Силы пони и силы битюга

О фотокамерах в коммуникаторах и мобильных телефонах на примере HTC Desire HD


фото
фото

Крылатая фраза А. Н. Крылова «Что это у вас, силы пони или силы битюга, и почему у вас пони жрет больше угля, нежели битюг?» может быть отнесена и к современным цифровым фотокамерам. Основная характеристика, которую мы видим на коробке и в рекламе, это размер матрицы в мегапикселях. Для камер одного класса эта характеристика позволяет получить достаточно правдоподобное представление о том снимке, который будет сделан этими камерами. Если же сравнивать снимки, сделанные компактной камерой и коммуникатором, то закрадывается подозрение, что пиксели у них какие-то разные. Например, если мы сделаем снимки 8-мегапиксельной камерой коммуникатора HTC Desire HD и одной из самых массовых камер 6-летней давности (камера изображена на фотографии выше и была известна под многими именами; в моих обзорах она фигурирует как Minox DC-6311) с 6-мегапиксельной матрицей, то мы неожиданно обнаружим, что количество информации, запечатленное 6-мегапиксельной камерой, больше, чем у 8-мегапиксельной.

HTC Desire HD Minox DC-6311
фото
фото
Изображение при верстке увеличено вдвое. В мире 90 черных штрихов и, соответственно, 180 черных и белых линий
Диаметр круга нерезкости — 99 пикселей.
Длина окружности — 311 пикселей.
Разрешение — 0,58 линии/пиксель.
Размер кадра — 3264×2448 пикселей.
На снимке можно различить 1416 линий, параллельных длинной стороне кадра.
Диаметр круга нерезкости — 82 пикселя.
Длина окружности — 258 пикселей.
Разрешение — 0,7 линии/пиксель.
Размер кадра — 2816×2112 пикселей.
На снимке можно различить 1475 линий, параллельных длинной стороне кадра.
фото
фото
Миниатюра
фото
фото
Фрагмент: центр
фото
фото
Фрагмент: край

Однако детальное рассмотрение показывает, что результат вполне предсказуемый и претензии к матрице необоснованны. При съемке миры размер файла, сжатого в JPEG коммуникатором HTC Desire HD, составляет в среднем 1,8 МБ. Размер файла, снятого с наивысшим качеством камерой Minox DC-631 — 2,5 МБ. Т. е. чрезмерное ненастраиваемое сжатие в коммуникаторе, вероятно, гробит потенциальные возможности встроенной камеры.

У HTC Desire HD катастрофическое падение разрешения к краю кадра, и в этом виноваты уже не программы, а объектив. Более-менее он способен покрыть область в центре размером 2000×1500 пикселей. Т. е. реально с таким объективом это 3-мегапиксельная камера. Мы можем взять центральную часть снимка размером 3 Мп или уменьшить весь кадр в 3 раза для получения приемлемого разрешения. Вероятно, объектив с фокусным расстоянием 7 мм и углом зрения, соответствующим 50-миллиметровому объективу пленочной камеры, дал бы лучший результат, и его установка практически не сказалась бы на габаритах. Качественный широкоугольный объектив обычно существенно менее компактен и его производство дороже. Т. е. у фирмы был выбор между качеством изображения и углом зрения, она выбрала больший угол. Аргумент большей глубины резкости в данном случае не должен был повлиять на выбор, поскольку у камеры есть хорошо работающий автофокус.

У аппарата есть цифровое увеличение. В результате его действия вырезается центральная часть кадра, масштабируется до 8 Мп и сохраняется в файл. На мой взгляд, логичнее было бы сохранять кадр меньшего размера. Масштабирование могло быть оправдано только тем, что увеличивается исходный, еще не сжатый в JPEG фрагмент, и за счет этого достигается улучшение качества. Однако реально результаты масштабирования в графическом редакторе исходного кадра и маштабирования в камере фрагмента не отличаются по качеству.

Цифровое увеличение
0
max
фото
фото
Миниатюра
фото
Фото
Фрагмент, увеличенный в графическом редакторе
Фрагмент

Артефакты сжатия сильно бросаются в глаза. Их можно уменьшить, установив в настройках резкость в крайнее нижнее положение, равное −2. Ниже приведены фрагменты текста нашего журнала, снятые с разной резкостью. В кадр умещается страница целиком.

Резкость
0
−2
фото
фото

После идентичной коррекции в графическом редакторе:
фото
фото

Настройка камеры осуществляется через меню и весьма ограничена по возможностям. Больше внимания уделено красивостям, а не управлению камерой.

меню
меню
меню
меню
меню

Если сравнивать мегапиксельные снимки, сделанные телефоном и мегапиксельной камерой 12-летней давности Kodak DC 120, то разница уже не будет бросаться в глаза, хотя функциональные возможности мегапиксельной камеры Kodak и мегапиксельной камеры, встроенной в телефон, существенно различаются. И, следовательно, можно придумать специфические задачи, которые обеспечат победу более приспособленной к ним камере.

фото
фото
Фрагменты
Kodak DC 120
Nokia 6303

Попытаюсь сформулировать функциональные конструктивные отличия фотокамер, встроенных в коммуникаторы и телефоны, от их менее «универсальных» собратьев. Итак, камера в HTC Desire HD имеет объектив с фиксированным фокусным расстоянием 4,9 мм, и по углу зрения можно предположить, что используется матрица типа 1/3,2″ размером 4,5×3,4 мм. Близкие по размерам матрицы используются во многих современных компактных камерах. Камера имеет автоматическую фокусировку, что позволяет снимать с близкого расстояния. Для съемки пейзажей и даже групповых портретов автофокус не нужен, глубины резкости при фокусировке на гиперфокальное расстояние достаточно для получения резких снимков. В отличие от обычных фотокамер, для подсветки в случае недостаточной освещенности используются светодиоды, а не газоразрядная лампа-вспышка.

спектр
Красный график — спектр светодиодов подсветки HTC, черный — вспышки камеры Minox

Т. е. на уровне конструкции собственно камеры отличия минимальны. Разница возникает из-за того, что фотокамера имеет специализированный процессор и операционную систему, и ее органы управления приспособлены только для съемки. В коммуникаторе используется универсальная операционная система, и мы получаем фактически камеру, встроенную в обычный компьютер, только маленький. Идея, что совместное использование камеры, КПК, GPS и телефона может существенно расширить возможности фотографа, мной поднималась еще лет десять назад. С тех пор мы существенно выиграли в габаритах и производительности процессора, но не в функциональности. Камера с более слабой матрицей, чем в коммуникаторе, присоединенная к КПК через последовательный порт, была более управляемой и приспособленной для съемки. КПК добавлял, а не ограничивал возможности.

фото
Изменение габаритов за 10 лет

Мощный процессор и широкополосная связь добавляют фотокамере коммуникатора ряд дополнительных задач, которые редко востребованы, если востребованы вообще, в обычной камере. Итак, какие же задачи может и должна решать камера коммуникатора? Она может использоваться как веб-камера, может легко управляться с любого компьютера локальной сети, можно получить по Wi-Fi не только живую картинку из другой комнаты, но и дистанционно сделать снимок относительно высокого разрешения. Программа SECuRET LiveStream у меня, правда, зависала при попытке сделать 8-мегапиксельный снимок, но меньшего размера кадры успешно были получены.

фото

Программ, которые позволяют просто дистанционно спускать затвор камеры, еще больше, например программа PicMe позволяет не только дистанционно получать через web-интерфейс снимки экрана, но и нажимать на сенсорные кнопки коммуникатора, управляя таким образом и камерой. К сожалению, нельзя увидеть живую картинку с камеры, но можно дистанционно делать и просматривать сделанные снимки. Также камера позволяет снимать и расшифровывать штрих-коды. Разрешение для этого у нее с большим запасом, а вот автофокус в данном случае крайне нужен, поскольку штрих-код бывает весьма маленьким и снимать его нужно с близкого расстояния.

фото
Программа Barcode Scanner

Важной задачей для коммуникатора является съемка документов. Программа CamScanner позволяет переснимать и обрабатывать документы, исправлять геометрические искажения и облагораживать переснятые страницы. Результат записывается в формате PDF. Функционально программа похожа на программу Scan Tailor для большого компьютера, которую я ранее описывал. Однако хотя визуально получаемые документы выглядят очень здорово, грубое начальное сжатие в JPEG даже после небольших дополнительных трансформаций не позволяет автоматически распознать текст на снимке страницы размером А4. При съемке обычными камерами для данной задачи обычно вполне хватает 5-мегапиксельной камеры.

фото
фото
Программа CamScanner. Исправление перспективных искажений может быть полезно, если для устранения бликов документы снимаются со вспышкой под углом к странице. Естественно, это оправдано, только если документ не очень большой и у камеры есть запас по разрешению

Применительно к программному обеспечению камеры вопросов возникает очень много. Учитывая, что есть уже большой опыт разработки свободного программного обеспечения для фотокамер (dcraw, gPhoto2, ExifTool, CHDK, Magic Lantern), логика, заложенная в программы для коммуникаторов, мне плохо понятна. Например, если сравнивать с проектом CHDK, то пока я не встречал ни одной программы для коммуникатора, которая перехватывала бы управление камерой и давала аналогичную функциональность. На сегодняшний день мы не можем ни вытащить сырой снимок и полностью реализовать потенциал матрицы, ни задать выдержку. Возможности управления камерой ограничиваются тем, что предоставил нам производитель, причем, учитывая, что вся настройка производится через меню, а лишний пункт в меню, в отличие от кнопки на корпусе, карман не тянет, производитель явно пожадничал, задав всего один вариант для сжатия снимков. Когда отказываются от ряда функций, то это может быть осознанный выбор производителя, с которым можно не соглашаться, но который бессмысленно анализировать. Однако камера в HTC Desire HD не отказывается от записи заголовка EXIF, но пишет его очень выборочно.

IFD0 ----
Make : HTC
Camera Model Name : Desire HD
X Resolution : 72
Y Resolution : 72
Resolution Unit : inches
Y Cb Cr Positioning : Centered
---- ExifIFD ----
ISO : 200
Exif Version : 0220
Date/Time Original : 2011:03:20 08:39:52
Create Date : 2011:03:20 08:39:52
Components Configuration : Y, Cb, Cr, -
Focal Length : 4.9 mm
Flashpix Version : 0100
Color Space : sRGB
Exif Image Width : 2448
Exif Image Height : 3264
---- InteropIFD ----
Interoperability Index : R98 - DCF basic file (sRGB)
Interoperability Version : 0100
---- GPS ----
GPS Version ID : 2.2.0
GPS Latitude Ref : North
GPS Latitude : 55 deg 58' 17.98"
GPS Longitude Ref : East
GPS Longitude : 36 deg 48' 50.11"
GPS Altitude Ref : Above Sea Level
GPS Altitude : 192 m
GPS Time Stamp : 05:39:52
GPS Map Datum : WGS-84
GPS Processing Method : GPS
GPS Date Stamp : 2011:03:20
---- IFD1 ----
Compression : JPEG (old-style)
X Resolution : 72
Y Resolution : 72
Resolution Unit : inches
Thumbnail Offset : 708
Thumbnail Length : 58476

Мне абсолютно непонятно, почему записывается фокусное расстояние и ISO, но нет выдержки и диафрагмы. Мне могут возразить, что диафрагма фиксированная и ее можно не писать, однако и фокусное расстояние тоже фиксированное — так зачем тогда пишут его? Если EXIF пишется только ради координат снимка, то зачем тогда эта мешанина из случайным образом выбранных остальных параметров?

Замечу, что в видеорежимах энтузиасты продвинулись несколько дальше и предлагают программы, позволяющие записывать видео и звук с альтернативными кодеками.

P. S.

Фотокамера, GPS и компьютер общего назначения в одном флаконе, да еще с открытой операционной системой, потенциально позволяют настроить камеру под себя и эффективно использовать ее для самых разных задач. В чем-то эта идея уже оправдывается, в чем-то — нет. Я согласен с фразой из Википедии, что ОС Android, хотя и использует ядро Linux, но утратила все преимущества Linux для создания собственных программ. Применительно к продукции HTC все еще хуже. Производитель сделал все, чтобы лишить возможности развивать и настраивать систему пользователя программ с открытым исходным кодом.

Если в случае версии прошивки 1.32 трудности по получению прав суперпользователя легко преодолимы, то после автоматического обновления до версий 1.72 или 1.84 вас ждут увлекательные пляски с бубном для отката на старую версию. После чего, чтобы избежать новых неожиданных подарков от HTC, можно установить операционную систему, созданную энтузиастами, которая не имеет блокировки и дополнена последними усовершенствованиями. Для системы, почти целиком использующей открытый исходный код, сделанный свободным его создателями именно для его быстрого развития общими усилиями, это ненормально и противоречит если не букве, то духу исходной лицензии. В общем, как говорят в преферансе, рисуем HTC зубик.

Хотя и трудно тестировать камеру со столь убогими настройками, я склонен считать, что на уровне железа и оптики все сделано адекватно и претензии к инженерам минимальны. Могло бы не быть и претензий к устройству в целом, поскольку если система открытая, то плохие программы не проблема — напишем свои. У меня большие претензии к политике фирмы. Я рад любому расширению сферы применения свободного ПО, но когда открытость системы используется только для рекламы, реально система делается открытой только для избранных, это очень тревожный звонок, дискредитирующий идею.

Спасибо фирме HTC за хорошую железку, но для развития свободных проектов от нее меньше прока, чем от камер Canon с закрытым программным обеспечением. Я не понимаю, зачем фирма это делает. Реальных секретов в системах на базе Аndroid нет, большинство пользователей под угрозой лишения гарантии никогда не будут работать с правами суперпользователя, а те немногие, кому они нужны, все равно их добудут, и единственное, что они смогут найти, это невидимые с поверхности ошибки в программах HTC (остальное и так имеет открытые исходные коды). Они их для себя исправят или напишут свои альтернативные приложения и выложат все в интернете. В сухом остатке для фирмы останется только злость энтузиастов, которых вынудили делать бессмысленную работу.

Сегодня можно при желании найти в продаже новый компьютер без предустановленной операционной системы — полагаю, что настало время продавать и коммуникаторы без предустановленной ОС. Для развития свободных проектов системы с Android скорее тормоз, чем помощь, поскольку система не подходит для свободного развития, а ее деинсталляция сопряжена с не меньшими трудностями, чем деинсталляция проприетарного продукта. В определенном смысле, вспоминая о происхождении Android от Linux, мы дискредитируем последний. В чем-то мои позиции пересекаются с проектами Openmoko и android-on-freerunner — так что я не одинок :-)




Дополнительно


Нашли ошибку на сайте? Выделите текст и нажмите Shift+Enter

Код для блога бета

Выделите HTML-код в поле, скопируйте его в буфер и вставьте в свой блог.