Какие бывают камеры на телефоне

Гонка мегапикселей продолжается

Компактные камеры PowerShot, Cybershot, Coolpix и прочие мыльницы остались в прошлом-позапрошлом десятилетии. Но это не значит, что старые уловки маркетологов не работают. Работают еще лучше, чем раньше. И камеры телефонов перевалили за 100 мегапикселей.

Пиксели — маленькие квадратные точки, из которых состоит любое цифровое изображение. Это его строительные блоки. Они располагаются в строках и столбцах, как на шахматной доске, только в сильно уменьшенном формате. Если камера снимает в разрешении 12 мегапикселей, это значит, что конечное изображение будет построено из 12 млн пикселей, или же разрешение картинки составит 12 мегапикселей. Например, соотношение сторон 4:3 позволяет уместить те самые 12 млн пикселей в табличке 4000 на 3000. Более высокое разрешение означает более четкую картинку. Ну, или что-то вроде этого.

Мы любим большие цифры, но еще больше их любят маркетологи. Еще в эпоху компактных цифровых камер мегапиксельные гонки сводили с ума подкованную часть аудитории. Не стоит вестись на большое разрешение камеры в мегапикселях: оно не гарантирует лучшего качества снимков. Роль также играет очень много других факторов. О них ниже.

Размер сенсора

Высокое качество изображения по результатам многих исследований — одна из основных причин, по которым фотография считается хорошей и нравится другим людям. Физический размер сенсора вносит в качество картинки основной вклад. Сегодняшний цифровой сенсор — по сути, вчерашняя пленка, но не требующая замены и проявки. Когда телефон делает снимок, свет проходит через объектив и попадает на светочувствительную матрицу. Смартфон захватывает этот световой сигнал и превращает его в изображение.

Чем больше размер сенсора, тем больше света на него попадает. Чем больше света на него попадает, тем лучше качество изображения.

Размер сенсора указывает на его физические габариты, но в цифрах габаритов сенсора легко запутаться. Традиционно производители указывают размер сенсора в долях дюйма, что обозначается знаком ″ в конце дроби. Какое-то время стандартом был сенсор 1/3″. Не влезая в детали, чем ближе дробь к полному дюйму (1″), тем больше сенсор.

Например, Samsung и Xiaomi уже пробуют использовать гораздо бо́льшие (соответственно, 1/1.33″) сенсоры в своих флагманах, близок к ним и Huawei P40 Pro с 1/1.54″. В iPhone 11 Pro используется меньший сенсор — 1/2.55″.

Чем больше размер сенсора, тем труднее уместить его в компактный корпус телефона вместе с оптикой. Современные телефоны уже близки к этому пределу.

По площади сенсора смартфоны даже в лучших случаях в десятки раз уступают зеркальным полноформатным камерам.

Размер пикселей сенсора

Этот параметр упоминается не очень часто, но также является важным в определении того, хороша или плоха мобильная камера.

Размер пикселя соотносится с физическим размером каждого отдельного пикселя на матрице. Их измеряют в микрометрах, или микронах, используя греческие буквы µm или просто µ. 1 миллиметр равен 1000 микрометрам. Чем больше пикселей умещает производитель в сенсор, тем меньше они будут. Это на самом деле не очень хорошо, потому что тут начинают играть квантовые эффекты и пиксели становятся более подверженными цифровому шуму, особенно при слабом освещении.

Более крупные пиксели, в свою очередь, могут собирать больше ценной световой информации и, таким образом, демонстрировать более качественную картинку при слабом освещении.

Сенсор с размером пикселя 1,7 микрометра будет значительно лучше при слабом свете, чем маленький пиксель размером 1,0 микрометра. Другими словами, сенсор 1/2.5″ с 12 мегапикселями на борту имеет более крупные пиксели, чем такой же сенсор, в который втиснули 20 мегапикселей. Это значит, что 12-мегапиксельный сенсор, скорее всего, обставит 20-мегапиксельный по качеству при слабом освещении. Однако 20-мегапиксельный сенсор даст больше разрешения при хорошем освещении.

Размер пикселя — это характеристика светочувствительной матрицы. Производители используют различные модели сенсоров в разных телефонах. Технологии производства полупроводниковых сенсоров постоянно улучшаются такими производителями, как Sony, OmniVision, Samsung и другие. Поэтому смартфоны каждого нового поколения при, казалось бы, прочих равных будут снимать лучше только благодаря новым матрицам.

Во флагманских моделях смартфонов можно найти самые современные сенсоры последних поколений c размером пикселей от 1,4 до 2,44 микрометра. На простых смартфонах размер пикселей может быть маленьким, около 0,8 микрона.

Хотя смартфоны с камерами на 64 мегапикселя и больше тоже неизбежно получают пиксели в 0,8 микрона. Но тут есть уловка: биннинг пикселей 4:1, объединяющий квадратик 2×2 из четырех 0,8-микронных пикселей в один большой 1,6-миллиметровый пиксель. В случае флагмана Samsung S20 Ultra биннинг на его 108-мегапиксельной матрице идет уже в соотношении 9:1 (квадрат 3×3), и мы получаем «суперпиксель» размером 2,4 микрона. Но даже эти пиксели меркнут перед размером пикселя полноформатной зеркальной камеры: там он составляет 8,4 микрона и может быть даже больше. Именно поэтому тепловые эффекты любой электроники будут еще более заметны на маленьких пикселях при попытке усилить сигнал, тогда как на больших пикселях вклад шумов в соотношение будет невелик.

Объектив и его фокусное расстояние

Световое излучение и весь видимый свет распространяются прямолинейно. Когда свет проходит через линзу, лучи в какой-то момент сходятся в одной точке. В обычных камерах расстояние от точки схождения лучей до сенсора называется фокусным расстоянием и изменяется в миллиметрах.

Разные объективы отличаются числом линз, оптической схемой и обладают разными фокусными расстояниями. Фокусное расстояние в Samsung Galaxy S10, например, составляет 26 миллиметров в эквиваленте, что типично для широкоугольной оптики. Она имеет широкий угол обзор, а значит, в одной фотографии камера захватит больше пространства.

Бо́льшие фокусные расстояния означают уменьшенный угол обзора и большее увеличение — это характерно для так называемых телеобъективов. В Samsung Galaxy S10, к примеру, фокусное расстояние телеобъектива в два раза больше широкоугольного модуля и составляет 52 миллиметра в эквиваленте. Это значит, что Samsung S10 обладает 2-кратным оптическим зумом.

Ультраширокоугольные объективы отличаются еще бо́льшим углом обзора и еще меньшим фокусным расстоянием. Например, в случае ультраширокоугольной камеры Samsung S10 оно составит всего 12 миллиметров в эквиваленте.

Не все смартфоны выпускаются с тремя камерами с разной оптикой. Большинство из них имеют одну, максимум две камеры.

Фокусное расстояние и углы обзора камер отличаются у разных моделей смартфонов и производителей.

Обратите внимание, что фокусное расстояние камеры смартфона (например, 26 миллиметров) не является физическим расстоянием от точки схождения лучей до матрицы камеры смартфона. Смартфоны слишком маленькие для таких расстояний (иначе они не поместились бы даже в нашей руке), и это всего лишь визуальный эквивалент популярных 35-миллиметровых камер пленочной эпохи.

Объектив и его зум

Обычно во флагманском смартфоне сейчас три камеры: телефотообъектив, широкоугольная и ультраширокоугольная линза. Все эти объективы отличаются фокусным расстоянием и углом обзора. Когда вы зумируете на телефоне, он автоматически переключается между линзами, которые дадут нужную картинку. Ведь реализовывать на практике один объектив с зумом было бы глупо: он был бы темнее, не выдержал бы и единого падения, требовал бы скрупулезного ремонта.

Если вы захотите «отзумить» с основной камеры, телефон переключится на ультраширокоугольную. Если захотите «зазумить», телефон автоматически переключится на телеобъектив. Насколько сильно вы можете увеличить картинку, определяется телеобъективом камеры.

Оптический зум сохраняет качество картинки. Цифровой зум в последние годы стал сильно лучше, но все равно это не реальность, а цифровая симуляция оптического зума. В худшем случае детали будут просто размазаны, в лучшем — дорисованы алгоритмами. Камера просто обрежет картинку и затем растянет ее до размера изначального кадра.

Цифровой зум, по сути, единственная причина, по которой производители запаковывают в свои телефоны столько много мегапикселей. Он дает нам иллюзию увеличения.

Производитель и указание знаменитых брендов, таких как Zeiss и Leica, по сути, не говорит ни о чем, кроме кооперации брендов на уровне маркетинга и идей.

Объективы смартфонов могут производиться из пластика китайских вендоров и по чертежам немцев, а основной упор в коллаборации и вовсе может быть сделан на алгоритмы обработки сигнала и получение фирменных цвета и текстуры изображений модных камер.

Объектив и его светосила

Как правило, светосила — это изменяемая характеристика объектива. Она касается диафрагмы — круглого отверстия, которое может меняться в диаметре и тем самым уменьшать/увеличивать световой поток, который проходит к сенсору. Чем шире диафрагма, тем больше света попадет на сенсор, чем у́же, тем, соответственно, меньше света доходит до сенсора.

Степень открытости диафрагмы (опустим математические выкладки) измеряется в F-стопах. Низкий F-стоп (например, f/2) означает более открытую диафрагму. Чем больше цифра в F-стопе (например, f/8), тем у́же отверстие и тем меньше света проходит через объектив к сенсору.

В начале мы написали «как правило». Ведь в смартфонах, в отличие от обычных камер, диафрагма обычно фиксирована, и светосила отличается от телефона к телефону. Некоторые телефоны получают камеры со светосилой f/1.7, некоторые получают f/2.2 или даже f/1.4.

Причина, по которой смартфоны получают светосильные объективы, проста: критически важно, чтобы на микроскопическую оптику камеры и светочувствительный сенсор попадало как можно больше света. Это же позволяет ему лучше «видеть» в неблагоприятных условиях съемки.

Однако некоторые смартфоны получают фотомодели со сменной диафрагмой: например, Samsung S10 умеет снимать как при f/1.5, так и при f/2.4. При некоторых условиях (избыток освещения) закрытая диафрагма может уменьшать виньетирование по краям кадра, а также увеличивать резкость изображения. Можете проверить этот эффект сами, просто посмотрев через отверстие в ремешке своих часов.

Объектив как на подводной лодке — с перископом

Последние смартфоны Samsung и Huawei получили модули с большим оптическим зумом.

Этого удалось добиться только благодаря конструкции перископа, как в подводной лодке. Самая длинная часть оптической схемы таких камер лежит перпендикулярно внешней линзе внутри корпуса смартфона, потому что в прямую линию она бы просто не уместилась в худеньком корпусе современного телефона. Лучи на 90 градусов поворачивает или призма, или зеркало. Именно перископ позволил Samsung S20 и Huawei P30 Pro добиться оптического зума.

Автофокус

Автофокус описывает способность камеры смартфона добиться резкого изображения на любых расстояниях до объекта съемки.

• Автофокусировка по контрасту (CDAF).
• Лазерный автофокус.
• Фазодетектный автофокус (PDAF).
• Автофокус по модели Dual Pixel.

Автофокусировка по контрасту (CDAF)

Это наиболее популярный тип фокусировки, и он используется в большинстве камер смартфонов — настолько часто, что его просто указывают как «автофокус». Но это не самая совершенная технология.

C автофокусом по контрасту камера смартфона перемещает объектив вперед-назад, пока не найдет точку, в которой изображение отличается наивысшей контрастностью.

То есть то положение, когда границы между объектами в кадре наиболее резкие, и будет самым контрастным изображением. И хотя этот метод дает отличные результаты по точности, он может быть медленным и с трудом наводиться на резкость при слабом освещении или на однородных объектах.

Видели, когда резкость картинки на телефоне «рыскала» туда-сюда и отказывалась давать резкую картинку? Это наш друг автофокус по контрасту не смог справиться со сценой.

Лазерный автофокус

Это не такая популярная технология фокусировки, но она все чаще используется в современных смартфонах. Телефон освещает сцену пучком инфракрасных лучей и замеряет время, которое потребовалось им, чтобы отразиться обратно в камеру. По времени она определяет расстояние до объекта. Исходя из этого простого расчета, камера фокусируется на рассчитанную дистанцию и гарантированно попадает в резкость.

Лазерный автофокус отличается высокой скоростью и может работать в темноте. К сожалению, ИК-излучатель используется довольно слабый, и на длинные дистанции он не добивает, максимум на 1,5 метра. Наиболее эффективно он работает при макросъемке и съемке на близких дистанциях.

Фазовая автофокусировка (PDAF)

Топовые производители смартфонов используют эту систему автофокусировки в своих флагманских устройствах из-за скорости и эффективности. На эту же систему автофокусировки полагаются производители в топовых репортажных зеркальных камерах.

С фазовой автофокусировкой небольшое количество реальных пикселей на сенсоре смартфона (2—5%) убрано и замещено на фазодетектные фотодиоды — особые пиксели, созданные специально для нужд автофокусировки. Используя сигнал с этих микродатчиков, алгоритм и может рассчитать, резкое ли изображение, и сразу знает, на какую дистанцию нужно сфокусироваться. То есть фокусировка может корректироваться из текущего положения объектива на лету и без «рысканья». Впрочем, на однородных поверхностях у фокусировки по фазам тоже могут быть затруднения.

Фокусировка Dual Pixel (DPAF)

Эта технология была первой придумана Canon и разбивала все пиксели на подпиксели, которые работали в парах и обеспечивали упомянутую выше фазовую фокусировку. Но по сути это улучшение технологии фазовой автофокусировки. Если в том случае используется не более 5% площади пикселей для фокусировки, то в случае Dual Pixel для автофокусировки можно использовать все 100% из-за специальной микроархитектуры пикселей. Это означает высокую скорость и точность фокусировки, потому что как только хотя бы одна пара из миллионов пикселей уверенно подтвердит наводку на резкость, остальные подхватят.

Оптическая стабилизация

Оптическая стабилизация, или Optical Image Stabilization (OIS), указывается в характеристиках многих топовых смартфонов. Другие телефоны могут иметь в описании камеры аббревиатуру EIS, что означает Electronic Image Stabilization — электронная стабилизация изображения.

OIS — довольно устоявшаяся технология, которая зарекомендовала себя еще в эпоху до смартфонов, но набирает популярность и в мобильниках. По сути, оптическая стабилизация — это компенсационный сдвиг отдельных линз или сенсора в противовес естественному сотрясению камеры в ваших руках. Это такой миниатюрный амортизатор, чтобы сохранить камеру максимально неподвижной в краткое мгновение съемки.

Стабилизатор помогает побороть размытость снимков и сделать фотографии более резкими. Минусы — это дополнительные тонкости производства и дополнительно занятое место в корпусе смартфона.

Электронная стабилизация изображения — не механическая, а программная функция. Этот способ задействует информацию со встроенного в любой смартфон гироскопического сенсора или путем отслеживания определенных точек на изображении/видео. После этого изображение анализируется, а ненужные сдвиги компенсируются или обрезаются по записям гироскопа. Электронная стабилизация особенно хорошо зарекомендовала себя при съемке видео, при съемке же фотографий ее преимущества сомнительны и идут рука об руку вместе с потерей качества.

Сенсор глубины (Depth Sensor, ToF Camera, ToF 3D Camera)

Сенсор глубины — маленький помощник многокамерных смартфонов, благодаря которому они могут снимать с небольшой глубиной резкости кадра и размытым фоном.

Основная камера работает вместе с датчиком глубины, который создает карту объема пространства. Так как обе камеры смотрят на сцену с немного разными перспективами, система может вычислить расстояние между объектами на картинке и отделить объекты переднего плана от фона. Она также используется при распознавании лиц (и для разблокировки лицом) и для автофокуса в слабом свете.

ToF-камера, или Time-of-Flight, работает по тому же принципу, что и лазерный автофокус. ToF-камера использует инфракрасную сетку точек, чтобы собрать данные об объеме сцены и расстоянии до объектов. А расстояние она замеряет по времени, которое нужно свету, чтобы отразиться от объектов сцены и вернуться в объектив.

HDR

HDR позволяет снимать изображения с широким динамическим диапазоном, то есть равномерной детализацией в очень темных и очень ярких участках кадра. С включенным HDR камера делает несколько снимков с разной яркостью.

После этого изображения собираются в конечную картинку, но из них берутся лишь части с наилучшей детализацией: отдельно светлые участки, отдельно темные, отдельно средние тона.

Вспышка

В смартфонах используются разные типы вспышек. Наиболее популярная — светодиодная вспышка, или LED. Эта вспышка использует высокоэффективные светодиоды, которые также могут работать в роли постоянного источника света при съемке видео.

Dual LED — вспышки используют два светодиода с разной цветовой температурой. В этом случае телефон определяет необходимую цветовую температуру или тон (теплее/холоднее) в зависимости от баланса белого в кадре, чтобы дать более естественный по атмосфере кадра цвет. Другие варианты LED-вспышек могут включать и четыре светодиода. Удивительно, но принципами работы True Tone — вспышки Apple не позволяет управлять даже разработчикам App Store.

Иногда можно встретить ксеноновые вспышки, они более мощные и с лучшими спектральными характеристиками света, но требуют больше энергии и не могут использоваться в качестве фонарика или при съемке видео.

Видео

Разрешение видео указывает на число пикселей, которое дисплей может демонстрировать по каждой стороне:

• 2160p — это 4K;
• 1080p — это Full HD;
• 720p — это HD.

Число типа @24p указывает на число кадров в секунду, которое возможно при этом разрешении съемки. Например, 4K@24p означает, что видеозапись будет идти в 4K с частотой 24 кадра в секунду. Чем больше кадров в секунду указывается производителем, тем более плавным будет видеоряд. Сейчас смартфоны без проблем снимают видео частотой 60 к/c.

Высокая частота кадров, например 960 к/c, идеально подходит для замедленных видео. На такой частоте можно рассматривать в деталях самые быстротечные, забавные и нелепые процессы.

Процессор обработки сигнала (ISP) и невидимые алгоритмы вычислительной фотографии

Чтобы компенсировать свои недостатки, камеры телефона полагаются на вычислительную фотографию, то есть алгоритмы и хитрости обработки сигнала могут вносить более существенный вклад в качество картинки, чем физическая начинка. Создание изображения не заканчивается на сенсоре и объективе, оно там только начинается.

Хорошим примером этого можно считать ночной режим съемки, набирающий сейчас популярность во флагманах. Смартфоны не очень хорошо (как вы поняли, ужасно) подходят для съемки при слабом свете: сенсоры небольшие, пиксели ужасно маленькие. Так как с этим ничего не поделаешь без превращения телефона в громадину, смартфонам приходится хитрить, благо вычислительные мощности современных телефонов кладут на лопатки некоторые компьютеры.

За качество изображения отвечает специальный процессор обработки сигнала (ISP) — мозг мобильной камеры. Он перехватывает на себя весь поток массива данных с сенсора. Прежде чем мы получим конечную картинку, он проведет триллионы манипуляций.

Они включают демозаику байеровской структуры сенсора, «вычисление» цвета пикселей, подавление шумов, коррекцию теней и светов, выделение однородных зон и дополнительную очистку их от шума, исправление искажений оптики, ретушь телесных тонов, создание HDR, особые алгоритмы съемки в ночном режиме, электронную стабилизацию, цветокоррекцию, сжатие и много чего еще. Также нейронные алгоритмы ISP натренированы огромной базой данных и сверяют цвета картинки с наиболее оптимальными.

В отличие от механического затвора, электронный затвор камеры может кодироваться на самые невероятные комбинации для сбора серии кадров: брекетинг экспозиции, по времени, движению и много чего еще доступно нам благодаря светлым умам инженеров.

В этом плане наиболее продвинулись инженеры Google и Apple, но не перестают удивлять Samsung и Huawei. К радости всех мобильных фотографов, жесткая конкуренция продолжается. Но конкретных метрик тут нет: читайте отзывы, снимайте сами и смотрите, насколько камера понимает ваши мысли при съемке. Если кажется, что смартфон понимает вас без слов даже в сложных условиях, берите смело и снимайте на радость.

Продолжение следует.

Читайте также:

• iPhone или Samsung? Протестировали Galaxy S20 Ultra
• Почему ядерные батарейки так и не стали популярны? История почти забытой технологии
• Apple, Huawei, Samsung, Honor или Xiaomi? Послушали и сравнили компактные наушники

Хроника коронавируса в Беларуси и мире. Все главные новости и статьи здесь

Наш канал в Telegram. Присоединяйтесь!

Быстрая связь с редакцией: читайте паблик-чат Onliner и пишите нам в Viber!

Самые оперативные новости о пандемии и не только в новом сообществе Onliner в Viber. Подключайтесь

Перепечатка текста и фотографий Onliner без разрешения редакции запрещена. nak@onliner.by

A camera phone is a mobile phone which is able to capture photographs and often record video using one or more built-in digital cameras. It can also send the resulting image wirelessly and conveniently. The first commercial phone with color camera was the Kyocera Visual Phone VP-210, released in Japan in May 1999.^[1]

Most camera phones are smaller and simpler than the separate digital cameras. In the smartphone era, the steady sales increase of camera phones caused point-and-shoot camera sales to peak about 2010 and decline thereafter.^[2] The concurrent improvement of smartphone camera technology, and its other multifunctional benefits, have led to it gradually replacing compact point-and-shoot cameras.^[3]

Most modern smartphones only have a menu choice to start a camera application program and an on-screen button to activate the shutter.^[4] Some also have a separate camera button, for quickness and convenience. A few such as the 2009 Samsung i8000 Omnia II have a two-level shutter button as in dedicated digital cameras.^[5] Some camera phones are designed to resemble separate low-end digital compact cameras in appearance and to some degree in features and picture quality, and are branded as both mobile phones and cameras—an example being the 2013 Samsung Galaxy S4 Zoom.

The principal advantages of camera phones are cost and compactness; indeed for a user who carries a mobile phone anyway, the addition is negligible. Smartphones that are camera phones may run mobile applications to add capabilities such as geotagging and image stitching. Also, modern smartphones can use their touch screens to direct their camera to focus on a particular object in the field of view, giving even an inexperienced user a degree of focus control exceeded only by seasoned photographers using manual focus. However, the touch screen, being a general purpose control, lacks the agility of a separate camera’s dedicated buttons and dial(s).

Starting in the mid-2010s, some advanced camera phones feature optical image stabilisation (OIS), larger sensors, bright lenses, 4K video and even optical zoom, for which a few use a physical zoom lens. Multiple lenses and multi-shot night modes are also familiar.^[6] Since the late 2010s, high-end smartphones typically have multiple lenses with different functions, to make more use of a device’s limited physical space. Common lens functions include an ultrawide sensor, a telephoto sensor, a macro sensor, and a depth sensor. Some phone cameras have a label that indicates the lens manufacturer, megapixel count, or features such as autofocus or zoom ability for emphasis, including the Samsung Omnia II (2009), Samsung Galaxy S II (2011), Sony Xperia Z1 (2013) and some successors, Nokia Lumia 1020 (2013), and the Samsung Galaxy S20 (2020).

Technology[edit]

Camera[edit]

Mobile phone cameras typically feature CMOS active-pixel image sensors (CMOS sensors) due to largely reduced power consumption compared to charge-coupled device (CCD) type cameras, which few camera phones use^{[citation needed]}. Some use CMOS back-illuminated sensors, which use even less energy, at higher price than CMOS and CCD.

The usual fixed-focus lenses and smaller sensors limit performance in poor lighting. Lacking a physical shutter, some have a long shutter lag. Photoflash by the typical internal LED source illuminates less intensely over a much longer exposure time than a flash strobe, and none has a hot shoe for attaching an external flash. Optical zoom^[7] and tripod screws are rare and some also lack a USB connection or a removable memory card. Most have Bluetooth and WiFi, and can make geotagged photographs. Some of the more expensive camera phones have only a few of these technical disadvantages, but with bigger image sensors (a few are up to 1″, such as the Panasonic Lumix DMC-CM1), their capabilities approach those of low-end point-and-shoot cameras. The few hybrid camera phones such as Samsung Galaxy S4 Zoom and K Zoom were equipped with real optical zoom lenses.

As camera phone technology has progressed, lens design has evolved from a simple double Gauss or Cooke triplet to many molded plastic aspheric lens elements made with varying dispersion and refractive indexes. Some phone cameras also apply distortion (optics), vignetting, and various optical aberration corrections to the image before it is compressed into a JPEG format.

Optical image stabilization allows longer exposures without blurring, despite trembling. The earliest known smartphone to feature it on the rear camera is in late 2012 on the Nokia Lumia 920, and the first known front camera to feature one is on the HTC 10 from early 2016.^[8][9]

Few smartphones such as LG initially with the 2014 G3 are equipped with a time-of-flight camera with infrared laser beam assisted auto focus. A thermal imaging camera has initially been implemented in 2016 on the Caterpillar S60.

High dynamic range imaging merges multiple images with different exposure values for a balanced brightness across the image and was first implemented in early 2010s smartphones such as the Samsung Galaxy S III and iPhone 5. The earliest known smartphone to feature high dynamic range filming is the Sony Xperia Z, 2013, where frames are arrayed by changing the exposure every two lines of pixels to create a spatially varying exposure (SVE).^[10][11]

As of 2019, high-end camera phones can produce video with up to 4K resolution at 60 frames per second for smoothness.^[12]

Zooming[edit]

Most camera phones have a digital zoom feature, which may allow zooming without quality loss if a lower resolution than the highest image sensor resolution is selected, as it makes use of image sensors’ spare resolution. For example, at twice digital zoom, only a quarter of the image sensor resolution is available. A few have optical zoom, and several have a few cameras with different field of view, combined with digital zoom as a hybrid zoom feature. For example, the Huawei P30 Pro uses a «periscope» 5x telephoto camera with up to 10x digital zoom, resulting in 50x hybrid zoom.^[13] An external camera can be added, coupled wirelessly to the phone by Wi-Fi. They are compatible with most smartphones. Windows Phones can be configured to operate as a camera even if the phone is asleep.

Physical location[edit]

When viewed vertically from behind, the rear camera module on some mobile phones is located in the top center, while other mobile phones have cameras located in the upper left corner. The latter has benefits in terms of ergonomy due to the lower likelihood of covering and soiling the lens when held horizontally, as well as more efficient packing of tight physical device space due to neighbouring components not having to be built around the lens.

Image format and mode[edit]

Images are usually saved in the JPEG file format. Since the mid-2010s, some high-end camera phones have a RAW photography feature, HDR, and «Bokeh mode». Phones with Android 5.0 Lollipop^[14][15] and later versions can install phone apps that provide similar features.

Since iOS 11 (HEIC), Android 8 (Oreo) (HEIF), Android 10 (HEIC) and Android 12 (AVIF), HEIC and AVIF compression formats in HEIF container format are available.^[16][17][18] HEIC support on Android requires hardware support.^[18]

Audio recording[edit]

Mobile phones with multiple microphones usually allow video recording with stereo audio. Samsung, Sony, and HTC initially implemented it in 2012 on their Samsung Galaxy S3, Sony Xperia S, and HTC One X.^[19][20][21] Apple implemented stereo audio starting with the 2018 iPhone Xs family and iPhone XR.^[22]

Files and directories[edit]

Like dedicated (stand-alone) digital cameras, mobile phone camera software usually stores pictures and video files in a directory called DCIM/ in the internal memory, with numbered or dated file names. The former prevents missing out files during file transfers and facilitates counting files, whereas the latter facilitates searching files by date/time, regardless of file attribute resets during transfer and possible lack of in-file metadata date/time information .^[23][24]

Some can store this media in external memory (secure digital card or USB on the go pen drive).

Multimedia Messaging Service[edit]

Camera phones can share pictures almost instantly and automatically via a sharing infrastructure integrated with the carrier network. Early developers including Philippe Kahn envisioned a technology that would enable service providers to «collect a fee every time anyone snaps a photo».^[25] The resulting technologies, Multimedia Messaging Service (MMS) and Sha-Mail, were developed parallel to and in competition to open Internet-based mobile communication provided by GPRS and later 3G networks.

The first commercial camera phone complete with infrastructure was the J-SH04, made by Sharp Corporation; it had an integrated CCD sensor, with the Sha-Mail (Picture-Mail in Japanese) infrastructure developed in collaboration with Kahn’s LightSurf venture, and marketed from 2001 by J-Phone in Japan today owned by Softbank. It was also the world’s first cellular mobile camera phone. The first commercial deployment in North America of camera phones was in 2004. The Sprint wireless carriers deployed over one million camera phones manufactured by Sanyo and launched by the PictureMail infrastructure (Sha-Mail in English) developed and managed by LightSurf.

While early phones had Internet connectivity, working web browsers and email-programs, the phone menu offered no way of including a photo in an email or uploading it to a web site. Connecting cables or removable media that would enable the local transfer of pictures were also usually missing. Modern smartphones have almost unlimited connectivity and transfer options with photograph attachment features.

External camera[edit]

During 2003 (as camera phones were gaining popularity), in Europe some phones without cameras had support for MMS and external cameras that could be connected with a small cable or directly to the data port at the base of the phone. The external cameras were comparable in quality to those fitted on regular camera phones at the time, typically offering VGA resolution.

One of these examples was the Nokia Fun Camera (model number PT-3) announced together with the Nokia 3100 in June 2003.^[26] The idea was for it to be used on devices without a built-in camera (connected via the Pop-Port interface) and be able to transfer images taken on the camera (VGA resolution and a flash) directly to the phone to be stored or sent via MMS.^[27]

In 2013-2014 Sony and other manufacturers announced add-on camera modules for smartphones called lens-style cameras. They have larger sensors and lenses than those in a camera phone but lack a viewfinder, display and most controls. They can be mounted to an Android or iOS phone or tablet and use its display and controls. Lens-style cameras include:

• Sony SmartShot QX series, announced and released in mid 2013. They include the DSC-QX100/B,^[28] the large Sony ILCE-QX1, and the small Sony DSC-QX30.
• Kodak PixPro smart lens camera series, announced in 2014.^[29]
• Vivicam smart lens camera series from Vivitar/Sakar, announced in 2014.^[30]
• HTC RE HTC also announced an external camera module for smartphones, which can capture 16 MP still shots and Full HD videos. The RE Module is also waterproof and dustproof, so it can be used in a variety of conditions.^[31]

External cameras for thermal imaging also became available in late 2014.^[32]

Microscope attachments were available from several manufacturers in 2019,^[33] as are adapters for connecting an astronomical telescope.^[34]

Limitations[edit]

• Mobile phone form factors are small. They lack space for a large image sensor and dedicated knobs and buttons for easier ergonomy.
• Controls work by a touchscreen menu system. The photographer must look at the menu instead of looking at the target.
• Dedicated cameras have a compartment housing the memory card and battery. For most it is easily accessible by hand, allowing uninterrupted operation when storage or energy is exhausted (hot swapping). Meanwhile, the battery can be charged externally. Most mobile phones have a non-replaceable battery and many lack a memory card slot entirely. Others have a memory card slot inside a tray, requiring a tool for access.
• Mobile phone operating systems are not able to boot immediately like the firmwares of dedicated digital cameras/camcorders,^[35] and are prone to interference from processes running in background.
• Dedicated digital cameras, even low-budget ones, are typically equipped with a photoflash capacitor-discharging Xenon flash, larger and by far more powerful than LED lamps found on mobile phones.^[36]
• Due to the default orientation of mobile phones being vertical, inexperienced users might intuitively be encouraged to film vertically, making a portrait mode poorly suited to the usual horizontal screens used at home.
• Due to their comparatively thin form factor, smartphones are typically unable to stand upright on their own and must be leaned, whereas dedicated digital cameras and camcorders typically have a flat bottom that lets them stand upright.
• Smartphones lack dedicated stable tripod mounts, and can only be mounted through a less stable device that grips the unit’s edges.

Software[edit]

Users may use bundled camera software, or install alternative software. Bundled software may be optimized by the vendor for performance, whereas alternative software may offer functionality and controls and customization missing in bundled software.^[37]

The graphical user interface typically features a virtual on-screen shutter button located towards the usual home button and charging port side, and a thumbnail previewing the last photo, and some status icons that may display settings such as selected resolution, scene mode, stabilization, flash, and a battery indicator. The camera software may indicate the estimated number of remaining photographs until exhausted space, the current video file size, and remaining space storage while recording, as done on early-2010s Samsung smartphones. Shortcuts to settings in the camera viewfinder may be customizable.^[38][39][40]

In September 2013, Apple introduced a camera viewfinder layout with iOS 7 that would be implemented by several other major vendors towards the late 2010s. This layout has a circular and usually solid-colour shutter button and a camera mode selector using perpendicular text and separate camera modes for photo and video. Vendors that have ditched their layout to implement variations of Apple’s layout include Samsung, Huawei, LG, OnePlus, Xiaomi, and UleFone.^[41]

There may be an option to utilize volume keys for photo, video, or zoom.^[42] Specific objects can usually be focused on by tapping on the viewfinder, and exposure may adjust accordingly; there may be an option to capture a photo with each tap.^[43]

Exposure value may be adjustable by swiping vertically after tapping to focus or through a separate menu option. It may be possible to lock focus and exposure by holding the touch for a short time, and exposure value may remain adjustable in this state.^[44][45] These gestures may be available while filming and for the front camera.

Retaining focus also has in the past been implemented through holding the virtual shutter button.^[46] Another common use of holding the shutter button is burst shot, where multiple photos are captured in quick succession, with varying resolutions, speeds, and sequential limits among devices, and possibly with an option to adjust between speed and resolution.^[47]

Shutter lag varies depending on computing speed, software implementation, and environmental brightness.^[48] A shutter animation such as skeuomorphic aperture diaphragm blades or a simple short black-out may be featured.^[49] A haptic (vibration) feedback may be used to signify a captured photograph, which is of use when holding the smartphone in an angle with poor visibility of the screen.^[50]

Lock screens typically allow the user to launch the camera without unlocking to prevent missing moments. This may be implemented through an icon swiped away from. Launching from anywhere may be possible through double-press of power/stand-by or home button, or a dedicated shutter button if present.^[51][52][53]

Camera software on more recent and higher-end smartphones (e.g. Samsung since 2015) allows for more manual control of parameters such as exposure and focus. This was first featured in 2013 on the camera-centric Samsung Galaxy S4 Zoom and Nokia Lumia 1020, but was later expanded among smartphones.^[54][55] Few smartphones’ bundled camera software such as that of the LG V10 features an image histogram, a feature known from higher-end dedicated cameras.^[56]

Video recording[edit]

Video recording may be implemented as a separate camera mode, or merged on the first viewfinder page as done since the Samsung Galaxy S4 until the S9.^[42][57] Specific resolutions may be implemented as separate camera mode, like Sony has done with 4K (2160p) on the Xperia Z2.^[58]

During video recording, it may be possible to capture still photos, possibly with a higher resolution than the video itself. For example, the Samsung Galaxy S4 captures still photos during video recording at 9.6 Megapixels, which is the largest 16:9 aspect ratio crop of the 13-Megapixel 4:3 image sensor.^[38]

Parameters adjustable during video recording may include flashlight illumination, focus, exposure, light sensitivity (ISO), and white balance. Some settings may only be adjustable while idle and locked while filming, such as light sensitivity and exposure on the Samsung Galaxy S7.^[59][60][61]

Recording time may be limited by software to fixed durations at specific resolutions, after which recording can be restarted. For example, 2160p (4K) recording is capped to five minutes on Samsung flagship smartphones released before 2016, ten minutes on the Galaxy Note 7, four minutes on the Galaxy Alpha, and six minutes on the HTC One M9. The camera software may temporarily disable recording while a high device temperature is detected.^[62]

«Slow motion» (high frame rate) video may be stored as real-time video which retains the original image sensor frame rate and audio track, or slowed down and muted. While the latter allows slow-motion playback on older video player software which lacks playback speed control, the former can act both as real-time video and as slow-motion video, and is preferable for editing as the playback speed and duration indicated in the video editor are real-life equivalent.^[63]

[edit]

Camera settings may appear as a menu on top of an active viewfinder in the background, or as a separate page, the former of which allows returning to the viewfinder immediately without having to wait for it to initiate again. The settings may appear as a grid or a list.^[64] On Apple iOS, some camera settings such as video resolution are located separately in the system settings, outside the camera application.^[65]

The range of selectable resolution levels for photos and videos varies among camera software. There may be settings for frame rate and bit rate, as on the LG V10, where they are implemented independently within a supported pixel rate (product of resolution and frame rate).^[60][61]

When the selected photo or video resolution is below that of the image sensor, digital zooming may allow limited magnification without quality loss by cropping into the image sensor’s spare resolution. This is known as «lossless digital zoom». Zooming is typically implemented through pinch and may additionally be controllable through a slider. On early-2010s Samsung Galaxy smartphones, a square visualizes the magnification.

Other functionality[edit]

Capturing in both directions

The ability to take photographs and film from both front and rear cameras simultaneously was first implemented in 2013 on the Samsung Galaxy S4, where the two video tracks are stored picture-in-picture.^[42] An implementation with separate video tracks within a file or separate video files is not known yet.

Voice commands

Voice commands were first featured in 2012 on the camera software of the Samsung Galaxy S3, and the ability to take a photo after a short countdown initiated by hand gesture was first featured in 2015 on the Galaxy S6.^[66][67]

Camera controls

Camera software may allow locking and unlocking touch input using the power button to prevent accidentally exiting or otherwise undesirably interfering with the viewfinder while recording video or keeping the camera idle in pocket for quicker access.^{[68][better source needed]}

Camera software may have an option for automatically capturing a photograph or video when launched.^[47]

«Live photo» / «Motion photo»

Some smartphones since the mid-2010s have the ability to attach short videos surrounding or following the moment to a photo. Apple has branded this feature as «live photo», and Samsung as «motion photo».^[69][70]

Remote viewfinder

A «remote viewfinder» feature has been implemented into few smartphones’ camera software (Samsung Galaxy S4, S4 Zoom, Note 3, S5, K Zoom, Alpha), where the viewfinder and camera controls are cast to a supported device through WiFi Direct.^[71]

High dynamic range (HDR)

High-dynamic-range imaging, also referred to as «rich tone», keeps brightness across the image within a visible range. Camera software may have an option for turning HDR off, to avoid possible shutter lag and ghosting. Some software allows retaining both HDR and non-HDR variants of the same photo. HDR may be supported for panorama shots and video recording, if supported by the image sensor.^[72][73]

Visual effects and low light

The camera effects introduced by Samsung on the Galaxy S3 or S4 including «best photo» which automatically picks a photo and «drama shot» for multiplying moving objects and «eraser» which can remove moving objects, were merged to «shot & more» on the Galaxy S5, allowing retrospectively applying them to a burst of eight images stored in a single file.^[74]

In 2014, HTC implemented several visual effect features as part of their dual-camera setup on the One M8, including weather, 3D tilting, and focus adjustment after capture, branded «uFocus». The last was branded «Selective Focus» by Samsung, additionally with the «pan focus» option to make the entire depth of field appear in focus.^[75]

Huawei has branded a dedicated camera feature for prolonged exposure «light painting», as the long exposure time allows creating trails of objects that emit light.^[76] A «handheld night shot» mode tries compositing a picture as clear as possible from many frames captured in a dark environment throughout several seconds. The user is instructed to hold the unit as steady as possible.^[77]

Object tracking

The earliest known smartphone to feature an autofocus with the ability from dedicated camcorders to track objects is the Galaxy S6.^[78]

Augumented reality

Starting in 2013 on the Xperia Z1, Sony experimented with real-time augmented reality camera effects such as floating text, virtual plants, volcano, and a dinosaur walking in the scenery.^[79] Apple later did similarly in 2017 with the iPhone X.^[80]

Artificial intelligence

An artificial intelligence that notifies of flaws after each photograph such as blinking eyes, misfocus, blur, and shake, was first implemented in 2018 on the Samsung Galaxy Note 9.^[81] Later phones from other manufacturers have more advanced IA features.^[82]

History[edit]

The camera phone, like many complex systems, is the result of converging and enabling technologies. Compared to digital cameras, a consumer-viable camera in a mobile phone would require far less power and a higher level of camera electronics integration to permit the miniaturization.

The metal-oxide-semiconductor (MOS) active pixel sensor (APS) was developed by Tsutomu Nakamura at Olympus in 1985.^[83] The complementary MOS (CMOS) active pixel sensor (CMOS sensor) «camera-on-a-chip» was later developed by Eric Fossum and his team in the early 1990s. This was an important step towards realizing the modern camera phone as described in a March 1995 Business Week article. While the first camera phones (e.g. J-SH04) successfully marketed by J-Phone in Japan used charge-coupled device (CCD) sensors rather than CMOS sensors, more than 90% of camera phones sold today^[when?] use CMOS image sensor technology.^{[citation needed]}

Another important enabling factor was advances in data compression, due to the impractically high memory and bandwidth requirements of uncompressed media.^[84] The most important compression algorithm is the discrete cosine transform (DCT),^[84][85] a lossy compression technique that was first proposed by Nasir Ahmed while he was working at the University of Texas in 1972.^[86] Camera phones were enabled by DCT-based compression standards, including the H.26x and MPEG video coding standards introduced from 1988 onwards,^[85] and the JPEG image compression standard introduced in 1992.^[87][88]

Experiments[edit]

There were several early videophones and cameras that included communication capability. Some devices experimented with integration of the device to communicate wirelessly with the Internet, which would allow instant media sharing with anyone anywhere. The DELTIS VC-1100 by Japanese company Olympus was the world’s first digital camera with cellular phone transmission capability, revealed in the early 1990s and released in 1994.^[89] In 1995, Apple experimented with the Apple Videophone/PDA.^[90] There was also a digital camera with cellular phone designed by Shosaku Kawashima of Canon in Japan in May 1997.^[91] In Japan, two competing projects were run by Sharp and Kyocera in 1997. Both had cell phones with integrated cameras. However, the Kyocera system was designed as a peer-to-peer video-phone as opposed to the Sharp project which was initially focused on sharing instant pictures. That was made possible when the Sharp devices was coupled to the Sha-mail infrastructure designed in collaboration with American technologist Kahn. The Kyocera team was led by Kazumi Saburi.^{[citation needed]} In 1995, work by James Greenwold of Bureau Of Technical Services, in Chippewa Falls, Wisconsin, was developing a pocket video camera for surveillance purposes. By 1999, the Tardis^[92] recorder was in prototype and being used by the government. Bureau Of Technical Services advanced further by the patent No. 6,845,215,B1 on «Body-Carryable, digital Storage medium, Audio/Video recording Assembly».^[93]

A camera phone was patented by Kari-Pekka Wilska, Reijo Paajanen, Mikko Terho and Jari Hämäläinen, four employees at Nokia, in 1994. Their patent application was filed with the Finnish Patent and Registration Office on May 19, 1994, followed by several filings around the world making it a global family of patent applications. The patent application specifically described the combination as either a separate digital camera connected to a cell phone or as an integrated system with both sub-systems combined in a single unit. Their patent application design included all of the basic functions camera phones implemented for many years: the capture, storage, and display of digital images and the means to transmit the images over the radio frequency channel. On August 12, 1998, the United Kingdom granted patent GB 2289555B and on July 30, 2002, the USPTO granted US Patent 6427078B1 based on the original Finnish Patent and Registration Office application to Wilska, Paajanen, Terho and Hämäläinen.^[94]

On June 11, 1997, Philippe Kahn instantly shared the first pictures from the maternity ward where his daughter Sophie was born. In the hospital waiting room he devised a way to connect his laptop to his digital camera and to his cell phone for transmission to his home computer.^[95] This improvised system transmitted his pictures to more than 2,000 family, friends and associates around the world. Kahn’s improvised connections augured the birth of instant visual communications.^[25][96][97] Kahn’s cell phone transmission is the first known publicly shared picture via a cell phone.^[98]

Commercialization[edit]

The first commercial camera phone was the Kyocera Visual Phone VP-210, released in Japan in May 1999.^[99] It was called a «mobile videophone» at the time,^[100] and had a 110,000-pixel front-facing camera.^[99] It stored up to 20 JPEG digital images, which could be sent over e-mail, or the phone could send up to two images per second over Japan’s Personal Handy-phone System (PHS) cellular network.^[99] The Samsung SCH-V200, released in South Korea in June 2000, was also one of the first phones with a built-in camera. It had a TFT liquid-crystal display (LCD) and stored up to 20 digital photos at 350,000-pixel resolution. However, it could not send the resulting image over the telephone function, but required a computer connection to access photos.^[101] The first mass-market camera phone was the J-SH04, a Sharp J-Phone model sold in Japan in November 2000.^[102][101] It could instantly transmit pictures via cell phone telecommunication.^[103]

Cameras on cell phones proved popular right from the start, as indicated by the J-Phone in Japan having had more than half of its subscribers using cell phone cameras in two years. The world soon followed. In 2003, more camera phones were sold worldwide than stand-alone digital cameras largely due to growth in Japan and Korea.^[104] In 2005, Nokia became the world’s most sold digital camera brand. In 2006, half of the world’s mobile phones had a built-in camera.^{[citation needed]} In 2006, Thuraya released the first satellite phone with an integrated camera. The Thuraya SG-2520 was manufactured by Korean company APSI and ran Windows CE. In 2008, Nokia sold more camera phones than Kodak sold film-based simple cameras, thus becoming the biggest manufacturer of any kind of camera.^{[citation needed]} In 2010, the worldwide number of camera phones totaled more than a billion.^[105] Since 2010, most mobile phones, even the cheapest ones, are being sold with a camera. High-end camera phones usually had a relatively good lens and high resolution.

Higher resolution camera phones started to appear in the 2010s. 12-megapixel camera phones have been produced by at least two companies.^[106][107] To highlight the capabilities of the Nokia N8 (Big CMOS Sensor) camera, Nokia created a short film, The Commuter,^[108] in October 2010. The seven-minute film was shot entirely on the phone’s 720p camera. A 14-megapixel smartphone with 3× optical zoom was announced in late 2010.^[109] In 2011, the first phones with dual rear cameras were released to the market but failed to gain traction. Originally, dual rear cameras were implemented as a way to capture 3D content, which was something that electronics manufacturers were pushing back then. Several years later, the release of the iPhone 7 would popularize this concept, but instead using the second lens as a wide angle lens.^{[110][111][112][113][114][115]} In 2012, Nokia announced Nokia 808 PureView. It features a 41-megapixel 1/1.2-inch sensor and a high-resolution f/2.4 Zeiss all-aspherical one-group lens. It also features Nokia’s PureView Pro technology, a pixel oversampling technique that reduces an image taken at full resolution into a lower resolution picture, thus achieving higher definition and light sensitivity, and enables lossless zoom. In mid-2013, Nokia announced the Nokia Lumia 1020. In 2014, the HTC One M8 introduced the concept of having a camera as a depth sensor. In late 2016, Apple introduced the iPhone 7 Plus, one of the phones to popularize a dual camera setup. The iPhone 7 Plus included a main 12 MP camera along with a 12 MP telephoto camera which allowed for 2x optical zoom and Portrait Mode for the first time in a smartphone. In early 2018 Huawei released a new flagship phone, the Huawei P20 Pro, with the first triple camera lens setup. Making up its three sensors (co-engineered with Leica) are a 40 megapixel RGB lens, a 20 megapixel monochrome lens, and an 8 megapixel telephoto lens. Some features on the Huawei P20 Pro include 3x optical zoom, and 960 fps slow motion. In late 2018, Samsung released a new mid-range smartphone, the Galaxy A9 (2018) with the world’s first quad camera setup. The quadruple camera setup features a primary 24MP f/1.7 sensor for normal photography, an ultra-wide 8MP f/2.4 sensor with a 120 degrees viewing angle, a telephoto 10MP f/2.4 with 2x optical zoom and a 5MP depth sensor for effects such as b`okeh. Nokia 9 PureView was released in 2019 featuring penta-lens camera system.^[116]

In 2019, Samsung Electronics announced the Galaxy A80, which has only rear cameras. When the user wants to take a selfie, the cameras automatically slide out of the back and rotate towards the user. This is known as a pop-up camera, and it allows smartphone displays to cover the entire front of the phone body without a notch or a punch hole on the top of the screen. Samsung, Xiaomi, OnePlus, and other manufacturers adopted a system where the camera «pops» out of the phone’s body.^[117][118] Also in 2019, Samsung developed and began commercialization of 64 and 108-megapixel cameras for phones. The 108 MP sensor was developed in cooperation with Chinese electronics company Xiaomi and both sensors are capable of pixel binning, which combines the signals of 4 or 9 pixels, and makes the 4 or 9 pixels act as a single, larger pixel. A larger pixel can capture more light (resulting in a higher ISO rating and lower image noise).^{[119][120][121]} Under display cameras are under development, which would place a camera under a special display that would allow the camera to see through the display, such as Samsung Galaxy Z Fold 3.^{[122][123][124][125]}

Manufacturers[edit]

Major manufacturers of cameras for phones include Sony, Toshiba, ST Micro, Sharp, Omnivision, and Aptina (Now part of ON Semiconductor).^{[citation needed]}

[edit]

Personal photography allows people to capture and construct personal and group memory, maintain social relationships as well as expressing their identity.^[126] The hundreds of millions^[127]
of camera phones sold every year provide the same opportunities, yet these functions are altered and allow for a different user experience. As mobile phones are constantly carried, they allow for capturing moments at any time. Mobile communication also allows for immediate transmission of content (for example via Multimedia Messaging Services), which cannot be reversed or regulated. Brooke Knight observes that «the carrying of an external, non-integrated camera (like a DSLR) always changes the role of the wearer at an event, from participant to photographer».^[128] The camera phone user, on the other hand, can remain a participant in whatever moment they photograph. Photos taken on a camera phone serve to prove the physical presence of the photographer. The immediacy of sharing and the liveness that comes with it allows the photographs shared through camera phones to emphasize their indexing of the photographer.

While phones have been found useful by tourists and for other common civilian purposes, as they are cheap, convenient, and portable; they have also posed controversy, as they enable secret photography. A user may pretend to be simply talking on the phone or browsing the internet, drawing no suspicion while photographing a person or place in non-public areas where photography is restricted, or against that person’s wishes. Camera phones have enabled everyone to exercise freedom of speech by quickly communicating to others what they see with their own eyes. In most democratic free countries, there are no restrictions against photography in public and thus camera phones enable new forms of citizen journalism, fine art photography, and recording one’s life experiences for facebooking or blogging.

Camera phones have also been very useful to street photographers and social documentary photographers as they enable them to take pictures of strangers in the street without them noticing, thus allowing the artist/photographer to get close to subjects and take more lively photos.^[129] While most people are suspect of secret photography, artists who do street photography (like Henri Cartier-Bresson did), photojournalists and photographers documenting people in public (like the photographers who documented the Great Depression in 1930s America) must often work unnoticed as their subjects are often unwilling to be photographed or are not aware of legitimate uses of secret photography like those photos that end up in fine art galleries and journalism.

As a network-connected device, megapixel camera phones are playing significant roles in crime prevention, journalism and business applications as well as individual uses. They can also be used for activities such as voyeurism, invasion of privacy, and copyright infringement. Because they can be used to share media almost immediately, they are a potent personal content creation tool.

Camera phones limit the «right to be let alone», since this recording tool is always present. A security bug can allow attackers to spy on users through a phone camera.^[130]

In January 2007, New York City Mayor Michael Bloomberg announced a plan to encourage people to use their camera phones to capture crimes happening in progress or dangerous situations and send them to emergency responders. The program enables people to send their images or video directly to 911.^[131] The service went live in 2020.^[132]

Camera phones have also been used to discreetly take photographs in museums, performance halls, and other places where photography is prohibited. However, as sharing can be instantaneous, even if the action is discovered, it is too late, as the image is already out of reach, unlike a photo taken by a digital camera that only stores images locally for later transfer. However, as the newer digital cameras support Wi-Fi, a photographer can perform photography with a DSLR and instantly post the photo on the internet through the mobile phone’s Wi-Fi and 3G capabilities.

Apart from street photographers and social documentary photographers or cinematographers, camera phones have also been used successfully by war photographers.^[133] The small size of the camera phone allows a war photographer to secretly film the men and women who fight in a war, without them realizing that they have been photographed, thus the camera phone allows the war photographer to document wars while maintaining her or his safety.

In 2010, in Ireland the annual «RTÉ 60 second short award» was won by 15-year-old Laura Gaynor, who made her winning cartoon, «Piece of Cake» on her Sony Ericsson C510 camera phone.^{[134][135][136]} In 2012, director and writer Eddie Brown Jr.^[137] made the reality thriller Camera Phone,^[138] one of the first commercial produced movies using camera phones as the story’s perspective. The film is a reenactment of an actual case, and the names were changed to protect those involved. Some modern camera phones (in 2013–2014) have big sensors, thus allowing a street photographer or any other kind of photographer to take photos of similar quality to a semi-professional camera.

Camera as an interaction device[edit]

The cameras of smartphones are used as input devices in numerous research projects and commercial applications. A commercially successful example is the use of QR codes attached to physical objects. QR codes can be sensed by the phone using its camera and provide an according link to related digital content, usually a URL. Another approach is using camera images to recognize objects. Content-based image analysis is used to recognize physical objects such as advertisement posters^[139] to provide information about the object. Hybrid approaches use a combination of un-obtrusive visual markers and image analysis. An example is to estimate the pose of the camera phone to create a real-time overlay for a 3D paper globe.^[140]

Some smartphones can provide an augmented reality overlay for 2D objects^[141] and to recognize multiple objects on the phone using a stripped down object recognition algorithm^[142] as well as using GPS and compass. A few can translate text from a foreign language.
^[143]
Auto-geotagging can show where a picture is taken, promoting interactions and allowing a photo to be mapped with others for comparison.

Smartphones can use their front camera (of lesser performance as compared to rear camera) facing the user for purposes like self-portraiture (selfie) and videoconferencing.^[144]

Laws[edit]

Camera phones, or more specifically, widespread use of such phones as cameras by the general public, has increased exposure to laws relating to public and private photography. The laws that relate to other types of cameras also apply to camera phones. There are no special laws for camera phones. Enforcing bans on camera phones has proven nearly impossible. They are small and numerous and their use is easy to hide or disguise, making it hard for law enforcement and security personnel to detect or stop use. Total bans on camera phones would also raise questions about freedom of speech and the freedom of the press, since camera phone ban would prevent a citizen or a journalist (or a citizen journalist) from communicating to others a newsworthy event that could be captured with a camera phone.

From time to time, organizations and places have prohibited or restricted the use of camera phones and other cameras because of the privacy, security, and copyright issues they pose. Such places include the Pentagon, federal and state courts,^[145] museums, schools, theaters, and local fitness clubs. Saudi Arabia, in April 2004, banned the sale of camera phones nationwide for a time before reallowing their sale in December 2004 (although pilgrims on the Hajj were allowed to bring in camera phones). There is the occasional anecdote of camera phones linked to industrial espionage and the activities of paparazzi (which are legal but often controversial), as well as some hacking into wireless operators’ network.

Notable events involving camera phones[edit]

• The 2004 Indian Ocean earthquake was the first global news event where the majority of the first day news footage was no longer provided by professional news crews, but rather by citizen journalists, using primarily camera phones.
• On November 17, 2006, during a performance at the Laugh Factory comedy club, comedian Michael Richards was recorded responding to hecklers with racial slurs by a member of the audience using a camera phone. The video was widely circulated in television and internet news broadcasts.
• On December 30, 2006, the execution of former Iraqi dictator Saddam Hussein was recorded by a video camera phone, and made widely available on the Internet. A guard was arrested a few days later.^[146]
• Camera phone video and photographs taken in the immediate aftermath of the 7 July 2005 London bombings were featured worldwide. CNN executive Jonathan Klein predicts camera phone footage will be increasingly used by news organizations.
• Camera phone digital images helped to spread the 2009 Iranian election protests.
• Camera phones recorded the BART Police shooting of Oscar Grant.

Camera phone photography[edit]

Photography produced specifically with phone cameras has become an art form in its own right.^{[147][148][149][150][151][152]} Work in this genre is sometimes referred to as iPhoneography (whether for photographs taken with an iPhone,^{[153][154][155]} or any brand of smart phone).^{[156][157][158]} The movement, though already a few years old, became mainstream with the advent of the iPhone and its App Store which provided better, easier, and more creative tools for people to shoot, process, and share their work.^[159]

Reportedly, the first gallery exhibition to feature iPhoneography exclusively opened on June 30, 2010: «Pixels at an Exhibition» was held in Berkeley, California, organized and curated by Knox Bronson and Rae Douglass.^[160] Around the same time, the photographer Damon Winter used Hipstamatic to make photos of the war in Afghanistan.^[161][162] A collection of these was published November 21, 2010 in the New York Times in a series titled «A Grunt’s Life»,^[163] earning an international award (3rd) sponsored by RJI, Donald W. Reynolds Journalism Institute.^[164] Also in Afghanistan, in 2011, photojournalist David Guttenfelder used an iPhone and the Polarize application.^[165] In 2013, National Geographic published a photo feature in which phoneographer Jim Richardson used his iPhone 5s to photograph the Scottish Highlands.^[166]

Camera phone filmmaking[edit]

Since they got their video cameras, smartphones came to be widely used for videography. Filmmakers gradually became interested in their capabilities.^[167] Mobile filmmaking is developing its own aesthetics due to its compactness, portability and its technological limitations that are being overcome every day by new implementations.^[168]

Many filmmakers work with smartphones as the main camera for their films. Steven Soderbergh’s films Unsane^[169] and High Flying Bird were shot entirely on iPhone.

See also[edit]

• Auxiliary memory
• Mobile phone accessories
• Modular smartphone
• Smartwatch
• Video editor

References[edit]

«Best Camera Phones 2021 Overview». Retrieved 2021-01-01.

External links[edit]

• Media related to Mobile phones with camera at Wikimedia Commons

A camera phone is a mobile phone which is able to capture photographs and often record video using one or more built-in digital cameras. It can also send the resulting image wirelessly and conveniently. The first commercial phone with color camera was the Kyocera Visual Phone VP-210, released in Japan in May 1999.^[1]

Most camera phones are smaller and simpler than the separate digital cameras. In the smartphone era, the steady sales increase of camera phones caused point-and-shoot camera sales to peak about 2010 and decline thereafter.^[2] The concurrent improvement of smartphone camera technology, and its other multifunctional benefits, have led to it gradually replacing compact point-and-shoot cameras.^[3]

Most modern smartphones only have a menu choice to start a camera application program and an on-screen button to activate the shutter.^[4] Some also have a separate camera button, for quickness and convenience. A few such as the 2009 Samsung i8000 Omnia II have a two-level shutter button as in dedicated digital cameras.^[5] Some camera phones are designed to resemble separate low-end digital compact cameras in appearance and to some degree in features and picture quality, and are branded as both mobile phones and cameras—an example being the 2013 Samsung Galaxy S4 Zoom.

The principal advantages of camera phones are cost and compactness; indeed for a user who carries a mobile phone anyway, the addition is negligible. Smartphones that are camera phones may run mobile applications to add capabilities such as geotagging and image stitching. Also, modern smartphones can use their touch screens to direct their camera to focus on a particular object in the field of view, giving even an inexperienced user a degree of focus control exceeded only by seasoned photographers using manual focus. However, the touch screen, being a general purpose control, lacks the agility of a separate camera’s dedicated buttons and dial(s).

Starting in the mid-2010s, some advanced camera phones feature optical image stabilisation (OIS), larger sensors, bright lenses, 4K video and even optical zoom, for which a few use a physical zoom lens. Multiple lenses and multi-shot night modes are also familiar.^[6] Since the late 2010s, high-end smartphones typically have multiple lenses with different functions, to make more use of a device’s limited physical space. Common lens functions include an ultrawide sensor, a telephoto sensor, a macro sensor, and a depth sensor. Some phone cameras have a label that indicates the lens manufacturer, megapixel count, or features such as autofocus or zoom ability for emphasis, including the Samsung Omnia II (2009), Samsung Galaxy S II (2011), Sony Xperia Z1 (2013) and some successors, Nokia Lumia 1020 (2013), and the Samsung Galaxy S20 (2020).

Technology[edit]

Camera[edit]

Mobile phone cameras typically feature CMOS active-pixel image sensors (CMOS sensors) due to largely reduced power consumption compared to charge-coupled device (CCD) type cameras, which few camera phones use^{[citation needed]}. Some use CMOS back-illuminated sensors, which use even less energy, at higher price than CMOS and CCD.

The usual fixed-focus lenses and smaller sensors limit performance in poor lighting. Lacking a physical shutter, some have a long shutter lag. Photoflash by the typical internal LED source illuminates less intensely over a much longer exposure time than a flash strobe, and none has a hot shoe for attaching an external flash. Optical zoom^[7] and tripod screws are rare and some also lack a USB connection or a removable memory card. Most have Bluetooth and WiFi, and can make geotagged photographs. Some of the more expensive camera phones have only a few of these technical disadvantages, but with bigger image sensors (a few are up to 1″, such as the Panasonic Lumix DMC-CM1), their capabilities approach those of low-end point-and-shoot cameras. The few hybrid camera phones such as Samsung Galaxy S4 Zoom and K Zoom were equipped with real optical zoom lenses.

As camera phone technology has progressed, lens design has evolved from a simple double Gauss or Cooke triplet to many molded plastic aspheric lens elements made with varying dispersion and refractive indexes. Some phone cameras also apply distortion (optics), vignetting, and various optical aberration corrections to the image before it is compressed into a JPEG format.

Optical image stabilization allows longer exposures without blurring, despite trembling. The earliest known smartphone to feature it on the rear camera is in late 2012 on the Nokia Lumia 920, and the first known front camera to feature one is on the HTC 10 from early 2016.^[8][9]

Few smartphones such as LG initially with the 2014 G3 are equipped with a time-of-flight camera with infrared laser beam assisted auto focus. A thermal imaging camera has initially been implemented in 2016 on the Caterpillar S60.

High dynamic range imaging merges multiple images with different exposure values for a balanced brightness across the image and was first implemented in early 2010s smartphones such as the Samsung Galaxy S III and iPhone 5. The earliest known smartphone to feature high dynamic range filming is the Sony Xperia Z, 2013, where frames are arrayed by changing the exposure every two lines of pixels to create a spatially varying exposure (SVE).^[10][11]

As of 2019, high-end camera phones can produce video with up to 4K resolution at 60 frames per second for smoothness.^[12]

Zooming[edit]

Most camera phones have a digital zoom feature, which may allow zooming without quality loss if a lower resolution than the highest image sensor resolution is selected, as it makes use of image sensors’ spare resolution. For example, at twice digital zoom, only a quarter of the image sensor resolution is available. A few have optical zoom, and several have a few cameras with different field of view, combined with digital zoom as a hybrid zoom feature. For example, the Huawei P30 Pro uses a «periscope» 5x telephoto camera with up to 10x digital zoom, resulting in 50x hybrid zoom.^[13] An external camera can be added, coupled wirelessly to the phone by Wi-Fi. They are compatible with most smartphones. Windows Phones can be configured to operate as a camera even if the phone is asleep.

Physical location[edit]

When viewed vertically from behind, the rear camera module on some mobile phones is located in the top center, while other mobile phones have cameras located in the upper left corner. The latter has benefits in terms of ergonomy due to the lower likelihood of covering and soiling the lens when held horizontally, as well as more efficient packing of tight physical device space due to neighbouring components not having to be built around the lens.

Image format and mode[edit]

Images are usually saved in the JPEG file format. Since the mid-2010s, some high-end camera phones have a RAW photography feature, HDR, and «Bokeh mode». Phones with Android 5.0 Lollipop^[14][15] and later versions can install phone apps that provide similar features.

Since iOS 11 (HEIC), Android 8 (Oreo) (HEIF), Android 10 (HEIC) and Android 12 (AVIF), HEIC and AVIF compression formats in HEIF container format are available.^[16][17][18] HEIC support on Android requires hardware support.^[18]

Audio recording[edit]

Mobile phones with multiple microphones usually allow video recording with stereo audio. Samsung, Sony, and HTC initially implemented it in 2012 on their Samsung Galaxy S3, Sony Xperia S, and HTC One X.^[19][20][21] Apple implemented stereo audio starting with the 2018 iPhone Xs family and iPhone XR.^[22]

Files and directories[edit]

Like dedicated (stand-alone) digital cameras, mobile phone camera software usually stores pictures and video files in a directory called DCIM/ in the internal memory, with numbered or dated file names. The former prevents missing out files during file transfers and facilitates counting files, whereas the latter facilitates searching files by date/time, regardless of file attribute resets during transfer and possible lack of in-file metadata date/time information .^[23][24]

Some can store this media in external memory (secure digital card or USB on the go pen drive).

Multimedia Messaging Service[edit]

Camera phones can share pictures almost instantly and automatically via a sharing infrastructure integrated with the carrier network. Early developers including Philippe Kahn envisioned a technology that would enable service providers to «collect a fee every time anyone snaps a photo».^[25] The resulting technologies, Multimedia Messaging Service (MMS) and Sha-Mail, were developed parallel to and in competition to open Internet-based mobile communication provided by GPRS and later 3G networks.

The first commercial camera phone complete with infrastructure was the J-SH04, made by Sharp Corporation; it had an integrated CCD sensor, with the Sha-Mail (Picture-Mail in Japanese) infrastructure developed in collaboration with Kahn’s LightSurf venture, and marketed from 2001 by J-Phone in Japan today owned by Softbank. It was also the world’s first cellular mobile camera phone. The first commercial deployment in North America of camera phones was in 2004. The Sprint wireless carriers deployed over one million camera phones manufactured by Sanyo and launched by the PictureMail infrastructure (Sha-Mail in English) developed and managed by LightSurf.

While early phones had Internet connectivity, working web browsers and email-programs, the phone menu offered no way of including a photo in an email or uploading it to a web site. Connecting cables or removable media that would enable the local transfer of pictures were also usually missing. Modern smartphones have almost unlimited connectivity and transfer options with photograph attachment features.

External camera[edit]

During 2003 (as camera phones were gaining popularity), in Europe some phones without cameras had support for MMS and external cameras that could be connected with a small cable or directly to the data port at the base of the phone. The external cameras were comparable in quality to those fitted on regular camera phones at the time, typically offering VGA resolution.

One of these examples was the Nokia Fun Camera (model number PT-3) announced together with the Nokia 3100 in June 2003.^[26] The idea was for it to be used on devices without a built-in camera (connected via the Pop-Port interface) and be able to transfer images taken on the camera (VGA resolution and a flash) directly to the phone to be stored or sent via MMS.^[27]

In 2013-2014 Sony and other manufacturers announced add-on camera modules for smartphones called lens-style cameras. They have larger sensors and lenses than those in a camera phone but lack a viewfinder, display and most controls. They can be mounted to an Android or iOS phone or tablet and use its display and controls. Lens-style cameras include:

• Sony SmartShot QX series, announced and released in mid 2013. They include the DSC-QX100/B,^[28] the large Sony ILCE-QX1, and the small Sony DSC-QX30.
• Kodak PixPro smart lens camera series, announced in 2014.^[29]
• Vivicam smart lens camera series from Vivitar/Sakar, announced in 2014.^[30]
• HTC RE HTC also announced an external camera module for smartphones, which can capture 16 MP still shots and Full HD videos. The RE Module is also waterproof and dustproof, so it can be used in a variety of conditions.^[31]

External cameras for thermal imaging also became available in late 2014.^[32]

Microscope attachments were available from several manufacturers in 2019,^[33] as are adapters for connecting an astronomical telescope.^[34]

Limitations[edit]

• Mobile phone form factors are small. They lack space for a large image sensor and dedicated knobs and buttons for easier ergonomy.
• Controls work by a touchscreen menu system. The photographer must look at the menu instead of looking at the target.
• Dedicated cameras have a compartment housing the memory card and battery. For most it is easily accessible by hand, allowing uninterrupted operation when storage or energy is exhausted (hot swapping). Meanwhile, the battery can be charged externally. Most mobile phones have a non-replaceable battery and many lack a memory card slot entirely. Others have a memory card slot inside a tray, requiring a tool for access.
• Mobile phone operating systems are not able to boot immediately like the firmwares of dedicated digital cameras/camcorders,^[35] and are prone to interference from processes running in background.
• Dedicated digital cameras, even low-budget ones, are typically equipped with a photoflash capacitor-discharging Xenon flash, larger and by far more powerful than LED lamps found on mobile phones.^[36]
• Due to the default orientation of mobile phones being vertical, inexperienced users might intuitively be encouraged to film vertically, making a portrait mode poorly suited to the usual horizontal screens used at home.
• Due to their comparatively thin form factor, smartphones are typically unable to stand upright on their own and must be leaned, whereas dedicated digital cameras and camcorders typically have a flat bottom that lets them stand upright.
• Smartphones lack dedicated stable tripod mounts, and can only be mounted through a less stable device that grips the unit’s edges.

Software[edit]

Users may use bundled camera software, or install alternative software. Bundled software may be optimized by the vendor for performance, whereas alternative software may offer functionality and controls and customization missing in bundled software.^[37]

The graphical user interface typically features a virtual on-screen shutter button located towards the usual home button and charging port side, and a thumbnail previewing the last photo, and some status icons that may display settings such as selected resolution, scene mode, stabilization, flash, and a battery indicator. The camera software may indicate the estimated number of remaining photographs until exhausted space, the current video file size, and remaining space storage while recording, as done on early-2010s Samsung smartphones. Shortcuts to settings in the camera viewfinder may be customizable.^[38][39][40]

In September 2013, Apple introduced a camera viewfinder layout with iOS 7 that would be implemented by several other major vendors towards the late 2010s. This layout has a circular and usually solid-colour shutter button and a camera mode selector using perpendicular text and separate camera modes for photo and video. Vendors that have ditched their layout to implement variations of Apple’s layout include Samsung, Huawei, LG, OnePlus, Xiaomi, and UleFone.^[41]

There may be an option to utilize volume keys for photo, video, or zoom.^[42] Specific objects can usually be focused on by tapping on the viewfinder, and exposure may adjust accordingly; there may be an option to capture a photo with each tap.^[43]

Exposure value may be adjustable by swiping vertically after tapping to focus or through a separate menu option. It may be possible to lock focus and exposure by holding the touch for a short time, and exposure value may remain adjustable in this state.^[44][45] These gestures may be available while filming and for the front camera.

Retaining focus also has in the past been implemented through holding the virtual shutter button.^[46] Another common use of holding the shutter button is burst shot, where multiple photos are captured in quick succession, with varying resolutions, speeds, and sequential limits among devices, and possibly with an option to adjust between speed and resolution.^[47]

Shutter lag varies depending on computing speed, software implementation, and environmental brightness.^[48] A shutter animation such as skeuomorphic aperture diaphragm blades or a simple short black-out may be featured.^[49] A haptic (vibration) feedback may be used to signify a captured photograph, which is of use when holding the smartphone in an angle with poor visibility of the screen.^[50]

Lock screens typically allow the user to launch the camera without unlocking to prevent missing moments. This may be implemented through an icon swiped away from. Launching from anywhere may be possible through double-press of power/stand-by or home button, or a dedicated shutter button if present.^[51][52][53]

Camera software on more recent and higher-end smartphones (e.g. Samsung since 2015) allows for more manual control of parameters such as exposure and focus. This was first featured in 2013 on the camera-centric Samsung Galaxy S4 Zoom and Nokia Lumia 1020, but was later expanded among smartphones.^[54][55] Few smartphones’ bundled camera software such as that of the LG V10 features an image histogram, a feature known from higher-end dedicated cameras.^[56]

Video recording[edit]

Video recording may be implemented as a separate camera mode, or merged on the first viewfinder page as done since the Samsung Galaxy S4 until the S9.^[42][57] Specific resolutions may be implemented as separate camera mode, like Sony has done with 4K (2160p) on the Xperia Z2.^[58]

During video recording, it may be possible to capture still photos, possibly with a higher resolution than the video itself. For example, the Samsung Galaxy S4 captures still photos during video recording at 9.6 Megapixels, which is the largest 16:9 aspect ratio crop of the 13-Megapixel 4:3 image sensor.^[38]

Parameters adjustable during video recording may include flashlight illumination, focus, exposure, light sensitivity (ISO), and white balance. Some settings may only be adjustable while idle and locked while filming, such as light sensitivity and exposure on the Samsung Galaxy S7.^[59][60][61]

Recording time may be limited by software to fixed durations at specific resolutions, after which recording can be restarted. For example, 2160p (4K) recording is capped to five minutes on Samsung flagship smartphones released before 2016, ten minutes on the Galaxy Note 7, four minutes on the Galaxy Alpha, and six minutes on the HTC One M9. The camera software may temporarily disable recording while a high device temperature is detected.^[62]

«Slow motion» (high frame rate) video may be stored as real-time video which retains the original image sensor frame rate and audio track, or slowed down and muted. While the latter allows slow-motion playback on older video player software which lacks playback speed control, the former can act both as real-time video and as slow-motion video, and is preferable for editing as the playback speed and duration indicated in the video editor are real-life equivalent.^[63]

[edit]

Camera settings may appear as a menu on top of an active viewfinder in the background, or as a separate page, the former of which allows returning to the viewfinder immediately without having to wait for it to initiate again. The settings may appear as a grid or a list.^[64] On Apple iOS, some camera settings such as video resolution are located separately in the system settings, outside the camera application.^[65]

The range of selectable resolution levels for photos and videos varies among camera software. There may be settings for frame rate and bit rate, as on the LG V10, where they are implemented independently within a supported pixel rate (product of resolution and frame rate).^[60][61]

When the selected photo or video resolution is below that of the image sensor, digital zooming may allow limited magnification without quality loss by cropping into the image sensor’s spare resolution. This is known as «lossless digital zoom». Zooming is typically implemented through pinch and may additionally be controllable through a slider. On early-2010s Samsung Galaxy smartphones, a square visualizes the magnification.

Other functionality[edit]

Capturing in both directions

The ability to take photographs and film from both front and rear cameras simultaneously was first implemented in 2013 on the Samsung Galaxy S4, where the two video tracks are stored picture-in-picture.^[42] An implementation with separate video tracks within a file or separate video files is not known yet.

Voice commands

Voice commands were first featured in 2012 on the camera software of the Samsung Galaxy S3, and the ability to take a photo after a short countdown initiated by hand gesture was first featured in 2015 on the Galaxy S6.^[66][67]

Camera controls

Camera software may allow locking and unlocking touch input using the power button to prevent accidentally exiting or otherwise undesirably interfering with the viewfinder while recording video or keeping the camera idle in pocket for quicker access.^{[68][better source needed]}

Camera software may have an option for automatically capturing a photograph or video when launched.^[47]

«Live photo» / «Motion photo»

Some smartphones since the mid-2010s have the ability to attach short videos surrounding or following the moment to a photo. Apple has branded this feature as «live photo», and Samsung as «motion photo».^[69][70]

Remote viewfinder

A «remote viewfinder» feature has been implemented into few smartphones’ camera software (Samsung Galaxy S4, S4 Zoom, Note 3, S5, K Zoom, Alpha), where the viewfinder and camera controls are cast to a supported device through WiFi Direct.^[71]

High dynamic range (HDR)

High-dynamic-range imaging, also referred to as «rich tone», keeps brightness across the image within a visible range. Camera software may have an option for turning HDR off, to avoid possible shutter lag and ghosting. Some software allows retaining both HDR and non-HDR variants of the same photo. HDR may be supported for panorama shots and video recording, if supported by the image sensor.^[72][73]

Visual effects and low light

The camera effects introduced by Samsung on the Galaxy S3 or S4 including «best photo» which automatically picks a photo and «drama shot» for multiplying moving objects and «eraser» which can remove moving objects, were merged to «shot & more» on the Galaxy S5, allowing retrospectively applying them to a burst of eight images stored in a single file.^[74]

In 2014, HTC implemented several visual effect features as part of their dual-camera setup on the One M8, including weather, 3D tilting, and focus adjustment after capture, branded «uFocus». The last was branded «Selective Focus» by Samsung, additionally with the «pan focus» option to make the entire depth of field appear in focus.^[75]

Huawei has branded a dedicated camera feature for prolonged exposure «light painting», as the long exposure time allows creating trails of objects that emit light.^[76] A «handheld night shot» mode tries compositing a picture as clear as possible from many frames captured in a dark environment throughout several seconds. The user is instructed to hold the unit as steady as possible.^[77]

Object tracking

The earliest known smartphone to feature an autofocus with the ability from dedicated camcorders to track objects is the Galaxy S6.^[78]

Augumented reality

Starting in 2013 on the Xperia Z1, Sony experimented with real-time augmented reality camera effects such as floating text, virtual plants, volcano, and a dinosaur walking in the scenery.^[79] Apple later did similarly in 2017 with the iPhone X.^[80]

Artificial intelligence

An artificial intelligence that notifies of flaws after each photograph such as blinking eyes, misfocus, blur, and shake, was first implemented in 2018 on the Samsung Galaxy Note 9.^[81] Later phones from other manufacturers have more advanced IA features.^[82]

History[edit]

The camera phone, like many complex systems, is the result of converging and enabling technologies. Compared to digital cameras, a consumer-viable camera in a mobile phone would require far less power and a higher level of camera electronics integration to permit the miniaturization.

The metal-oxide-semiconductor (MOS) active pixel sensor (APS) was developed by Tsutomu Nakamura at Olympus in 1985.^[83] The complementary MOS (CMOS) active pixel sensor (CMOS sensor) «camera-on-a-chip» was later developed by Eric Fossum and his team in the early 1990s. This was an important step towards realizing the modern camera phone as described in a March 1995 Business Week article. While the first camera phones (e.g. J-SH04) successfully marketed by J-Phone in Japan used charge-coupled device (CCD) sensors rather than CMOS sensors, more than 90% of camera phones sold today^[when?] use CMOS image sensor technology.^{[citation needed]}

Another important enabling factor was advances in data compression, due to the impractically high memory and bandwidth requirements of uncompressed media.^[84] The most important compression algorithm is the discrete cosine transform (DCT),^[84][85] a lossy compression technique that was first proposed by Nasir Ahmed while he was working at the University of Texas in 1972.^[86] Camera phones were enabled by DCT-based compression standards, including the H.26x and MPEG video coding standards introduced from 1988 onwards,^[85] and the JPEG image compression standard introduced in 1992.^[87][88]

Experiments[edit]

There were several early videophones and cameras that included communication capability. Some devices experimented with integration of the device to communicate wirelessly with the Internet, which would allow instant media sharing with anyone anywhere. The DELTIS VC-1100 by Japanese company Olympus was the world’s first digital camera with cellular phone transmission capability, revealed in the early 1990s and released in 1994.^[89] In 1995, Apple experimented with the Apple Videophone/PDA.^[90] There was also a digital camera with cellular phone designed by Shosaku Kawashima of Canon in Japan in May 1997.^[91] In Japan, two competing projects were run by Sharp and Kyocera in 1997. Both had cell phones with integrated cameras. However, the Kyocera system was designed as a peer-to-peer video-phone as opposed to the Sharp project which was initially focused on sharing instant pictures. That was made possible when the Sharp devices was coupled to the Sha-mail infrastructure designed in collaboration with American technologist Kahn. The Kyocera team was led by Kazumi Saburi.^{[citation needed]} In 1995, work by James Greenwold of Bureau Of Technical Services, in Chippewa Falls, Wisconsin, was developing a pocket video camera for surveillance purposes. By 1999, the Tardis^[92] recorder was in prototype and being used by the government. Bureau Of Technical Services advanced further by the patent No. 6,845,215,B1 on «Body-Carryable, digital Storage medium, Audio/Video recording Assembly».^[93]

A camera phone was patented by Kari-Pekka Wilska, Reijo Paajanen, Mikko Terho and Jari Hämäläinen, four employees at Nokia, in 1994. Their patent application was filed with the Finnish Patent and Registration Office on May 19, 1994, followed by several filings around the world making it a global family of patent applications. The patent application specifically described the combination as either a separate digital camera connected to a cell phone or as an integrated system with both sub-systems combined in a single unit. Their patent application design included all of the basic functions camera phones implemented for many years: the capture, storage, and display of digital images and the means to transmit the images over the radio frequency channel. On August 12, 1998, the United Kingdom granted patent GB 2289555B and on July 30, 2002, the USPTO granted US Patent 6427078B1 based on the original Finnish Patent and Registration Office application to Wilska, Paajanen, Terho and Hämäläinen.^[94]

On June 11, 1997, Philippe Kahn instantly shared the first pictures from the maternity ward where his daughter Sophie was born. In the hospital waiting room he devised a way to connect his laptop to his digital camera and to his cell phone for transmission to his home computer.^[95] This improvised system transmitted his pictures to more than 2,000 family, friends and associates around the world. Kahn’s improvised connections augured the birth of instant visual communications.^[25][96][97] Kahn’s cell phone transmission is the first known publicly shared picture via a cell phone.^[98]

Commercialization[edit]

The first commercial camera phone was the Kyocera Visual Phone VP-210, released in Japan in May 1999.^[99] It was called a «mobile videophone» at the time,^[100] and had a 110,000-pixel front-facing camera.^[99] It stored up to 20 JPEG digital images, which could be sent over e-mail, or the phone could send up to two images per second over Japan’s Personal Handy-phone System (PHS) cellular network.^[99] The Samsung SCH-V200, released in South Korea in June 2000, was also one of the first phones with a built-in camera. It had a TFT liquid-crystal display (LCD) and stored up to 20 digital photos at 350,000-pixel resolution. However, it could not send the resulting image over the telephone function, but required a computer connection to access photos.^[101] The first mass-market camera phone was the J-SH04, a Sharp J-Phone model sold in Japan in November 2000.^[102][101] It could instantly transmit pictures via cell phone telecommunication.^[103]

Cameras on cell phones proved popular right from the start, as indicated by the J-Phone in Japan having had more than half of its subscribers using cell phone cameras in two years. The world soon followed. In 2003, more camera phones were sold worldwide than stand-alone digital cameras largely due to growth in Japan and Korea.^[104] In 2005, Nokia became the world’s most sold digital camera brand. In 2006, half of the world’s mobile phones had a built-in camera.^{[citation needed]} In 2006, Thuraya released the first satellite phone with an integrated camera. The Thuraya SG-2520 was manufactured by Korean company APSI and ran Windows CE. In 2008, Nokia sold more camera phones than Kodak sold film-based simple cameras, thus becoming the biggest manufacturer of any kind of camera.^{[citation needed]} In 2010, the worldwide number of camera phones totaled more than a billion.^[105] Since 2010, most mobile phones, even the cheapest ones, are being sold with a camera. High-end camera phones usually had a relatively good lens and high resolution.

Higher resolution camera phones started to appear in the 2010s. 12-megapixel camera phones have been produced by at least two companies.^[106][107] To highlight the capabilities of the Nokia N8 (Big CMOS Sensor) camera, Nokia created a short film, The Commuter,^[108] in October 2010. The seven-minute film was shot entirely on the phone’s 720p camera. A 14-megapixel smartphone with 3× optical zoom was announced in late 2010.^[109] In 2011, the first phones with dual rear cameras were released to the market but failed to gain traction. Originally, dual rear cameras were implemented as a way to capture 3D content, which was something that electronics manufacturers were pushing back then. Several years later, the release of the iPhone 7 would popularize this concept, but instead using the second lens as a wide angle lens.^{[110][111][112][113][114][115]} In 2012, Nokia announced Nokia 808 PureView. It features a 41-megapixel 1/1.2-inch sensor and a high-resolution f/2.4 Zeiss all-aspherical one-group lens. It also features Nokia’s PureView Pro technology, a pixel oversampling technique that reduces an image taken at full resolution into a lower resolution picture, thus achieving higher definition and light sensitivity, and enables lossless zoom. In mid-2013, Nokia announced the Nokia Lumia 1020. In 2014, the HTC One M8 introduced the concept of having a camera as a depth sensor. In late 2016, Apple introduced the iPhone 7 Plus, one of the phones to popularize a dual camera setup. The iPhone 7 Plus included a main 12 MP camera along with a 12 MP telephoto camera which allowed for 2x optical zoom and Portrait Mode for the first time in a smartphone. In early 2018 Huawei released a new flagship phone, the Huawei P20 Pro, with the first triple camera lens setup. Making up its three sensors (co-engineered with Leica) are a 40 megapixel RGB lens, a 20 megapixel monochrome lens, and an 8 megapixel telephoto lens. Some features on the Huawei P20 Pro include 3x optical zoom, and 960 fps slow motion. In late 2018, Samsung released a new mid-range smartphone, the Galaxy A9 (2018) with the world’s first quad camera setup. The quadruple camera setup features a primary 24MP f/1.7 sensor for normal photography, an ultra-wide 8MP f/2.4 sensor with a 120 degrees viewing angle, a telephoto 10MP f/2.4 with 2x optical zoom and a 5MP depth sensor for effects such as b`okeh. Nokia 9 PureView was released in 2019 featuring penta-lens camera system.^[116]

In 2019, Samsung Electronics announced the Galaxy A80, which has only rear cameras. When the user wants to take a selfie, the cameras automatically slide out of the back and rotate towards the user. This is known as a pop-up camera, and it allows smartphone displays to cover the entire front of the phone body without a notch or a punch hole on the top of the screen. Samsung, Xiaomi, OnePlus, and other manufacturers adopted a system where the camera «pops» out of the phone’s body.^[117][118] Also in 2019, Samsung developed and began commercialization of 64 and 108-megapixel cameras for phones. The 108 MP sensor was developed in cooperation with Chinese electronics company Xiaomi and both sensors are capable of pixel binning, which combines the signals of 4 or 9 pixels, and makes the 4 or 9 pixels act as a single, larger pixel. A larger pixel can capture more light (resulting in a higher ISO rating and lower image noise).^{[119][120][121]} Under display cameras are under development, which would place a camera under a special display that would allow the camera to see through the display, such as Samsung Galaxy Z Fold 3.^{[122][123][124][125]}

Manufacturers[edit]

Major manufacturers of cameras for phones include Sony, Toshiba, ST Micro, Sharp, Omnivision, and Aptina (Now part of ON Semiconductor).^{[citation needed]}

[edit]

Personal photography allows people to capture and construct personal and group memory, maintain social relationships as well as expressing their identity.^[126] The hundreds of millions^[127]
of camera phones sold every year provide the same opportunities, yet these functions are altered and allow for a different user experience. As mobile phones are constantly carried, they allow for capturing moments at any time. Mobile communication also allows for immediate transmission of content (for example via Multimedia Messaging Services), which cannot be reversed or regulated. Brooke Knight observes that «the carrying of an external, non-integrated camera (like a DSLR) always changes the role of the wearer at an event, from participant to photographer».^[128] The camera phone user, on the other hand, can remain a participant in whatever moment they photograph. Photos taken on a camera phone serve to prove the physical presence of the photographer. The immediacy of sharing and the liveness that comes with it allows the photographs shared through camera phones to emphasize their indexing of the photographer.

While phones have been found useful by tourists and for other common civilian purposes, as they are cheap, convenient, and portable; they have also posed controversy, as they enable secret photography. A user may pretend to be simply talking on the phone or browsing the internet, drawing no suspicion while photographing a person or place in non-public areas where photography is restricted, or against that person’s wishes. Camera phones have enabled everyone to exercise freedom of speech by quickly communicating to others what they see with their own eyes. In most democratic free countries, there are no restrictions against photography in public and thus camera phones enable new forms of citizen journalism, fine art photography, and recording one’s life experiences for facebooking or blogging.

Camera phones have also been very useful to street photographers and social documentary photographers as they enable them to take pictures of strangers in the street without them noticing, thus allowing the artist/photographer to get close to subjects and take more lively photos.^[129] While most people are suspect of secret photography, artists who do street photography (like Henri Cartier-Bresson did), photojournalists and photographers documenting people in public (like the photographers who documented the Great Depression in 1930s America) must often work unnoticed as their subjects are often unwilling to be photographed or are not aware of legitimate uses of secret photography like those photos that end up in fine art galleries and journalism.

As a network-connected device, megapixel camera phones are playing significant roles in crime prevention, journalism and business applications as well as individual uses. They can also be used for activities such as voyeurism, invasion of privacy, and copyright infringement. Because they can be used to share media almost immediately, they are a potent personal content creation tool.

Camera phones limit the «right to be let alone», since this recording tool is always present. A security bug can allow attackers to spy on users through a phone camera.^[130]

In January 2007, New York City Mayor Michael Bloomberg announced a plan to encourage people to use their camera phones to capture crimes happening in progress or dangerous situations and send them to emergency responders. The program enables people to send their images or video directly to 911.^[131] The service went live in 2020.^[132]

Camera phones have also been used to discreetly take photographs in museums, performance halls, and other places where photography is prohibited. However, as sharing can be instantaneous, even if the action is discovered, it is too late, as the image is already out of reach, unlike a photo taken by a digital camera that only stores images locally for later transfer. However, as the newer digital cameras support Wi-Fi, a photographer can perform photography with a DSLR and instantly post the photo on the internet through the mobile phone’s Wi-Fi and 3G capabilities.

Apart from street photographers and social documentary photographers or cinematographers, camera phones have also been used successfully by war photographers.^[133] The small size of the camera phone allows a war photographer to secretly film the men and women who fight in a war, without them realizing that they have been photographed, thus the camera phone allows the war photographer to document wars while maintaining her or his safety.

In 2010, in Ireland the annual «RTÉ 60 second short award» was won by 15-year-old Laura Gaynor, who made her winning cartoon, «Piece of Cake» on her Sony Ericsson C510 camera phone.^{[134][135][136]} In 2012, director and writer Eddie Brown Jr.^[137] made the reality thriller Camera Phone,^[138] one of the first commercial produced movies using camera phones as the story’s perspective. The film is a reenactment of an actual case, and the names were changed to protect those involved. Some modern camera phones (in 2013–2014) have big sensors, thus allowing a street photographer or any other kind of photographer to take photos of similar quality to a semi-professional camera.

Camera as an interaction device[edit]

The cameras of smartphones are used as input devices in numerous research projects and commercial applications. A commercially successful example is the use of QR codes attached to physical objects. QR codes can be sensed by the phone using its camera and provide an according link to related digital content, usually a URL. Another approach is using camera images to recognize objects. Content-based image analysis is used to recognize physical objects such as advertisement posters^[139] to provide information about the object. Hybrid approaches use a combination of un-obtrusive visual markers and image analysis. An example is to estimate the pose of the camera phone to create a real-time overlay for a 3D paper globe.^[140]

Some smartphones can provide an augmented reality overlay for 2D objects^[141] and to recognize multiple objects on the phone using a stripped down object recognition algorithm^[142] as well as using GPS and compass. A few can translate text from a foreign language.
^[143]
Auto-geotagging can show where a picture is taken, promoting interactions and allowing a photo to be mapped with others for comparison.

Smartphones can use their front camera (of lesser performance as compared to rear camera) facing the user for purposes like self-portraiture (selfie) and videoconferencing.^[144]

Laws[edit]

Camera phones, or more specifically, widespread use of such phones as cameras by the general public, has increased exposure to laws relating to public and private photography. The laws that relate to other types of cameras also apply to camera phones. There are no special laws for camera phones. Enforcing bans on camera phones has proven nearly impossible. They are small and numerous and their use is easy to hide or disguise, making it hard for law enforcement and security personnel to detect or stop use. Total bans on camera phones would also raise questions about freedom of speech and the freedom of the press, since camera phone ban would prevent a citizen or a journalist (or a citizen journalist) from communicating to others a newsworthy event that could be captured with a camera phone.

From time to time, organizations and places have prohibited or restricted the use of camera phones and other cameras because of the privacy, security, and copyright issues they pose. Such places include the Pentagon, federal and state courts,^[145] museums, schools, theaters, and local fitness clubs. Saudi Arabia, in April 2004, banned the sale of camera phones nationwide for a time before reallowing their sale in December 2004 (although pilgrims on the Hajj were allowed to bring in camera phones). There is the occasional anecdote of camera phones linked to industrial espionage and the activities of paparazzi (which are legal but often controversial), as well as some hacking into wireless operators’ network.

Notable events involving camera phones[edit]

• The 2004 Indian Ocean earthquake was the first global news event where the majority of the first day news footage was no longer provided by professional news crews, but rather by citizen journalists, using primarily camera phones.
• On November 17, 2006, during a performance at the Laugh Factory comedy club, comedian Michael Richards was recorded responding to hecklers with racial slurs by a member of the audience using a camera phone. The video was widely circulated in television and internet news broadcasts.
• On December 30, 2006, the execution of former Iraqi dictator Saddam Hussein was recorded by a video camera phone, and made widely available on the Internet. A guard was arrested a few days later.^[146]
• Camera phone video and photographs taken in the immediate aftermath of the 7 July 2005 London bombings were featured worldwide. CNN executive Jonathan Klein predicts camera phone footage will be increasingly used by news organizations.
• Camera phone digital images helped to spread the 2009 Iranian election protests.
• Camera phones recorded the BART Police shooting of Oscar Grant.

Camera phone photography[edit]

Photography produced specifically with phone cameras has become an art form in its own right.^{[147][148][149][150][151][152]} Work in this genre is sometimes referred to as iPhoneography (whether for photographs taken with an iPhone,^{[153][154][155]} or any brand of smart phone).^{[156][157][158]} The movement, though already a few years old, became mainstream with the advent of the iPhone and its App Store which provided better, easier, and more creative tools for people to shoot, process, and share their work.^[159]

Reportedly, the first gallery exhibition to feature iPhoneography exclusively opened on June 30, 2010: «Pixels at an Exhibition» was held in Berkeley, California, organized and curated by Knox Bronson and Rae Douglass.^[160] Around the same time, the photographer Damon Winter used Hipstamatic to make photos of the war in Afghanistan.^[161][162] A collection of these was published November 21, 2010 in the New York Times in a series titled «A Grunt’s Life»,^[163] earning an international award (3rd) sponsored by RJI, Donald W. Reynolds Journalism Institute.^[164] Also in Afghanistan, in 2011, photojournalist David Guttenfelder used an iPhone and the Polarize application.^[165] In 2013, National Geographic published a photo feature in which phoneographer Jim Richardson used his iPhone 5s to photograph the Scottish Highlands.^[166]

Camera phone filmmaking[edit]

Since they got their video cameras, smartphones came to be widely used for videography. Filmmakers gradually became interested in their capabilities.^[167] Mobile filmmaking is developing its own aesthetics due to its compactness, portability and its technological limitations that are being overcome every day by new implementations.^[168]

Many filmmakers work with smartphones as the main camera for their films. Steven Soderbergh’s films Unsane^[169] and High Flying Bird were shot entirely on iPhone.

See also[edit]

• Auxiliary memory
• Mobile phone accessories
• Modular smartphone
• Smartwatch
• Video editor

References[edit]

«Best Camera Phones 2021 Overview». Retrieved 2021-01-01.

External links[edit]

• Media related to Mobile phones with camera at Wikimedia Commons

Сколько мегапикселей нужно?

О том, что не в мегапикселях счастье, уже знают многие пользователи цифровой фототехники. Данная характеристика говорит лишь о том, какие размеры будет иметь фото при просмотре на дисплее, но не более того. Когда разрешение камер смартфонов было 2 – 3 МП, каждый лишний мегапиксель был действительно серьезным преимуществом. Это как с мощность двигателя в первых автомобилях — грузовичок на 20 лошадок мог увезти гораздо больше груза, чем колымага на 5 лошадиных сил. Но когда пересчет пошел на сотни л.с., смысла в этом измерении для простого автолюбителя стало мало. С мегапикселями та же история, заявленное разрешение матриц смартфонов стало таким, что дает возможность печатать снимки приемлемого качества форматом чуть ли не А1. Хотя в большинстве случаев хватило бы обычного HD для инстаграма.

Больше модулей камеры — лучше?

Еще совсем недавно все было предельно просто. Смартфоны обладали фронтальной камерой для селфи, и основной камерой для создания фото и видеороликов. Затем появились двойные камеры со вспомогательным модулем. Зачастую он был просто монохромным, якобы для лучшего восприятия проходящего света через линзу камеры. Это позволяло создавать более качественные и детализированные фотографии либо же делать черно-белые фотографии без применения фильтров.

На начало 2020 года большинство современных смартфонов оснащены тройными камерами с основным модулем, ультрашироким объективом для панорамной съемки и вспомогательным модулем для качественного эффекта размытия. Вообще, качество и предназначение модулей может разниться от модели к модели, а у многих современных камерофонов вместо трех модулей зачастую используются четыре.

В целом, существует пять вариантов того, какие камеры могут быть установлены в смартфоне:

• Широкоугольный объектив — объектив для создания широких снимков. Во многих современных моделях основной объектив является широкоугольным. В таком случае дополнительный объектив становится сверхширокоугольным, позволяя захватить в кадр еще больше объектов. Полезная штука при съемке панорам или больших компаний.
• Телеобъектив — объектив с узким полем зрения для съемки с увеличением;
• Черно-белый сенсор — позволяет снимать с большей резкостью, получать более глубокие тени и яркие блики;
• Датчик для ночной съемки — позволяет создавать четкие снимки в темноте и при слабом освещении;
• Дополнительный сенсор для анализа глубины — помогает двум основным объективам создавать снимки с правильной глубиной резкости.

Что все это дает нам? В теории несколько камер делают снимки, а затем ПО сшивает их вместе для пост-обработки. Так мы соберем больше света, получим несколько снимков с разной глубиной резкости, а также сможем одинаково четко снимать и самые темные, и самые светлые детали. Но тут есть множество нюансов, которые зависят от конкретной модели. К примеру, в недорогих смартфонах камеры зачастую работают отдельно друг от друга, а в режиме фотографии вы просто выбираете нужную. То есть, это скорее вопрос вариативности, а не качества. В камерофонах подороже модули могут быть связаны самым разным образом, хитро переключаясь друг между другом и т.д.

Главное, что тут нужно понимать — это то, что количество самих модулей напрямую не влияет на качество фотографии, а смартфон за $200 не будет снимать на уровне Galaxy S10 только потому, что в обоих тройные камеры. Тем более, что тот же Samsung Galaxy S8 2 SIM или Google Pixel 2 64 ГБ / Dual снимали шикарные кадры, используя один модуль. Поэтому много камер — это хоть и важный фактор, но отнюдь не критический.

На что смотреть вместо мегапикселей?

Плотность пикселей

Как мы уже разобрались, много пикселей не дают никакой гарантии, что смартфон будет делать крутые кадры. Поэтому лучше, чтобы в камере смартфона было меньше толковых пикселей, чем много бестолковых. Размер пикселя в камере измеряется в микрометрах (мкм/µm). Сегодня время экспериментов прошло и производители пришли к обобщенным цифрам: 1.2 мкм для недорогих моделей, 1.4 и выше для камерофонов.

Диафрагма

Как и растениям, камере смартфона нужен свет: чем больше света, тем проще работать матрице. Показатель того, насколько широко раскрыты «глазища» камеры, называют диафрагмой, апертурой, либо светосилой и обозначают дробью с буквой f. Чем она меньше, тем лучше. На начало 2020 года даже в недорогих смартфонах калибра Xiaomi Redmi Note 8 32 ГБ светосила основной камеры составляет f/1.8. Хотя еще пару лет назад такие показатели были в основном у флагманских моделей. У нынешних камеровфонов типа Samsung Galaxy S10 128 ГБ и Huawei Mate 30 Pro 128 ГБ / 5G показатель светосилы обычно держится на уровне f/1.5 или f/1.6.

Только примите во внимание, что сама по себе диафрагма не гарантирует качество фото как на обложке глянца — это просто размер смотрового окна, через которое камера смотрит на мир. Более важными показателями является качество сенсора и линз, но при прочих равных лучше выбирать смартфоны с лучшими показателями светосилы, чтобы камере не приходилось «щуриться».

Диагональ матрицы

Диагональ матрицы традиционно указывается в дробных частях дюйма — соответственно, к примеру, сенсор на 1/2.3″ будет крупнее, чем 1/2.6″. Более крупные матрицы считаются более продвинутыми, так как при том же разрешении они позволяют добиться лучшего качества изображения.

Фокусное расстояние

Фокусное расстояние — физическая характеристика оптической системы, определяющая ее основные свойства и, главным образом, увеличение и угловое поле. Идеальных параметров тут нет: большее фокусное расстояние дает меньший угол обзора и более крупный размер предметов в кадре, а небольшое фокусное расстояние наоборот позволяет уместить в кадре больше происходящего. Для современных смартфонов на несколько камер этот показатель не так критичен, так как для каждого модуля камеры подбирается свое оптимальное фокусное расстояние. К примеру, у основного объектива этот показатель составляет 18 – 28 мм, а у ультраширокого 12 – 16 мм.

Модель сенсора

В теории, знание названия сенсора камеры здорово упростило бы выбор. Ищи себе хороший сенсор, который использовали во флагманах, и радуйся отличным фото. Однако теорию быстро размазывает по скалам реальности, многие производители недорогих смартфонов покупают популярные сенсоры Sony, кричат в рекламной компании «у нашего смартфона камера как в Galaxy S10», а на деле оказывается пшик — линзы у камеры паршивые, софт кривой и все в этом духе.

Если же вдаваться в подробности, то мы увидим, что большую часть рынка занимает Sony. Именно ее сенсоры стоят в большинстве современных камерофонов. Следом за ней идут Samsung и OmniVision. Одними из самых популярных вариантов на конец 2019 года был Sony IMX586, который помог развеять предубеждение о том, что только флагманы обладают приличными камерами. Отличительная черта – это возможность объединять 4 небольших пикселя в один большой, что в теории дает более яркие и детализированные фотографии.

Его главным конкурентом является Samsung Galaxy Bright GM1, который умеет создавать кадры размером 4000х3000 пикселей (это соответствует камере с 12 миллионами эффективных пикселей размером 1,6 мкм). С этим сенсором, чье физическое разрешение составляет 12 МП, смартфон действительно сможет выдавать снимки разрешением 48 МП.

Также изредка встречаются не совсем очевидные варианты. К примеру, для Huawei P30 Pro китайские инженеры использовали сделанный вместе с Leica сенсор с матрицей на 1/1.7 дюйма и необычным методом распознавания света RYYB, который позволил увеличить показатель ISO до фантастических 409600.

От чего еще зависит качество камеры?

Качество софта

Отточенная программная часть смартфона учитывает потенциал камеры так же умело, как опытный портной шьет брюки с учетом толщины и длины ног. К примеру, старенький Apple iPhone 7 32 ГБ с матрицей 1/3″ и 12 МП снимал гораздо лучше Sony Xperia XZ1 64 ГБ с лучшими цифрами (1/2.3″ и 19 МП). А все потому, что хорошо написанный софт камеры может сыграть не менее важную роль, чем все остальные показатели вроде модели сенсора, количества камер или размера диафрагмы основного модуля.

Sony упоминается здесь неспроста, ведь будучи главным производителем фотосенсоров, она раз за разом выпускает посредственные камерофоны, которые снимают хуже конкурентов именно из-за непродуманной программной части. В том же Sony Xperia XZ «автоматика» камеры постоянно ошибалась с подбором настроек для съемки, а запас «четкости и зоркости» камеры сводился на нет увеличенным количеством мегапикселей, которые увеличивали зернистость. Обратный пример — линейка Google Pixel, которая долгое время ставила рекорды в фототестах, используя камеру всего с одним модулем и качественным софтом. К сожалению, качество софта камеры нельзя определить количественно, только смотреть обзоры и пробовать самому.

Оптическая стабилизация

В момент съемки камера смартфона «целится» в окружающий мир, пытаясь четко сфокусироваться на объекте и поймать как можно больше света. В этот момент он должен быть неподвижным, чтобы картинку не размазало. Уедет хотя бы на долю миллиметра — кадр окажется испорчен. Алгоритмы стабилизации пытаются решить эту проблему, высчитывая идеальное время между моментами, когда камера получила нужное количество света, но еще не успела сдвинуться в пространстве. Этот временной промежуток называется выдержкой. Поэтому оптическая стабилизация является весьма полезной фичей. Без нее тоже можно, но будет грустно — камера должна быть качественной «с запасом», а автоматике придется укорачивать (ухудшать) выдержку, потому что страховки от тряски в смартфоне нет.

Смартфонов, которые снимают без стабилизации также качественно, как и с ней, в последние годы становится критически мало. Последними из этих могикан были Apple iPhone 6S 32 ГБ , OnePlus 5T 64 ГБ и первое поколение Google Pixel 32 ГБ . При этом оптические стабилизаторы заметно сложнее и дороже обычных софтверных решений, поэтому они применяются в основном в смартфонах топового уровня, оснащенных высококлассными камерами. Использовать их в моделях за $200 попросту нет смысла из-за посредственного качества сенсора, линз и всего прочего.

Оптический зум

Как правило, в обычных недорогих смартфонах нет оптического зума, есть просто несколько камер, между которыми процессор меняет фокусное расстояние. Если камера одна, то это обычный цифровой зум, когда телефон просто вырезает кадр из общей картины и увеличивает его в размере. Если же говорить о мастистых камерофонах, то там зачастую есть полноценный оптический зум. К примеру, в Huawei P30 Pro 128 ГБ / Dual / ОЗУ 6 ГБ , камера которого славится 5-кратным увеличением, установлен большой объектив перископного типа, позволяющий творить небольшие чудеса с зумом.

Помогает ли искусственный интеллект?

Это вопрос остро-дискуссионный. С одной стороны это красивая картинка будущего, в которой виртуальный фотограф живет в вашем смартфоне, помогая делать лица людей красивыми, траву зеленой, а небо голубым. С другой стороны реальность уже не раз доказывала, что нынешний ИИ нельзя называть интеллектом, это скорее относительно простая нейронная сеть, которая научилась выполнять роль обычного фильтра — подсветить, докрутить, подстроить контраст и все. При этом зачастую он не только не помогает, а наоборот мешает, неверно оценивая ситуацию, подсвечивая и без того светлые фотографии или добавля HDR туда, где все и так выглядит достаточно пестро.

Значит ли что ИИ — это еще одна маркетинговая уловка. Никак нет. Просто это совсем новая технология, которая только проходит обкатку. Для производителей смартфонов прямо сейчас это скорее дополнительная головная боль, так как необходимо не просто спроектировать камеру и настроить софт под нее, но еще и поселить между ними виртуального помощника, который будет помогать верными решениями. А на его тренировку нужно время. К примеру, к выходу Huawei P20 Pro ИИ натренировали определять 19 категорий снимков и 500 разных сценариев. В Mate 20 Pro число категорий увеличилось до 25, а общее число сценариев превысило 1500. В данный момент их число еще больше, и оно постоянно растет. Поэтому прямо сейчас работу ИИ стоит оценивать отдельно по каждой модели смартфона, а в будущем ждать каких-то общих стандартов качества, улучшенных алгоритмов обучения и более мощных процессоров, способных в полной мере раскрыть потенциал ИИ.

Общие советы по выбору камеры

В качестве вывода можно было бы сделать какую-то обобщенную формулу идеальной камеры смартфона, но это к, сожалению, невозможно. Просто потому, что переменных очень много, а сами по себе они не гарантируют высокое качество. Так как выбрать?

Для начала вы можете перейти в раздел «Камерофоны», выставить фильтр по популярности и выбрать подходящую модель самому. Встретить что-то неудачное у вас там вряд ли выйдет.

Там же можно выставить фильтр «ТОП DxOMark» и вы увидите список самых удачных моделей, попавших в топ авторитетного рейтинга DxOMark. Это довольно точное мерило качества камерофона, особенно если у вас нет времени вникать во все нюансы мобильной фотографии. Если же сухие цифры вам не интересны, на DxOMark можно посмотреть подробный разбор камеры с кучей тестовых фото и видеороликов.

Ну и обязательно почитайте обзоры и отзывы в сети. Да, это банальный совет, но он работает. Потратив немного времени на подобный анализ вы получите много полезной информации, которой не дадут таблички с характеристиками или рекламные фотографии.

На заре становления смартфонов выделялась отдельная категория — камерофон: в этих гаджетах камере уделялось максимум внимания. Сейчас же каждая флагманская модель практически любого бренда старается привлечь внимание наиболее сложной и интересной реализацией камеры. Характеристики устройств маскируются громкими словами, смелыми слоганами, огромными цифрами и собственными названиями технологий. Но можно ли в них вычитать что‑нибудь полезное и понять, способна ли эта камера выдать достойное изображение? Сейчас разберёмся.

Основные характеристики камер смартфонов

Характеристики камеры смартфона по сути не отличаются от характеристик любой цифровой камеры. Но нужно понимать, за что отвечает тот или иной параметр.

Мегапиксели

Именно им в рекламных кампаниях производители уделяют больше всего внимания. Пиксель — это светочувствительный элемент на сенсоре камеры, или фотодиод. Он состоит из четырёх субпикселей, каждый из которых за счёт светофильтров пропускает только свет своего оттенка. Чаще всего это красный, синий и зелёный. Из комбинации этих цветов и получается точка необходимого оттенка и нужной яркости.

Некоторые производители отходят от наиболее популярной схемы и к светофильтрам красного, синего и зелёного цветов добавляют белый или жёлтый. В таком случае фотодиод улавливает больше света и изображения получаются более яркими.

Мегапиксели показывают, с каким разрешением камера способна снимать фотографии, то есть из скольки миллионов пикселей будет состоять конечное изображение.

Сегодня многие производители представляют смартфоны с камерами на 48, 64 или 108 Мп, которые работают в режиме объединения точек. В таких сенсорах пиксели состоят не из четырёх, а из 16 субпикселей, объединённых по четыре. Если в классическом сенсоре, например, один пиксель состоит из одного синего, двух зелёных и одного красного субпикселя, то в камерах с высоким разрешением он состоит из четырёх синих, восьми зеленых и четырёх красных субпикселей.

За счёт увеличения числа пикселей повышается светочувствительность и вырастает динамический диапазон изображения — разница между самым тёмным и самым светлым участком на фотографии. Но при этом камеры на 48 Мп за счёт такого объединения по факту создают изображения с разрешением в 12 Мп. И тут нет ничего плохого: это тот случай, когда количество переходит в качество, и снимков с разрешением 4 000 × 3 000 (те самые 12 Мп) вполне достаточно для публикации в соцсетях.

Размер сенсора

Пожалуй, это самый важный элемент камеры смартфона. Размер сенсора показывает, на какой площади расположились светочувствительные диоды. Чем крупнее сенсор, тем больше могут быть сами пиксели, а чем больше пиксель, тем лучше он улавливает свет. Типичные размеры пикселей в современных сенсорах мобильных камер — от 0,8 до 2,4 мкм, правда, последний как раз и достигается объединением субпикселей, о котором мы рассказали в предыдущем пункте.

Чем больше света может поймать сенсор, тем лучше будут изображения, созданные камерой. Особенно это важно при съёмке в условиях плохого освещения. И в такой ситуации может оказаться, что сенсор с меньшим числом более крупных пикселей выдаст изображение качественнее, чем сенсор с большим числом менее крупных пикселей, потому что каждый фотодиод поймал больше света и, соответственно, больше информации.

То есть камера, у которой в характеристиках указано меньше пикселей, может превзойти по качеству камеру с огромным числом пикселей за счёт того, что сами пиксели крупнее.

В современных смартфонах габариты сенсоров указываются в дробных частях дюйма. Самый крупный сенсор — 50‑мегапиксельный Samsung ISOCELL GN2 — установлен в Xiaomi Mi 11 Ultra: его диагональ составляет 1/1,12 дюйма.

Объективы

Немалое влияние на качество изображения оказывают используемые объективы. Они состоят из линз — прозрачных пластинок с определёнными оптическими свойствами. Основная функция линзы — правильным образом исказить попадающий на неё луч света. Тип искажения зависит от формы пластины.

Объективы чаще всего состоят из нескольких линз, поскольку одной недостаточно. Между собой чередуются выгнутые и вогнутые линзы разной плотности. Их правильный подбор и расположение в объективе влияют на чёткость изображения и контрастность. С кривыми линзами можно получить оптические искажения. В некоторых линзах, например широкоугольных, искажения, наоборот, стали стилистической особенностью. Правда, некоторые устройства программно их корректируют на этапе постобработки.

В современных смартфонах модули камер состоят из нескольких объективов, у каждого из которых свой сенсор, подходящий под определённую задачу. Чаще всего это стандартный, широкоугольный и макрообъектив. При этом нельзя сказать, что смартфоны с несколькими объективами снимают заведомо лучше, чем с одним: это зависит от реализации конкретного устройства. Может случиться так, что среди множества камер в одном модуле ни одна не даст приемлемого результата и количество не перейдёт в качество.

Фокусное расстояние и апертура

Чем ниже фокусное расстояние, тем выше угол обзора объектива, и наоборот — объективы с высоким фокусным расстоянием снимают далеко, но при этом с малым углом обзора.

Апертура показывает, сколько света попадает на сенсор камеры через линзу. У большинства смартфонов апертура фиксированная, она представляет собой соотношение фокусного расстояния к размеру входного отверстия камеры.

Чем больше света попадает на сенсор и чем больше входное отверстие камеры, тем меньше глубина резкости, то есть в фокусе будет только объект съёмки, а фон за ним будет размыт.

Чтобы увеличить глубину резкости, нужно уменьшить входное отверстие, правда, с этим понизится и яркость. В смартфонах это чаще всего достигается программным образом. Однако в современных устройствах используются модули с несколькими объективами — с линзами разных размеров, разными фокусными расстояниями и апертурами. Поэтому вместо того, чтобы полагаться на программную обработку, можно переключаться между объективами.

Сегодня смартфоны оснащены продвинутыми системами автоматической фокусировки. Например, в технологии PDAF часть точек на сенсоре камеры используется в качестве фокусных. Два находящихся рядом пикселя расположены так, что один из них воспринимает световой поток, идущий сверху, а другой — снизу, и система корректирует фокусировку в том случае, если на пиксели падает разное количество света.

Также есть лазерная и автофокусировка, основанная на контрастности. Некоторые компании используют в камерах технологии, которые позволяют фокусироваться на конкретных объектах в кадре, например распознают лица и делают их более чёткими.

Зум

Зум показывает, насколько можно приблизить изображение. Существуют два варианта зума: цифровой и оптический. Цифровой попросту увеличивает и обрезает полноразмерное изображение. Оптический же для увеличения использует специальные объективы, которые за счёт правильной системы линз могут смотреть далеко.

С развитием камер в смартфонах всё чаще начали появляться модули с оптическим зумом — обычно 2X или 3X. Однако есть и варианты, которые производители называют перископами. Такие объективы используют систему из линз и зеркал, расположенных в корпусе смартфона боком, и за счёт них можно получить, например, пятикратный зум. То, насколько сильно можно приблизить изображение, зависит от фокусного расстояния.

Максимальный оптический зум, который сегодня предлагают смартфоны, — 10‑кратный. Он встречается в Huawei P40 Pro+ (именно в нём использован тот самый «перископ») и в отдельных объективах Samsung Galaxy S21 Ultra. Для тех случаев, когда такой сильный зум не нужен, у этих смартфонов также предусмотрены объективы с меньшим увеличением — трёхкратным.

Вспомогательные датчики

Датчики света, глубины, дальномеры, лидары — все эти системы помогают смартфону понять, где расположены фотографируемые объекты, как они освещены, двигаются или нет. Полученные данные смартфон использует и в видоискателе, и в процессе постобработки, достраивая и редактируя изображение.

Разрешение датчиков далеко не самый важный параметр: для качественного выполнения своих функций им достаточно совсем небольшого количества пикселей. Поэтому не стоит удивляться, увидев, например, датчик глубины с разрешением 2 Мп: для его работы их хватает.

Разрешение и частота кадров видео

Разрешение видео показывает, сколько пикселей будет содержаться в одном кадре. А частота кадров — сколько таких кадров в секунду будет снято.

С ростом пикселей улучшается детализация и чёткость изображения. С увеличением частоты кадров уменьшается эффект размытия, видео выглядит чётче и лучше воспринимается человеческим глазом. Более того, видео, снятое с высокой частотой кадров, затем можно замедлить до привычных 24 кадров в секунду и получить интересный эффект слоу‑мо.

HDR

HDR означает «высокий динамический диапазон», то есть большую разницу между самыми тёмными и самыми светлыми участками изображения. Камера в HDR‑режиме делает несколько снимков (в случае съёмки видео — кадров) с разной экспозицией и потом их объединяет, балансируя светлые и тёмные участки. За счёт этого удаётся достичь более высокой контрастности и детальности изображения.

Магия постобработки

Сухие характеристики камер смартфонов, конечно, путают и пугают. А самая главная проблема заключается в том, что понять исключительно по этим цифрам, как будет снимать камера смартфона, нереально.

Помимо самой системы объективов и сенсоров вокруг камеры есть ещё обвязка из процессора обработки изображений и ПО постобработки — алгоритмов, анализирующих полученные данные и применяющих различные фирменные улучшайзеры. В итоге у компаний, использующих одни и те же сенсоры, из‑за разных систем постобработки могут получаться абсолютно разные изображения.

У каждого производителя свой подход к цветопередаче и анализу границ предметов. Каждая компания использует различные фишки и технологии для того, чтобы получить в итоге такое изображение, которое соответствует их чувству прекрасного. Некоторые бренды используют машинное обучение для правильного определения предметов в кадре и того, как они в идеале должны выглядеть, и это всё тоже входит в обработку.

Возьмём простой пример среди достаточно популярных смартфонов. У Realme 7 Pro и Samsung Galaxy M51 основные камеры построены на одних и тех же сенсорах — Sony IMX682. Это 64‑мегапиксельный сенсор, работающий по системе объединения субпикселей Quad Bayer и выдающий изображение разрешением в 16 Мп (но также способный работать и в полноразмерном режиме). Несмотря на то что сенсоры у них одинаковые, сами изображения получаются совершенно разными.

Цветопередача Samsung при дневном освещении более сочная, яркая, хоть и без излишней перенасыщенности. Фотографии с Realme 7 Pro получили чуть более мягкую и реалистичную гамму, но иногда в них теряются границы мелких деталей, например отдельных травинок, снятых относительно далеко. У Samsung же система постобработки и избавления от шумов определяет границы чётче, что, правда, иногда создаёт ощущение искусственности. Перепутать фотографии, снятые на эти телефоны, не выйдет, несмотря на одинаковые сенсоры.

Как работает постобработка изображений на конкретном телефоне, нельзя понять по характеристикам. Здесь помогут только обзоры профессионалов с тестовыми фотографиями, снятыми в различных режимах.

Нет веры мегапикселям

Характеристики не гарантируют качественного изображения. Нельзя утверждать, что камера на 108 Мп будет снимать лучше, чем камера на 64 Мп, потому что помимо мегапикселей на результате сказываются и другие параметры камеры.

Первым делом стоит обращать внимание на размер сенсора: чем он крупнее, тем больше света он получает, а от количества света напрямую зависит качество изображения. Следом по важности идёт железная часть системы постобработки изображения, а затем — ПО. Как они работают, можно понять, только увидев фотографии, снятые телефоном с этой системой.

Единственный вариант — довериться обзорам, в которых публикуются тестовые фотографии в разных условиях съёмки: при разном освещении, в движении, на разном расстоянии и так далее. И не стоит забывать о том, что главные инструменты фотографа и оператора — это прямые руки и умение поймать момент. А остальное вторично.