицы камеры) в смартфоне оккупируют светочувствительные элементы - пиксели. Этих пикселей в смартфонах, мягко говоря, не десяток, и даже не дюжина. Один мегапиксель - 1 млн. пикселей, в типичных камерах смартфонов 2015-2017 годов выпуска таких мегапикселей 12-20.

Как мы уже разобрались, содержать избыточное количество «болванчиков» на матрице смартфона губительно для снимков. Эффективность у такого столпотворения выходит, как у специализированных отрядов людей для замены лампочки . Поэтому в камере лучше наблюдать меньшее количество толковых пикселей, чем большее количество бестолковых. Чем крупнее каждый из пикселей в камере, тем менее «грязными» получаются фотографии, а видеозапись становится менее «прыгучей».

Крупные пиксели в камере (фото внизу) делают вечерние и ночные снимки более качественными

Идеальная смартфонная камера состоит из большого «фундамента» (матрицы/сенсора) с большими пикселями на нём. Только вот делать смартфоны толще или выделять для камеры половину корпуса сзади никто не собирается. Поэтому «застройка» будет такой, чтобы камера не торчала из корпуса и не занимала много места, мегапиксели были крупногабаритными, пусть даже их будет всего 12-13, а матрица была максимально крупной, чтобы все их вместить.

Размер пикселя в камере измеряется в микрометрах и обозначается как мкм в русском языке или µm в латинице. Перед тем, как купить смартфон, убедитесь, что пиксели в нём достаточно крупные – это косвенный признак того, что камера снимает хорошо. Вбиваете в поиск, например, «Xiaomi Mi 5S мкм» или «Xiaomi Mi 5S µm» – и радуетесь характеристикам камеры смартфона, который вы себе заприметили. Или огорчаетесь – зависит от цифр, которые вы увидите в результате.

Насколько большим должен быть пиксель в хорошем камерафоне?

Размерами пикселей в «новейшем» времени особенно прославился… Google Pixel – смартфон, который вышел в 2016 году и «показал Кузькину мать» конкурентам за счёт сочетания огромной (1/2.3”) матрицы и очень крупных пикселей порядка 1,55 мкм. С таким набором он почти всегда выдавал детальнейшие фотографии даже в пасмурную погоду или в тёмное время суток.

Почему бы производителям не «обрезать» мегапиксели в камере до минимума и расставить на матрице минимум пикселей? Такой эксперимент уже был – HTC в флагмане One M8 (2014 год) сделала пиксели настолько огромными, что их в тыловую камеру поместилось… четыре на 1/3”-матрице! Таким образом, One M8 получил пиксели размером аж 2 мкм! В итоге по качеству снимков в тёмное время суток смартфон «порвал» практически всех конкурентов. Да и фотографий в разрешении 2688×1520 пикселей было достаточно для Full HD-мониторов того времени. Но всесторонним чемпионом камера HTC не стала, потому что тайваньцев подвели HTC точность цветопередачи и «тупые» алгоритмы съёмки, которые не умели «правильно готовить» настройки для сенсора с необычным потенциалом.

Сегодня все производители «перебесились» гонкой за максимально крупными пикселями, поэтому:

В хороших бюджетных камерафонах размер пикселя должен быть от 1,22 мкм и больше
В флагманах хорошим тоном принято считать пиксели размером от 1,25 мкм до 1,4 либо 1,5 мкм. Больше – лучше.

Смартфонов с хорошей камерой и относительно мелкими пикселями мало, но они существуют в природе. Это, конечно же, Apple iPhone 7 с его 1.22 мкм и OnePlus 5 с 1.12 мкм – они «выезжают» за счёт очень качественных сенсоров, очень хорошей оптики и «умной» автоматики.

Без этих слагаемых маленькие пиксели губят качество фото в флагманских смартфонах. Например, в LG G6 алгоритмы творят непотребство при ночной съёмке, а сенсор, хоть и облагорожен хорошими «стёклами», но сам по себе дешёвый. В

итоге 1,12 мкм портят ночные снимки всегда, кроме случаев, когда вы вступаете в бой с «ручным режимом» взамен тупой автоматики и исправляете её огрехи самостоятельно. Такая же картина царит и в съёмке на Sony Xperia XZ Premium или XZ1. А в шедевральной, «на бумаге», камере Xiaomi Mi 5S соперничать с флагманами iPhone и Samsung мешает отсутствие оптической стабилизации и всё те же «кривые руки» разработчиков алгоритмов, из-за чего смартфон хорошо справляется со съёмкой только днём, а ночью уже не очень впечатляет.

Для того, чтобы было понятно, сколько вешать в граммах, взгляните на характеристики камер в одних из лучших камерафонов современности.


Смартфон	Количество мегапикселей «основной» тыловой камеры	Диагональ матрицы	Размер пикселей
Google Pixel 2 XL	12,2 Мп	1/2.6"	1,4 мкм
Sony Xperia XZ Premium	19 Мп	1/2.3"	1,22 мкм
OnePlus 5	16 Мп	1/2.8"	1,12 мкм
Apple iPhone 7	12 Мп	1/3"	1.22 мкм
Samsung Galaxy S8	12 Мп	1/2.5"	1.4 мкм
LG G6	13 Мп	1/3"	1.12 мкм
Samsung Galaxy Note 8	12 Мп	1/2.55"	1.4 мкм
Huawei P10 Lite/Honor 8 Lite	12 Мп	1/2.8"	1.25 мкм
Apple iPhone SE	12 Мп	1/3"	1.22 мкм
Xiaomi Mi 5S	12 Мп	1/2.3"	1.55 мкм
Honor 8	12 Мп	1/2.9"	1.25 мкм
Apple iPhone 6	8 Мп	1/3"	1.5 мкм
Huawei nova	12 Мп	1/2.9"	1.25 мкм

Какой тип автофокуса самый лучший

Автофокус – это когда мобильник самостоятельно «наводит резкость» во время съёмки фото и видео. Он нужен для того, чтобы не крутить настройки «на каждый чих», как наводчик в танке.

В старых смартфонах и в современных китайских «бюджетниках» производители используют контрастный автофокус. Это самый примитивный способ наведения резкости, который ориентируется на то, насколько светло или темно «прямо по курсу» перед камерой, словно наполовину слепой человек. Именно поэтому на фокусировку дешёвым смартфонам нужно примерно пару секунд, за которые легко «проворонить» движущийся объект, или перехотеть снимать то, что собирались, потому что «поезд ушёл».

Фазовый автофокус «ловит свет» по всей площади сенсора камеры, вычисляет, под каким углом в камеру попадают лучи и делает выводы о том, что находится у смартфона «перед носом» или чуть дальше. За счёт своей «интеллектуальности» и вычислений очень быстро работает днём и вообще ничем не досаждает. Распространён во всех современных смартфонах, кроме совсем уж бюджетных. Единственный недостаток – работа ночью, когда в узенькую дырку диафрагму мобильника свет прилетает в настолько маленьких порциях, что у смартфона «рвёт крышу» и он постоянно ёрзает фокусировкой из-за резкой смены информации.

Лазерный автофокус – самый шик! Лазерные дальномеры всегда использовали, чтобы «бросить» луч на дальнее расстояние и вычислить дистанцию для объекта. LG в смартфоне G3 (2014 г.) научила такое «сканирование» помогать камере быстро наводить резкость.

Лазерный автофокус удивительно быстр даже в помещениях или полутьме

Взгляните на свои наручные часы... хотя, о чём это я… ладно, включите секундомер в смартфоне и оцените, как быстро проходит одна секунда. А теперь мысленно разделите её на 3,5 – за 0,276 секунды смартфон получает информацию о расстоянии до объекта съёмки и докладывает об этом камере. Причём не теряет в скорости ни в тёмное время суток, ни в непогоду. Если вы планируете снимать фото и видео вблизи или на небольшом расстоянии при недостатке света, смартфон с лазерным автофокусом будет вас очень выручать.

Но имейте в виду, что мобильники – не орудия из «Звёздных войн», поэтому дальность работы лазера в камере едва перемахивает за пару метров. Всё, что находится дальше, мобильник рассматривает при помощи всё того же фазового автофокуса. Иными словами, для съёмок объектов издалека не обязательно разыскивать смартфон с «лазерным наведением» в камере – проку от такой функции в общих планах фото и видео вы не получите.

Оптическая стабилизация. Зачем нужна и как работает

Вы когда-нибудь ездили на автомобилях с рессорной подвеской? На армейских «уазиках», например, или скорой помощи с такой же конструкцией? Помимо того, что в таких машинах можно «отбить пятую точку», в них невероятно трясёт – подвеска максимально жёсткая, чтобы не развалиться на бездорожье, и поэтому она сообщает пассажирам всё, что думает о дорожном покрытии, откровенно и не «пружиня» (потому что пружинить нечем).

Теперь вы знаете, как себя чувствует камера в смартфоне без оптической стабилизации, когда вы пытаетесь сделать фото.

Проблема съёмки на смартфон состоит вот в чём:

Камере нужно много света, чтобы фотографировать качественно. Не прямые лучи солнца в «физиономию», а рассеянного, повсеместного света вокруг.
Чем дольше камера «рассматривает» изображение во время фото, тем больше света она выхватывает = тем выше качество картинки.
В момент съёмки и этих «гляделок» камеры смартфон должен быть неподвижным, чтобы картинку не «размазало». Уедет хотя бы на долю миллиметра - кадр окажется испорчен.

А человеческие руки трясутся. Это хорошо заметно, если вы поднимете на вытянутых руках и попробуете подержать штангу, и менее заметно, когда вы держите перед собой мобильник для съёмки фотографии или видеозаписи. Разница в том, что штанга может «плавать» у вас в руках в широких границах - лишь бы не приложить её о стену, соседа или не уронить на ноги. А смартфону нужно успеть «нахвататься» света, чтобы фотография вышла удачной, и сделать это до того, как он отклонится на доли миллиметра в ваших руках.

Поэтому алгоритмы пытаются и камере угодить, и повышенных требований к вашим рукам не выдвигать. То есть сообщают камере, например «значит так, 1/250 долю секунды можешь заниматься съёмкой, этого хватит, чтобы фотография более-менее удалась, и сделать кадр до того, как камера сдвинется в сторону, тоже хватит». Вот эта штука называется выдержкой.

Как работает оптическая стабилизация

При чём тут оптостаб? Так ведь он и есть та «амортизация», с которой камера не трясётся, как кузов армейских грузовиков, а «плавает» в небольших границах. В случае со смартфонами плавает не в воде, а удерживается магнитами и «ёрзает» на небольшом расстоянии от них.

То есть, если смартфон чуть «уедет» или дрогнет во время съёмки, камеру тряхнёт гораздо слабее. С такой страховкой смартфон сможет:

Завышать выдержку (гарантированное время «на разглядеть картинку до того, как фото будет готов») для камеры. Камера получает больше света, видит больше подробностей изображения = качество фото днём оказывается ещё выше.
Снимать чёткие снимки в движении. Не во время спринтерского рывка по бездорожью, а во время ходьбы или из окна трясущегося автобуса, к примеру.
Компенсировать тряску в видеозаписи. Даже если вы очень резко топаете ногами или чуть раскачиваетесь под тяжестью сумки во второй руке, на видеозаписи этого не будет так заметно, как в смартфонах без оптического стабилизатора.

Поэтому оптостаб (OIS, как его кличут по-английски) - крайне полезная штуковина в камере смартфона. Без него тоже можно, но грустно - камера должна быть качественной «с запасом», а автоматике придётся укорачивать (ухудшать) выдержку, потому что страховки от тряски в смартфоне нет. При съёмке видео приходится на лету «передвигать» картинку так, чтобы дрожание не было видно. Это сродни тому, как в старых кинофильмах имитировали скорость едущего автомобиля , когда он на самом деле неподвижно стоял. С тем отличием, что в фильмах эти сцены снимали с одного дубля, а смартфонам приходится просчитывать тряску и бороться с ней на лету.

Смартфонов с хорошей камерой, которая без стабилизации снимает не хуже, чем у конкурентов со стабилизацией, исчезающе мало - это, к примеру, Apple iPhone 6s, первое поколение Google Pixel, OnePlus 5, Xiaomi Mi 5s и, с некоторой натяжкой, Honor 8/Honor 9.

На что не следует обращать внимание

Вспышка . Полезна только при съёмке в кромешной темноте, когда нужно любой ценой сделать фотографию. В итоге наблюдаете бледные лица людей в кадре (при том всех, ведь вспышка маломощная), зажмуренные от яркого света глаза, или очень странный цвет зданий/деревьев - художественной ценности фотографии со смартфонной вспышкой точно не несут. В роли фонарика светодиод близ камеры гораздо полезнее.
Количество линз в камере . «Раньше, когда у меня был интернет 5 Мбит/с, я писал реферат за день, а теперь, когда у меня 100 Мбит/с, я пишу его за 4 секунды». Нет, ребята - это так не работает. Не важно, сколько линз в смартфоне, не важно, кто их выпустил (Carl Zeiss, судя по качеству новых камер Nokia, тоже). Линзы либо качественные, либо нет, и проверить это можно только реальными фотографиями.

Качество «стекляшек» (линз) влияет на качество камеры. А количество - нет

Съёмка в RAW . Если вы не в курсе, какой такой RAW, объясняю:

JPEG - стандартный формат, в котором смартфон записывает фотографии, это «готовый к употреблению» снимок. Как салат «Оливье» на праздничном столе - разобрать его «на компоненты», чтобы переделать его в другой салат, можно, но получится не очень качественно.

RAW - это здоровенный по объёму на «флэшке» файл, в котором в чистом виде, отдельными «строчками» вшиты все варианты яркости, чёткости и цветности для фотографии. То есть фотография не будет «покрываться мелкими точечками» (цифровым шумом), если вам вздумается сделать её не настолько тёмной, какой она оказалась в JPEG, а чуть более яркой, как если бы вы правильно выставили яркость в момент съёмки.

Короче говоря, RAW позволяет гораздо более удобно «фотошопить» кадр, чем JPEG. Но загвоздка в том, что флагманские смартфоны почти всегда подбирают настройки правильно, поэтому, кроме загаженной «тяжёлыми» фотографиями в RAW памяти смартфона, пользы от «фотошоперских» файлов будет мало. А в дешёвых смартфонах качество камеры настолько плохое, что вы будете наблюдать плохое качество в JPEG, и настолько же плохой исходник в RAW. Не заморачивайтесь.

Наименование сенсора камеры . Когда-то они были супер-важны, потому что были «знаком качества» камеры. От модели сенсора (модуля) камеры зависит размер матрицы, количество мегапикселей и размер пикселя, незначительные «фамильные признаки» алгоритмов съёмки.

Из «большой тройки» производителей модулей камер для смартфонов самые качественные модули выпускает Sony (отдельные примеры не берём в расчёт, речь о средней температуре по больнице), следом идёт Samsung (сенсоры Samsung в смартфонах Samsung Galaxy даже лучше, чем самые крутые сенсоры Sony, но «на сторону» корейцы продают что-то несуразное), и, наконец, замыкает список OmniVision, который выпускает «ширпотреб, но терпимый». Нетерпимый ширпотреб выпускают все остальные подвальные китайские конторы, название которых в характеристиках смартфонов стыдятся упоминать даже сами производители.

8 - вариант исполнения. Знаете, как это в бывает в автомобилях? Минимальная комплектация с «тряпочкой» на сидениях и «деревянным» салоном, максимальная - с сидениями из искусственной замши и кожаной приборной панелью. Для покупателей разница в этой цифре мало о чём говорит.

Почему после всего этого не следует обращать внимания на модель сенсора? Потому что с ними дела обстоят так же, как с мегапикселями - китайские «альтернативно одарённые» производители активно закупают дорогие сенсоры Sony, трубят на каждом углу «в нашем смартфоне супер-качественная камера!»… а камера при этом омерзительная.

Потому что «стёклышки» (линзы) в таких мобильниках ужасающего качества и пропускают свет чуть лучше, чем пластиковая бутылка из-под газировки. Диафрагма камеры из-за этих же ублюдочных «стёкол» далека от идеала (f/2.2 или даже выше), а настройкой сенсора для того, чтобы камера правильно подбирала цвета, хорошо сработалась с процессором и не уродовала снимки, никто не занимается. Вот вам наглядный пример того, что модель сенсора мало на что влияет:

Как видите, смартфоны с одним и тем же сенсором камеры могут снимать абсолютно по-разному. Поэтому не думайте, что дешёвый Moto G5 Plus с модулем IMX362 будет снимать настолько же качественно, как это делает HTC U11 с его поразительно крутой камерой.

Ещё больше раздражает «лапша на уши», которую Xiaomi навешивает на уши покупателей, когда рассказывает, что «камера в Mi Max 2 очень похожа на камеру во флагманском Mi 6 - в них одинаковые сенсоры IMX386! Одинаковые, только снимают смартфоны очень по-разному, диафрагма (а значит, и возможность снимать при плохом освещении) в них разная, и Mi Max 2 не выдерживает никакой конкуренции с флагманом Mi6.

Дополнительная камера «помогает» снимать фото ночью основной и умеет снимать ч/б фото. Самые знаменитые смартфоны с такими реализациями камер - Huawei P9, Honor 8, Honor 9, Huawei P10.
Второстепенная камера позволяет «впихнуть невпихуемое», то есть снимает снимки с почти панорамным углом обзора. Единственным сторонником такого типа камер был и остаётся LG - начиная с LG G5, продолжая моделями V20, G6, X Cam и, теперь, V30.
Две камеры нужны для оптического зума (приближения без потери качества). Чаще всего этот эффект достигается одновременной работой сразу двух камер (Apple iPhone 7 Plus, Samsung Galaxy Note 8), хотя и встречаются модели, которые при увеличении просто переключаются на отдельную «дальнобойную» камеру - ASUS ZenFone 3 Zoom, к примеру.

Как выбрать качественную селфи-камеру в смартфоне?

Лучше всего - на базе примеров реальных фотографий. Причём, как днём, так и ночью. Днём почти все селфи-камеры выдают хорошие фото, но только качественные «фронталки» способны снимать что-то разборчивое в тёмное время суток.

Не обязательно штудировать лексику фотографов и углубляться, за что отвечает та или иначе характеристика - можно просто вызубрить цифры «столько-то - хорошо, но если цифра больше - плохо» и подобрать смартфон гораздо быстрее. За разъяснениями терминов добро пожаловать в начало статьи, а здесь мы попытаемся вывести формулу качественной камеры в смартфонах.


Мегапиксели	Не менее 10, не более 15. Оптимально - 12-13 Мп
Диафрагма (она же светосила, апертура)	для бюджетных смартфонов - f/2.2 либо f/2.0 для флагманов: минимум f/2.0 (в редчайших исключениях - f/2.2) оптимально - f/1.9, f/1.8 идеально - f/1.7, f/1.6
Размер пикселя (мкм, µm)	чем больше цифра - тем лучше для бюджетных смартфонов - 1.2 мкм и выше для флагманов: минимум - 1.22 мкм (в редчайших исключениях - 1.1 мкм) оптимально - 1.4 мкм идеально - 1.5 мкм и выше
Размер сенсора (матрицы)	чем меньше цифра в делителе дроби - тем лучше для бюджетных смартфонов - 1/3” для флагманов: минимум - 1/3” оптимально - 1/2.8” идеально - 1/2.5”, 1/2.3”
Автофокус	контрастный - так себе фазовый - хорошо фазовый и лазерный - отлично
Оптическая стабилизация	очень полезна для съёмки на ходу и ночной съёмки
Двойная камера	одна хорошая камера лучше двух плохих две средних по качеству камеры лучше одной средней (гениальная формулировка!)
Производитель сенсора (модуля)	не указан = скорей всего, внутри какой-нибудь хлам OmniVision - так себе Samsung в смартфонах не-Samsung - нормально Samsung в смартфонах Samsung - отлично Sony - хорошо или отлично (зависит от добросовестности производителя)
Модель сенсора	крутой модуль не гарантирует высокое качество съёмки но в случае с Sony обращайте внимание на сенсоры IMX250 и выше, либо IMX362 и выше